液压泵和液压马达原理.pptx
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1、 第三章 液压泵和液压马达液压泵和液压马达的工作原理齿轮泵和齿轮马达叶片泵和叶片式马达柱塞泵和柱塞式液压马达3.1液压泵概述液压泵概述机械能机械能:对于刚体来说,机械能是其动能和势能的总和;对对于刚体来说,机械能是其动能和势能的总和;对于流体来说,机械能是其压力能、动能和势能的总于流体来说,机械能是其压力能、动能和势能的总和。和。压力能压力能:伯努利方程表明,流体中与压力相关的那部分能量伯努利方程表明,流体中与压力相关的那部分能量叫作压力能。显然,流体的压力能等于其压力和体叫作压力能。显然,流体的压力能等于其压力和体积的乘积。在液压与气压传动中,压力能是主要的积的乘积。在液压与气压传动中,压力
2、能是主要的能量形式,势能和动能比压力能小得多。能量形式,势能和动能比压力能小得多。动力元件是指液压系统的液压泵和气动力元件是指液压系统的液压泵和气压系统的气源装置。它们由电动机或柴压系统的气源装置。它们由电动机或柴油机驱动,把输入的机械能转换成油液油机驱动,把输入的机械能转换成油液或气体的压力能输入到系统中去,为系或气体的压力能输入到系统中去,为系统的工作提供动力。统的工作提供动力。3-13-1液压泵和液压马达的基本工作原理液压泵和液压马达的基本工作原理泵的分类泵的分类马达的分类马达的分类一、液压泵的基本工作原理一、液压泵的基本工作原理图中为单柱塞泵的工作原理。凸轮由电动机带图中为单柱塞泵的工
3、作原理。凸轮由电动机带动旋转。当凸轮推动柱塞向上运动时,柱塞和缸体动旋转。当凸轮推动柱塞向上运动时,柱塞和缸体形成的密封体积减小,油液从密封体积中挤出,经形成的密封体积减小,油液从密封体积中挤出,经单向阀排到需要的地方去。单向阀排到需要的地方去。当凸轮旋转至曲线的下降当凸轮旋转至曲线的下降部位时,弹簧迫使柱塞向部位时,弹簧迫使柱塞向下,形成一定真空度,油下,形成一定真空度,油箱中的油液在大气压力的箱中的油液在大气压力的作用下进入密封容积。凸作用下进入密封容积。凸轮使柱塞不断地升降,密轮使柱塞不断地升降,密封容积周期性地减小和增封容积周期性地减小和增大,泵就不断吸油和排油。大,泵就不断吸油和排油
4、。动画演示动画演示3.1(1 1)容积式泵必定有一个或若干个周期变化的密)容积式泵必定有一个或若干个周期变化的密封容积。密封容积变小使油液被挤出,密封容积变封容积。密封容积变小使油液被挤出,密封容积变大时形成一定真空度,油液通过吸油管被吸入。密大时形成一定真空度,油液通过吸油管被吸入。密封容积的变换量以及变化频率决定泵的流量。封容积的变换量以及变化频率决定泵的流量。(2 2)合适的)合适的配流装置配流装置。不同形式泵的配流装置虽。不同形式泵的配流装置虽然结构形式不同,但所起作用相同,并且在容积式然结构形式不同,但所起作用相同,并且在容积式泵中是必不可少的。容积式泵排油的压力决定于排泵中是必不可
5、少的。容积式泵排油的压力决定于排油管道中油液所受到的负载。油管道中油液所受到的负载。容积式液压泵的共同工作原理如下:容积式液压泵的共同工作原理如下:工作压力工作压力是指泵的输出压力,其数值决定于外负是指泵的输出压力,其数值决定于外负载。如果负载是串联的,泵的工作压力是这些负载载。如果负载是串联的,泵的工作压力是这些负载压力之和;如果负载是并联的,则泵的工作压力决压力之和;如果负载是并联的,则泵的工作压力决定于并联负载中最小的负载压力。定于并联负载中最小的负载压力。额定压力额定压力是指根据实验结果而推荐的可连续使是指根据实验结果而推荐的可连续使用的最高压力,他反映了泵的能力(一般为泵铭牌用的最高
