723 多用途氣動機器人結構設計,多用途,氣動,機器人,結構設計 外文翻譯資料- 1 -旋轉(zhuǎn)泵旋轉(zhuǎn)泵應用于不同的設計中，在流體動力系統(tǒng)中極其常用。今天最常用的旋轉(zhuǎn)泵是外齒輪泵、內(nèi)齒輪泵、擺線轉(zhuǎn)子泵、滑動葉片泵和螺旋泵。每種類型的泵都有優(yōu)點，適合于特定場合的應用。直齒齒輪泵，這種泵有兩個嚙合的齒輪在密封殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動。第一個齒輪即主動輪的回轉(zhuǎn)引起第二個齒輪即從動輪的回轉(zhuǎn)。驅(qū)動軸通常連接到泵上面的齒輪上。當泵首次啟動時，齒輪的旋轉(zhuǎn)迫使空氣離開殼體進入排油管。這種泵內(nèi)空氣運動使泵吸入口處形成了真空，于是外部油箱的液體在大氣壓的作用下，由泵的入口進入，聚集在上下齒輪和泵殼體之間，齒輪連續(xù)的旋轉(zhuǎn)使液體流出泵的出口。直齒齒輪泵的壓力的升高是由擠壓嚙合齒輪和腔體內(nèi)的液體產(chǎn)生的。當齒輪脫開嚙合時，腔內(nèi)形成真空，使更多的液體被吸入泵內(nèi)。直齒齒輪泵是定排量的元件，當軸轉(zhuǎn)速不變時，輸出流量恒定。只有一種方法即改變輸入軸的轉(zhuǎn)速，能調(diào)節(jié)這種直齒齒輪泵的排量。現(xiàn)代應用在流體動力系統(tǒng)的齒輪泵的壓力可達 3000psi。圖示為直齒齒輪泵的典型特性曲線。這些曲線表明了泵在不同速度下的流量和輸入功率。當速度給定時，流量曲線接近于一條水平的直線。泵的流量隨出口壓力的升高而稍有降低，這是由于泵的出油口到吸油口的齒輪徑向泄漏所增加而造成的。滲漏有時定義為泄漏，泵出口壓力的增加也會使泄漏增加。表征泵的出口壓力和流量之間關系曲線常叫做水頭流量曲線或泵的 HQ 曲線；泵的輸入功率和泵流量關系曲線叫做功率流量特性曲線或 PQ 曲線。直齒齒輪泵的輸入功率隨輸入速度和出口壓力的增加而增加。隨著齒輪泵速度的增加，流量（加侖/分）也增加。于是在出口壓力為 120psi，轉(zhuǎn)速為 200rpm 時，輸入功率是5 馬力。在轉(zhuǎn)速為 600rpm 時，輸入功率是 13 馬力?？v坐標外文翻譯資料- 2 -壓力是 120psi，橫坐標是 200rpm 和 600rpm 時，在 HQ 曲線上可以讀出相應的流量分別為 40gpm 和 95gpm。圖示是直齒齒輪泵在粘度不變時的情況。隨著流體粘度的增加（即流體變稠，不易流動），齒輪泵的流量降低。粘稠的流體在油泵高速運轉(zhuǎn)時，因為這種流體在油泵中不能迅速進入泵體完全充滿真空區(qū)，所以油流量受到限制。圖示為在流體動力系統(tǒng)中流體粘度的增大對旋轉(zhuǎn)泵工作情況的影響。當流體的粘度值為 100SSU，出口壓力為 80psi時，泵流量為 220gpm。當流體的粘度值為 500SSU 時，泵流量減少到 150gpm。由功率特性曲線可知，泵輸入功率也會增加?？梢杂谬X輪或其他內(nèi)部元件每轉(zhuǎn)一圈輸出多少加侖來表示泵的流量。如果封閉定量泵的出口，則出口壓力將會增加，直至驅(qū)動馬達停止或泵內(nèi)其他部分或排油管破裂。由于存在著破裂的危險，幾乎所有的流體動力系統(tǒng)都安裝壓力溢流閥。這種溢流閥可安裝在泵內(nèi)，也可安裝在排油管路。滑動式葉片泵這些泵有大量的葉片，葉片能在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)自由的滑進滑出。當驅(qū)動轉(zhuǎn)子時，離心力，彈簧或壓力油使葉片伸出槽子，頂在泵殼體的內(nèi)腔或凸輪環(huán)上。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，葉片之間的流體經(jīng)過吸油口時，完成吸油。