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省級精品課程配套教材液壓與氣動應(yīng)用技術(shù)（第3版）項目三液壓動力元件的應(yīng)用齒輪泵葉片泵柱塞泵

任務(wù)3.1

汽車修理升降臺動力元件的應(yīng)用知識點:

液壓泵的工作原理液壓泵的性能參數(shù)齒輪泵工作特性及應(yīng)用場合

技能點:

齒輪泵的選用一、任務(wù)引入下圖為汽車修理液壓升降臺的外形圖。汽車的升降是由液壓缸帶動升降臺上下運動實現(xiàn)的。那么如何使液壓缸實現(xiàn)這一運動?通過什么元件來實現(xiàn)這一運動?如何選擇這些元件？這些元件結(jié)構(gòu)如何？汽車修理液壓升降臺

二、任務(wù)分析分析上述任務(wù)，要使液壓缸向上運動必須在液壓缸壓力油進油口輸入壓力油，而要使升降臺克服汽車的重力，又要求輸入的壓力油的壓力足夠大。在液壓系統(tǒng)中動力元件起著向系統(tǒng)提供動力源的作用，是系統(tǒng)不可缺少的核心元件，液壓系統(tǒng)中的動力元件指的就是液壓泵。

在液壓升降臺上液壓泵將原動機（電動機或內(nèi)燃機）輸出的機械能轉(zhuǎn)換為工作液體的壓力能，是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓泵有很多種，其中，齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、造價低，對工作環(huán)境的適應(yīng)性較好，而升降臺上的液壓泵要求維護和保養(yǎng)簡單，成本低，所以齒輪泵能很好地滿足其使用要求，為此這里選用齒輪泵作為動力元件。下面學(xué)習(xí)一下液壓泵和齒輪泵的基本知識。二、任務(wù)分析1.液壓泵液壓泵是液壓系統(tǒng)的動力元件，泵將原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換為壓力能輸出，泵為液壓系統(tǒng)提供壓力油。液壓泵的性能好壞直接影響到液壓系統(tǒng)的工作性能和可靠性。一、液壓泵概述（Pump）——液壓泵的工作原理——液壓泵的性能參數(shù)——液壓泵的分類和選用——液壓泵的圖形符號三、相關(guān)知識2.液壓泵的分類結(jié)構(gòu)形式:齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵等按輸出流量能否調(diào)節(jié):定量泵和變量泵額定壓力的高低:低壓泵、中壓泵和高壓泵按輸油方向能否改變：單向泵、雙向泵3.液壓泵的工作原理液壓泵是依靠泵的密封工作腔的容積變化來實現(xiàn)吸油和壓油的，因而稱之為容積式泵。容積式泵的流量大小取決于密封工作腔容積變化的大小和次數(shù)。若不計泄漏，則流量與壓力無關(guān)。柱塞與缸體孔之間形成密封工作腔a。偏心輪旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，柱塞上下往復(fù)運動一次柱塞向上運動，a容積增大，吸油；柱塞向下運動，a容積減小，壓油；吸油時，排油閥關(guān)閉，吸油閥打開；壓油時，吸油閥關(guān)閉，排油閥打開。4.構(gòu)成容積式液壓泵的條件可變的密封容積吸油腔與壓油腔隔開有與密封容積變化相協(xié)調(diào)的配流裝置油箱與大氣相通液壓泵輸出的流量取決于密封工作腔容積變化的大??；泵的輸出壓力取決于外負載。

5.液壓泵的性能參數(shù)液壓泵的壓力-工作壓力-額定壓力-最大壓力液壓泵的排量和流量-理論流量-實際流量-額定流量液壓泵的功率-輸入功率-輸出功率液壓泵的效率-容積效率-機械效率-總效率（一）壓力1、工作壓力p

：是指泵（馬達）實際工作時的壓力。對泵來說，工作壓力是指它的輸出油液壓力；對馬達來說，則是指它的輸入壓力。2、額定壓力pn：是指泵（馬達）在正常工作條件下按試驗標準規(guī)定的連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力，超過此值就是過載。

3、最大壓力：在短時間內(nèi)運行所允許的最高壓力值，一般為額定壓力的1.1倍。二、液壓泵和液壓馬達的主要工作參數(shù)泵的壓力：—泵工作時的輸出油液的實際壓力，—p的大小取決于負載最高允許壓力：在超過額定壓力的條件下，根據(jù)試驗準規(guī)定，允許液壓泵短暫運行的最高壓力值，稱為液壓泵的最高允許壓力。3、實際流量q：是液壓泵在工作時實際輸出的流量。實際流量隨工作壓力增大而減小，這是由于壓力增高、泄漏增大所致。4、額定流量qn

：是指在正常工作條件下，按試驗標準規(guī)定必須保證的流量。亦即在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下由泵輸出（或輸入到馬達中去）的流量。因泵和馬達存在內(nèi)泄漏，所以額定流量的值和理論流量是不同的。2、理論流量qt

：是指泵（馬達）在單位時間內(nèi)由其密封油腔幾何尺寸變化計算而得出的輸出（輸入）的液體體積，亦即在無泄漏的情況下單位時間內(nèi)所能輸出（所需輸入）的液體體積。泵（馬達）的轉(zhuǎn)速為n時，泵（馬達）的理論流量為（二）排量和流量1、排量V

：是指泵（馬達）每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，由其密封油腔幾何尺寸變化所算得的輸出（輸入）液體的體積，亦即在無泄漏的情況下，其每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所能輸出（所需輸入）的液體體積。

