1、授課內(nèi)容具體措施第二章 液壓動(dòng)力元件本章重點(diǎn)l容積式液壓泵的工作原理、工作壓力，排量和流量的概念；2液壓泵機(jī)械效率和容積效率的物理意義；3齒輪泵、葉片泵及柱塞泵的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。本章難點(diǎn)1液壓泵的功率和效率及其計(jì)算方法；2齒輪泵的困油現(xiàn)象、原因以及消除方法。3外反饋限壓式變量葉片泵的壓力流量特性曲線。2-1 液壓泵概述一、液壓泵的作用、原理及特點(diǎn)1、作用：液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，其作用是把原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，向系統(tǒng)提供一定壓力和流量的液流。2、原理：泵是靠密封容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的，故一般稱為容積式液壓泵。如圖2-1所示：原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，使柱塞2在缸體3內(nèi)往復(fù)

2、運(yùn)動(dòng)，則密封腔容積a的體積周期性變化。當(dāng)體積增大時(shí)，單向閥5打開(kāi)，從油箱中吸油；當(dāng)體積減小時(shí)，單向閥6打開(kāi)，壓力油進(jìn)入系統(tǒng)中。圖2-1 液壓泵工作原理圖 3、特點(diǎn)：具有一個(gè)或若干個(gè)周期性變化的密封容腔。具有配流裝置，將吸、壓油腔隔開(kāi)油箱內(nèi)液體的絕對(duì)壓力大氣壓。4、分類：按排量是否可調(diào)分：定量泵和變量泵 按結(jié)構(gòu)形式分：齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵注意：液壓泵的吸油口壓力一般低于大氣壓；液壓泵的壓油口壓力取決于外負(fù)載。液壓泵有泄漏液壓泵的圖形符號(hào)：a)單向定量泵b)單向變量泵c)雙向定量泵d)雙向變量泵二、液壓泵主要性能參數(shù)1、壓力工作壓力：液壓泵實(shí)際工作的壓力。大小取決于外負(fù)載。額定壓力：液壓

3、泵在正常工作的情況下，按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。最高允許壓力：在超過(guò)額定壓力的條件下,根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,允許液壓泵短暫運(yùn)行的最高壓力值。2、排量和流量排量：液壓泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)排出的液體體積。（單位：）理論流量：不考慮液壓泵泄漏的情況下，單位時(shí)間內(nèi)排出的液體體積。（單位：或） （為主軸轉(zhuǎn)速，單位：）實(shí)際流量：理論流量減去泄漏量。額定流量：液壓泵在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（如在額定壓力下或額定轉(zhuǎn)速下）必須保證的流量。3、功率的效率 （1）液壓泵的功率損失：容積損失和機(jī)械損失。 容積損失：液壓泵在流量上的損失。 容積效率： 機(jī)械損失：液壓泵在轉(zhuǎn)矩上的損失。 機(jī)械效率：（2）液壓泵的功率輸入

4、功率輸出功率（3）液壓泵的總效率 2-2齒輪泵齒輪泵是液壓系統(tǒng)中廣泛采用的一種液壓泵。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、價(jià)格低、自吸性能好；缺點(diǎn)：但流量脈動(dòng)和困油現(xiàn)象嚴(yán)重、泄漏嚴(yán)重（故不宜做成高壓泵）。齒輪泵一般做成定量泵,按結(jié)構(gòu)不同,齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵,而以外嚙合齒輪泵應(yīng)用最廣。一、外嚙合齒輪泵1、結(jié)構(gòu)與原理：結(jié)構(gòu)組成：泵體，端蓋，一對(duì)齒數(shù)、模數(shù)、齒形完全相同的漸開(kāi)線外嚙合齒輪。齒輪端面和端蓋間間隙為0.0050.04mm（0.040.06mm），徑向間隙一般取0.130.16mm。為了防止壓力油從泵體和端蓋間泄漏，并減小壓緊螺釘?shù)睦?，在泵體兩側(cè)的端面上開(kāi)有封油卸荷槽，使?jié)B入泵體