6、压力,他反映了泵的能力(一般为泵铭牌上所标的压力)。在额定压力下运行时,泵有足够上所标的压力)。在额定压力下运行时,泵有足够的流量输出,并且能保证较高的效率和寿命。的流量输出,并且能保证较高的效率和寿命。1 1、压力、压力二、液压泵的主要性能参数二、液压泵的主要性能参数表表3.1压力分级压力分级压力分级压力分级低压低压中压中压中高压中高压高压高压超高压超高压压力压力(MPa)2.52.58816163232最高压力最高压力比额定压力稍高,可看作是泵的比额定压力稍高,可看作是泵的能力极限。一般不希望泵长期在最高压力能力极限。一般不希望泵长期在最高压力下运行下运行。2 2、排量和流量、排量和流量排
7、量排量q指在无泄漏情况下,液压泵转一转所指在无泄漏情况下,液压泵转一转所能排出的油液体积。能排出的油液体积。可见,排量的大小只与可见,排量的大小只与液压泵中密封工作容腔的几何尺寸和个数有关。液压泵中密封工作容腔的几何尺寸和个数有关。排量的常用单位是(排量的常用单位是(ml/r)。)。单柱塞泵单柱塞泵:q=d2H/4理论流量理论流量QT指在无泄漏情况下,液压泵单位指在无泄漏情况下,液压泵单位时间内输出的油液体积。其值等于泵的排量时间内输出的油液体积。其值等于泵的排量V V和和泵轴转数泵轴转数n n的乘积,即的乘积,即 QT=qn=d2Hn/4实际流量实际流量Q指单位时间内液压泵实际输出油指单位时
8、间内液压泵实际输出油液体积。液体积。由于工作过程中泵的出口压力不等由于工作过程中泵的出口压力不等于零,因而存在内部泄漏量于零,因而存在内部泄漏量Q(泵的工作压(泵的工作压力越高,泄漏量越大),力越高,泄漏量越大),使得泵的实际流量使得泵的实际流量小于泵的理论流量,即小于泵的理论流量,即Q=QT-Q泵的实际流量和理论流量之比称为泵的实际流量和理论流量之比称为容积效率容积效率 PV=Q/QT=(QT-Q)/QT=1-Q/QT且且Q=QT PV3 3、功率、机械效率和总效率、功率、机械效率和总效率输入功率输入功率Pi驱动液压泵的机械功率,由电驱动液压泵的机械功率,由电动机或柴油机给出动机或柴油机给出
9、Pi=2nMT输出功率输出功率Po液压泵输出的液压功率,液压泵输出的液压功率,Po=pQT根据能量守恒,有根据能量守恒,有pQT=2MTn将将QT=qn,消去,消去n得得MT=pq/2实际上,由于泵内有各种机械和液压摩擦损失,实际上,由于泵内有各种机械和液压摩擦损失,泵的实际输入转矩应大于理论转矩泵的实际输入转矩应大于理论转矩泵的摩擦损失由两部分组成泵的摩擦损失由两部分组成容积损失容积损失主要是液压泵内部泄漏造成的流量主要是液压泵内部泄漏造成的流量损失。容积损失的大小用容积效率表征损失。容积损失的大小用容积效率表征 PV机械损失机械损失指液压泵内流体粘性和机械摩擦指液压泵内流体粘性和机械摩擦造
10、成的转矩损失。机械损失的大小用机械效造成的转矩损失。机械损失的大小用机械效率表征率表征 Pm Pm=MT/MP液压泵的总效率液压泵的总效率泵的总效率是泵的输出功率泵的总效率是泵的输出功率与输入功率之比与输入功率之比 P=Pm.PV按结构分:按结构分:柱塞式柱塞式、叶片式叶片式和和齿轮式齿轮式按排量分:按排量分:定量和变量定量和变量按调节方式分:按调节方式分:手动式和自动式,自动手动式和自动式,自动式又分限压式、恒功率式、恒压式和恒式又分限压式、恒功率式、恒压式和恒流式等。流式等。按自吸能力分:按自吸能力分:自吸式合非自吸式自吸式合非自吸式三、三、液压泵和液压马达的类型液压泵和液压马达的类型液压