流體順著泵殼體到達排出口。在排出口，流體被排出，進入排油管。圖示的滑動式葉片泵中的葉片安裝在橢圓形的腔內(nèi)。當轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)時，離心力使葉片伸出槽子。同時葉片又受到其底部腔內(nèi)壓力油的作用力，壓力油來源于槽子端部的配流盤。吸油口通過 A 和 A1 口相通，他們位于直徑的相對位置。同樣兩排油口位于類似的位置。油口這樣配置，使葉片轉(zhuǎn)子保持壓力平衡，從而使軸承不受重載影響。當轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)時，從吸油管出來的流體進入 A 和 A1 口，聚集在葉片之間，沿周向流動后，通過 B 和 B1 口排出。這外文翻譯資料- 3 -樣設計的泵壓力可達 2500psi。的泵必須分級才能達到這么大的壓力，而現(xiàn)在用一級泵即可達到。在轉(zhuǎn)子上應用均流均壓閥可以達到高壓。轉(zhuǎn)速通常限制在 2500rpm 這是因為考慮到離心力和凸輪環(huán)表面葉片之間的磨損。圖示為泵在轉(zhuǎn)速為 1200rpm 粘度在 100F 的條件下的特性曲線。每個槽內(nèi)安裝兩個葉片可以控制其作用于殼體內(nèi)部和凸輪環(huán)上的力。雙葉片會產(chǎn)生更緊的密封，能減少從排油口到吸油口之間的泄漏這種入口和出口相對應的設計也能維持液壓平衡。這些都是定量泵。不改變轉(zhuǎn)速就不能改變?nèi)~片泵的流量，除非油泵采用特殊設計。圖示為滑動式變量葉片泵。它不用雙吸油和排油口。轉(zhuǎn)子在壓力腔內(nèi)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子形成的偏心量是可調(diào)的。隨著偏心的程度或偏心率的變化，流體的流量也隨著變化。圖示為轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn) 180°范圍內(nèi)，產(chǎn)生一真空度以便于油液進入，同時壓油區(qū)也在 180°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。吸油區(qū)和壓油區(qū)的起始段梢有重疊。圖示，在最小的工作壓力下可以得到最大的流量。隨著壓力的升高，流量按預設的規(guī)律減少。當流量減到最小值，壓力增大到最大值。泵只需要提供補充回路中元件滑動配合間隙中泄漏流體。這種變量泵的設計可以保護管路，溢流閥不是必須的。其他回路中，為阻止局部壓力超過正常壓力水平，可以用安全閥或溢流閥來控制。為了自動控制流量，采用可變彈簧負載調(diào)節(jié)器。安裝這種調(diào)節(jié)器，泵的出口壓力作用于活塞或定子內(nèi)表面，壓縮的彈簧產(chǎn)生位移。如果泵的出口壓力高于調(diào)節(jié)器彈簧的設定值時，彈簧被壓縮。這使壓力環(huán)（定子）移動，減少相對于定子的偏心量，于是，泵的流量減少，得到所需的壓力。這種油泵設計的出口壓力在 100psi 和 2500psi 之間。外文翻譯資料- 4 -圖示為變量泵補償器的特性，標出輸入功率值，可以準確計算所需的輸入功率。變量泵可以預先設定不同壓力值的變化規(guī)律。高低壓泵控制既能提供有效的卸荷回路，也能為先導控制回路提供足夠壓力。圖示陰影區(qū)域為變量泵在背壓 100psi 壓力下的閉式回路。油液以 100psi 卸荷閥或溢流閥排出，可以維持正常的控制回路壓力，這些是消耗的功率。兩級壓力控制回路包括：先導液壓控制和電磁控制。圖示負號表示電磁鐵不帶電，先導控制油回油箱。于是泵排出的控制油的力小于調(diào)節(jié)器彈簧力，所以得到最小壓力。