5、和泵蓋間的壓力油被引入吸油腔。如圖2-2所示：圖2-2 CB-B型齒輪泵結(jié)構(gòu)圖1-軸承外環(huán) 2-堵頭 3-滾子 4-后泵蓋 5-鍵 6-齒輪 7-泵體8-前泵蓋 9-螺釘 10-壓環(huán) 11-密封環(huán) 12-主動(dòng)軸 13-鍵 14-泄油孔15-從動(dòng)軸 16-泄油槽 17-定位銷原理分析：密封容腔形成齒輪的各個(gè)齒間槽、泵體內(nèi)表面、前后泵蓋圍成；密封容積變化輪齒脫離嚙合,容積吸油，齒輪進(jìn)入嚙合,容積壓油；吸壓油腔隔開(kāi)兩齒輪嚙合線及泵蓋 。圖2-3 外嚙合齒輪泵的工作原理圖原理如上圖所示：假定上齒輪為主動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，下齒輪為從動(dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則右側(cè)輪齒逐漸脫離嚙合，密封腔體積增大實(shí)現(xiàn)吸油；左側(cè)輪齒逐漸

6、進(jìn)入嚙合，密封腔體積減小實(shí)現(xiàn)壓油。2、外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)即影響齒輪泵工作性能的三大問(wèn)題：（1）困油現(xiàn)象：重疊系數(shù)必須大于1，于是總是有兩對(duì)齒輪同時(shí)嚙合，并有一部分油液被困在兩對(duì)輪齒所形成的密封空間內(nèi)。V由大變小時(shí)，油液受壓發(fā)熱；V有小變大時(shí)，造成局部真空，產(chǎn)生空穴現(xiàn)象。這些都使泵產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲，甚至損壞。這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。圖2-4困油現(xiàn)象消除辦法：通常在兩側(cè)蓋板上開(kāi)困油卸荷槽，使V減小時(shí)與壓油腔相通，V增大時(shí)與吸油腔相通。圖2-5困油卸荷槽（2）徑向不平衡力齒輪泵工作時(shí),在齒輪和軸承上承受徑向液壓力的作用。如圖2-6所示，泵的下側(cè)為吸油腔，上側(cè)為壓油腔。在壓油腔內(nèi)有液壓力作用于齒輪上，

7、沿著齒頂?shù)男孤┯?，具有大小不等的壓力，這就是齒輪和軸承受到的徑向不平衡力。液壓力越高，這個(gè)不平衡力就越大，其結(jié)果不僅加速了軸承的磨損，降低了軸承的壽命，甚至使軸變形，造成齒頂和泵體內(nèi)壁的摩擦等。圖2-6齒輪泵的徑向不平衡力減小徑向不平衡力的措施： 縮小壓油口； 增大泵體內(nèi)表面和齒頂間隙； 開(kāi)壓力平衡槽。（3）泄漏現(xiàn)象通過(guò)齒輪嚙合處的間隙，約占齒輪泵總泄漏量的5%；通過(guò)泵體內(nèi)孔和齒頂圓間的徑向間隙，約占齒輪泵總泄漏量的 20%25%；通過(guò)齒輪兩端面和端蓋間的端面間隙，約占齒輪泵總泄漏量的 75%80%；結(jié)論：齒輪泵由于存在泄漏嚴(yán)重和徑向不平衡力的問(wèn)題，因而限制了其壓力的提高。為使齒輪泵能在高壓下

8、工作，常采取的措施為：減小徑向不平衡力；提高軸與軸承的剛度；對(duì)泄漏量最大的端面間隙采用自動(dòng)補(bǔ)償裝置。 （4）齒輪泵的排量和流量計(jì)算排量：式中：D為齒輪分度圓直徑，D=mz(cm)；h為有效齒高,h=2m(cm)；B為齒輪寬(cm)；m為齒輪模數(shù)(cm)；z為齒數(shù)。實(shí)際上齒谷的容積要比輪齒的體積稍大,故上式中的常以3.33代替,則上式可寫(xiě)成： 流量： 式中： 為驅(qū)動(dòng)齒輪泵的原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， 為齒輪泵的容積效率。注意：在節(jié)圓直徑D=mz一定時(shí)，增大模數(shù)，減少齒數(shù)可以增大泵的排量，所以齒輪泵的齒數(shù)一般較少，為避免因齒數(shù)少而產(chǎn)生根切，需對(duì)齒輪進(jìn)行修正。 齒數(shù)愈少，泵脈動(dòng)率愈大。（5）外嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

