液压与气压传动齿轮泵课件教学教材.ppt

液压与气压传动齿轮泵课件一一 液压泵的工作原理及特点液压泵的工作原理及特点 1.液压泵的基本原理液压泵的基本原理 动画演示动画演示 密封容积增大，产生真空密封容积增大，产生真空 吸油吸油容积式容积式 密封容积减小，油液被迫压出密封容积减小，油液被迫压出 压压油油 第一节第一节 液压泵概述液压泵概述凸轮凸轮1 1旋转旋转油腔油腔4 4形成相对真空，形成相对真空，则从阀则从阀5 5吸油吸油柱塞柱塞2 2右右移，油腔移，油腔4 4容积变大容积变大柱塞柱塞2 2左左移，油腔移，油腔4 4容积变小容积变小油腔油腔4 4压力升高，则将压力升高，则将油从阀油从阀6 6压出压出偏心轮转一圈，完成一次吸压油，偏心轮不断旋转，偏心轮转一圈，完成一次吸压油，偏心轮不断旋转，液压泵不断吸油和压油。液压泵不断吸油和压油。2.液压泵的特点液压泵的特点 要记住！要记住！1 1、具有若干个密封且又可以周期性变化的空间具有若干个密封且又可以周期性变化的空间（密封工作腔）（密封工作腔）2 2、油箱内液体的绝对压力必须等于或大于大气压力油箱内液体的绝对压力必须等于或大于大气压力（吸油过程（吸油过程中油箱与大气相通，或采用密闭的充压油箱）中油箱与大气相通，或采用密闭的充压油箱）3 3、吸压油腔隔开、吸压油腔隔开，保证密封容积在吸油过程中与油箱相通，同保证密封容积在吸油过程中与油箱相通，同时关闭供油通路；压油时与供油管路相通，而与油箱切断；时关闭供油通路；压油时与供油管路相通，而与油箱切断；（配流装置）（配流装置）思考：柱塞泵中的配流装置是什么？思考：柱塞泵中的配流装置是什么？1、分类按压力分(单位Mpa）低 压（2.5）中压（2.5-8）中高压（8-16）高压（16-32）超高压（32）3.泵的分类泵的分类按按结构结构特征分特征分 齿轮式齿轮式CBCB（低、中压）：内啮合、外啮合（低、中压）：内啮合、外啮合 叶片式叶片式YBYB（中压）：单作用式、双作用式（中压）：单作用式、双作用式 柱塞式柱塞式ZBZB（高压）：轴向式、径向（高压）：轴向式、径向按输油方向能否改变：单向、双向按输油方向能否改变：单向、双向 按排量是否可以调节分：定量式、变量式按排量是否可以调节分：定量式、变量式单向单向定量定量单向单向变量变量双向双向定量定量双向双向变量变量2、泵的符号泵的符号二二 液压泵的主要性能参数液压泵的主要性能参数 1 1、压力：工作压力和额定压力、压力：工作压力和额定压力 2 2、排量和流量、排量和流量 3 3、功率、功率 4 4、效率、效率 工作压力和额定压力工作压力和额定压力1、工作压力：工作压力：指泵实际工作时输出油液的压指泵实际工作时输出油液的压力，其值取决于外界负载：（管阻、摩擦、外负力，其值取决于外界负载：（管阻、摩擦、外负载）载）2、额定压力额定压力（公称压力、铭牌压力）（公称压力、铭牌压力）指泵（或马达）在指泵（或马达）在正常工作正常工作条件下，按实验标准条件下，按实验标准规定能够连续运转的规定能够连续运转的最高压力最高压力（受泵本身泄漏和（受泵本身泄漏和结构强度限制）结构强度限制）p pn 即泵过载即泵过载排量和流量排量和流量 排量排量V 理论流量理论流量qt 实际流量实际流量q 额定流量额定流量qn 排量排量V 排量排量在没有泄漏的情况下，泵在没有泄漏的情况下，泵每转一每转一周周所排出的液体的体积。所排出的液体的体积。常用单位：ml/r理论流量理论流量qt理论流量理论流量qt-不考虑泄露的情况下，不考虑泄露的情况下，单位时间内所排出的液体的体积。单位时间内所排出的液体的体积。qt=Vn n主轴转速主轴转速实际流量实际流量q 指泵（或马达）工作时单位时间内实际输指泵（或马达）工作时单位时间内实际输出的流量出的流量 q=qt-q1 q1液压泵的泄漏量液压泵的泄漏量 qt 液压泵的理论流量液压泵的理论流量额定流量额定流量qn 指泵在正常工作条件下，按试验标指泵在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的输出流量。准规定必须保证的输出流量。