《液壓與氣壓傳動(dòng) 第三章 液壓動(dòng)力元件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《液壓與氣壓傳動(dòng) 第三章 液壓動(dòng)力元件（27頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、課 時(shí) 授 課 計(jì) 劃 授課日期 班 別 題 目 第三章 液壓動(dòng)力元件 目 的 要 求 ? 掌握液壓泵的工作原理 ? 掌握液壓泵的主要性能參數(shù)及計(jì)算 ? 掌握各種液壓泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 重 點(diǎn) 各種液壓泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 難 點(diǎn) 液壓泵的主要性能參數(shù)的計(jì)算 教 具 課本 教 學(xué) 方 法 課堂教學(xué) 報(bào) 書 設(shè) 計(jì) 第三章 液壓動(dòng)力元件 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 齒輪泵 第三節(jié) 葉片泵 第四節(jié) 柱塞泵 第五節(jié) 液壓泵的選用 教學(xué)過程：

2、 復(fù)習(xí)：1、液壓油的性質(zhì)及選用 2、液壓流體力學(xué)基礎(chǔ) 新 課： 第三章 液壓動(dòng)力元件 第一節(jié) 概述 液壓泵(displacement pump)是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件。其作用是將原動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)等)輸入的機(jī)械能(轉(zhuǎn)矩和角速度)轉(zhuǎn)換為壓力能(壓力和流量)輸出，供給系統(tǒng)壓力油，即為執(zhí)行元件提供壓力油。 一、液壓泵的工作原理 單柱塞式液壓泵 液壓泵的工作原理歸納如下： （1）密閉的容積發(fā)生變化是吸油、壓油的根本原理，容積變大時(shí)形成真空，油箱中的油液在大氣壓力下進(jìn)入密閉的容積(吸油)，容積減小時(shí)油液 受壓排出(壓油)； （2）油箱

3、的液面與大氣相通是吸油的必要條件； （3）要有配流裝置將吸油、壓油的過程分開；(吸油口、排壓口不能相通) 原理： 液壓泵是靠密封容積的變化實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。 液壓泵是靠密封容積的變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的，其排油量的大小取決于密封腔的容積變化，故這種泵又稱為容積泵。 用符號(hào)表示泵 二、分類 常用的液壓泵及液壓馬達(dá)按其結(jié)構(gòu)形式可分為三大類： 三、液壓泵的性能參數(shù) 主要是指：壓力、流量和排量、功率和效率 1、壓力 （1）吸入壓力 液壓泵進(jìn)口處的壓力。 （2） 工作壓力 p 液壓泵的

4、工作壓力是指泵工作時(shí)輸出油液的實(shí)際壓力，泵的工作壓力決定于負(fù)載,外負(fù)載增大，泵的工作壓力也隨之升高。 （4）額定壓力 ps 泵在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力，稱為泵的額定壓力。泵的額定壓力大小受泵本身的泄漏和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度制約。當(dāng)泵的工作壓力超過額定壓力時(shí)，泵就會(huì)過載。 （5）最高壓力 指液壓泵的工作壓力隨負(fù)載的增加而增加，當(dāng)工作壓力增加到液壓泵本身零件的強(qiáng)度允許值和允許的最大泄漏時(shí)，液壓泵的工作壓力就不能增加了，這時(shí)液壓泵的工作壓力為最高壓力。 （一般液壓泵有一定的過載能力，允許的最大過載壓力為額定壓力1.25倍） 2、流量

5、和排量 （1）流量：單位時(shí)間內(nèi)泵輸出油液的體積，單位m3/s。 （2)排量 (V) 由泵的密封容腔幾何尺寸變化計(jì) 算而得的泵（在無泄漏情況下）每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所能排出液體體積。常用單位mL/r （3)理論流量(qt) 由泵的密封容腔幾何尺寸變化計(jì)算 而得的泵（在無泄漏情況下）在單位時(shí)間內(nèi)的排出的液體體積稱為泵的理論流量。泵的理論流量等于排量和轉(zhuǎn)速的乘積，即 qt =nV （4) 實(shí)際流量 泵的實(shí)際流量是指泵工作時(shí)的實(shí)際輸出流量。 由于泄漏，實(shí)際流量總是比理論流量要小。其值為理論流量qt 減去泄漏量 Δq , 即 q

