液压传动与气压传动_第3章 液压泵
第三章 液压泵,主讲：钱孟波,第一节 液压泵概述,一. 液压泵的工作原理及特点液压泵是一种能量转换装置，它将机械能转换为液压能，是液压传动系统中的动力元件，为系统提供压力油液。1.液压泵的工作原理,2. 液压泵正常工作的基本条件在结构上具有一个或多个密封且可以周期性变化的工作容积； 当工作容积增大时，完成吸油过程；当工作容积减小时，完成排油过程。液压泵的输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其它因素无关。具有相应的配油机构，将吸油过程与排油过程分开； 油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。,3.液压泵分类及职能符号液压泵按其在单位时间内所能输出的油液的体积是否可调节而分为定量泵和变量泵两类； 按结构形式分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。,二、液压泵的主要性能参数 1.压力（MPa） （1）吸入压力：泵进口处的压力。 （2）工作压力：液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力的大小取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失,而与液压泵的流量无关。 （3）额定压力：液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。 （4）最高允许压力：在超过额定压力的条件下,根据试验标准规定,允许液压泵短暂运行的最高压力值,称为液压泵的最高允许压力。,2. 排量和流量 (1)排量V 在不考虑泄漏的情况下，液压泵每转一转所排出的液体体积。它只与液压泵的工作容积的几何尺寸有关。 (2)理论流量 （L/min） (3)泵的瞬时流量qsh：每一瞬时的流量，一般指泵的瞬时理论流量。,(4)实际流量q（L/min）液压泵在某一具体工况下，单位时间内所排出的液体体积称为实际流量，它等于理论流量qt减去泄漏流量q，即： （5）额定流量qn（mL/min）。液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定(如在额定压力和额定转速下)必须保证的流量。 它用来评价液压泵的供油能力，是液压泵技术规格指标之一。,3.功率和效率,泵的性能曲线,齿轮泵按结构不同，分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。 齿轮泵的特点是：体积小，重量轻，结构简单，制造方便，价格低，工作可靠，自吸性能较好，对油液污染不敏感，维护方便等。,其缺点是：流量和压力脉动较大，噪声大，排量不可变等。 内啮合齿轮泵与外啮合齿轮泵比较，有：体积小，流量脉动小，噪声小，但加工困难，使用受到限制。 一、外啮合齿轮泵 外啮合齿轮泵的工作原理如图。 啮合点处的齿面接触线一直起着分隔高、低压腔的作用，因此在齿轮泵中不需要设置专门的配流机构。,CBB齿轮泵的结构,1-轴承外环 2-堵头 3-滚子 4-后泵盖 5-键 6-齿轮 7-泵体8-前泵盖 9-螺钉 10-压环 11-密封环 12-主动轴 13-键 14-泻油孔15-从动轴 16-泻油槽 17-定位销,1、外啮合齿轮泵的流量 排量：齿轮泵的排量V相当于一对齿轮所有齿谷容积之和,假如齿谷容积大致等于轮齿的体积,那么齿轮泵的排量等于一个齿轮的齿谷容积和轮齿容积体积的总和,即相当于以有效齿高(h=2m)和齿宽构成的平面所扫过的环形体积,即：实际上齿间槽容积比轮齿的体积稍大些，所以 则有:,常以3.33代替.,流量 以上计算的是外啮合齿轮泵的平均流量。 特点： 1)齿轮泵的平均流量与齿数成正比，而与模数的平方成比例。 