chapter2动力元件.ppt
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1、第二章第二章液压动力元件液压动力元件南京农业大学南京农业大学工学院机械工程系工学院机械工程系南京农业大学重点课程南京农业大学重点课程液压传动技术液压传动技术22023/4/24n n1.液压泵概述液压泵概述n n2.齿轮泵齿轮泵n n3.叶片泵叶片泵n n4.柱塞泵柱塞泵n n5.液压泵的噪声液压泵的噪声n n6.液压泵的选用液压泵的选用32023/4/241 液压泵概述液压泵概述n n一、液压泵的工作原理及特点一、液压泵的工作原理及特点一、液压泵的工作原理及特点一、液压泵的工作原理及特点l l功能:功能:功能:功能:将原动机输出的机械能转换为液体的压力能将原动机输出的机械能转换为液体的压力能
2、将原动机输出的机械能转换为液体的压力能将原动机输出的机械能转换为液体的压力能l l工作原理工作原理工作原理工作原理:依靠密封容积变化的原理来工作依靠密封容积变化的原理来工作依靠密封容积变化的原理来工作依靠密封容积变化的原理来工作偏心轮偏心轮柱塞柱塞密封容积密封容积42023/4/24l液压泵分类液压泵分类液压泵分类液压泵分类流量是否可调流量是否可调结构形式结构形式定量泵定量泵变量泵变量泵齿轮泵齿轮泵叶片泵叶片泵柱塞泵柱塞泵l l特点特点特点特点:具有密封且可以周期变化的空间具有密封且可以周期变化的空间具有密封且可以周期变化的空间具有密封且可以周期变化的空间油箱液体的绝对压力油箱液体的绝对压力油
3、箱液体的绝对压力油箱液体的绝对压力大于等于大于等于大于等于大于等于大气压(油箱与大气相大气压(油箱与大气相大气压(油箱与大气相大气压(油箱与大气相通,或密闭的充压油箱)通,或密闭的充压油箱)通,或密闭的充压油箱)通,或密闭的充压油箱)具有相应的具有相应的具有相应的具有相应的配流机构配流机构配流机构配流机构(吸油腔和排油腔隔开)(吸油腔和排油腔隔开)(吸油腔和排油腔隔开)(吸油腔和排油腔隔开)52023/4/24n n二二.主要性能参数主要性能参数l l1.1.压力压力压力压力n n工作压力工作压力工作压力工作压力:实际工作时的输出压力(取决于外:实际工作时的输出压力(取决于外:实际工作时的输出
4、压力(取决于外:实际工作时的输出压力(取决于外负载的大小和管路上的压力损失,与泵的流量负载的大小和管路上的压力损失,与泵的流量负载的大小和管路上的压力损失,与泵的流量负载的大小和管路上的压力损失,与泵的流量无关)无关)无关)无关)n n额定压力额定压力额定压力额定压力:(:(:(:(按试验标注规定)连续运转的最按试验标注规定)连续运转的最按试验标注规定)连续运转的最按试验标注规定)连续运转的最高压力高压力高压力高压力n n最高允许压力最高允许压力最高允许压力最高允许压力:超过额定压力条件下,允许短:超过额定压力条件下,允许短:超过额定压力条件下,允许短:超过额定压力条件下,允许短暂运行的最高压
5、力值暂运行的最高压力值暂运行的最高压力值暂运行的最高压力值62023/4/24l l2.2.排量和流量排量和流量排量和流量排量和流量n n排量排量排量排量V V:转一周,容积变化计算而得的排出液:转一周,容积变化计算而得的排出液:转一周,容积变化计算而得的排出液:转一周,容积变化计算而得的排出液体体积体体积体体积体体积n n理论流量理论流量理论流量理论流量q qt t:不考虑泄漏,单位时间内排出液:不考虑泄漏,单位时间内排出液:不考虑泄漏,单位时间内排出液:不考虑泄漏,单位时间内排出液体体积体体积体体积体体积n n实际流量实际流量实际流量实际流量q q:具体工况下,单位时间内排出的:具体工况下
6、,单位时间内排出的:具体工况下,单位时间内排出的:具体工况下,单位时间内排出的体积体积体积体积n n额定流量额定流量额定流量额定流量q qn n:按试验标准规定必须保证的流量:按试验标准规定必须保证的流量:按试验标准规定必须保证的流量:按试验标准规定必须保证的流量72023/4/24实际输入实际输入转矩转矩用泵的出口用泵的出口压力压力P代替代替l3.3.功率和效率功率和效率功率和效率功率和效率l l功率损失功率损失功率损失功率损失容积损失容积损失容积损失容积损失:指液压泵在:指液压泵在:指液压泵在:指液压泵在流量流量流量流量上的损失上的损失上的损失上的损失容积效率:容积效率:容积效率:容积效率