6、=qt-Δq （5）瞬時(shí)(理論)流量 qsh 液壓泵任一瞬時(shí)理論輸出的流量，一般它是波動(dòng)的，即qsh≠ q , （6）額定流量qn 液壓泵在額定壓力、額定轉(zhuǎn)速下允許連續(xù)運(yùn)行的流量。 泵在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定泵必須保證的輸出流量。額定流量也小于理論流量。 3、功率 液壓泵的輸入能量為機(jī)械能，表現(xiàn)為：轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速ω；輸出能量為壓力能，表現(xiàn)為：p和q （1）理論功率Pt 用泵的理論流量與泵進(jìn)出口壓差的乘積來表示。 即： Pt=Δpqt （2)輸出功率(P0) 泵的實(shí)際流量q與泵進(jìn)

7、出口壓差的乘積。P0=Δpq （3) 輸入功率(Pi) 驅(qū)動(dòng)液壓泵軸的機(jī)械功率為泵的輸入功率，若輸入轉(zhuǎn)矩為T，角速度為ω，則 若不考慮液壓泵在能量轉(zhuǎn)換中的損失，則 4、效率 由于有泄漏和機(jī)械摩擦，總會(huì)有能量損失，故 P0< Pi 效率分兩種：容積效率和機(jī)械效率 （1）容積效率 液壓泵實(shí)際流量與理論流量的比值稱為容積效率(ηv)。 為泄漏量與泵壓力p有關(guān)。因泵內(nèi)機(jī)件間的間隙很小，故泄漏油液可視為層流，故與p成正比。 kl為液壓泵的泄漏系數(shù)。 則

8、有 因隨p增大而增大，導(dǎo)致q隨P增大而減小，它們的變化曲線如下圖示 （2）機(jī)械效率 泵在工作時(shí)存在機(jī)械摩擦（相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件之間的摩擦及液體的粘性摩擦），因此驅(qū)動(dòng)泵所需的實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩T必然大于理論轉(zhuǎn)矩Tt，理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸入的轉(zhuǎn)矩之比稱為機(jī)械效率。以ηm表示 ΔT—轉(zhuǎn)矩?fù)p失 （3）總效率η 是指液壓泵的輸出功率與輸入功率之比。 5、轉(zhuǎn)速 （1）額定轉(zhuǎn)速 ns 指在額定壓力下，能連續(xù)長時(shí)間正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速。 （2）最高轉(zhuǎn)速nmax 指在額定壓力下，超過額定轉(zhuǎn)速允許短時(shí)間運(yùn)行的最高轉(zhuǎn)速。 （

9、3）最低轉(zhuǎn)速nmin 指正常運(yùn)轉(zhuǎn)所允許的液壓泵的最低轉(zhuǎn)速。 （4）轉(zhuǎn)速范圍 最低轉(zhuǎn)速與最高轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)速為其轉(zhuǎn)速范圍。 第二節(jié) 齒輪泵 齒輪泵的種類很多，按工作壓力大致可分為： 按結(jié)構(gòu)分，齒輪泵可分為內(nèi)嚙合和外嚙合兩種，外嚙合齒輪泵應(yīng)用廣泛，我們主要講它，簡稱為齒輪泵。 一、齒輪泵(gear pump)的工作原理 齒輪泵的殼內(nèi)裝有一對(duì)相同的外嚙合齒輪，齒輪兩側(cè)靠端蓋封閉，殼體、端蓋(上、下端蓋)和齒輪的各個(gè)齒間槽組成若干密封的工作腔，當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，吸油腔由于嚙合著的輪齒退出嚙合點(diǎn)，密封工作腔的容積逐漸增大，因而形成

10、部分真空。油箱里的油液在大氣壓的作用下，經(jīng)吸油管被吸入，充填所形成的部分真空，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)油液到達(dá)壓油區(qū)時(shí)，由于齒輪逐漸進(jìn)入嚙合區(qū)，密封工作腔的容積不斷減小，因而油液被壓出去，液壓泵不斷地旋轉(zhuǎn)，不斷地完成吸油、壓油過程。 齒輪泵的吸油區(qū)和壓油區(qū)是由相互嚙合的輪齒、齒頂與泵殼內(nèi)壁的粘合而隔開的，相當(dāng)于配流機(jī)構(gòu)。 二、齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1、吸油腔、壓油腔是固定的，吸油口(孔)大，壓油口(孔)??； 2、消除困油現(xiàn)象的卸荷槽向吸油腔偏移 (非對(duì)稱分布)； 3、泵體兩端面上的卸荷槽，消除油液外卸，減小螺釘拉力； 4、齒輪端面泄漏有潤滑軸承后回吸油腔；（3和4同屬

