液压泵和液压马达.pptx
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1、履带式推土机履带式推土机液压松土器液压松土器轮式装载机轮式装载机履带式液压反铲挖掘机履带式液压反铲挖掘机挖掘机配合滑模机挖掘机配合滑模机 摊铺摊铺水泥混凝土水泥混凝土面层面层平地机平地机平地机平地机3-1 液压泵与液压马达的基本概念液压泵与液压马达的基本概念一、液压泵与液压马达的作用一、液压泵与液压马达的作用液压泵在液压泵在原动机原动机(电动机、发动机)的带动下,(电动机、发动机)的带动下,将输入的将输入的机械能转换成流动液体的压力能机械能转换成流动液体的压力能;液压马达将液压马达将输入的压力能转换成机械能输入的压力能转换成机械能;它们都是能量转换装置。它们都是能量转换装置。(一)(一)液压泵
2、液压泵 的工作原理的工作原理以以单柱塞液压泵单柱塞液压泵为例分析其工作原理。为例分析其工作原理。(见下工作原理图)(见下工作原理图)单柱塞液压泵工作原理图单柱塞液压泵工作原理图-单柱塞液压泵工作原理图单柱塞液压泵工作原理图 (动画(动画液压动画汇总液压动画汇总单柱塞式液压泵单柱塞式液压泵工作原理图工作原理图.swf)液压泵工作原理图液压泵工作原理图 (动画(动画液压动画汇总液压动画汇总叶片泵原理图叶片泵原理图.swf)(二)液压泵工作的基本条件(二)液压泵工作的基本条件1.结构上必须具有良好的密封工作容积。结构上必须具有良好的密封工作容积。2.工作容积在增加或减小中循环进行。工作容积在增加或减
3、小中循环进行。3.吸油口和压油口不相通。吸油口和压油口不相通。(三)液压泵的工作特点(三)液压泵的工作特点1.液压泵吸油和压油的根本原因液压泵吸油和压油的根本原因是:是:密封的工作容积不断重复着由大到小、由密封的工作容积不断重复着由大到小、由小到大的变化。小到大的变化。液压泵输出油液的量是和这个密封液压泵输出油液的量是和这个密封容积变化的容积变化的大小大小及及单位时间内往返运动次数成正比单位时间内往返运动次数成正比。2.液压泵的吸油条件液压泵的吸油条件在吸油过程中,必须使在吸油过程中,必须使油箱与大气接触油箱与大气接触。在压油过程中,油液压力的大小取决于在压油过程中,油液压力的大小取决于油液推
4、油液推动单向阀遇到的阻力动单向阀遇到的阻力,即,即液压泵输出的压力液压泵输出的压力取决于外界负载的大小取决于外界负载的大小。二、液压泵和液压马达的分类二、液压泵和液压马达的分类(一)液压泵的分类(一)液压泵的分类1.按液压泵的结构分按液压泵的结构分齿轮泵齿轮泵叶片泵叶片泵柱塞泵柱塞泵2.按液压泵工作压力分按液压泵工作压力分低压泵工作压力低压泵工作压力 中压泵工作压力中压泵工作压力 中高压泵工作压力中高压泵工作压力高压泵工作压力高压泵工作压力 超高压泵工作压力超高压泵工作压力 P2.58MPaP816MPaP1632MPP32MPa3.按液压泵输出流量分:定量泵、变量泵。按液压泵输出流量分:定量
5、泵、变量泵。(二)液压马达的分类(二)液压马达的分类1.按结构分为按结构分为2.按输出扭矩转速分按输出扭矩转速分按结构分为按结构分为齿轮马达齿轮马达叶片马达叶片马达柱塞马达等柱塞马达等低速大扭矩马达低速大扭矩马达高速小扭矩马达高速小扭矩马达三、职能符号与能量转换图三、职能符号与能量转换图(一)液压泵和液压马达的职能符号(一)液压泵和液压马达的职能符号(见下图)(见下图)(二)能量转换图(二)能量转换图四、液压泵的主要性能参数四、液压泵的主要性能参数液压泵有规定的性能参数有:液压泵有规定的性能参数有:这些参数是选用液压泵的重要依据。这些参数是选用液压泵的重要依据。压力压力流量流量转速转速容积效率
