齿轮泵工作原理讲解概要.ppt

第三章第三章  液压泵和液压马达液压泵和液压马达液压泵液压泵液压马达液压马达第三章第三章  液压泵和液压马达液压泵和液压马达目的任务目的任务了解液压泵主要性能参数分类了解液压泵主要性能参数分类掌握泵原理、必要条件、排流量、齿泵原理、困油掌握泵原理、必要条件、排流量、齿泵原理、困油液压泵和液压马达液压泵和液压马达 重点难点重点难点: 容积式泵工作原理、必要条件齿轮泵容积式泵工作原理、必要条件齿轮泵                      工作原理、排流量工作原理、排流量 计算容积式泵的共计算容积式泵的共                      同弊病、同弊病、 困油现象的实质困油现象的实质.  提问作业：提问作业：3—1      3—23、、1  液压泵和液压马达概述液压泵和液压马达概述 功功    用用   液压泵液压泵:  将电动机或其它原动机输入将电动机或其它原动机输入                   的机械能转换为液体的压力的机械能转换为液体的压力                   能能,向系统供油向系统供油液压马达：液压马达：将泵输入的液压能转换为机将泵输入的液压能转换为机                    械能而对负载做功。

械能而对负载做功 液压泵和液压马达的功用液压泵和液压马达的功用    液压泵液压泵:  将电动机或其它原动机输入将电动机或其它原动机输入                   的机械能转换为液体的压力的机械能转换为液体的压力                   能能,向系统供油向系统供油液压马达：液压马达：将泵输入的液压能转换为机将泵输入的液压能转换为机                    械能而对负载做功械能而对负载做功液压泵与液压马达关系液压泵与液压马达关系 功用上功用上 — — 相反相反            结构上结构上 — 相似相似            原理上原理上 — 互逆互逆 3、、1、、1  液压泵和液压马达的工作原理及分类液压泵和液压马达的工作原理及分类液压泵的基本原理液压泵的基本原理                                                     动画演示动画演示吸油：密封容积增大，产生真空吸油：密封容积增大，产生真空                                                                     > 容积式容积式                                压油：密封容积减小，油液被迫压出压油：密封容积减小，油液被迫压出 液压泵液压泵基本工作条件基本工作条件（必要条件）（必要条件）1   形成密封容积形成密封容积2   密封容积变化密封容积变化3   吸压油腔隔开（配流装置吸压油腔隔开（配流装置））液压泵和液压马达分类液压泵和液压马达分类按输出流量能否调节：按输出流量能否调节：  定量定量        变量变量 按结构形式按结构形式 ：齿轮式：齿轮式     叶片式叶片式     柱塞式柱塞式 按输油方向能否改变：按输油方向能否改变：  单向单向    双向双向 按使用压力：按使用压力： 低压低压   中压中压     中高压中高压    高压高压3、、1、、2 液压泵和液压马达的的主要工作参数液压泵和液压马达的的主要工作参数            工作压力和额定压力工作压力和额定压力                排量和流量排量和流量                功率和效率功率和效率                 效率效率 工作压力和额定压力工作压力和额定压力工作压力工作压力额定压力额定压力（公称压力、铭牌压力）（公称压力、铭牌压力） 最高允许压力最高允许压力 工作压力指泵（或马达）实际工作时输出（或指泵（或马达）实际工作时输出（或输入）输入） 油液的压力，其值取决于外界油液的压力，其值取决于外界负载：管阻、摩擦、外负载负载：管阻、摩擦、外负载*））  额定压力指泵（或马达）在正常工作条件下，按指泵（或马达）在正常工作条件下，按实验标准规定能够连续运转的最高压力实验标准规定能够连续运转的最高压力（受（受 泵（或马达）本身泄泵（或马达）本身泄 漏和结构强度限制）漏和结构强度限制）   p > pn     即泵过载即泵过载 最高允许压力泵（或马达）在短时间内允许超载泵（或马达）在短时间内允许超载使用使用 (p max) 的极限压力的极限压力                   p ≤ p n ≤ p max 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                瞬时流量瞬时流量qm   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                        （或马达）每转一周所排出（或马达）每转一周所排出             的液体的体积。