11、于內(nèi)泄結(jié)構(gòu)特點(diǎn)） 三、齒輪泵的排量、流量及流量脈動(dòng) 1、排量(泵軸每轉(zhuǎn)所排出的液體體積) 外嚙合齒輪泵的理論排量應(yīng)為兩齒輪間槽工作容積之總和，若近似認(rèn)為齒間容積等于輪齒的體積，設(shè)齒輪齒數(shù)為Z，模數(shù)為m，齒寬為B，節(jié)圓直徑為D，(D=mZ)，齒高為h (h=2m)，則齒輪泵的排量V為： 實(shí)際上齒間容積比輪齒體積稍大一點(diǎn)，工程上也用下面式計(jì)算排量： 式中：m—齒輪模數(shù)； Z—齒數(shù)； B—齒寬。 2、理論平均流量(泵在單位時(shí)間內(nèi)的排油體積) 可見：① 理論平均流量與泵的結(jié)構(gòu)尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)； ② 轉(zhuǎn)速過高，產(chǎn)生空吸現(xiàn)象，

12、會(huì)下降，需限定在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)工作。轉(zhuǎn)速過低，流量減小，泄漏與流量的比值增加，也降低。 常用轉(zhuǎn)速 750 r/min～1500 r/min 或（75～150rad/s） 3、實(shí)際流量q 式中：ηv—容積效率，一般為0.7～0.9 n—轉(zhuǎn)速r/min 當(dāng)z、m、b確定后，轉(zhuǎn)速n一定時(shí)，泵的輸出流量也一定，故齒輪泵屬于定量泵 式中q為平均流量，實(shí)際上由于齒輪嚙合過程中壓油腔的容積變化率是不均勻的，因此齒輪泵的瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的。 設(shè)qmax、qmin為最大、最小瞬時(shí)流量，流量脈動(dòng)率可用下式表示 齒輪齒數(shù)愈少，脈動(dòng)率σ就愈大

13、，其值最高可達(dá)0.20以上。流量脈動(dòng)引起壓力脈動(dòng)，隨之產(chǎn)生震動(dòng)與噪聲，所以高精度機(jī)械不宜采用齒輪泵。 4、流量脈動(dòng) 用上式計(jì)算的實(shí)際流量是平均流量，實(shí)際上隨著嚙合點(diǎn)位置的改變，吸、排油腔的每一瞬時(shí)的容積變化率是不均勻的，因此瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的。 評(píng)價(jià)瞬時(shí)流量的品質(zhì)通常用流量脈動(dòng)率表示。即 研究表明：外嚙合齒輪泵其脈動(dòng)功率隨齒數(shù)增多而減小，其值最高可達(dá)20℅以上，內(nèi)嚙合齒輪泵的流量脈動(dòng)功率要小得多。 四、困油現(xiàn)象及消除措施 1、困油現(xiàn)象 為保證齒輪泵流量連續(xù)及高低壓腔嚴(yán)格密封，必須使齒輪重合系數(shù)ε>1，一般取1.05～1.1，既總有兩對(duì)齒

14、輪同時(shí)嚙合，這樣就在兩對(duì)嚙合輪齒之間產(chǎn)生一個(gè)閉死容積，稱為困油區(qū)，使留在這兩對(duì)輪齒之間的油液困在這個(gè)封閉的容積內(nèi)。隨著齒輪嚙合，封閉的容積先逐漸減小，當(dāng)嚙合點(diǎn)相對(duì)于節(jié)點(diǎn)對(duì)稱時(shí)，空間最小，隨后又逐漸增大，當(dāng)前一對(duì)輪齒即將脫離嚙合后一對(duì)輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，空間最大。當(dāng)容積減小，被困油液受擠壓，而產(chǎn)生高壓，并從縫隙中擠出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，軸承等機(jī)件也受到附加的不平衡負(fù)載作用。當(dāng)封閉容積增大，又會(huì)造成局部真空，使溶于油中的氣體分離出來，產(chǎn)生氣穴，引起噪聲、振動(dòng)和氣蝕，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。 2、消除困油的方法 通常是在齒輪的兩端蓋板上開卸荷槽，如圖示，當(dāng)容積減小時(shí)，使左邊卸荷槽與壓油腔

15、相通，當(dāng)容積增大時(shí)，右邊與吸油腔相通，在很多齒輪泵中，兩槽并不對(duì)稱于齒輪中心線分布，而是整個(gè)向吸油腔側(cè)平移一段距離，實(shí)踐證明，這樣能取得更好的卸荷效果。 注:消除困油現(xiàn)象的卸荷槽非對(duì)稱分布，偏向吸油腔。 五、徑向液壓作用力的不平衡 齒輪泵的一側(cè)是壓油腔，另一側(cè)是吸油腔。兩腔的壓力是不平衡，因此齒輪受到了來自壓油腔高壓油的壓力作用，使齒輪泵的上、下齒輪及其軸承都受到一個(gè)徑向不平衡力的作用。油壓力越大，這個(gè)徑向不平衡力越大。 其結(jié)果會(huì)加速軸承的磨損，降低軸承的壽命，甚至使軸承彎曲變形，造成齒頂與泵體內(nèi)孔的摩擦。為解決此問題，可采用開壓力平衡槽的辦法或采用縮小