6、容积效率机械效率机械效率总效率等总效率等(一)压力(一)压力1.工作压力工作压力液压泵正常工作时输出的压力,其大小由负液压泵正常工作时输出的压力,其大小由负载决定的。载决定的。液压泵的工作压力是液压泵的工作压力是泵输出口处油液的压力泵输出口处油液的压力。2.额定压力额定压力液压泵在液压泵在连续运转连续运转的情况下,的情况下,允许使用的压允许使用的压力力。(实际上就是在实验标准规定(实际上就是在实验标准规定连续运转的压连续运转的压力力-系统限定的额定压力系统限定的额定压力)当当负负载载增增加加时时,泵泵的的压压力力升升高高,当当负负载载减减小小时时,泵泵的的压压力力降降低低,所所以以在在液液压压
7、系系统统工工作作过过程程中中,泵的压力是随负载的变化而变化的。泵的压力是随负载的变化而变化的。如如果果负负载载无无限限制制地地增增加加,泵泵的的压压力力也也无无限限制制地地升升高高,直直至至密密封封或或零零件件强强度度或或管管路路被被破破坏坏。这是容积式液压泵的一个重要特点。这是容积式液压泵的一个重要特点。因因此此,在在液液压压系系统统中中必必须须设设置置安安全全阀阀,限限制制泵泵的最大压力,起过载保护作用的最大压力,起过载保护作用。3.最大压力最大压力液压泵在液压泵在短时间内超载短时间内超载的情况下,允许使用的的情况下,允许使用的压力。压力。(系统限定的最大压力)(系统限定的最大压力)最大压
8、力受最大压力受零件的零件的结构强度、密封性能及使用结构强度、密封性能及使用效率效率等方面的限制。等方面的限制。在液压系统中为了保证安全、正常工作,需要在液压系统中为了保证安全、正常工作,需要安装安装安全阀来限定系统的压力安全阀来限定系统的压力,安全阀调定安全阀调定压力值不能超泵的最大压力值。压力值不能超泵的最大压力值。(二)流量、排量(二)流量、排量1.液压泵的排量液压泵的排量泵轴泵轴每转一每转一 转转(圈)时,(圈)时,排出液体体积排出液体体积的多少。的多少。排量与排量与密封容积的几何尺寸有关密封容积的几何尺寸有关。例如单柱塞液压泵例如单柱塞液压泵-单柱塞液压泵,柱塞在偏心单柱塞液压泵,柱塞
9、在偏心轮旋转一周往复运动一次,完成吸压油各一轮旋转一周往复运动一次,完成吸压油各一次,容积变化中就有液体被吸入与排出,排次,容积变化中就有液体被吸入与排出,排出的量即排量。出的量即排量。排量排量由柱塞直径和行程的长短决定:由柱塞直径和行程的长短决定:q=V=dh(单位:(单位:l/r)q=V=dh(单位:(单位:l/r)(参见单柱塞泵的工作原理图)(参见单柱塞泵的工作原理图)2.液压泵的流量液压泵的流量流量流量单位时间单位时间内液压泵内液压泵输出液体体积输出液体体积的多少。的多少。(单位:(单位:l/min)在规定的转速和额定压力下的流量:在规定的转速和额定压力下的流量:Q=qn流量取决于泵的
10、流量取决于泵的转速与排量转速与排量。由于液压元件组成的液压系统存在有间隙,工由于液压元件组成的液压系统存在有间隙,工作时会有泄漏,因此流量有理论流量和实际作时会有泄漏,因此流量有理论流量和实际流量之分。流量之分。(1)理论流量)理论流量由泵的密封容积几何尺寸变化计算而得的泵的由泵的密封容积几何尺寸变化计算而得的泵的每转排液体体积称每转排液体体积称。液压泵的理论流量等于排量和转速的乘积。液压泵的理论流量等于排量和转速的乘积。Q=qn 液压泵的排量和理论流量是在不考虑泄漏的情液压泵的排量和理论流量是在不考虑泄漏的情况下,由计算得出的值,与泵的工作压力无况下,由计算得出的值,与泵的工作压力无关。关。