7、:实际输出流量:实际输出流量:实际输出流量:实际输出流量:机械损失机械损失机械损失机械损失:液压泵在:液压泵在:液压泵在:液压泵在转矩转矩转矩转矩上的损失上的损失上的损失上的损失机械效率:机械效率:机械效率:机械效率:mm=T=Tt t/T=1/(1+T/T=1/(1+Tl l/T/Tt t)l l液压泵的功率液压泵的功率液压泵的功率液压泵的功率输入功率输入功率输入功率输入功率P Pi i:作用在液压泵主轴上的机械功率:作用在液压泵主轴上的机械功率:作用在液压泵主轴上的机械功率:作用在液压泵主轴上的机械功率 ,P Pi i=T=Ti i 输出功率输出功率输出功率输出功率P P:吸压油口的压差和
8、输出流量的乘积,:吸压油口的压差和输出流量的乘积,:吸压油口的压差和输出流量的乘积,:吸压油口的压差和输出流量的乘积,P=P=ppq ql l液压泵的总效率:液压泵的总效率:液压泵的总效率:液压泵的总效率:=P/P=P/Pi i=pq/T=pq/Ti i=pq=pqt t v v mm/T/Tt t=v v mm82023/4/24n某液压泵铭牌上的压力某液压泵铭牌上的压力ph6.3MPa,工作阻力,工作阻力F45kN,双出杆活塞式液压缸的有效工作面积,双出杆活塞式液压缸的有效工作面积A90cm2管路较短,压力损失取管路较短,压力损失取p0.5MPa,问,问该泵的输出压力为多少该泵的输出压力为
9、多少?所选用的液压泵是否满足所选用的液压泵是否满足要求要求?92023/4/24例题例题:某液压泵的铭牌上标有额定压力:某液压泵的铭牌上标有额定压力p pH H=2.5MPa=2.5MPa,额定流量,额定流量q qH H=25L/min=25L/min,泵的总效率,泵的总效率=0.75=0.75,容积效率,容积效率 V V=0.8=0.8。试求液压泵。试求液压泵的泄漏损失量和所需要的电动机功率?若要求液压泵的工作压的泄漏损失量和所需要的电动机功率?若要求液压泵的工作压力力p p=1.2MPa=1.2MPa时,需要多大的电动机功率?时,需要多大的电动机功率?解解:(1):(1)液压泵的泄漏损失量
10、液压泵的泄漏损失量(2)电动机功率(3)若泵的工作压力p=1.2MPa时,应选配电动机的功率102023/4/24例题例题:某液压泵的额定流量:某液压泵的额定流量q qH H=32L/min=32L/min,额定压力,额定压力p pH H=2.5MPa=2.5MPa,额定转速额定转速n nH H=1450r/min=1450r/min,泵的机械效率,泵的机械效率 mm=0.85=0.85。由实验测得,当。由实验测得,当泵的出口压力近似为零时,其流量泵的出口压力近似为零时,其流量q qt t=35.6L/min=35.6L/min。求该泵的容积。求该泵的容积效率和总效率是多少?如果在额定压力下泵
11、的转速为效率和总效率是多少?如果在额定压力下泵的转速为500r/min500r/min时,时,估算泵的流量为多少?该转速下泵的容积效率为多少?两种转估算泵的流量为多少?该转速下泵的容积效率为多少?两种转速下,泵的驱动功率又是多少?速下,泵的驱动功率又是多少?解:(1)泵的容积效率和总效率 液压泵出口压力为零时的流量为理论流量,即qt=35.6L/min。容积效率总效率112023/4/24(2)液压泵的流量和容积效率液压泵的排量液压泵的额定转速为500r/min时,其理论流量因为额定压力不变,所以泵的容积效率不变,故输出流量122023/4/24(3)液压泵的驱动功率转速为1450r/min时
12、,液压泵的驱动功率转速为500r/min时,液压泵的驱动功率132023/4/24142023/4/24152023/4/24162023/4/242 齿轮泵齿轮泵n n一、外啮合齿轮泵一、外啮合齿轮泵n n外啮合齿轮泵的工外啮合齿轮泵的工外啮合齿轮泵的工外啮合齿轮泵的工作原理:作原理:作原理:作原理:l l密封工作腔密封工作腔密封工作腔密封工作腔l l工作腔的变化工作腔的变化工作腔的变化工作腔的变化l l配流装置配流装置配流装置配流装置(啮合点(啮合点(啮合点(啮合点处的齿面接触线)处的齿面接触线)处的齿面接触线)处的齿面接触线)l液压泵的符号液压泵的符号液压泵的符号液压泵的符号172023