16、壓油腔的辦法減小徑向不平衡力。 采取措施： 1）縮小壓油口，使壓油腔的壓力油僅作用在一個(gè)齒到兩個(gè)齒的范圍內(nèi)； 2）適當(dāng)增大徑向間隙，使齒頂不和泵體接觸； 3）開壓力平衡槽。 六、泄漏 齒輪泵壓油腔的壓力油可通過三條途徑泄漏到吸油腔中去： （1）通過齒輪嚙合處的間隙；（5%） （2）通過泵體內(nèi)孔與齒頂圓間的徑向間隙；（10%∽15%） （3）通過齒輪兩端面和蓋板間的端面間隙。 在三類中，以端面間隙的泄漏量最大，約占70～75%，泵的壓力愈高，間隙泄漏就愈大，因此一般齒輪泵只是用于低壓，且其容積效率亦很低。 采取措施： ①減小設(shè)計(jì)間隙，增加制造

17、成本和機(jī)械摩擦不可取。 ②采用軸向間隙補(bǔ)償措施(如圖)。 效果：額定壓力可提高10-16MPa，容積效率不低于0.9 七、齒輪泵的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用 1、齒輪泵(外嚙合)的主要優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，體積小(尺寸小)，重量輕，工藝性好，制造方便，價(jià)格低廉，自吸能力強(qiáng)(容許的吸油真空度大)，對(duì)油液污染不敏感，轉(zhuǎn)速范圍大，維修方便，工作可靠。 2、缺點(diǎn)： 徑向不平衡力大，摩擦嚴(yán)重，泄漏大，流量脈動(dòng)大，工作壓力的提高受到限制，噪聲較大，不能作變量泵使用。 第三節(jié) 葉片泵 葉片泵(sliding vane pump)是各類泵中，應(yīng)用較大、生產(chǎn)量較大的一

18、種泵，在中、低壓液壓系統(tǒng)，尤其在機(jī)床行業(yè)中應(yīng)用最多。 與齒輪泵相比，葉片泵的優(yōu)點(diǎn): 1、流量均勻、運(yùn)轉(zhuǎn)平衡、噪聲?。? 2、壽命長、輪廓尺寸較小，結(jié)構(gòu)較緊湊等。故在精密機(jī)床中應(yīng)用較多， 缺點(diǎn)： 1、自吸能力差、調(diào)速范圍小、最高轉(zhuǎn)數(shù)較低、葉片容易死、 2、工作可靠性較差、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、對(duì)油液污染較敏感等。 故在工作環(huán)境較污穢、速度范圍變化大的機(jī)械上應(yīng)用相對(duì)較少，在工作可靠性要求很高的地方，如飛機(jī)上，也很少應(yīng)用。 葉片泵按其每個(gè)密封工作腔在泵每轉(zhuǎn)一周時(shí)吸油排油的次數(shù)，分為單作用式和雙作用式兩大類。 單作用式常作變量泵使用，其額定壓力較低(6.3MPa),常用

19、于組合機(jī)床、壓力機(jī)械等。 雙作用式只能作定量泵使用，其額定壓力可達(dá)14～21MPa。在各類機(jī)床(尤其是精密機(jī)床)設(shè)備中， 如：注塑機(jī)、運(yùn)輸裝卸機(jī)械及工程機(jī)械等中壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 一、單作用非卸荷式葉片泵 1、原理 如圖所示，葉片泵由轉(zhuǎn)子、定子、葉片和端蓋、配油盤等件組成。定子的內(nèi)表面是個(gè)圓柱面，轉(zhuǎn)子與定子偏心地安裝在軸上，轉(zhuǎn)子上開有槽，葉片裝在槽內(nèi)并可在槽中滑落。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力作用下，葉片從槽中伸出，其頂部緊貼在定子的內(nèi)表面。這樣，在定子的內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子的外圓柱表面，相鄰的兩個(gè)葉片表面及兩側(cè)配油盤表面之間就形成了若干個(gè)密封的工作腔。當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方