11、(2)实际流量)实际流量是指泵工作时的实际输出的流量。是指泵工作时的实际输出的流量。(3)额定流量)额定流量是指泵在正常条件下,按实验标准规定必须保是指泵在正常条件下,按实验标准规定必须保证输出的流量。证输出的流量。由于泵存在泄漏,泵的实际流量和额定流量都由于泵存在泄漏,泵的实际流量和额定流量都小于理论流量。小于理论流量。为了使液压泵正常工作,驱动电机的转速应按为了使液压泵正常工作,驱动电机的转速应按照泵的转速选取。照泵的转速选取。液压泵的流量为什么不能通过改变其转速来实液压泵的流量为什么不能通过改变其转速来实现?现?Q=qn由公式分析由公式分析 Q=qn可以,但实际:可以,但实际:泵在工作时
12、,其转速不得变化泵在工作时,其转速不得变化(1)因为泵的因为泵的转速过高转速过高,会影响泵的吸油,会影响泵的吸油,产生吸空现象,反而使泵的流量和容积效率产生吸空现象,反而使泵的流量和容积效率下降,同时零件的磨损加剧,降低泵的使用下降,同时零件的磨损加剧,降低泵的使用寿命。寿命。(2)当泵的)当泵的转速低于规定值转速低于规定值时,泵虽能正常时,泵虽能正常工作,但由于泄漏的关系,其容积效率将显工作,但由于泄漏的关系,其容积效率将显著下降,其潜力不能发挥。著下降,其潜力不能发挥。压力与流量之间的关系压力与流量之间的关系:正常工作时,压力与流量无关,由公式得知:正常工作时,压力与流量无关,由公式得知:
13、在泵的转速不变的情况下,压力与流量无关,在泵的转速不变的情况下,压力与流量无关,当泵的输出压力高于额定压力时,泵的输出当泵的输出压力高于额定压力时,泵的输出流量急剧下降,这是由于压力超过额定值时,流量急剧下降,这是由于压力超过额定值时,泵的密封失效,造成泄漏,压力越高泄漏就泵的密封失效,造成泄漏,压力越高泄漏就越大,这样就使泵的实际输出压力减小、流越大,这样就使泵的实际输出压力减小、流量降低。量降低。(三)液压泵的功率与效率(三)液压泵的功率与效率1.功率功率:单位时间内做功的多少。单位时间内做功的多少。功率分为输出功率和输入功率。功率分为输出功率和输入功率。(1)输出功率:为执行机构的输入功
14、率。)输出功率:为执行机构的输入功率。输出功率输出功率-(2)输入功率:液压泵轴的驱动功率。)输入功率:液压泵轴的驱动功率。输入功率输入功率-式中:式中:n:泵的转速;泵的转速;Mi:泵输入扭矩。:泵输入扭矩。液压泵工作时,由于有泄漏和摩擦,就有能量液压泵工作时,由于有泄漏和摩擦,就有能量损失,故其输出功率小于输入功率。损失,故其输出功率小于输入功率。如果不考虑液压泵工作时的损失,输出功率等如果不考虑液压泵工作时的损失,输出功率等于输入功率等于理论功率。于输入功率等于理论功率。2.效率效率容积效率、机械效率容积效率、机械效率(1)容积效率)容积效率液压泵抵抗容积损失的能力用容积效率表示。液压泵
15、抵抗容积损失的能力用容积效率表示。由于泄漏的存在,液压泵就有理论流量和实际由于泄漏的存在,液压泵就有理论流量和实际流量。流量。理论流量:理论流量:当压力等于零(空载)时,内泄漏当压力等于零(空载)时,内泄漏接近与零,输出流量最大,此时的流量效率接近与零,输出流量最大,此时的流量效率称为容积效率称为容积效率。理论流量理论流量=实际流量实际流量+泄漏量泄漏量液压泵的制造精度、安装精度越高,泄漏越液压泵的制造精度、安装精度越高,泄漏越少,容积效率越高,少,容积效率越高,所以容积效率是衡量所以容积效率是衡量液压泵性能好坏的重要指标之一。液压泵性能好坏的重要指标之一。(2)机械效率)机械效率机械损失:机