的液体的体积理论流量qt 不考虑泄露的情况下，单位时不考虑泄露的情况下，单位时间内所排出的液体的体积间内所排出的液体的体积                      qt = Vn 实际流量q 指泵（或马达）工作时实际输出的流量指泵（或马达）工作时实际输出的流量                   q = qt-qs  额定流量（公称流量、铭牌流量）额定流量（公称流量、铭牌流量）qn 指泵在正常工作条件下，按试验指泵在正常工作条件下，按试验标准标准 规定规定 必须保证的输出流量必须保证的输出流量                     q ≤ qn ≤ qt 瞬时流量qm瞬时流量瞬时流量—泵在某一瞬泵在某一瞬 时的几何流量时的几何流量功率和效率功率和效率 理论功率理论功率输入（或输出）功率输入（或输出）功率输出（或输入）功率输出（或输入）功率                        结结  论论理论功率理论功率 Pt = pqt 输入输入（或输出）（或输出）功率功率即泵轴的驱动功率或马达的输出功率即泵轴的驱动功率或马达的输出功率 PI = ωωT = 2ππnT 输出（或输入）功率输出（或输入）功率PO = pq 结 论液压传动系统液体所具有的功率，即液压功率等于液压传动系统液体所具有的功率，即液压功率等于压力和流量的乘积压力和流量的乘积 若忽略能量损失，则若忽略能量损失，则      PO = PI          即即          Pt = pqt = pVn = ωTt = 2πnTt  ∵∵    实际上有能量损失实际上有能量损失                ∴∴   PO < PI效 率 容积效率 机械效率 总效率 容积效率液压泵：实际流量与理论流量之比值液压泵：实际流量与理论流量之比值 η ηv = q/qi  =（（qi-qs））/qi = 1-qs/qi 液压马达：理论流量与实际流量之比值液压马达：理论流量与实际流量之比值                    ηv = qi/q = 1-qs/q      机械效率液压泵：液压泵： 理论转矩与实际输理论转矩与实际输 入转矩之比值入转矩之比值                                            ηηm = Ti / T =  1+ Ts / Ti 液压马达：理论转矩与实际输液压马达：理论转矩与实际输 入转矩之比值入转矩之比值  ηm = T/Ti =（（Ti-Ts ））/Ti  = 1 -Ts /Ti 总效率输出功率与输入功率之比值输出功率与输入功率之比值η= P0/Pi = Pq/2ππnT  = Pvnηηv/2ππnT = ηηvηηm 结论：总效率等于容积效率与机械结论：总效率等于容积效率与机械 效率之乘积。

效率之乘积3.2 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3.2 齿轮泵齿轮泵     3、、2、、1  外啮合齿轮泵的工作原理外啮合齿轮泵的工作原理     3、、2、、2 齿轮泵的流量计算齿轮泵的流量计算     3、、2、、3  齿轮泵的结构齿轮泵的结构 3、、2、、4  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 * * 3 3、、2 2、、5 5 内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵   *3、、2、、6   螺杆泵螺杆泵 3 3、、2 2、、1 1 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、后泵盖，泵体，一对齿前、后泵盖，泵体，一对齿             数、数、 模数、齿形完全相同模数、齿形完全相同             的渐开线外啮合的渐开线外啮合结构图动画结构图动画3 3、、2 2、、1 1 外啮合外啮合齿轮泵的工作原理齿轮泵的工作原理工作原理：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                             齿轮退出啮合齿轮退出啮合,容积容积↑吸油吸油密封容积变化密封容积变化  <                             齿轮进入啮合齿轮进入啮合,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3 3、、2 2、、2 2 外啮合外啮合齿轮泵的流量计算齿轮泵的流量计算∵∵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，，其工作容积变化率不等其工作容积变化率不等∴∴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，，一般用近似计算法。