额定流量是泵正常工作时实际流量额定流量是泵正常工作时实际流量的最小值。的最小值。功率和效率功率和效率 理论功率理论功率输入功率输入功率输出功率输出功率 结结 论论容积效率与机械效率容积效率与机械效率1、容积效率：液压泵实际流量与理论流量之比值、容积效率：液压泵实际流量与理论流量之比值 v=q/qt=（qt-q）/qt=1-q/qt 2、机械效率：液压泵理论转矩与实际输、机械效率：液压泵理论转矩与实际输 入转矩之比入转矩之比值，实际输入转矩必然大于理论转矩。值，实际输入转矩必然大于理论转矩。m=Tt/Ti=pV/2Ti 输入功率输入功率即泵轴的驱动功率即泵轴的驱动功率 Pi=Ti=2nTi n泵轴的转速；泵轴的转速；Ti 液压泵的输入转矩。液压泵的输入转矩。输出功率输出功率泵输出的液压能，表现为输出油液的压力泵输出的液压能，表现为输出油液的压力P和流和流量量q 总效率总效率总效率：输出功率与输入功率之比值总效率：输出功率与输入功率之比值 =P0/Pi=Pq/2nT =Pvnv/2nT=vm 结论：结论：总效率等于容积效率与机械效率之总效率等于容积效率与机械效率之乘积乘积。【例【例31】某液压系统，泵的排量V10 mL/r，电机转速n1200 r/min，泵的输出压力p5 MPa，泵容积效率V0.92，总效率0.84。求：(1)泵的理论流量；(2)泵的实际流量；(3)泵的输出功率；(4)驱动电机功率。(5)机械效率。解解 (1)泵的理论流量为QthVn10310120010312(L/min)(2)泵的实际流量为QacQthv120.9211.04(L/min)(3)泵的输出功率为 (4)驱动电机功率为(5)机械效率m/v =0.84/0.92 =0.91第二节第二节 齿轮泵齿轮泵 分类、组成、工作原理、分类、组成、工作原理、参数计算、结构特点参数计算、结构特点齿轮泵的分类内啮合内啮合外啮合外啮合 一、一、外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵 二、二、螺杆泵和螺杆泵和内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵第二节第二节 齿轮泵齿轮泵（一）一）外啮合外啮合齿轮泵的工作原理齿轮泵的工作原理 组成组成:前、后泵前、后泵盖，泵体，一对齿盖，泵体，一对齿数、模数、齿形完数、模数、齿形完全相同的渐开线外全相同的渐开线外啮合啮合。结构图结构图动画动画工作原理工作原理：密封容积形成密封容积形成齿轮、泵体内表面、前后泵盖围成齿轮、泵体内表面、前后泵盖围成 右侧齿轮右侧齿轮退出退出啮合啮合,容积容积吸油吸油密封容积变化密封容积变化 左侧齿轮左侧齿轮进入进入啮合啮合,容积容积压油压油吸压油口隔开吸压油口隔开两齿轮啮合线及泵盖两齿轮啮合线及泵盖 工作原理动画工作原理动画（一）一）外啮合外啮合齿轮泵的工作原理齿轮泵的工作原理（二）（二）排量和流量计算排量和流量计算齿齿轮轮啮啮合合时时，啮啮合合点点位位置置瞬瞬间间变变化化，其其工作容积变化率不均匀工作容积变化率不均匀瞬瞬时时流流量量不不均均匀匀即即脉脉动动，计计算算瞬瞬时时流流量量时时须须积积分分计计算算才才精精确确，比比较较麻麻烦烦，一一般用近似计算法。般用近似计算法。齿轮泵的流量计算齿轮泵的流量计算排量计算排量计算 流量计算流量计算瞬时流量瞬时流量排量计算排量计算假设：齿槽容积假设：齿槽容积=轮齿体积轮齿体积 则排量则排量=齿槽容积齿槽容积+轮齿体积轮齿体积 即相当于有效齿高和齿宽所构成的平即相当于有效齿高和齿宽所构成的平面所扫过的环形体积，面所扫过的环形体积，则则 V=dhB=2zm2B实际上实际上 齿槽容积齿槽容积轮齿体积轮齿体积 取取 V=6.66zm2b流量计算流量计算理论流量：理论流量：qt=Vn=6.66zm2Bn实际流量：实际流量：q=qtv=6.66zm2Bnv结结 论论 1 1 齿轮泵的齿轮泵的q qt t是齿轮几何参数和转速的函数是齿轮几何参数和转速的函数 2 2 转速等于常数，流量等于常数转速等于常数，流量等于常数 定量泵定量泵 流量特点流量特点 每一对轮齿啮合时，啮合点位置变化引起瞬时流量变化每一对轮齿啮合时，啮合点位置变化引起瞬时流量变化 出现流量脉动出现流量脉动流量脉动率流量脉动率外啮合齿轮泵齿数愈小，脉动率就愈大，其值最高可达外啮合齿轮泵齿数愈小，脉动率就愈大，其值最高可达20%。