20、向回轉(zhuǎn)時(shí)(定子、配油盤不動(dòng))，右半部分葉片逐漸從槽中伸出，密封工作腔的容積逐漸變大，產(chǎn)生局部真空，油箱中的油液在大氣壓的作用下，由泵的吸油口進(jìn)入這些密封腔，這就是吸油過程。 與此同時(shí)，左半部的葉片隨著轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)被定子內(nèi)表面逐漸推入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，密封工作腔的容積逐漸減少，腔內(nèi)油液經(jīng)配油盤的壓油窗口壓出泵外，這就是壓油過程。 這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，泵的每個(gè)密封的工作腔吸油和壓油各一次，所以稱單作用葉片泵(single action vane pump)，這種泵的壓油區(qū)和吸油區(qū)的油壓力不平衡，其轉(zhuǎn)子受到單向徑向不平衡力的作用，故又稱這種泵為非平衡式或非卸荷式葉片泵。 由

21、于軸和軸承的不平衡負(fù)荷較大，因而使這種泵的工作壓力的提高受到了限制。 改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心矩e值，就可以改變泵的排量，故單作用式葉片泵常做成變量泵。 2、單作用式葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （1）定子和轉(zhuǎn)子偏心安裝 改變偏心量e可調(diào)節(jié)泵的輸出流量偏心反向，吸油、壓油方向也反向。 （2）徑向液壓力不平衡 單作用式葉片泵的轉(zhuǎn)子及軸承上承受著不平衡的徑向力，這限制了泵工作壓力的提高，故泵的額定壓力不超過7Mpa。 （3）葉片后傾 為了減小葉片與定子間的磨損，葉片底油槽采取在壓油區(qū)通壓力油，在吸油區(qū)與吸油腔相通的結(jié)構(gòu)形式。因而，葉片的底部

22、和頂部所受的液壓力是平衡的。這樣，葉片的向外運(yùn)動(dòng)主要靠旋轉(zhuǎn)時(shí)所受到的慣性力。據(jù)力學(xué)分析，葉片后傾一個(gè)角度有利于葉片在慣性力作用下向外伸出。通常后傾角為24°。 （4）壓油腔的葉片根部通壓力油，以利葉片在壓油腔其頂端與定子內(nèi)表面相接觸，吸油腔的葉片根部通低壓油(與吸油口通)； （5）采用內(nèi)泄結(jié)構(gòu) 3、排量和流量 單作用葉片泵的排量為各工作容積在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時(shí)所排出的液體總和。 式中：D—定子內(nèi)圓直徑； B—葉片寬度； e—定子與轉(zhuǎn)子的偏心距。 單作用葉片泵的流量是有脈動(dòng)的，理論分析表明： 1）泵內(nèi)葉片數(shù)越少，流量脈動(dòng)率越小

23、； 2）奇數(shù)葉片的泵其脈動(dòng)率比偶數(shù)的??； 單作用葉片泵的葉片數(shù)均為奇數(shù)，一般為13或15片。 二、雙作用式葉片泵 1、工作原理 組成 雙作用葉片泵(double action vane pump)由定子、轉(zhuǎn)子、葉片、左右配油盤等組成，定子與轉(zhuǎn)子中心重合(同心)。定子內(nèi)表面為近似橢圓柱形，由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線所組成。 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片在離心力和葉片根部壓力油的作用下，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)向外移動(dòng)而壓向定子內(nèi)表面，由葉片、定子的內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子的外表面和兩側(cè)配油盤間就形成若干個(gè)密封容積。 當(dāng)葉片由小半徑處向大半徑移動(dòng)時(shí)，兩葉片間密封容

24、積逐漸增大，產(chǎn)生局部真空，使油液在大氣壓作用下通過吸油口從油箱吸入泵內(nèi)；當(dāng)葉片從大半徑向小半徑移動(dòng)時(shí)，葉片后縮，容積逐漸減小，壓力上升，將油從壓油口壓出，泵連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，不斷吸油、壓油而連續(xù)供油。雙作用泵有兩個(gè)吸油腔，兩個(gè)壓油腔，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸油、壓油兩次，故稱作雙作用，且兩對(duì)吸、壓油腔是對(duì)稱于轉(zhuǎn)子分布，所以徑向液壓力平衡，故又稱此泵為卸荷(平衡)式葉片泵。 此泵流量(排量)不可調(diào)，所以為定量泵。 2、排量和流量 考慮葉片厚度及傾角時(shí)，雙作用葉片泵的排量為： 式中：R、r—定子圓弧段的大、小半徑； B—轉(zhuǎn)子和葉片的寬度； S—葉片的厚度；

