3.《液压传动》液压动力元件资料.ppt

第第3 3章章 液压动力元件液压动力元件镇江高等职业技术学校机械教研室液压与气压传动液压与气压传动目录 3.1 概述 3.2 齿轮泵 3.3 叶片泵 3.4 柱塞泵 3.5 螺杆泵 3.6 液压泵的选用 3.7 液压泵常见故障及维修 3.6 液压马达 3.1 概述液压泵与液压马达，是液压系统中的能量转换装置 液压泵与液压马达的能量转换关系 液压泵与液压马达都是容积式的，其工作原理都是利用密封容积的变化完成吸油与排油的 液压泵液压马达 属于动力元件其功用是将原动机输出的机械能转换成压力能，给液压系统提供足够的压力油以驱动系统工作因此，液压泵的输入参量为机械参量(转矩T和转速n)，输出参量为液压参量(压力p和流量q) 属于执行元件其功用是将输入的液体压力能转换成工作机构所需要的机械能，直接或间接驱动负载连续回转而做功常置于液压系统的输出端因此，液压马达的输入参量为液压参量(压力p和流量q)，输出参量为机械参量(转矩T和转速n) 3.1 概述3.2 液压泵与液压马达的工作原理 液压泵的工作原理容积式液压泵（柱塞泵）的工作原理图 1凸轮2柱塞3缸体4弹簧5、6单向阀a密封油腔 容积式液压泵工作时必备的条件：1.必须形成密封空间2.密封空间周期性变化3.吸、压油腔要隔开，有相应的配流装置4.邮箱必须接通大气压力3.1.2 液压泵与液压马达 的主要性能参数额定压力 最高允许压力 工作压力 吸入压力 在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转所允许的最高压力泵短时间内所允许超载使用的极限压力 实际工作时的输出压力，即液压泵出口的压力 液压泵进口处的压力 3.1 液压泵与液压马达概述排量及流量理论流量实际流量排量V在不考虑泄漏的情况下，主轴每转一周，所排出的液体的体积。

排量取决于密封工作间的大小及数目在不考虑泄漏的情况下，液压泵在单位时间内所排出的液体的体积 指实际运行时，在不同压力下液压泵所排出的流量 额定流量在额定压力、额定转速下，按试验标准规定必须保证的输出流量 3.1 液压泵与液压马达概述输入功率Pi输出功率Po理论功率Pt效率和功率功率原动机的输出功率，即实际驱动泵轴所需的机械功率 输出功率(kW)用其实际流量q和出口压力p的乘积表示 如果液压泵在能量转换过程中没有能量损失，则输入功率与输出功率相等，即为理论功率 3.1 液压泵与液压马达概述液压泵效率效率和功率总效率容积效率机械效率 定义为理论流量 与实际流量 之比液压马达效率定义为实际输出转矩T 与理论转矩 之比按主要运动构件的形状和运动方式分为： 齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵及凸轮转子泵五大类按排量能否改变可分为：定量泵和变量泵 按其工作特性分为高速液压马达和低速液压马达高速小扭矩马达按结构不同有齿轮式、叶片式、柱塞式低速大扭矩马达按结构不同有轴向式、径向式3.1.3 液压泵与液压马达的分类液压泵的分类液压马达的分类液压泵和液压马达的图形符号3.1.3 液压泵与液压马达的分类3.2. 齿轮泵 分类 按结构形式不同分为：外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。

按齿形曲线不同分为：渐开线齿形和非渐开线齿形 优点：结构简单、体积小、质量轻、转速高、调速范围大、自吸性能好、对油污不敏感、工作可靠、维护方便、价格低廉、一般液压系统中应用广 缺点：流量脉动和压力脉动大、泄漏损失大、容积效率低、噪声较大、容易发热、排量不可调节，只能做定量泵，适用范围受到一定限制3.2.1 外啮合齿轮泵的结构CB-B型齿轮泵结构图 1-后泵盖2-滚针轴承3-泵体4-主动齿轮5-前泵盖6-传动轴7-键8-从动齿轮9-O型密封圈l壳体 2主动齿轮3从动齿轮 齿轮泵的工作原理图 3.2.2 外啮合齿轮泵 的工作原理 一对啮合的轮齿，将泵体、前后泵盖和齿轮包围的密封容积分隔成左、右两个密封工作腔 齿轮如图示方向旋转时：吸油腔-右侧的轮齿不断退出啮合，其密封工作腔容积逐渐增大，形成局部真空实现吸油压油腔-左侧的轮齿不断进入啮合，密封油腔容积逐渐减小，实现压油 齿轮连续旋转，泵连续不断地吸油和压油 1.齿轮泵的泄漏3.2.3 齿轮泵的结构特点泄漏途径泵体的内圆和齿顶径向间隙的泄漏 齿面啮合处间隙的泄漏 齿轮端面间隙的泄漏轴向泄漏 齿轮泵由于泄漏量较大，其额定工作压力不高，要想提高齿轮泵的额定压力并保证较高的容积效率，首先要解决轴向泄漏问题。