流流量量脉脉动动结结果果：引引起起系系统统的的压压力力脉脉动动，产产生生振振动动和和噪噪声声，影影响响传传动动的的平平稳性（高精度机械不易采用）。稳性（高精度机械不易采用）。（三）（三）结构特点和优缺点结构特点和优缺点1 1、泄漏泄漏2 2、困油现象及其消除措施困油现象及其消除措施3 3、径向不平衡力径向不平衡力泄 漏齿侧泄漏齿侧泄漏 约占齿轮泵总泄漏量的约占齿轮泵总泄漏量的 5%径向泄漏径向泄漏约占齿轮泵总泄漏量的约占齿轮泵总泄漏量的 20%25%端面泄漏端面泄漏*约占齿轮泵总泄漏量的约占齿轮泵总泄漏量的 75%80%总之：泵压力愈高，泄漏愈大总之：泵压力愈高，泄漏愈大。困油现象及其消除措施困油现象及其消除措施 困油现象困油现象 产生原因产生原因 引起结果引起结果 消除困油的方法消除困油的方法 困油现象产生原因困油现象产生原因 为保证齿轮连续平稳运转，又能够使为保证齿轮连续平稳运转，又能够使 吸压油口隔开，齿轮啮合时的吸压油口隔开，齿轮啮合时的重合度重合度 必须大于必须大于1 有时会出现两对轮齿有时会出现两对轮齿同时啮合同时啮合的情况，的情况，故故 在齿向啮合线间形成一个封闭容积在齿向啮合线间形成一个封闭容积困油现象产生原因困油现象产生原因 ab 容积缩小容积缩小 ab ab 容积缩小容积缩小 pp 高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，轴高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，轴和轴承受很大和轴承受很大冲击载荷冲击载荷，泵剧烈振动，同时无，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，功损耗增大，油液发热油液发热。困油现象困油现象产生原因产生原因 b c 容积增大容积增大bc bc 容积增大容积增大 p p 形成形成局部真空局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、，产生气穴，引起振动、噪声、汽蚀等。汽蚀等。总总之之：由由于于困困油油现现象象，使使泵泵工工作作性性能能不不稳稳定定，产产生生振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。消除困油的方法 原则原则 ：ab ab 密封容积减小，使之通压油口密封容积减小，使之通压油口 bc bc 密封容积增大，使之通吸油口密封容积增大，使之通吸油口 b b 密封容积最小，隔开吸压油密封容积最小，隔开吸压油方方法法：在在泵泵盖盖（或或轴轴承承座座）上上开开卸卸荷荷槽槽以以消消除除困困油油，如如图图d,CB-Bd,CB-B形形泵泵将将卸卸荷荷槽槽整整个个向向吸吸油油腔腔侧侧平平移移一一段段距离，效果更好距离，效果更好消除困油的方法径向不平衡力解决措施：解决措施：缩缩小压油口或在小压油口或在泵盖设径向力泵盖设径向力平衡槽平衡槽外啮合外啮合齿轮泵的优点齿轮泵的优点1结构简单，制造方便，价格低廉结构简单，制造方便，价格低廉2结构紧凑，体积小，重量轻结构紧凑，体积小，重量轻3自吸性能好，对油污不敏感自吸性能好，对油污不敏感4 工作可靠，便于维护工作可靠，便于维护外外啮合啮合齿轮泵的缺点齿轮泵的缺点流量脉动大流量脉动大噪声大噪声大排量不可调排量不可调提高外啮合齿轮泵压力的措施提高外啮合齿轮泵压力的措施要提高压力，必须减小端面的泄漏，所以一般采用齿要提高压力，必须减小端面的泄漏，所以一般采用齿轮端面间隙自动补偿的办法。轮端面间隙自动补偿的办法。端面间隙补偿原理：端面间隙补偿原理：利用特别的通道把泵内压油腔的压力油引到浮动轴套利用特别的通道把泵内压油腔的压力油引到浮动轴套的外侧，产生液压作用力，使轴套压向齿轮端面，这的外侧，产生液压作用力，使轴套压向齿轮端面，这个力必须大于齿轮端面作用在轴套内侧的作用力，才个力必须大于齿轮端面作用在轴套内侧的作用力，才能保证在各种压力下，轴套始终自动贴紧齿轮端面，能保证在各种压力下，轴套始终自动贴紧齿轮端面，减小泵内通过端面的泄漏，达到提高压力的目的。