16、械损失:液压运动件之间如轴承等之间的摩液压运动件之间如轴承等之间的摩擦引起的能量损失擦引起的能量损失(液体粘性摩擦等液体粘性摩擦等)称机械损称机械损失。失。机械损失用机械效率表示。机械损失用机械效率表示。机械效率用功率或扭矩来表示。机械效率用功率或扭矩来表示。机械效率机械效率=理论输出功率理论输出功率/实际输入功率。实际输入功率。(理论输入扭矩(理论输入扭矩Mt/实际输入扭矩实际输入扭矩M)。)。(3)液压泵总的效率)液压泵总的效率=容积效率容积效率X机械效率机械效率(四)液压泵的自吸能力(四)液压泵的自吸能力是指液压泵在是指液压泵在高于油箱油面的条件下高于油箱油面的条件下,从油箱,从油箱中自
17、行吸油的能力。中自行吸油的能力。吸油能力常用吸油能力常用吸油高度吸油高度来表示。来表示。液压泵吸油能力越强,说明其吸油腔的真空度液压泵吸油能力越强,说明其吸油腔的真空度大。但是一般吸油真空度有一定要求,就是大。但是一般吸油真空度有一定要求,就是防止泵吸油口处产生气穴现象、振动、噪声防止泵吸油口处产生气穴现象、振动、噪声。液压泵的自吸能力的实质,是因液压泵的自吸能力的实质,是因泵的吸油腔形泵的吸油腔形成局部真空成局部真空,油箱中的液压油在,油箱中的液压油在大气压大气压的作的作用下流入吸油腔,所以,液压泵吸油腔的用下流入吸油腔,所以,液压泵吸油腔的真真空度越大,则吸油高度越高。空度越大,则吸油高度
18、越高。但但真空度的数值受气蚀条件的限制。真空度的数值受气蚀条件的限制。一一般般所所允允许许的的吸吸油油高高度度不不超超过过500毫毫米米(即即吸吸油管的长度油管的长度)。)。对对于于自自吸吸油油能能力力较较差差的的液液压压泵泵,一一般般采采取取如如下下措施:措施:(1)使使油油箱箱液液面面高高于于液液压压泵泵-即即液液压压泵泵安安装装在在油箱液面以下的位置处。油箱液面以下的位置处。(2)采采用用压压力力油油箱箱-即即采采用用封封闭闭油油箱箱,增增加加油油箱的表面压力,一般预压力为箱的表面压力,一般预压力为0.050.25MPa。(3)采采用用补补油油泵泵供供油油,一一般般补补油油压压力力为为0
19、.30.7MPa。对对于于不不同同结结构构类类型型的的液液压压泵泵,其其自自吸吸能能力力是是不不同同的的,所所以以泵泵的的自自吸吸能能力力也也是是衡衡量量它它的的性性能能指标之一。指标之一。五、液压马达的主要性能参数五、液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数有液压马达的主要性能参数有排量排量q流量流量Q工作压力工作压力额定压力额定压力输出扭矩输出扭矩M输出转数输出转数n容积效率容积效率机械效率机械效率总效率等总效率等(一)压力(一)压力 1.1.工作压力:工作压力:液压马达液压马达入口处的压力入口处的压力。2.2.额额定定压压力力:马马达达在在正正常常工工作作条条件件下下,按按实实验验标
20、准规定运转的标准规定运转的最高压力最高压力。(二)排量(二)排量q q、流量、流量Q Q1.1.排量排量液液压压马马达达工工作作轴轴每每转转一一周周,输输入入液液体体的的体体积积称称为排量为排量。排排量量不不可可变变的的为为定定量量马马达达,排排量量可可变变的的为为变变量量马达。马达。2.2.流量流量液液压压马马达达的的流流量量:单单位位时时间间输输入入马马达达的的液液体体体体积的多少。积的多少。(三)容积效率、机械效率、总效率(三)容积效率、机械效率、总效率1.1.容积效率容积效率=理论输入流量与实际输入流量的比值。理论输入流量与实际输入流量的比值。2.2.机械效率机械效率=实际输出扭矩与理
