第二章液压泵和液压马达...ppt
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1、第二章第二章 液压泵和液压马达液压泵和液压马达 2 2-1 -1 概述概述 2 2-2 -2 齿轮泵齿轮泵 2 2-3 -3 叶片泵叶片泵 2 2-4 -4 柱塞泵和柱塞液压马达柱塞泵和柱塞液压马达 2 2-5 -5 液压泵的流量调节液压泵的流量调节 2 2-6 -6 其它类型的泵其它类型的泵 2-1 概述 液压泵和液压马达在液压系统中都属于能量转换装置。如图2-1所示,液压泵是将输入的机械能转变为液压能,为系统提供一定流量和压力的油液,是液压系统中的动力源。而液压马达是将输入的液压能转变为机械能,使系统输出一定的转速和转矩,驱动机床工作部件运动,它是液压系统的执行元件。2 2-1-1 概述概
2、述 液压泵和液压马达的工作原理和特点 液压泵和液压马达的基本性能 液压泵的和液压马达的类型 2 2-1-1 概述概述容积式液压泵的工作原理。一、液压泵和液压马达的工作原理和特点一、液压泵和液压马达的工作原理和特点2 2-1-1 概述概述 容积式液压泵的工作原理:容积式液压泵是依靠密封工作油腔的容积变化来进行工作的,因此它必须具有一个(或多个)密封的工作油腔。当液压泵运转时,该油腔的容积必须不断由小逐渐加大,形成真空,油箱的油才能被吸入。当油腔容积由大逐渐减小时,油被挤压在密封工作油腔中,压力才能升高,压力的大小取决于油液从泵中输出时受到的阻力。这种泵的输油能力的大小取决于密封工作油腔的数目以及
3、容积变化的大小和频率,故称容积式泵。2 2-1-1 概述概述配 流:泵在吸油时吸油腔必须与油箱相通,而与压油腔 不通;在压油时压油腔与压力管道相通,而与油 箱不通,由吸油到压油或由压油到吸油的转换称 为配流。自吸能力:泵借助大气压力从比它位置低的油箱中自行吸油 的能力叫泵的自吸能力,它用泵的中心线到油 箱吸油高度来表示。从原理上讲,液压泵和液压马达之间是可逆的,但它们在具体结构上仍有差异,图2-2所示单柱塞泵不能作为液压马达使用。2 2-1-1 概述概述液压泵和液压马达的工作压力和公称压力 液压泵和液压马达的排量和流量 液压泵和液压马达的功率和效率 二、液压泵和液压马达的基本性能二、液压泵和液
4、压马达的基本性能(图图2-2)2 2-1-1 概述概述液压泵的工作压力:是指泵出口处的实际压力,它的大小取决于泵的总负载(见图2-3)。1 1、液压泵和液压马达的工作压力和公称压力、液压泵和液压马达的工作压力和公称压力2 2-1-1 概述概述马达的工作压力:它是输入马达油液的实际压力,其大小取决于液压马达的负载。公 称 压 力:液 压 泵 和 液 压 马 达 的 工 作 压 力 都 有 一 个最大的限制值,把它们称之为公称压力。在使用中超过公称压力,将会减少寿命,增大泄漏量。液压 泵 和 液 压 马 达 的 公 称 压 力 实 际 上 取 决 于 它 们 本身结构的密封性能和规定的使用寿命。2
5、 2-1-1 概述概述 2 2、液压泵和液压马达的排量和流量、液压泵和液压马达的排量和流量液 压 泵 的 排 量:在 没 有 泄 漏 的 情 况 下,液 压 泵 每转一转所排出的油液体积,用 表示。液压马达的排量:是指在没有泄漏的情况下,液压马达转一转所需输入的油液体积,用 表示。2 2-1-1 概述概述 液压泵的理论流量是指在没有泄漏的情况下,单位时间内输出的油液体积,它等于排量和转速的乘积,即 (2-1)液压马达的理论流量是指在没有泄漏的情况下,单位时间内输入的油液体积,是其排量和转速的 乘积,即 (2-2)2 2-1-1 概述概述 图2-1表示了液压泵和液压马达的能量转换图。液压泵是将原