9、簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格低廉；結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕；自吸性能好，對(duì)油污不敏感；工作可靠，便于維護(hù)。（6）外嚙合齒輪泵的缺點(diǎn)流量脈動(dòng)大；噪聲大；排量不可調(diào)。二、內(nèi)嚙合齒輪泵分為漸開(kāi)線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵和擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵。1、漸開(kāi)線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵組成：小齒輪、內(nèi)齒環(huán)、月牙形隔板等。圖2-7漸開(kāi)線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵擺線齒輪泵（又稱轉(zhuǎn)子泵）工作原理：小齒輪帶動(dòng)內(nèi)齒環(huán)同向旋轉(zhuǎn)， 左半部分輪齒退出嚙合，形成真空吸油。右半部分輪齒進(jìn)入嚙合，容積減小，壓油。月牙板同兩齒輪將吸壓油腔隔開(kāi)。2、擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵圖2-8擺線齒輪泵（又稱轉(zhuǎn)子泵）組成：內(nèi)外轉(zhuǎn)子相差一齒且有一偏心距工作原理：吸油左半部分，輪齒脫離

10、嚙合，容積；壓油右半部分，輪齒進(jìn)入嚙合，容積。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小 流量脈動(dòng)小。但齒形復(fù)雜，加工困難，價(jià)格昂貴。三、螺桿泵組成：一根主動(dòng)螺桿雙頭、右旋、凸螺桿 兩根從動(dòng)螺桿雙頭、左旋、凹螺桿原理：螺桿的嚙合線把主動(dòng)螺桿和從動(dòng)螺桿的螺旋槽分割成許多相互隔離的密封工作腔。隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，這些密封腔從一端形成（體積增大，吸油），從另一端消失（體積減小，壓油）。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，壽命長(zhǎng)，流量均勻，自吸能力強(qiáng)，容積效率高，無(wú)困油現(xiàn)象；但螺桿齒形復(fù)雜，不易加工，精度難以保證。四、齒輪泵的常見(jiàn)故障、原因及排除 常見(jiàn)故障有：噪聲、壓力波動(dòng)、供油不足或

11、不均等。產(chǎn)生原因及排除方法詳見(jiàn)教材P42（了解小結(jié)：1液壓泵的基本工作原理和主要性能參數(shù)2外嚙合齒輪泵的工作原理及影響其工作性能的三大問(wèn)題3其他內(nèi)容作為了解注：結(jié)合掛圖和動(dòng)態(tài)課件進(jìn)行教學(xué)，給學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)注：結(jié)合實(shí)物立體彩圖講解CB-B型齒輪泵！注：影響齒輪泵工作性能的三大問(wèn)題（重點(diǎn)掌握）2-3 葉片泵優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小、流量均勻、壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)：對(duì)油液污染敏感、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜一般工作壓力為7mpa，高壓葉片泵可達(dá)14mpa。被廣泛應(yīng)用于專業(yè)機(jī)床、自動(dòng)線等中低壓液壓系統(tǒng)中。分類：?jiǎn)巫饔萌~片泵（指轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)吸、壓油各一次） 雙作用葉片泵（指轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)吸、壓油各兩次）一、單作用式葉片泵組成：定子

12、、轉(zhuǎn)子（定子與轉(zhuǎn)子間有一偏心e）、葉片、配油盤(pán)、殼體、端蓋等。圖2-9單作用葉片泵工作原理1轉(zhuǎn)子 2定子 3葉片原理：定子、轉(zhuǎn)子、每相鄰葉片、配流盤(pán)之間形成一個(gè)個(gè)密封工作腔。如上圖所示：轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則右半周葉片從槽中伸出，密封腔體積V，吸油；左半周葉片從縮回槽中，密封腔體積V，壓油。特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸壓油各一次。 稱單作用式 吸壓油口各半，徑向力不平衡。稱非卸荷式改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心距e，就可改變泵的排量；改變偏心距的方向，輸油方向就變化，故單作用葉片泵可做成雙向變量泵。 葉片的傾角：后傾，為了便于葉片順利甩出。二、雙作用葉片泵組成：定子、轉(zhuǎn)子、葉片、配油盤(pán)、殼體、端蓋等。圖2-10