一般用近似计算法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：假设：  齿槽容积齿槽容积=轮齿体积轮齿体积    则则      排量排量=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=πdhb=2πzm2b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=qtηv=6.66zm2bnηv结结    论论 1  齿轮泵的齿轮泵的qt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  ∵∵ 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  3  理论流量与出口压力无关理论流量与出口压力无关瞬时流量瞬时流量 ∵∵ 每一对轮齿啮合时，啮合点位置变每一对轮齿啮合时，啮合点位置变     化引起瞬时流量变化化引起瞬时流量变化 ∴∴ 出现流量脉动出现流量脉动    流量脉动结果：引起系统的压力脉动，流量脉动结果：引起系统的压力脉动，                                产生振动和噪声，影产生振动和噪声，影                                响传动的平稳性。

响传动的平稳性3 3、、2 2、、3 3 外啮合齿轮泵结构要点外啮合齿轮泵结构要点困油现象及其消除措施困油现象及其消除措施径向作用力不平衡径向作用力不平衡泄漏泄漏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，齿轮啮合时的重合度吸压油口隔开，齿轮啮合时的重合度      必须大于必须大于1∴∴ 有时会出现两对轮齿同时啮合的情况，有时会出现两对轮齿同时啮合的情况，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 a→b  容积缩小容积缩小 困油现象产生原因困油现象产生原因 b →c 容积增大容积增大困油引起的结果困油引起的结果a→b   容积缩小容积缩小   p↑ 高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。

功损耗增大，油液发热b→c   容积增大容积增大   p↓ 形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、汽蚀等汽蚀等总之：总之：由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生             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消除困油的方法消除困油的方法     原则原则 ：：a→b  密封容积减小，使之通压油口密封容积减小，使之通压油口             b→c  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  密封容积最小，隔开吸压油密封容积最小，隔开吸压油方法：在泵盖（或轴承座）上开卸荷槽以消除困方法：在泵盖（或轴承座）上开卸荷槽以消除困            油，油，CB-B形泵将卸荷槽整个向吸油腔侧平形泵将卸荷槽整个向吸油腔侧平            移一段距离，效果更好移一段距离，效果更好消除困油的方法径向作用力不平衡径向作用力不平衡径向不平衡力的产生：液压力径向不平衡力的产生：液压力 液体分布规律：沿圆周从高压腔到低压腔，液体分布规律：沿圆周从高压腔到低压腔， 压力压力                            沿齿轮外圆逐齿降低。

沿齿轮外圆逐齿降低p↑，径向，径向                            不平衡力增大齿轮和轴承受到很不平衡力增大齿轮和轴承受到很                            大的冲击载荷，产生振动大的冲击载荷，产生振动 和噪声改善措施：缩小压油口，以减小压力油作用面积改善措施：缩小压油口，以减小压力油作用面积               增大泵体内表面和齿顶间隙增大泵体内表面和齿顶间隙               开压力平衡槽，会使容积效率减小开压力平衡槽，会使容积效率减小如图所示径向不平衡力图示径向不平衡力图示泄泄    漏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3 3、、2 2、、4 4 提高外啮合齿轮提高外啮合齿轮泵压力措施泵压力措施问题：问题：齿轮泵存在间隙齿轮泵存在间隙 ，，      p↑     △△q↑      ηv↓      径向不平衡力也径向不平衡力也∝∝p     p↑     径向力径向力↑提高提高齿轮齿轮泵压力的方法：泵压力的方法：浮动轴套浮动轴套补偿原理：将压力油引入轴套背面，补偿原理：将压力油引入轴套背面，                                   使之紧贴齿轮使之紧贴齿轮 端面，补端面，补                                   偿磨损，减小间隙。