25、 z—葉片數(shù) ； θ—葉片的傾斜角。 若不考慮葉片厚度及傾角時(shí)，排量為： 雙作用葉片泵的流量脈動(dòng)很小，其脈動(dòng)率較其它形式(螺桿泵除外)小得多。且在葉片數(shù)為4 的整數(shù)倍時(shí)最小。故一般該泵的葉片數(shù)為12 或16。 3、雙作用式葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （1）定子過渡曲線 理想的過渡曲線不僅應(yīng)使葉片在槽中滑動(dòng)時(shí)的徑向速度和加速度變化均勻，而且應(yīng)使葉片轉(zhuǎn)到過渡曲線和圓弧交界處的加速度突變不大，以減小沖擊和噪聲。目前雙作用式葉片泵一般都是用綜合性能較好的等加速度-等減速曲線。 （2）徑向作用力平衡 由于雙作用式葉片泵的吸、壓

26、油口對(duì)稱分布，所以轉(zhuǎn)子和軸承上所受的徑向力是平衡的。 （3）配流盤 配流盤的作用是給泵進(jìn)行配油。為了保證配流盤的吸、壓油窗口在工作中能隔開，就必須使配流盤上封油區(qū)夾角ε (即吸油窗口和壓油窗口之間的夾角)大于或等于兩個(gè)相鄰葉片間的夾角，如圖3．20所示，即： 此外定子圓弧部的夾角β應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥谂淞鞅P上封油區(qū)夾角ε ，以免產(chǎn)生困油和氣穴現(xiàn)象。 （4）缷荷三角槽 在配流盤上葉片從封油區(qū)進(jìn)入壓油窗口一邊開卸荷三角槽，如圖所示 使相鄰葉片間的密閉容積逐漸地進(jìn)入壓油窗口，壓力逐漸上升，從而消除困油現(xiàn)象和由于壓力突變而引起的瞬時(shí)流量脈動(dòng)和噪聲

27、 （5）葉片傾角 葉片在轉(zhuǎn)子中放置時(shí)應(yīng)當(dāng)有利于葉片在轉(zhuǎn)子的槽中滑動(dòng)，并且磨損要小。 壓力角β 越大，F(xiàn)t力越大。當(dāng)轉(zhuǎn)子槽按旋轉(zhuǎn)方向傾斜a角時(shí)，可使原徑向排置葉片的壓力角β減少為β’，這樣就可以減少與葉片垂直的力Ft，使葉片在轉(zhuǎn)子槽中移動(dòng)靈活，減少磨損。由于不同轉(zhuǎn)角處的定子曲線的法線方向不同，由理論和實(shí)踐得出，一般葉片傾角a=10o～14o 注意：由于葉片傾斜一個(gè)角度安裝，轉(zhuǎn)子必須朝傾斜的方向旋轉(zhuǎn)，也就是葉片頂部按轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)方向往前傾斜。 高壓雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （1）端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償 為了減小端面泄漏，采取的間隙自動(dòng)補(bǔ)償措施是將右配流盤的右側(cè)與壓油腔連

28、通，使配流盤在液壓力作用下壓向定子。泵的工作壓力愈高，配油盤就會(huì)愈加貼緊定子。 （2）減小葉片對(duì)定子的作用力 1)減小作用在葉片底部的油液壓力，將泵的壓油腔的油液通過阻尼槽或內(nèi)裝式小減壓閥通到吸油區(qū)的葉片底部，以減小壓力。 2）減小葉片底部受壓力油作用的面積?？梢杂脺p小葉片厚度的辦法來減少壓力油對(duì)葉片底部的作用力。但受目前材料工藝的限制，葉片不能做得太薄，一般厚度為1.8-2.5mm。 （3）采取雙葉片結(jié)構(gòu) 如圖所示。在轉(zhuǎn)子2的槽中裝有兩個(gè)葉片1，它們之間可以相對(duì)自由滑動(dòng)，在葉片頂端和兩側(cè)面倒角之間構(gòu)成V形通道，使葉片底部的壓力油經(jīng)過通道進(jìn)入葉片頂部，因此使葉

29、片底部和頂部的壓力相等，適當(dāng)選擇葉片頂部棱邊的寬度，即可保證葉片頂部有一定的作用力壓向定子3，同時(shí)又不至于產(chǎn)生過大的作用力而引起定子的過度磨損。 （4）采用子母葉片結(jié)構(gòu) 采用子母葉片結(jié)構(gòu)減小葉片底部承受壓力油作用的寬度或采用階梯葉片。 這種方法可以用于額定壓力達(dá)21MPa的高壓葉片泵上。 第四節(jié) 柱塞泵 柱塞泵是依靠柱塞在其缸體內(nèi)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所造成的密封工作腔的容積變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。由于構(gòu)成密封工作腔的構(gòu)件—柱塞和缸體內(nèi)孔均為圓柱表面，加工方便，容易得到較高的配合精度，密封性能好，容積效率高。故可以達(dá)到很高的工作壓力。 同時(shí)，這種