13、雙作用葉片泵工作原理1定子 2轉(zhuǎn)子 3葉片原理：定子、轉(zhuǎn)子和每相鄰兩葉片、配流盤(pán)之間形成一個(gè)個(gè)密封工作腔如上圖所示：轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，則：右下、左上兩部分，葉片伸出，密封腔體積V，吸油；左下、右上兩部分，葉片縮回，密封腔體積V，壓油 。工作特點(diǎn)： 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸、壓油各兩次。稱雙作用式。 吸、壓油口對(duì)稱，徑向力平衡。稱卸荷式。 轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，密封腔體積變化大小不可改變。 為定量泵，且流量脈動(dòng)率在葉片數(shù)為4的整數(shù)倍、且大于8時(shí)最小。故雙作用葉片泵的葉片數(shù)通常取為12 或16結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：定子內(nèi)曲線：四段圓弧、四段過(guò)渡曲線等加速等減速曲線或阿基米德螺線。配油盤(pán)：三角槽（眉毛槽）減少液壓沖擊、消振；封

14、油區(qū)保證吸、壓油腔隔開(kāi)。 葉片傾角：前傾（=13）避免葉片滑動(dòng)困難或卡住。 端面間隙：間隙自動(dòng)補(bǔ)償措施減少泄漏。三、限壓式變量葉片泵限壓式變量葉片泵的流量改變是利用壓力的反饋?zhàn)饔脤?shí)現(xiàn)的，分為外反饋式和內(nèi)反饋式。以外反饋限壓式變量葉片泵（如圖211）為重點(diǎn)講授內(nèi)容。 組成：變量泵主體、限壓彈簧、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（螺釘）、反饋液壓缸。1轉(zhuǎn)子2定子3吸油窗口4活塞5螺釘6活塞腔7通道8壓油窗口9調(diào)壓彈簧10調(diào)壓螺釘圖2-11 外反饋限壓式變量葉片泵工作原理：當(dāng)時(shí)，定子不動(dòng)，；當(dāng)=時(shí)，定子即將移動(dòng)，=，即為臨界壓力；當(dāng)時(shí)，定子左移， e ，q 特性曲線：圖2-12 外反饋限壓式變量葉片泵特性曲線當(dāng)時(shí)， 定量泵

15、當(dāng)時(shí)，= 變量泵調(diào)節(jié)過(guò)程：調(diào)節(jié)螺釘4，可改變，使AB段上下平移調(diào)節(jié)螺釘3，可改變，使BC段左右平移 更換彈簧，可改變彈簧剛度，使BC段斜率變化， k大，曲線平緩 ， k小，曲線較陡 特點(diǎn)：減小了P，減少了油液發(fā)熱，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。四、單作用變量葉片泵與雙作用葉片泵的區(qū)別：定子和轉(zhuǎn)子的幾何相對(duì)位置不同：偏心、同心；定子內(nèi)曲線形狀不同：圓、類似橢圓；葉片傾角不同：后傾、前傾；葉片數(shù)目有異：奇數(shù)、偶數(shù)；2-4 柱塞泵優(yōu)點(diǎn)：配合精度高、密封性能好、容積效率高，故可用于高壓系統(tǒng)。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難、價(jià)格高、對(duì)油液污染比較敏感。分類：軸向柱塞泵和徑向柱塞泵。軸向柱塞泵又分為斜盤(pán)式和斜軸式，其