2)齿轮泵的流量与齿宽成正比，但齿宽的增大受齿轮所受液压径向力增加的限制，一般取齿宽B（610）m，高压时取小值。 3)提高转速可以提高泵的流量，但受泵吸入性能的限制。齿轮泵的转速一般在10001500r/min。 4)另外，在容积式液压泵中，齿轮泵的流量脉动最大。,n表示角速度,、齿轮泵的困油现象及卸荷,困油现象的危害： 使闭死容积中的压力急剧升高，使轴承受到很大的附加载荷，同时产生功率损失及液体发热等不良现象；溶解于液体中的空气便析出产生气泡，产生气蚀现象，引起振动和噪声。 消除困油现象： 在齿轮泵的侧板上或浮动轴套上开卸荷槽。非对称式，必须保证在任何时候都不能使吸油腔与压油腔相互串通；这样的齿轮泵不能反转。,齿轮泵的困油卸荷槽图,齿轮泵存在着三个产生泄漏的部位：齿轮端面和端盖间；齿顶和壳体内孔间以及齿轮的啮合处。其中齿轮端面和端盖间泄漏量最大，占总泄漏量的7580。 普通型： 为了防止压力油从泵体和泵盖间泄露到泵外，并减小压紧螺钉的拉力，在泵体两侧的端面上开有油封卸荷槽，使渗入泵体和泵盖间的压力油引入吸油腔。在泵盖和从动轴上的小孔，其作用将泄露到轴承端部的压力油也引到泵的吸油腔去，防止油液外溢，同时也润滑了滚针轴承。,高压齿轮泵：,上述齿轮泵由于泄漏大(主要是端面泄漏,约占总泄漏量的70%80%),且存在径向不平衡力,故压力不易提高。高压齿轮泵主要是针对上述问题采取了一些措施,如尽量减小径向不平衡力和提高轴与轴承的刚度;对泄漏量最大处的端面间隙,采用了自动补偿装置等。 端面间隙自动补偿原理：,1）浮动轴套式 如图是浮动轴套式的间隙补偿装置。它可以将泵的出口压力油，引入齿轮轴上的浮动轴套1的外侧A腔，在液体压力作用下，使轴套紧贴齿轮3的侧面，因而可以消除间隙并可补偿齿轮侧面和轴套间的磨损量。在泵起动时，靠弹簧4来产生预紧力，保证了轴向间隙的密封。,2）浮动侧板式 A.工作原理浮动侧板式补偿装置的工作原理与浮动轴套式基本相似，它也是将泵的出口压力油引到浮动侧板1的背面。如图 (b)，使之紧贴于齿轮3的端面来补偿间隙。起动时,浮动侧板靠密封圈来产生预紧力。,B.端面间隙补偿的典型结构,3）挠性侧板式 图(c)是挠性侧板式间隙补偿装置，它是利用泵的出口压力油引到侧板的背面后，靠侧板自身的变形来补偿端面间隙的，侧板的厚度较薄，内侧面要耐磨(如烧结有0.50.7mm的磷青铜)，这种结构采取一定措施后，易使侧板外侧面的压力分布大体上和齿轮侧面的压力分布相适应。,4.外啮合齿轮泵的径向力及其补偿措施,齿轮泵工作时，径向力主要有两个来源；啮合力和液压力。由于啮合力产生的径向力比液压力产生的径向力小得多，所以这里着重分析液压力的作用。,由于F2>F1所以当主动齿轮和从动齿轮规格相同时，从动齿轮的轴承磨损快，先损坏。 实际设计过程中以经验公式作为轴承设计的依据：,危害： 径向不平衡力很大时能使轴弯曲，齿顶与壳体接触，同时加速轴承的磨损，降低轴承的寿命。 措施： 合理选择尺宽B和齿顶圆直径De。 为了减小径向不平衡力的影响，通常采取减小压油口的办法 。 扩大吸油腔或压油腔。,液压平衡法齿轮泵可在侧盖或滑动轴承上开有径向力平衡槽，采用这种办法虽然可使作用在齿轮上的径向液压力基本上获得平衡，但却使泵的高、低压区更加靠近，引起泄漏增加，降低容积效率。,二、内啮合齿轮泵,内外转子式摆线泵：,内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵两种。 内啮合齿轮泵的外转子齿形是圆弧,内转子齿形为短幅外摆线的等距线,故又称为内啮合摆线齿轮泵,也叫转子泵。两齿轮相差一个齿。 内啮合齿轮泵有许多优点,如结构紧凑,体积小,零件少,转速可高达10000r/mim,运动平稳,噪声低,容积效率较高等。缺点是流量脉动大,转子的制造工艺复杂等,目前已采用粉末冶金压制成型。,