2、機械效率：由于液壓泵存在機械摩擦（相對運動零件之間及液體粘性摩擦），因此它的輸入轉(zhuǎn)矩必然大于理論轉(zhuǎn)矩，則理論轉(zhuǎn)矩液壓泵的機械效率是理論轉(zhuǎn)矩和實際輸入轉(zhuǎn)矩的比值，即：（三）功率和效率1、容積效率：由于液壓泵工作時存在泄漏，因此實際流量總是小于理論流量，也就是

液壓泵的容積效率為實際流量與理論流量的比值，即3.功率：液壓泵輸入的是機械能，表現(xiàn)為輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，輸出的為液壓能，表現(xiàn)為輸出流量（實際流量）和壓力。所以液壓泵輸入功率為液壓泵輸出功率為4.總效率：液壓泵的輸出功率與輸入功率的比值稱為液壓泵的總效率即液壓泵的總效率等于各自的容積效率和機械效率的乘積。液壓泵的圖形符號類型-外嚙合齒輪泵：漸開線直齒-內(nèi)嚙合齒輪泵：漸開線直齒，擺線齒特點-優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，體積小，自吸性能好，對油污染不敏感，可靠，維護方便-缺點:流量脈動大，流量不可調(diào)，泄漏大二、齒輪泵外嚙合內(nèi)嚙合1、齒輪泵的分類齒輪傳動的嚙合過程2、工作原理一、齒輪泵的工作原理1、組成:前、后泵蓋，泵體，一對齒數(shù)、模數(shù)、齒形完全相同的漸開線外嚙合。2、工作原理：

（1）密封容積形成—齒輪、泵體內(nèi)表面、前后泵蓋圍成。

（2）齒輪退出嚙合，容積↑，吸油；齒輪進入嚙合，容積↓壓油；

（3）吸壓油口隔開—兩齒輪嚙合線及泵蓋。

因嚙合點的位置變化，使容積變化率不均勻。瞬時流量變化使得齒輪泵的輸出流量脈動的。結(jié)論：齒數(shù)越少，脈動率越大。

應(yīng)用：工作平穩(wěn)性要求不高的場合。3、齒輪泵的排量及流量計算假設(shè)：齒槽容積=輪齒體積

則排量=齒槽容積+輪齒體積即相當于有效齒高和齒寬所構(gòu)成的平面所掃過的環(huán)形體積，則實際輸出流量為

齒輪泵理論流量為1）結(jié)構(gòu)組成三、齒輪泵的結(jié)構(gòu)外嚙合齒輪泵VR視頻CB-B型齒輪泵為無側(cè)板型，它是三片式結(jié)構(gòu)中低壓齒輪泵，結(jié)構(gòu)簡單，不能承受較高的壓力。其額定壓力為2.5MPa，額定轉(zhuǎn)速為1450r/min。

外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)

【泄漏途徑】4、外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特性①泄漏現(xiàn)象兩個齒輪的齒面嚙合處:占5%;齒頂與齒輪殼內(nèi)壁的間隙:占15～20%；齒端面與側(cè)板之間的間隙:占75～80%。危害：↓ηv，是影響齒輪泵壓力提高的首要問題。【端面泄漏與間隙補償措施】解決方案：在齒輪和蓋板之間增加一個補償零件，如浮動軸套或浮動側(cè)板，在浮動零件的背面引入壓力油。4、外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特性②困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因：ε>1，構(gòu)成閉死容積Vb，Vb由大→小，p↑，油液發(fā)熱，軸承磨損；Vb由小→大，p↓，汽蝕、噪聲、振動、金屬表面剝蝕。

危害：影響工作、縮短壽命（點擊視頻）原則：Vb由大→小，與壓油腔相通

Vb由小→大，與吸油腔相通保證吸、壓油腔始終不通3）消除困油現(xiàn)象措施（3）困油消除方法：在泵蓋（或軸承座）上開卸荷槽以消除困油，兩槽間距α為最小閉死容積，而使閉死容積由大變小時與壓油腔相通，閉死容積由小變大時與吸油腔相通。4、外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特性③徑向力不平衡原因：徑向液壓力分布不均嚙合力危害：軸承磨損、刮殼。措施：縮小壓油口，增加徑向間隙。注意：壓油口縮小后，安裝時注意不能反轉(zhuǎn)。（點擊視頻）徑向液壓力分布徑向液壓力不平衡的危害—使泵軸彎曲—齒頂與泵體摩擦改善措施—縮小壓油區(qū)—適當增大徑向間隙三、內(nèi)嚙合齒輪泵VR結(jié)構(gòu)視頻四、任務(wù)實施1.在升降臺上的液壓動力元件可以選擇齒輪泵。

齒輪泵在實際的選用和使用時，應(yīng)遵循以下幾點原則：1)根據(jù)不同壓力級來選用齒輪泵。齒輪泵分為低壓（≤2.5MPa）、中壓（≤8－16MPa）和高壓（≤20－31.5MPa）。2)由于齒輪泵是定量泵，所選用齒輪泵的流量要盡可能地與實際所要求的流量相符合，以免產(chǎn)生不必要的損失。3)當系統(tǒng)流量要求過大時，可采用多聯(lián)泵來解決。

4)在使用中應(yīng)注意泵的轉(zhuǎn)向應(yīng)根據(jù)原動機的轉(zhuǎn)向來確定，并且泵的轉(zhuǎn)速要與原動機的轉(zhuǎn)速范圍相匹配。

5)系統(tǒng)選用過濾器的精度應(yīng)與泵的壓力相匹配。低壓齒輪泵的污染敏感庋較低，所以允許系統(tǒng)選用過濾精度較低的過濾器；高壓齒輪泵的污染敏感度較高，故系統(tǒng)所選用的過濾器的精度也應(yīng)