21、论输出扭矩之比。实际输出扭矩与理论输出扭矩之比。由于液压马达实际中也存在机械损失,实由于液压马达实际中也存在机械损失,实际扭矩等于理论扭矩与机械损失之差。际扭矩等于理论扭矩与机械损失之差。3.3.液压马达总效率:机械效率与容积效率乘积。液压马达总效率:机械效率与容积效率乘积。(四)最低回油背压(四)最低回油背压防止液压马达出现脱空现象,防止液压马达出现脱空现象,在回油腔必须保在回油腔必须保持的最低压力持的最低压力。最低回油背压越小,液压马达性能就越好最低回油背压越小,液压马达性能就越好。(五)起动效率(五)起动效率液压马达的起动效率高,特别是起动时的机械液压马达的起动效率高,特别是起动时的机械
22、效率高,可获得较大的起动扭矩。效率高,可获得较大的起动扭矩。(六)起动扭矩(六)起动扭矩是指在额定压力下,液压马达转速为零时输出是指在额定压力下,液压马达转速为零时输出轴上所产生扭矩的大小。轴上所产生扭矩的大小。不同的马达起动扭矩的差别较大。不同的马达起动扭矩的差别较大。一般滑动轴承齿轮马达最低,内曲线液压马达一般滑动轴承齿轮马达最低,内曲线液压马达最高最高。(七)最高使用转速(七)最高使用转速液压马达的最高转速,主要受马达机械效率和液压马达的最高转速,主要受马达机械效率和元件使用寿命的限制元件使用寿命的限制-即即通流能力通流能力的限制,的限制,轴承寿命和摩擦配合面的磨损限制,轴承寿命和摩擦配
23、合面的磨损限制,液压马液压马达的排量越大,最高使用转速越低。达的排量越大,最高使用转速越低。(八)最低稳定转速(八)最低稳定转速马达的马达的最低稳定转速最低稳定转速受受摩擦力摩擦力的变化,的变化,泄漏量泄漏量的波动及排量脉动的波动及排量脉动的影响,故需按使用要求的影响,故需按使用要求工作。工作。3-2 齿轮泵与齿轮马达齿轮泵与齿轮马达 gear pump and motor一、齿轮泵一、齿轮泵(一)齿轮泵结构特点(一)齿轮泵结构特点齿轮泵由于结构简单、成本较低,工作可靠,齿轮泵由于结构简单、成本较低,工作可靠,自吸能力强,对油液的污染不敏感。自吸能力强,对油液的污染不敏感。但流量但流量和压力的
24、脉动大,噪声大和压力的脉动大,噪声大。排量不可调节排量不可调节-是定量泵。是定量泵。齿轮泵在液压系统中得到广泛应用。齿轮泵在液压系统中得到广泛应用。按齿轮的啮合方式,齿轮泵分有按齿轮的啮合方式,齿轮泵分有 两种。两种。内啮合式内啮合式外啮合式外啮合式以外啮合齿轮泵为例,介绍其工作原理及结构以外啮合齿轮泵为例,介绍其工作原理及结构特点。特点。外啮合齿轮泵允许的最高转速一般可达到外啮合齿轮泵允许的最高转速一般可达到3000r/min。根据(其结构特点)工作压力(额定压力)齿根据(其结构特点)工作压力(额定压力)齿轮泵分有:轮泵分有:低压齿轮泵低压齿轮泵-中高压齿轮泵中高压齿轮泵-高压齿轮泵高压齿轮
25、泵-压力为压力为2.5MPa压力为压力为1620MPa压力为压力为32MPa(二)齿轮泵的组成、工作原理(二)齿轮泵的组成、工作原理如图所示的齿轮泵如图所示的齿轮泵是由两个相互啮合是由两个相互啮合的一对齿轮的一对齿轮I和和II、泵体、端盖、轴泵体、端盖、轴及轴承等组成。及轴承等组成。在壳体上,开设在壳体上,开设有吸油口和压油口。有吸油口和压油口。1.结构组成结构组成工作容积的位置:工作容积的位置:由两个齿轮、壳体与两侧板由两个齿轮、壳体与两侧板间、在齿轮啮合点的两侧形成两个密封的工间、在齿轮啮合点的两侧形成两个密封的工作腔(吸油工作腔和压油工作腔)。作腔(吸油工作腔和压油工作腔)。吸油过程吸油
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