16、中斜盤(pán)式應(yīng)用最廣。一、軸向柱塞泵1、斜盤(pán)式組成：配油盤(pán)、柱塞、缸體、傾斜盤(pán)等圖2-13 斜盤(pán)式軸向柱塞泵工作原理圖原理：密封腔由柱塞和缸體配合而成 。 缸體如圖示旋轉(zhuǎn)，則：右半周，密封腔體積V增大，吸油；左半周，密封腔體積V減小，壓油。 配油盤(pán)上的封油區(qū)及缸體底部的通油孔將吸壓油口隔開(kāi)當(dāng)= 0 時(shí)，輸出流量 q = 0 當(dāng)大小變化時(shí)，流量大小也變化；當(dāng)方向變化時(shí)，輸油方向也變化。 斜盤(pán)式軸向柱塞泵可作雙向變量泵。2、斜軸式傳動(dòng)軸線向?qū)τ诟左w軸線有一傾角的柱塞泵。組成、原理同前，如圖2-14所示圖2-14 斜軸式軸向柱塞泵工作原理圖1傳動(dòng)軸 2連桿 3柱塞 4缸體 5配流盤(pán) 6中心軸二、徑向柱塞

17、泵1、固定液壓缸式：偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)活塞產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成吸壓油過(guò)程。圖2-15 固定液壓缸式徑向柱塞泵工作原理圖性能特點(diǎn)：為定量泵，最高壓力可達(dá)21MPa以上。2、回轉(zhuǎn)液壓缸式組成：如圖2-16圖2-16 回轉(zhuǎn)液壓缸式徑向柱塞泵工作原理圖1柱塞 2轉(zhuǎn)子 3襯套 4定子 5配油軸原理：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，柱塞徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，密封腔體積V變化，通過(guò)配油軸完成吸壓油功能。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞吸油、排油各一次，改變偏心距可改變泵的排量。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)大而復(fù)雜，自吸能力差。25 液壓泵的選用和使用注意事項(xiàng)一、液壓泵的選用液壓泵作為動(dòng)力元件是每個(gè)液壓系統(tǒng)不可缺少的核心元件，合理的選擇液壓泵對(duì)于降低液壓系統(tǒng)的能耗、提高系

18、統(tǒng)的效率、降低噪聲、改善工作性能和保證系統(tǒng)可靠性都十分重要。選擇液壓泵的原則是:根據(jù)主機(jī)工況、功率大小和系統(tǒng)對(duì)工作性能的要求,首先確定液壓泵的類型,然后按系統(tǒng)所要求的壓力、流量大小確定其規(guī)格型號(hào)。具體如下：1、選擇液壓泵的原則是否要求變量：如回轉(zhuǎn)液壓缸式徑向柱塞泵、軸向柱塞泵、單作用葉片泵是變量泵。工作壓力：柱塞泵壓力31.5MPa；葉片泵壓力6.3MPa,高壓化以后可達(dá)16MPa；齒輪泵壓力2.5MPa，高壓化以后可達(dá)21MPa。工作環(huán)境：齒輪泵的抗污染能力最好。噪聲指標(biāo)：低噪聲泵有內(nèi)嚙合齒輪泵、雙作用葉片泵和螺桿泵，雙作用葉片泵和螺桿泵的瞬時(shí)流量均勻。效率：軸向柱塞泵的總效率最高；同一結(jié)構(gòu)的泵，排量大的泵總效率高；同一排量的泵在額定工況下總效率最高?？傊?，選擇原則為可靠、合理、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)。2、確定泵的額定壓力液壓泵的的工作壓力是根據(jù)執(zhí)行元件的最大工作壓力來(lái)決定的，考慮到各種壓力損失，泵的最大工作壓力P泵可按下式確定：式中：液壓泵所需要提供的壓力，Pa；系統(tǒng)中壓力損失系數(shù)，取1.3 1.5； 液壓缸中所需的最大工作壓力，Pa結(jié)論：1.253、確定泵的額定流量液壓泵的輸出流量取決于系統(tǒng)所需最大流量及泄漏量，即式中：液壓泵所需輸出的流量，； 系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，取1.11.3； 液壓缸所需提供的最大流量，。若為多液壓缸同時(shí)動(dòng)作，應(yīng)為同時(shí)動(dòng)作的幾個(gè)液壓缸所需的最大流量之和。結(jié)論：