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液壓與氣動技術 學習任務 1 掌握液壓泵的工作原理2 掌握齒輪泵的結構與工作原理3 掌握外嚙合齒輪泵的幾個問題 液壓系統(tǒng)的能量使用情況圖 動力元件 是指液壓系統(tǒng)的液壓泵 由電動機驅動 把輸入的機械能轉換成油液的壓力能輸入到系統(tǒng)中去 為系統(tǒng)的工作提供動力 下面將介紹液壓系統(tǒng)中的動力元件 液壓泵 液壓泵 泵的工作視頻 1 液壓泵的工作原理 工作原理 液壓泵是靠密封容腔容積的變化來工作的 原動機帶動泵旋轉時 通過一定機構使泵內(nèi)的密封工作腔的容積發(fā)生變化 由配流裝置使密封工作容積輪流和吸油口或壓油口相通 從而使泵進行吸油和排油 基于上述工作原理的液壓泵叫做容積式液壓泵 液壓傳動中用到的都是容積式液壓泵 例如 工作原理 下圖中當凸輪1旋轉時 柱塞2在凸輪1和彈簧4的作用下在缸體3內(nèi)往復運動 當柱塞右移時 密封工作腔a的容積變大 產(chǎn)生真空 油箱中的油液在大氣壓力作用下通過單向閥5吸入缸體內(nèi) 實現(xiàn)泵吸油 當柱塞左移時 密封工作腔a的容積變小 油液受到擠壓便通過單向閥6輸送到系統(tǒng)中去 實現(xiàn)泵壓油 如果偏心輪不斷地旋轉 泵就會不斷地完成吸油和壓油動作 因此就會連續(xù)不斷地向液壓系統(tǒng)供油 動畫 泵是靠密封工作腔的容積變化進行工作的輸出流量的大小是由密封工作腔的容積變化量的大小來決定的單向閥5 6起配流裝置的作用 結論1 液壓泵的工作原理結論 液壓泵的工作原理小結 有若干個作周期變化的密封工作容積 其容積變化能完成吸油和壓油過程 有相應的配流裝置能分開吸 壓油腔且有良好密封性吸油時 油箱必須與大氣相通 壓油時泵的壓力決定于油液排出時所遇到的阻力 結論2 液壓泵的基本工作條件 2 泵的分類 按結構形式分 齒輪式液壓泵 葉片式 液壓泵 柱塞式液壓泵按輸出流量能否調(diào)節(jié)分 定量式和變量式液壓泵 3 泵的職能符號 表3 3液壓泵的職能符號 4 液壓泵的性能參數(shù) 4 液壓泵的性能參數(shù) 工作壓力P 指液壓泵出口處的實際壓力值 工作壓力值取決于液壓泵輸出到系統(tǒng)中的液體在流動過程中所受的阻力 阻力 負載 增大 則工作壓力升高 反之則工作壓力降低額定工作壓力 指液壓泵在連續(xù)工作過程中允許達到的最高壓力 額定壓力值的大小由液壓泵零部件的結構強度和密封性來決定 超過這個壓力值 液壓泵有可能發(fā)生機械或密封方面的損壞 壓力 低壓小于2 5MPa 中壓2 5 8MPa 中高壓8 16MPa 高壓16 32MPa 超高壓大于32MPa 壓力分級 排量V 指在無泄漏情況下 液壓泵轉一轉所能排出的油液體積 可見 排量的大小只與液壓泵中密封工作容腔的幾何尺寸和個數(shù)有關 排量的常用單位是 ml r 排量 流量 實際流量q指單位時間內(nèi)液壓泵實際輸出油液體積 由于工作中泵的出口壓力不等于零 因而存在泄漏量 q klp工作壓力越高 泄漏量越大 使得泵的實際流量小于泵的理論流量 即 理論流量qt指在無泄漏情況下 液壓泵單位時間內(nèi)輸出的油液體積 其值等于泵的排量V和泵軸轉數(shù)n的乘積 即 額定流量qn泵在額定轉數(shù)和額定壓力下輸出的實際流量 顯然當液壓泵處于卸荷 非工作 狀態(tài)時 這時輸出的實際流量近似為理論流量 