此处泄漏占75%80%） 2.径向作用力不平衡原因：在齿轮泵中，齿轮周围压力不一致，使齿轮轴受力不平衡齿和齿之间压力油，从压油口到吸油口按递减规律分布，这些力的合力构成了一个不平衡的径向力危害：加重了轴承的负荷，加速了齿顶与泵体之间磨损，影响泵的寿命措施：采用减小压油口的尺寸；加大齿轮轴和轴承的承载能力；开压力平衡槽；适当增大径向间隙等3.2.3 齿轮泵的结构特点齿轮泵的径向不平衡作用力3.2 齿轮泵3.困油现象困油现象：两对轮齿同时啮合时，有一部分油液困在两对轮齿所形成的封闭油腔内，既不与吸油腔相通也不与压油腔相通这个封闭油腔的容积，开始时随齿轮的旋转逐渐减少，以后又逐渐增大封闭油腔容积减小时，困在油腔中的油液受到挤压，并从缝隙中挤出而产生高压，使油液发热，轴承负荷增大；而封闭油腔容积增大时，又会造成局部真空，产生气穴现象这些都将使齿轮泵产生强烈的振动和噪音 为了保证齿轮传动的平稳性，就要求啮合时的重叠系数大于1，即会出现两对轮齿同时啮合的情况齿轮泵的困油现象 消除措施：密封容积减小时，通压油口，排油；密封容积增大时，通吸油口，及时补油具体措施：在泵盖（或轴承座）上开卸荷槽消除困油的措施 内啮合齿轮泵 渐开线内啮合齿轮泵摆线内啮合齿轮泵（转子泵） (a)渐开线齿轮泵由小齿轮、内齿圈和月牙板组成。

月牙板将吸、压油腔隔开特点：结构紧凑，尺寸小，质量轻，转向相同，磨损小，寿命长，且运转平稳，噪声小，流量脉动小但齿形复杂，加工精度高，加工困难，价格昂贵，应用不如外啮合普遍3.2.5 内啮合齿轮泵(b) 摆线齿轮泵内外转子相差1齿，且有一偏心距，不需设置隔板 叶片泵 3.3 叶片泵按转子转一周密封容积吸、排油次数可分为： 转子旋转一周进行一次吸油、压油，并且流量可调节，故称变量泵转子受径向不平衡液压力作用，又称非平衡式叶片泵单作用式叶片泵 转子旋转一周，进行二次吸油、压油，并且流量不可调节，故称定量泵转子受径向平衡液压力作用，又称卸荷式叶片泵 双作用式叶片泵单作用叶片泵1-转子 2-定子 3-叶片 3.3.1 单作用式叶片泵工作原理单作用叶片泵 密封容积的构成：转子安装在定子内，与定子有一偏距e，叶片在槽中灵活滑动转子在旋转过程中由于离心惯性力和叶片根部油液作用，叶片顶部紧贴定子内表面，这样在定子、转子、叶片和配油盘间形成一个个密封工作腔吸压油形成：转子按图示方向旋转，右边的叶片逐渐伸出，密封容积逐步增大，完成吸油相反，左边的叶片逐渐推入转子槽内，密封容积逐步减小，完成压油在吸、压油间有一段封油区隔开，保证正常工作。

分类：转子旋转一周每个密封工作腔完成一次吸、压油，故称单作用式叶片泵且转子受径向不平衡液压力作用，又称非卸荷式叶片泵3.3.1 双作用式叶片泵工作原理双作用叶片泵 密封容积的构成：转子和定子中心重合，定子内表面近似椭圆形转子转动时，叶片在离心惯性力和根部压力油作用下，叶片顶部紧贴定子内表面，叶片、定子内表面、转子外表面和配油盘间形成若干个密封工作腔吸压油形成：转子按图示方向旋转，叶片外伸，密封容积增大，吸入油液相反，叶片被定子内壁逐渐压进槽内，密封容积逐步变小，压出油液分类：转子每转一周，每个工作腔完成两次吸、压油，故称双作用式叶片泵有两个吸、压油腔，作用在转子上的油液压力平衡，又称卸荷式叶片泵双作用叶片泵1-定子 2-转子 3-叶片 3.3 叶片泵叶片泵的优缺点及应用 优点缺点应用流量比齿轮泵均匀，运转平稳，噪声小；工作压力较高，容积效率也较高；单作用式叶片泵易于实现流量调节，双作用式叶片泵所受径向液压平衡，寿命长；结构紧凑，轮廓尺寸小，流量大自吸性能较齿轮泵差，对吸油条件要求较严格、转速必须在5001500r/min内；对油污敏感，叶片易被杂质咬死，工作可靠性较差；结构较复杂，制造精度较高，价格较高。