11、泵和液压马达的图形符号液压泵和液压马达的图形符号结束结束 3-2 柱塞泵柱塞泵在第一节所述单柱塞泵中,凸轮使泵在第一节所述单柱塞泵中,凸轮使泵在半周内吸油,半周内排油。因此泵排出在半周内吸油,半周内排油。因此泵排出的流量是脉动的,它所驱动的液压缸或液的流量是脉动的,它所驱动的液压缸或液压马达的运动速度是不均匀的。所以无论压马达的运动速度是不均匀的。所以无论是泵或马达总是做成多柱塞的。常用的多是泵或马达总是做成多柱塞的。常用的多柱塞泵有径向式和轴向式两大类。柱塞泵有径向式和轴向式两大类。二、轴向柱塞泵二、轴向柱塞泵一、径向柱塞泵一、径向柱塞泵一、径向柱塞泵一、径向柱塞泵1.1.径向柱塞泵的工作原
12、理径向柱塞泵的工作原理图为径向柱塞泵的工作原理。之所以称为径向图为径向柱塞泵的工作原理。之所以称为径向柱塞泵是因为有多个柱塞径向地配置在一个共同的柱塞泵是因为有多个柱塞径向地配置在一个共同的缸体缸体3内。缸体由电动机带动旋转,柱塞要靠离心内。缸体由电动机带动旋转,柱塞要靠离心力耍出,但其顶部被定力耍出,但其顶部被定子子2的内壁所限制。定子的内壁所限制。定子2是是一个与缸体偏心放置的圆环。一个与缸体偏心放置的圆环。因此,当缸体旋转时柱塞就因此,当缸体旋转时柱塞就做往复运动。这里采用配流做往复运动。这里采用配流轴配油,又称径向配流。径轴配油,又称径向配流。径向柱塞泵外形尺寸较大,目向柱塞泵外形尺寸
13、较大,目前生产中应用不广。前生产中应用不广。1、直轴式轴向柱塞泵原理、直轴式轴向柱塞泵原理二、轴向柱塞泵二、轴向柱塞泵图为该泵的工作原理。图中斜盘图为该泵的工作原理。图中斜盘1和配流盘和配流盘4固定不转,电机带动轴固定不转,电机带动轴5、缸体、缸体2以及缸体内柱以及缸体内柱塞塞3一起旋转。柱塞尾有弹簧,使其球头与斜盘一起旋转。柱塞尾有弹簧,使其球头与斜盘保持接触。保持接触。配流盘配流盘由于存在困油问题,为减少困油,因此在由于存在困油问题,为减少困油,因此在配油盘的槽配油盘的槽I、II的起始点开上条小三角槽,且的起始点开上条小三角槽,且在二配流槽的两端都开有小三角槽。见下图:在二配流槽的两端都开
14、有小三角槽。见下图:2 2、流量、流量轴向柱塞泵的几何排量轴向柱塞泵的几何排量q=(dq=(d2 2/4)DZtg/4)DZtg平均理论流量为平均理论流量为Q QT T=(d=(d2 2/4)DZntg/4)DZntg式中式中 d d柱塞直径;柱塞直径;D D柱塞在缸体上柱塞在缸体上的分布直径;的分布直径;Z Z柱塞数;柱塞数;n n轴的转速;轴的转速;斜盘倾斜角度。斜盘倾斜角度。从上式看出:泵的流量及每转排量可通从上式看出:泵的流量及每转排量可通过改变斜盘倾角过改变斜盘倾角而改变,所以轴向柱而改变,所以轴向柱塞泵可很方便地做成变量泵。塞泵可很方便地做成变量泵。3-3 叶片泵和叶片式马达叶片泵
15、和叶片式马达叶片泵有两类:双作用和单作用叶片叶片泵有两类:双作用和单作用叶片泵,双作用叶片泵是定量泵,单作用泵往泵,双作用叶片泵是定量泵,单作用泵往往做成变量泵。往做成变量泵。叶片泵具有结构紧凑、流量均匀、噪声小、叶片泵具有结构紧凑、流量均匀、噪声小、运转平稳等优点,运转平稳等优点,因而被广泛用于中、低压液因而被广泛用于中、低压液压系统中。但它也存在着结构复杂,吸油能力压系统中。但它也存在着结构复杂,吸油能力差,对油液污染比较敏感等缺点。差,对油液污染比较敏感等缺点。一、双作用叶片泵一、双作用叶片泵二、单作用叶片泵二、单作用叶片泵 1、结构和工作原理、结构和工作原理一、双作用叶片泵一、双作用叶
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