13、/4/24182023/4/24192023/4/24n n外啮合齿轮泵的排量和流量计算:外啮合齿轮泵的排量和流量计算:外啮合齿轮泵的排量和流量计算:外啮合齿轮泵的排量和流量计算:l l排量(近似计算):排量(近似计算):排量(近似计算):排量(近似计算):l l理论流量:理论流量:理论流量:理论流量:实际流量:实际流量:实际流量:实际流量:l l流量脉动率:流量脉动率: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;内啮合齿轮泵的外啮合齿轮泵齿数愈小,脉动率就愈大;内啮合齿轮泵的外啮合齿轮泵齿数愈小,脉动率就愈大;内啮合齿轮泵的外啮合齿轮泵齿数愈小,脉动率就愈大;内啮合齿轮泵的流
14、动脉动率小得多。流动脉动率小得多。流动脉动率小得多。流动脉动率小得多。202023/4/24n n外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点:外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点:外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点:外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点:n n泄漏泄漏泄漏泄漏:齿轮端面和端盖间(占总泄漏量齿轮端面和端盖间(占总泄漏量齿轮端面和端盖间(占总泄漏量齿轮端面和端盖间(占总泄漏量75758080 )齿轮外圆和壳体内孔间齿轮外圆和壳体内孔间齿轮外圆和壳体内孔间齿轮外圆和壳体内孔间两个齿轮的齿面啮合处两个齿轮的齿面啮合处两个齿轮的齿面啮合处两个齿轮的齿面啮合处n n径向不平衡力径向不平衡力径向不平衡力径向不平衡力:吸
15、油腔与压油腔分别为低压腔和吸油腔与压油腔分别为低压腔和吸油腔与压油腔分别为低压腔和吸油腔与压油腔分别为低压腔和高压腔,作用在齿轮轴上的径向液压力不等,产生高压腔,作用在齿轮轴上的径向液压力不等,产生高压腔,作用在齿轮轴上的径向液压力不等,产生高压腔,作用在齿轮轴上的径向液压力不等,产生径向不平衡力。径向不平衡力。径向不平衡力。径向不平衡力。212023/4/24n n径向不平衡力的危害:径向不平衡力的危害:径向不平衡力的危害:径向不平衡力的危害:力很大时能使轴弯曲;力很大时能使轴弯曲;力很大时能使轴弯曲;力很大时能使轴弯曲;齿顶与壳体接触;齿顶与壳体接触;齿顶与壳体接触;齿顶与壳体接触;加速轴
16、承的磨损,降低轴加速轴承的磨损,降低轴加速轴承的磨损,降低轴加速轴承的磨损,降低轴承的寿命承的寿命承的寿命承的寿命。n n减小径向不平衡力措施:减小径向不平衡力措施:减小径向不平衡力措施:减小径向不平衡力措施:缩小压油口(压力油仅作用在缩小压油口(压力油仅作用在缩小压油口(压力油仅作用在缩小压油口(压力油仅作用在1212个齿上);个齿上);个齿上);个齿上);减少齿轮的齿数,则减小了齿顶圆直径,承减少齿轮的齿数,则减小了齿顶圆直径,承减少齿轮的齿数,则减小了齿顶圆直径,承减少齿轮的齿数,则减小了齿顶圆直径,承压面积减小;压面积减小;压面积减小;压面积减小;适当增大径向间隙(在压力作用下齿顶不和
17、适当增大径向间隙(在压力作用下齿顶不和适当增大径向间隙(在压力作用下齿顶不和适当增大径向间隙(在压力作用下齿顶不和壳体接触)。壳体接触)。壳体接触)。壳体接触)。222023/4/24n n困油困油困油困油:重叠系数大于重叠系数大于重叠系数大于重叠系数大于1 1 1 1,存在封闭容积,形成困油。,存在封闭容积,形成困油。,存在封闭容积,形成困油。,存在封闭容积,形成困油。密闭密闭空间空间空间空间减小减小空间空间增大增大232023/4/24242023/4/24l l危害:危害:危害:危害:密闭容积中压力急剧升高,使轴承受到很大的附加密闭容积中压力急剧升高,使轴承受到很大的附加密闭容积中压力急