實際上泵在能量轉換過程中有容積損失和機械損失容積損失主要是液壓泵內(nèi)部泄漏造成的流量損失 其大小用容積效率來表示 效率 機械損失指液壓泵內(nèi)流體粘性和機械摩擦造成的轉矩損失其大小用機械效率來表示 反應泵泄露量大小 能表述泵性能的好壞 液壓泵的總效率 泵的總效率是泵的輸出功率與輸入功率之比 即 液壓泵的總效率為容積效率和機械效率的乘積 齒輪泵按照齒輪的嚙合形式可分為外嚙合式和內(nèi)嚙合式兩種 按照齒形曲線有漸開線形 圓弧齒形和擺線齒形 屬于結構簡單 納污能力強 工作壓力相對較低 成本較低的一種 廣泛用于農(nóng)業(yè)機械 拖拉機 收割機等 工程機械 叉車 自卸車等 下面介紹 外嚙合齒輪泵的結構與原理 學習單元二常用液壓元件介紹 1 外嚙合齒輪泵的結構 如圖3 32所示為外嚙合齒輪泵的結構 主要由主動齒輪 從動齒輪 殼體 前后泵體 密封圈和軸承等組成 動畫 學習單元二常用液壓元件介紹 1 殼體2 前端蓋3 傳動軸4 5 軸承套6 后端蓋7 主動齒輪8 從動齒輪9 密封圈 學習單元二常用液壓元件介紹 2 外嚙合齒輪泵的工作原理密封容腔由殼體 端蓋和兩對齒輪的嚙合部位組成 配流裝置由齒輪嚙合線將吸油區(qū)和壓油區(qū)隔開 起配流作用 工作原理如圖3 33所示 圖3 33外嚙合齒輪泵工作原理圖 外齒輪泵原理動畫 學習單元二常用液壓元件介紹 3 外嚙合齒輪泵的幾個問題 泄漏問題端面泄露 齒輪端面和軸承套端面之間間隙占80 徑向泄露 齒頂與殼體之間間隙15 嚙合線泄露 兩個齒輪互相嚙合部位之間間隙 5 減小端面泄漏的方法 采用端面間隙自動補償 其工作原理如圖3 34所示 軸承套1可以軸向浮動 油腔中的油利用間隙跑到2外面時 會形成壓力 把軸套反過來壓向齒輪 學習單元二常用液壓元件介紹 徑向不平衡力 泵內(nèi)壓力腔的油液經(jīng)過徑向間隙逐漸滲漏到吸油腔 其壓力逐漸減小 如圖3 35所示 液壓力作用在齒輪上的合力大致為圖中力F的方向 此力由軸承來承受 因而影響了軸承的壽命 往往成為提高泵工作壓力的限制因素 圖3 35徑向力的分布圖 消除方法 1 縮小壓油口即壓力的作用面積減小徑向不平衡力2 增泵體內(nèi)表面與齒輪頂圓的間隙 使在徑向不平衡力作用時齒頂和泵體不接觸 3 開壓力平衡槽 但泄漏大 很少用 學習單元二常用液壓元件介紹 流量脈動 隨著嚙合點位置的不斷變化 吸 壓油腔在每一瞬間的容積變化率是不均勻的 因此齒輪泵的瞬時流量是脈動的 qmax qmin分別為最大 最小瞬時流量 q為平均流量 為流量脈動率 可用下式表示 qmax qmin q齒數(shù)越少 流量脈動率越大 學習單元二常用液壓元件介紹 困油現(xiàn)象及消除措施 由圖3 36 a 旋轉到圖3 36 b 所示位置時 閉死容積由大變到小 由圖3 36 b 旋轉到圖3 36 c 所示位置時 閉死容積從小變到大 這種現(xiàn)象稱之為困油現(xiàn)象 危害 減小時使被困油擠出產(chǎn)生高壓 增大時會造成真空產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象 消除措施 在軸承套上開卸荷槽 見圖3 36中的虛線部分 當閉死容積由大變小時 借助卸荷槽與壓油腔相通 當閉死容積由小變大時 借助卸荷槽與吸油腔相通 圖3 36齒輪泵中的困油現(xiàn)象 齒輪泵優(yōu)缺點 結構簡單 尺寸小 重量輕 價格低 工作可靠自吸能力強 對油液污染不敏感 泄漏量大 工作壓力低 流量脈動大 提高工作壓力的措施 減小端面泄漏 齒輪端面間隙自動補償 Thankyou