一般用于中压（6.3MPa）系统中，在机床控制中应用十分广泛，特别是双作用式叶片泵因流量脉动很小，在精密机床中广泛应用3.4 柱塞泵 柱塞泵按柱塞排列和运动方式的不同分轴向柱塞泵和径向柱塞泵柱塞泵类型 是柱塞的轴线和传动轴的轴线平行又分：斜盘式和斜轴式轴向柱塞泵是柱塞的轴线和传动轴的轴线垂直 径向柱塞泵工作原理轴向柱塞泵的工作原理 1-斜盘 2-柱塞 3-缸体 4-配流盘3.4.1 轴向柱塞泵结构：柱塞和配油盘形成若干个密封工作油腔，斜盘倾角(斜盘工作表面与垂直于轴线方向的夹角)为油缸体内均布着几个柱塞孔，柱塞在柱塞孔里滑动 柱塞泵是依靠柱塞在缸体内作往复运动，使得密封油腔容积变化而实现吸油和压油吸、压油：当传动轴带着缸体和柱塞一起逆时针旋转时，柱塞在缸体内作往复运动在自下而上回转的半周内，柱塞逐渐向外伸出，使缸体内密封油腔容积增加，形成局部真空，于是油液就通过配油盘的吸油窗口a进入缸体中在自上而下的半周内，柱塞被斜盘推着逐渐向里缩回，使密封油腔容积减小，将液体从配油窗口b排出去这样，缸体每转动一周，完成一次吸油和一次压油 (1) 柱塞和柱塞孔的加工、装配精度高 (2) 缸体端面间隙能自动补偿：弹簧力、液压力共同作用。

(3) 滑履结构：斜盘式轴向柱塞泵中，个柱塞球形头部直接接触斜盘而滑动，为点接触当工作压力大时，通常在柱塞头部装一滑履，经压力油作用，滑 履和斜盘间形成液体润滑，改善接触应力4) 轴向塞泵没有自吸能力 (5) 变量机构：主体部分大致相同，变量机构有手动、手动伺服、恒功率、恒变量等 结构特点3.4.1 轴向柱塞泵滑履结构 手动伺服变量机构1-缸筒 2-活塞 3-伺服阀阀芯 4-斜盘 结构举例 3.4.1 轴向柱塞泵3.4.2 径向柱塞泵结构简 图 径向柱塞泵的工作原理 1-柱塞 2-转子 3-衬套 4-定子 5-配流轴a、b-吸油孔 b、c-排油腔 e-偏心距 工作原理3.4.2 径向柱塞泵吸、压油：转子顺时针旋转时，上半周的柱塞往外滑动，柱塞底部的密封容积增大，从a孔实现吸油；下半周的柱塞往里滑动，柱塞孔内的密封工作容积减小，从b孔实现压油类型：转子每转一周，柱塞在缸孔内吸、压油各一次当移动定子改变偏心距e的大小时，泵的排量就得到改变；当移动定子使偏心距从正值变为负值时，泵的吸、压油腔就互换因此径向柱塞泵可以制成单向或双向变量泵特点及应用：径向尺寸大，转动惯量大，自吸能力差，且配流轴受到径向不平衡液压力作用，易磨损，限制了转速与压力的提高，故应用范围较小。

常用于拉床、压力机或船舶等大功率系统 构造：转子的中心与定子中心之间有一偏心距e，柱塞径向排列安装在缸体中，转子旋转，柱塞在离心力(或低压油)作用下抵紧定子内壁，形成若干个密封工作腔 优点：柱塞泵的柱塞与缸体内控均是圆柱面，因此加工方便，配合精度高，密封性好，具有压力高、结构紧凑、效率高及流量易于调节 缺点：自吸性差，对油污敏感，结构复杂，成本高 应用：常用于高压、大流量、变量的系统中，如：拉床、液压机、起重机设备等3.4.3 柱塞泵的特点 螺杆泵 螺杆泵的工作机构是由互相啮合且装于定子内的三根螺杆组成，中间一根为主动螺杆，由电机带动，旁边两根为从动螺杆、另外还有前、后端盖等主要零件组成三螺杆泵1后盖 2泵体 3主动螺杆 4从动螺杆 5 前盖3.5 螺杆泵特点及应用： 螺杆泵流量均匀，理论上无脉动，噪声小，自吸性好，且对油污不敏感但结构复杂、加工精度高，加工困难常用于对流量、压力的均匀性和工作平稳性有较高要求的精密机床液压系统中工作原理：螺杆的啮合线把主、从动螺杆的螺旋槽分割成多个相互隔离的密封腔随着螺杆的旋转，这些密封工作腔一个接一个地在左。