18、剧升高,使轴承受到很大的附加密闭容积中压力急剧升高,使轴承受到很大的附加载荷载荷载荷载荷同时产生功率损失及液体发热等不良现象同时产生功率损失及液体发热等不良现象同时产生功率损失及液体发热等不良现象同时产生功率损失及液体发热等不良现象当容积增大时造成局部真空,液体中的空气产生空当容积增大时造成局部真空,液体中的空气产生空当容积增大时造成局部真空,液体中的空气产生空当容积增大时造成局部真空,液体中的空气产生空穴现象,引起振动和噪声。穴现象,引起振动和噪声。穴现象,引起振动和噪声。穴现象,引起振动和噪声。252023/4/24l消除困油方法消除困油方法消除困油方法消除困油方法:在泵的两侧端盖在泵的两
19、侧端盖在泵的两侧端盖在泵的两侧端盖上铣两条上铣两条上铣两条上铣两条卸荷槽卸荷槽卸荷槽卸荷槽:当封闭容积减小时,当封闭容积减小时,当封闭容积减小时,当封闭容积减小时,使其与压油腔相通;使其与压油腔相通;使其与压油腔相通;使其与压油腔相通;当封闭容积增大时,当封闭容积增大时,当封闭容积增大时,当封闭容积增大时,使其与吸油腔相通。使其与吸油腔相通。使其与吸油腔相通。使其与吸油腔相通。卸荷槽卸荷槽卸荷槽卸荷槽262023/4/24l外啮合齿轮泵的优缺点:外啮合齿轮泵的优缺点:外啮合齿轮泵的优缺点:外啮合齿轮泵的优缺点:优点:优点:优点:优点:结构简单,尺寸小,重量轻,制造方便,价格低廉,结构简单,尺寸
20、小,重量轻,制造方便,价格低廉,结构简单,尺寸小,重量轻,制造方便,价格低廉,结构简单,尺寸小,重量轻,制造方便,价格低廉,工作可靠,自吸能力强(容许的吸油真空度大),对油液工作可靠,自吸能力强(容许的吸油真空度大),对油液工作可靠,自吸能力强(容许的吸油真空度大),对油液工作可靠,自吸能力强(容许的吸油真空度大),对油液污染不敏感,维护容易。污染不敏感,维护容易。污染不敏感,维护容易。污染不敏感,维护容易。缺点:缺点:缺点:缺点:磨损严重,泄漏大,磨损严重,泄漏大,磨损严重,泄漏大,磨损严重,泄漏大,工作压力的提高受限制,压工作压力的提高受限制,压工作压力的提高受限制,压工作压力的提高受限制
21、,压力脉动和噪声大。力脉动和噪声大。力脉动和噪声大。力脉动和噪声大。l提高外啮合齿轮泵压力的提高外啮合齿轮泵压力的提高外啮合齿轮泵压力的提高外啮合齿轮泵压力的措施措施措施措施:减小端面的泄漏,采用减小端面的泄漏,采用减小端面的泄漏,采用减小端面的泄漏,采用齿轮端面间隙自动补偿。齿轮端面间隙自动补偿。齿轮端面间隙自动补偿。齿轮端面间隙自动补偿。272023/4/24n n螺杆泵螺杆泵螺杆泵螺杆泵n n实质:外啮合齿轮泵实质:外啮合齿轮泵实质:外啮合齿轮泵实质:外啮合齿轮泵n n工作原理:工作原理:工作原理:工作原理:n n特点:特点:特点:特点:n n结构简单结构简单结构简单结构简单n n体积小
22、,重量轻体积小,重量轻体积小,重量轻体积小,重量轻n n平稳,噪声小平稳,噪声小平稳,噪声小平稳,噪声小n n螺杆形状复杂,加螺杆形状复杂,加螺杆形状复杂,加螺杆形状复杂,加工困难,不易保证工困难,不易保证工困难,不易保证工困难,不易保证精度精度精度精度282023/4/24292023/4/24n n内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵n n分类分类分类分类:n n渐开线齿轮泵(小齿轮和内渐开线齿轮泵(小齿轮和内渐开线齿轮泵(小齿轮和内渐开线齿轮泵(小齿轮和内齿轮间有月牙形隔板)齿轮间有月牙形隔板)齿轮间有月牙形隔板)齿轮间有月牙形隔板)n n摆线齿轮泵摆线齿轮泵摆线齿轮泵摆线齿
23、轮泵(一齿差一齿差一齿差一齿差,不设隔板不设隔板不设隔板不设隔板)n n工作原理:工作原理:工作原理:工作原理:n n小齿轮为主动轮小齿轮为主动轮小齿轮为主动轮小齿轮为主动轮n n特点:特点:特点:特点:n n结构紧凑,尺寸小,重量轻,结构紧凑,尺寸小,重量轻,结构紧凑,尺寸小,重量轻,结构紧凑,尺寸小,重量轻,磨损小,脉动小,噪声小磨损小,脉动小,噪声小磨损小,脉动小,噪声小磨损小,脉动小,噪声小n n齿形复杂,加工难度大齿形复杂,加工难度大齿形复杂,加工难度大齿形复杂,加工难度大n n价格高价格高价格高价格高302023/4/24312023/4/243 叶片泵叶片泵n n叶片泵的分类:叶
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