6、动机输入的机械能即转 矩和转速转换成液体的压力能即液体的压力和流量。3 3、液压泵和液压马达的功率和效率、液压泵和液压马达的功率和效率2 2-1-1 概述概述液压马达则是将液压能转换成机械能,若不考虑转换过程中的能量损失,则输出功率等于输入功率,也就是它们的理论功率是 (2-3)式中 -液压泵(或液压马达)的理论流量;-液压泵(或液压马达)的理论转矩;-液压泵(或液压马达)的压力;-液压泵(或液压马达)的角速度。2 2-1-1 概述概述 实际上,液压泵和液压马达在能量转换中是有损失的,因此输出功率小于输入功率,两者差值为功率损失。功率损失可分为容积损失和机械损失两部分,相应的就有两种效率。2
7、2-1-1 概述概述容积损失是因泄漏而造成流量上的损失,设泵的泄漏量为 ,则泵实际输出的流量为 (2-4)式中 泵的理论流量;泵的泄漏系数。泵的容积损失可用容积效率来 表示,容积效率为液压泵的实际流量与理论流量之比,即(2-5)2 2-1-1 概述概述机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。设泵的转矩损失为 ,则泵实际输入转矩为 (2-6)机械损失可用机械效率 ,即液压泵的理论输入转矩与实际输入转矩之比表示:(2-7)2 2-1-1 概述概述液压液压泵的总效率是指输出功率与输入功率之比,由前几式得 (2-8)即液压泵的总效率等于其容积效率和机械效率的乘积。液压泵的输出功率 可表示为:(2-9)
8、2 2-1-1 概述概述 即 (kW)(2-10)式中 -泵的输出压力(105 Mp);-泵的实际输出流量(L/min);-泵的总效率。2 2-1-1 概述概述液压马达总效率-对于液压马达,输入功率为液压能,输出功率为机械能,因此总效率为 (2-11)液压马达容积效率为液压马达的理论流量与实际输入流量之比,即 (2-12)2 2-1-1 概述概述液压马达的机械效率为实际输出转矩 与理论转矩 之比,即 (2-13)液压马达的输出转矩可由输入的油液压力 和排量 来计算,为:(2-14)2 2-1-1 概述概述三三、液压泵的和液压马达的类型液压泵的和液压马达的类型2 2-1-1 概述概述2 2-1-
9、1 概述概述 特 性 分 类单向定量双向定量单向变量双向变量液压泵 液压马达液压泵和液压马达的职能符号(国家及ISO标准)本节重点掌握内容本节重点掌握内容1.概念:容积式液压泵、配流、自吸能力、工作压力、公称压力、排量、流量、容积效率、机械效率。2.容积式液压泵的实际工作压力和输油量大小各取决于什么?习题:2-1,2-22-2 齿轮泵 齿轮泵种类较多,按其啮合形式分为外啮合和内啮合两类。齿轮泵是可逆的,可作液压马达使用。2 2-2-2 齿轮泵齿轮泵外啮合齿轮泵的工作原理 流量计算和流量脉动 外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点 2 2-2-2 齿轮泵齿轮泵一、外啮合齿轮泵的工作原理(外啮合齿轮泵的工
10、作原理(图2-5)外啮合齿轮泵工作原理可知,其满足组成容积式液压泵的三个条件是:(1)一对啮合齿轮与容纳齿轮的泵壳及其两端盖间组成若干个密封容积V。(2)当齿轮按图示方向旋转时,A腔由于一对齿轮脱开啮合,使其密封容积逐渐变大,形成局部真空,油箱中的油液在油面上大气压的作用下,经油管、A腔并随齿轮旋转到B腔(吸油过程);B腔由于一对齿轮进入啮合,使其密封容积逐渐减小,把油液不断挤压出去(压油过程)。2 2-2-2 齿轮泵齿轮泵 (3)由于一对齿轮间的啮合及齿顶与泵壳内壁的贴合,使吸油腔A和压油腔B隔开。由此,A腔排出的油液靠外负载能建立起压力,不需专门的配流机构。二、流量计算和流量脉动二、流量计