减小泵内通过端面的泄漏，达到提高压力的目的。齿轮泵的主要性能齿轮泵的主要性能（1）压力）压力 一般用于低压大流量的系统（一般用于低压大流量的系统（2.5MPa），具有良），具有良好补偿措施的中小排量的齿轮泵的最高工作压力可达好补偿措施的中小排量的齿轮泵的最高工作压力可达25MPa以上，大排量的许用压力可达以上，大排量的许用压力可达1620MPa。（2）排量）排量 工程上使用的范围为工程上使用的范围为0.05800mL/r，常用的为，常用的为2.5250mL/r。（3）转速）转速 工作转速不能小于工作转速不能小于300500r/min，微型齿轮泵的，微型齿轮泵的最高转速可达最高转速可达20000r/min以上，常用的为以上，常用的为10003000r/min。（4）效率）效率 低压齿轮泵的效率较低，一般低压齿轮泵的效率较低，一般0.6，带补偿措施的可，带补偿措施的可达达0.80.9。（5）寿命）寿命 低压齿轮泵的寿命为低压齿轮泵的寿命为30005000h，高压外啮合齿，高压外啮合齿轮泵在额定压力下的寿命一般只有几百小时，高压内啮合齿轮轮泵在额定压力下的寿命一般只有几百小时，高压内啮合齿轮泵的寿命可达泵的寿命可达20003000h。小小 结结工作原理工作原理流量计算流量计算结构要点结构要点二、螺杆泵和内啮合齿轮泵 1.螺杆泵螺杆泵 螺杆泵组成螺杆泵组成：一根主动螺杆一根主动螺杆双头、右旋、双头、右旋、凸螺杆凸螺杆 两根从动螺杆两根从动螺杆双头、左旋、凹螺杆，装在泵体内，和其双头、左旋、凹螺杆，装在泵体内，和其它零件组成螺杆泵。它零件组成螺杆泵。工工作作原原理理：当当主主动动螺螺杆杆逆逆时时针针方方向向旋旋转转时时：左左面面吸吸油油、右面压油右面压油 1.螺杆泵螺杆泵 特点特点 结构简单，体积小，重量轻，运转平稳，噪声小，寿命结构简单，体积小，重量轻，运转平稳，噪声小，寿命长，流量均匀，自吸能力强，容积效率高，无困油现象；长，流量均匀，自吸能力强，容积效率高，无困油现象；但螺杆齿形复杂，不易加工，精度难以保证。但螺杆齿形复杂，不易加工，精度难以保证。(a)有隔板的内啮合齿轮泵；(b)摆动式内啮合齿轮泵具体工作原理见动画图2.4 内啮合齿轮泵1 吸油腔，2 压油腔，3 隔板2.内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵渐开线齿形内啮合齿轮泵工作原理工作原理:小齿轮带动小齿轮带动内齿环同向异速旋内齿环同向异速旋转，左半部分轮齿退转，左半部分轮齿退出啮合，形成真空吸出啮合，形成真空吸油。右半部分轮齿退油。右半部分轮齿退出啮合，容积减小，出啮合，容积减小，压油。月牙板同两齿压油。月牙板同两齿轮将吸压油口隔开。轮将吸压油口隔开。吸油窗口压油窗口从动内齿轮主动小齿轮月牙板摆线齿形内啮合齿轮泵工作原理摆线齿形内啮合齿轮泵工作原理 吸油吸油左半部分，轮齿左半部分，轮齿脱开脱开啮合容积啮合容积工作原理工作原理 压油压油右半部分，轮齿右半部分，轮齿进入进入啮合容积啮合容积吸油窗口压油窗口从动内齿轮主动小齿轮 摆线齿形啮摆线齿形啮合齿轮泵又称摆合齿轮泵又称摆线转子泵。线转子泵。在这种泵中，在这种泵中，小齿轮和内齿轮小齿轮和内齿轮只相差一齿，因只相差一齿，因而不需设置隔板。而不需设置隔板。内啮合齿轮泵特点内啮合齿轮泵特点 内外齿轮转向相同，齿面间相对速度小，运转时噪音小；齿数相异，不会发生困油现象。因为外齿轮的齿面必须始终与内齿轮的齿面紧贴，以防内漏，所以内啮合齿轮泵不适用于较高压力的场合。内啮合齿轮内啮合齿轮特点特点:结构紧凑，尺寸小，重结构紧凑，尺寸小，重量轻，运转平稳，噪声小量轻，运转平稳，噪声小 流量脉动小。但流量脉动小。但齿形复杂，加工困难，价格昂贵。齿形复杂，加工困难，价格昂贵。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