偿磨损，减小间隙弹性侧板式弹性侧板式补偿原理：将泵出口压力油引至补偿原理：将泵出口压力油引至                                   侧板背面，靠侧板自身侧板背面，靠侧板自身                                   的变形来补偿端面间隙的变形来补偿端面间隙浮动轴套式浮动轴套式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44  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小小    结结工作原理（三个必要条件）工作原理（三个必要条件）流量计算流量计算结构要点（四个共同弊病）结构要点（四个共同弊病）*3、2、5 内啮合齿轮泵 渐开线齿形内啮合齿轮泵渐开线齿形内啮合齿轮泵 摆线齿形内啮合齿轮泵摆线齿形内啮合齿轮泵（摆线转子泵）（摆线转子泵） *3、2、5 内啮合齿轮泵             渐开线齿形渐开线齿形 分类分类  <                   摆线齿形摆线齿形 渐开线齿形内啮合齿轮泵组成组成:小齿轮、内齿环、月牙形隔板等小齿轮、内齿环、月牙形隔板等渐开线齿形内啮合齿轮泵工作原理工作原理:小齿轮带动内齿环同向异速旋小齿轮带动内齿环同向异速旋                  转，转， 左半部分轮齿退出啮合，左半部分轮齿退出啮合，                  形成真空吸油。

右半部分轮齿形成真空吸油右半部分轮齿                  退出啮合，容积减小，压油退出啮合，容积减小，压油                 月牙板同两齿轮将吸压油口隔月牙板同两齿轮将吸压油口隔                 开摆线齿形内啮合齿轮泵（摆线齿形内啮合齿轮泵（摆线转子泵）摆线转子泵） 组成组成工作原理工作原理特点特点摆线齿形内啮合齿轮泵组成摆线齿形内啮合齿轮泵组成组成组成:内外转子相差一齿且有一偏心距内外转子相差一齿且有一偏心距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，轮齿脱开啮合容积左半部分，轮齿脱开啮合容积↑ 工作原理工作原理  <          压油压油—右半部分，轮齿进入啮合容积右半部分，轮齿进入啮合容积↓摆线齿形内啮合齿轮泵特点摆线齿形内啮合齿轮泵特点特点特点:结构紧凑，尺寸小，重量轻，结构紧凑，尺寸小，重量轻，          运转平稳，噪声小运转平稳，噪声小 流量脉动流量脉动          小但齿形复杂，加工困难，小但齿形复杂，加工困难，          价格昂贵价格昂贵 *3、2、6 螺杆泵 组成组成工作原理工作原理              特点特点螺杆泵螺杆泵组成     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、双头、左旋、  凹螺杆，凹螺杆，                                     装在泵体内，和其它零装在泵体内，和其它零                                     件组成螺杆泵。

件组成螺杆泵 螺杆泵螺杆泵工作原理V密密形成形成V密密变化变化 吸压油口隔开吸压油口隔开 V密形成 必须满足四个密封条件，才能形成空必须满足四个密封条件，才能形成空间八字形密封容积：间八字形密封容积： 1 主从动螺杆共扼主从动螺杆共扼 2 螺杆根数和螺纹头数必须满足一螺杆根数和螺纹头数必须满足一 定关系定关系 3 泵体最小长度应大于螺杆的导程泵体最小长度应大于螺杆的导程4 保证最小径向间隙保证最小径向间隙V密变化 当主动螺杆逆时针方向旋转时：当主动螺杆逆时针方向旋转时：                    左面吸油左面吸油                     右面压油右面压油 吸压油口隔开满足上述四个密封条件满足上述四个密封条件 特 点 结构简单，体积小，重量结构简单，体积小，重量轻，运转平稳，噪声小，寿命轻，运转平稳，噪声小，寿命长，流量均匀，自吸能力强，长，流量均匀，自吸能力强，容积效率高，无困油现象；但容积效率高，无困油现象；但螺杆齿形复杂，不易加工，精螺杆齿形复杂，不易加工，精度难以保证度难以保证。