11、算和流量脉动 外啮合齿轮泵排量的计算应依啮合原理来进行。近似计算时可认为排量等于它的两个齿轮的齿间容积之总和。设齿间的容积等于轮齿的体积,则当齿轮齿数为z、节圆直径为D、齿高为h、模数为m、齿宽为b时,泵的排量为:(2-15)22-2-2 齿轮泵齿轮泵22-2-2 齿轮泵齿轮泵 考 虑 到 齿 间 的 容 积 比 轮 齿 的 体 积 稍 大 些,因 此 可 令 ,得 (2-16)齿轮泵的实际输出流量为 (2-17)式(2-17)中所表示的Q是齿轮泵的实际平均流量。22-2-2 齿轮泵齿轮泵流量脉动-实际上,由于齿轮啮合过程中密封工作腔的容积变化率是不均匀的,因此齿轮泵的瞬时流量是脉动的。设 、
12、表示最大、最小瞬时流量,流量脉动率 可用下式表示 (2-18)外啮合齿轮的齿数愈少,脉动率就愈大,其值最高可达0.20以上,内啮合齿轮泵的流量脉动率比外啮合的小得多。三、外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点三、外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点 结构特点结构特点:困油 泄漏 径向力不平衡力 22-2-2 齿轮泵齿轮泵1 1、困油现象、困油现象产生的原因:齿轮泵要平稳工作,齿轮啮合的重叠系数必须大于1,既在每一时刻总有两对轮齿同时处在啮合状态,并有一部分油液被困在两对轮齿所形成的密封容腔内,如图2-7所示。这个封闭腔的容积,开始时随着齿轮的转动逐渐减小,以后又逐渐加大的过程。22-2-2 齿轮泵齿轮泵22
13、-2-2 齿轮泵齿轮泵造成的影响:封闭腔容积的减小会使被困油液受挤压并从缝隙中挤出而产生很高的压力,油液发热,并使机件受额外的负载;而封闭腔容积的增大又会造成局部真空,使油液中溶解的气体分离,产生气泡。这些都将使泵产生强烈的振动和噪声,这就是齿轮泵的困油现象。22-2-2 齿轮泵齿轮泵 解决的办法:解决的办法:通常是在两侧盖板上开卸荷槽(如图中的虚线所示),使封闭腔容积减小时通过右边的卸荷槽与压油腔相通,容积增大时通过左边的卸荷槽与吸油腔相通。2 2、泄漏、泄漏 产生的原因:外啮合齿轮泵高压腔的压力油可通过三条途径泄漏到低压腔中去:是通过齿轮啮合处的间隙;通过泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙;通过
14、齿轮两侧面和侧盖板间的端面间隙。通过端面间隙的泄漏量最大,可占总泄漏量的75%80%。22-2-2 齿轮泵齿轮泵22-2-2 齿轮泵齿轮泵造成的影响:使普通齿轮泵的容积效率低,输出压力也不容易提高。解决的办法:要提高齿轮泵的压力,首要的问题是要减小端面间隙,提高加工精度。22-2-2 齿轮泵齿轮泵 3、径向不平衡力径向不平衡力产生的原因(图2-8):作用在齿轮泵齿顶圆周上的液压力,可认为是由高压腔的压力逐渐下降为吸油腔的压力而形成的。此分布液压力的合力,给齿轮一个径向的作用力(即径向不平衡力),工作压力越高,则此径向不平衡力也就越大。22-2-2 齿轮泵齿轮泵造成的影响:使齿轮轴弯曲,齿顶磨削
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