圖示正號為電磁鐵帶電，控制油的力大于調(diào)節(jié)器彈簧力。與簡單的溢流閥原理一樣，小球和彈簧決定控制力的大小。這樣預先設定最大工作壓力。另一種兩級壓力控制系統(tǒng)是利用所謂的差動卸荷調(diào)節(jié)器。它應用于高低壓或雙泵回路中。調(diào)節(jié)器通過壓力傳感器自動卸荷大流量泵以達到最小的空載壓力設定值?？蛰d壓力指的是由于變量泵控制機構工作所形成的特定壓力。泵的實際空載流量等于系統(tǒng)的泄漏量與控制流量之和。當泵空載時，即使液壓系統(tǒng)在提供加緊或保壓作用，也不會需要較大的功率。調(diào)節(jié)器是液壓操縱的，差動活塞帶有雙壓力控制，當外部控制壓力作用于控制卸荷口時，差動活塞允許完全卸荷?？蛰d壓力的最小設定值由調(diào)節(jié)器主彈簧 A 控制。最大壓力由溢流閥調(diào)節(jié)點 B 控制。調(diào)節(jié)器的操作壓力由大容積泵提供，從小孔 C 進入。為了說明如何使用這種裝置，假設回路需要 1000psi的最大壓力，由一個 5-gpm 來提供。在壓力達到 500psi 時，需要大流量（40gpm），繼續(xù)上升到 1000psi，流量減少。由流量為 40-gpm 的帶有卸荷調(diào)節(jié)器的泵組成的雙泵系統(tǒng)可滿足要求。外文翻譯資料- 5 -我們可以把 40-gpm 的泵從 500psi 卸荷壓力調(diào)整至 200psi最小設定壓力（或另一需求值），這樣 5-gpm 泵可以使回路達到 1000psi 或更高壓力。圖中為雙泵系統(tǒng)控制壓力源。由一個 40-gpm 的泵提供調(diào)節(jié)器腔內(nèi)壓力，就可以達到最大設定壓力。彈簧設定力加上調(diào)節(jié)器的腔內(nèi)壓力共同決定了 40-gpm 泵的最大壓力。第二個控制源是特殊的回路，它能達到 1000psi?？刂朴屯ㄟ^小孔 D 進入調(diào)節(jié)器作用于卸荷活塞 E?；钊?E 面積比安全閥中提動閥 F 的有效面積大 15％。因此卸荷差動力大約為15％。調(diào)節(jié)器將在 500psi 卸荷，會在 500psi 以下 15％或425psi 時起作用。這里所謂的卸荷，指的是 40-gpm 的泵無輸出量。隨著回路中壓力從 0 到 500psi 的增加，調(diào)節(jié)器腔內(nèi)的壓力也隨著增加，直到溢流閥的設定值時，溢流閥打開，流體流出油箱。調(diào)節(jié)器腔內(nèi)的壓力降是最大的疊加值，允許油泵達到卸荷狀態(tài)。同時，當系統(tǒng)壓力繼續(xù)增加超過 700psi 時，導致活塞 E 最底部的壓力比頂部的壓力大?；钊固嵘y F完全打開，溢流提升閥全部開啟導致調(diào)節(jié)器腔內(nèi)壓力進一步下降至零。流體通過小孔 C 進入調(diào)節(jié)器腔，經(jīng)過溢流提升閥直接回油箱，不增加調(diào)節(jié)器腔內(nèi)的壓力。40-gpm 的泵卸荷壓力可以減小至更低的設定值。調(diào)整卸荷調(diào)節(jié)器，40-gpm 的泵達到卸荷。隨著壓力到 1000psi，回路的流量減至5gpm。在 1000psi 時，5-gpm 泵也達到卸荷設定，于是流量僅僅維持系統(tǒng)壓力。在 500psi 時，40-gpm 的油泵卸荷。需要 600psi 的系統(tǒng)壓力把 40gpm 的泵卸荷到最小壓力200psi。600psi 的先導控制油通過孔 D 進入并作用于差動活塞 E。在 500psi 時，泵流量減少到零。100psi 的附加壓力需要完全打開提升閥，使調(diào)節(jié)器腔內(nèi)的壓力減小至零。當回路壓力減小時，兩個泵以同樣的方式來工作。外文翻譯資料- 6 -