30、泵只要改變柱塞的工作行程就可以很方便地改變其流量，易于實(shí)現(xiàn)變量。因此，在高壓、大流量、大功率的液壓系統(tǒng)中和流量需要調(diào)節(jié)的場合，如在龍門刨床、拉床、液壓機(jī)、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、船舶機(jī)械等等上面得到廣泛應(yīng)用。 柱塞泵的分類： ? 柱塞泵按照柱塞的排列和運(yùn)動(dòng)方向不同，分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵； ? 軸向柱塞泵按照配流方式的不同，分為直軸式（斜盤式）和斜軸式（擺缸式）。 工作原理： 柱塞泵是依靠柱塞在其缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)密封工作腔的容積變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。 這類泵泄漏小，容積效率高，可以在高壓下工作 一、徑向柱塞泵 流量計(jì)算 徑向柱塞泵的特

31、點(diǎn)： ①柱塞在轉(zhuǎn)子內(nèi)是徑向排列的，所以徑向尺寸大，旋轉(zhuǎn)慣性大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 ②柱塞與定子為點(diǎn)接觸，接觸應(yīng)力高 ③配油軸受到徑向不平衡液壓力的作用，易磨損，摩損后間隙不能補(bǔ)償，泄漏大，故這種泵的工作壓力、容積效率和泵的轉(zhuǎn)速都比軸向柱塞泵低 ④定子與轉(zhuǎn)子偏心安裝，改變偏心距e值可改變泵的排量，因此徑向柱塞泵可做變量泵使用。有的徑向柱塞泵的偏心距e可從正值變到負(fù)值，改變偏心的方向，泵的吸油方向和排油方向也發(fā)生變化，成為雙向徑向柱塞變量泵 ⑤由其特點(diǎn)所決定，徑向柱塞泵廣泛地用于低速、高壓、大功率的拉床、插床和刨床的液壓傳動(dòng)的主運(yùn)動(dòng)中 二、軸向柱塞泵 1、 斜盤式軸向柱塞泵 （

32、1）工作原理 該泵由傳動(dòng)軸、斜盤、柱塞、缸體、配油盤等零件組成。傳動(dòng)軸和缸體固連在一起，缸體上在直徑為D 的圓周上均勻地排列著若干個(gè)軸向孔，柱塞沿軸向均勻布置，可在孔內(nèi)滑動(dòng)。 斜盤的軸線與轉(zhuǎn)動(dòng)軸呈α（θ）角。 柱塞靠彈簧或底部的低壓油作用，使其球形端部緊壓在斜盤上，當(dāng)傳動(dòng)軸按圖示方向帶動(dòng)缸體一起回轉(zhuǎn)時(shí)(斜盤和配油盤不動(dòng))，柱塞會(huì)從缸體孔中逐漸向外伸出，柱塞密封工作腔(由柱塞端面與缸體內(nèi)孔圍成的容腔)的容積不斷擴(kuò)大，形成部分真空，將液壓油從油箱經(jīng)油管、進(jìn)油窗口a吸進(jìn)來，隨著旋轉(zhuǎn)柱塞又會(huì)向缸體孔內(nèi)逐漸縮回，使密封工作腔的容積不斷減小，壓力增大，油液從配油窗口b向外

33、壓出，缸體每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞吸油、壓油一次，當(dāng)缸體連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，就不斷輸出壓力油。 改變斜盤傾角，可改變柱塞往復(fù)行程的大小，也就改變了排量，改變斜盤傾角的傾斜方向(泵的轉(zhuǎn)向不變)，可使泵的進(jìn)、出油口互換，成為雙向變量泵。 （2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1）有一斜盤，斜盤軸線與轉(zhuǎn)軸有一傾角(夾角)； 2）柱塞軸向排列，保持柱塞頂部與斜盤面接觸； 3）配油盤不動(dòng)，其配油口相應(yīng)與吸、壓油管相通。 （3）排量和流量 柱塞泵也有流量波動(dòng)，奇數(shù)柱塞比偶數(shù)柱塞脈動(dòng)較小，所以一般柱塞泵的柱塞數(shù)取7、9或11，工作壓力高(常用壓力20～40MPa，最高可達(dá)80MPa)。

34、 （4）軸向柱塞泵 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，慣性小，容積效率高，工作壓力也很大，目前最高壓力可達(dá)40MPa，甚至更高，一般用于工程機(jī)械、壓力機(jī)等高壓系統(tǒng)。 缺點(diǎn)： 因?yàn)橹S向安裝，所以軸向尺寸較大， 軸向作用力也很大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 （5）柱塞泵的優(yōu)點(diǎn) v 參數(shù)高： 額定壓力高，轉(zhuǎn)速高，泵的驅(qū)動(dòng)功率大； v 效率高： 容積效率為95％左右，總效率 為90％左右； v 壽命長； v 變量方便，形式多。 柱塞泵的缺點(diǎn)： q 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零件數(shù)較多； q 制造工藝要求較高，成本較貴； q 對(duì)油液的污

35、染較敏感，要求較多的過濾精度，對(duì)使用和維護(hù)要求較高； 第五節(jié) 液壓泵的選用 一、選擇液壓泵的原則 ? 是否要求變量：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。 二、液

36、壓泵壓力大小的選用 液壓泵的選擇，通常是先根據(jù)對(duì)液壓泵的性能要求來選定液壓泵的型式，再根據(jù)液壓泵所應(yīng)保證的壓力和流量來確定它的具體規(guī)格。 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： P泵≥k壓×P缸 式中：P泵 一液壓泵所需要提供的壓力，Pa, k壓一 系統(tǒng)中壓力損失系數(shù)，取1.3 ～ 1.5 P缸 一液壓缸中所需的最大工作壓力，Pa 液壓泵的產(chǎn)品樣本中表明的最大工作壓力和額定壓力，選用時(shí)應(yīng)使額定壓力等于或大于計(jì)算值。 三、液壓泵流量大小的選

37、用 液壓泵的輸出流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件最高運(yùn)動(dòng)速度的要求。 輸出流量取決于系統(tǒng)所需最大流量及泄漏量，即 q泵≥K流×q缸 式中： q泵—液壓泵所需輸出的流量，m3/min。 K流—系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，取1.1～ 1.3 q缸一液壓缸所需提供的最大流量，m3/min。 求出泵的輸出流量后，按產(chǎn)品樣本選取額定流量等于或稍大于計(jì)算出的泵流量。 由計(jì)算所得的流量選用泵有以下幾種情況： ①如果系統(tǒng)由單泵供給一個(gè)執(zhí)行元件，則按執(zhí)行元件的最高速度要求選用液壓泵。 ②如果系統(tǒng)由雙泵供油，則按工作進(jìn)給的最高工進(jìn)速度要求選用小流量泵；快速進(jìn)給

38、由雙泵同時(shí)供油，應(yīng)按快速進(jìn)給的速度要求，求出快速進(jìn)給的需油量，從中減去工作進(jìn)給的小流量泵的流量，即為大流量泵的流量。 ③系統(tǒng)由一臺(tái)液壓泵供油給幾個(gè)執(zhí)行元件，則應(yīng)計(jì)算出各個(gè)階段每個(gè)執(zhí)行元件所需流量，做出流量循環(huán)圖，按最大流量選取泵的流量。 ④多個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作，應(yīng)按同時(shí)動(dòng)作的執(zhí)行元件的最大流量之和確定泵的流量。 ⑤如果系統(tǒng)中有蓄能器做執(zhí)行元件的能源補(bǔ)充，則泵的流量規(guī)格可選小些 ⑥對(duì)于工作過程始終用節(jié)流閥調(diào)速的系統(tǒng)，在確定泵的流量時(shí)，還應(yīng)加上溢流閥的最小溢流量(一般取3L／min)。 在P泵、q泵求出以后，就可具體選擇液壓泵的規(guī)格，選擇時(shí)應(yīng)使實(shí)際選用泵的額定壓力大于所求出的P泵

39、值，通?？煞糯?5%。泵的額定流量略大于或等于所求出的q缸值即可。 四、液壓泵拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇 驅(qū)動(dòng)液壓泵所需的電動(dòng)機(jī)功率可按下式確定： （KW） 式中：PM－電動(dòng)機(jī)所需的功率，kw p泵－泵所需的最大工作壓力，MPa, q泵－泵所需輸出的最大流量，L/min η－ 泵的總效率。 各種泵的總效率大致為：齒輪泵0.6～0.7，葉片泵0.6～0.75；柱塞泵0.8～0.85。 液壓泵產(chǎn)品說明書中，附有液壓泵拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率數(shù)值，此值是指液壓泵在額定流量及額定壓力下的值，大多數(shù)情況下液壓泵的實(shí)際工作壓力比額定工作壓力小，所以最好按實(shí)際工作壓力計(jì)算和選取拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率，可避免能源浪費(fèi)，應(yīng)用中可通過減速器來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的匹配。 小結(jié)： 1、液壓泵的工作原理及性能參數(shù) 2、齒輪泵的工作原理及特點(diǎn) 3、葉片泵的工作原理及特點(diǎn) 4、柱塞泵的工作原理及特點(diǎn) 5、液壓泵的選用 課后作業(yè)：復(fù)習(xí)本節(jié)課所教內(nèi)容。