第二章液压泵

第二章液压泵 授课班级：083022003、4                    授课日期：7 教学课题：液压泵概述 教学目的及要求： 1．熟悉液压泵的工作原理及特点 2．了解液压泵的主要性能参数及分类 教学重点：液压泵的工作原理 教学难点：液压泵主要性能参数间的关系 教学方法：讲授、讨论、启发 教    具：黑板、投影仪 教学过程及内容： 复习：液体的主要性质、静止液体和流动液体的力学基础、管道中流动液体的能量损失及其它常见的物理现象。 课程导入：液压传动系统中动力装置的功用是什么？ 课程内容： 机械能转变为液压能的转换装置和它们主要性能参数是本节介绍的内容。 一、液压泵和液压马达的工作原理 在液压传动系统中，液压泵和液压马达都是容积式的，依靠容积变化进行工作。 见教材34页图2.1为容积式泵的工作原理简图（用幻灯片演示动画） （1）吸油过程：偏心轮旋转使柱塞2在缸体的柱塞孔内向右移动，缸体 与柱塞之间构成了容积可变的密封工作腔变大，产生真空，油液便通过单向阀6吸入。 （2）压油过程：偏心轮旋转使柱塞向左移动时，工作腔容积变小，已吸入 的油液因受压通过单向阀5排到系统中去。 二、液压泵的分类和图形符号 1．液压泵常见的类型有 按液压泵的结构分：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、转子泵、螺杆泵等 按液压泵输出流量分：定量泵、变量泵 按液压泵工作压力分：低压泵、中压泵、高压泵 按液压泵输出液流方向分：单向泵、双向泵 单向定量泵    单向变量泵   双向定量泵    双向变量泵     2．液压泵的图形符号 常见液压泵的图形符号如图所示。 3.  液压马达的分类 按转速分：高速马达(n>500rpm)、中速马达(100～500rpm)、低速马达(n<100rpm)； 按排量能否调节：定量马达、变量马达 按输油方向能否改变：单向马达、双向液压马达 按结构：齿轮马达、叶片马达、柱塞马达、摆线马达 液压马达的职能符号 4.  液压泵的图形符号 三、液压泵的主要性能参数 1.液压泵的压力（单位：Mpa） （1）工作压力p：液压泵工作时实际输出的压力称为工作压力。其大小取决于负载的大小和管路的压力损失，与液压泵的流量无关。 （2）额定压力pn:液压泵在正常条件下，连续运转允许达到的最高压力称为额定压力。额定压力是按试验规定在产品出厂前必须达到的铭牌压力。　 （3）最高允许压力pmax:液压泵在短时间内超载时所允许的极限压力。 2.液压泵的排量(mL/r即毫升／转) 液压泵的排量V：在没有泄漏的情况下，液压泵轴转过一转时所能排出的液体体积称为液压泵的排量V，其大小只与液压泵的几何尺寸有关。 3.液压泵流量（m3/s或L/min） （1）液压泵的理论流量qt：在没有泄漏的情况下，液压泵单位时间内所输出液体的体积称为液压泵的理论流量，其大小取决液压泵的排量V和液压泵转速n的乘积。 qt＝Vn                  （2）液压泵的实际流量q ：液压泵在单位时间内实际输出的液体体积称为液压泵的实际流量。由于液压泵运转时存在泄漏，所以其实际流量小于理论流量。 （3）液压泵的额定流量qn:液压泵在额定压力下输出的实际流量称为液压泵的额定流量，其数值是按试验标准规定在出厂前必须达到的铭牌流量，是最小的实际流量。 4.液压泵的功率P（Ｗ） （1）液压泵的理论输入功率Pt：忽略能量损失，驱动液压泵轴的功率称为液压泵的理论输入功率,若液压泵的理论输入转矩为Tt，泵轴转速为n,其值为 P t＝2πnTt                 （2）液压泵的实际输入功率Pi：考虑能量损失，驱动液压泵轴的功率称为液压泵的实际输入功率,若液压泵的实际输入转矩为Ti，泵轴转速为n,其值为 Pi＝2πnTi                （3）液压泵的理论输出功率P0t:液压泵理论流量qt和工作压力p的乘积称为液压泵的理论输出功率，其值为 P0t＝qtp                   （4）液压泵的实际输出功率P0: 液压泵实际流量q和工作压力p的乘积称为液压泵的实际输出功率，其值为 P0 ＝qp                    5.液压泵的理论驱动转矩Tt与液压泵工作压力p、液压泵排量V之间的关系 如果忽略能量损失，液压泵的理论输入功率等于液压泵的理论输出功率，即2πnTt =pqt=pVn，由此有 Tt=pV/2π                 也即：液压泵的理论驱动转矩Tt与液压泵的工作压力p和液压泵的排量的乘积成正比。 6.液压泵的效率 （1）液压泵的容积效率ηV 液压泵工作时，其实际流量q与理论流量qt的比值称为液压泵的容积效率,即 ηV＝q/qt                 （2）液压泵的机械效率ηm 液压泵工作时，其理论转矩与实际转矩的比值称为液压泵的机械效率，即 ηm＝Tt/Ti                 （3）液压泵的总效率η 液压泵的实际输出功率与液压泵的实际输入功率的比值称为液压泵的总效率，即 η＝ P0/ Pi ＝pq/2πnTi ＝pqtηV/2πn（Tt/ηm） ＝pqt/2πnTt ×ηVηm ＝ηVηm                        也即：液压泵的总效率等于液压泵的容积效率与液压泵的机械效率的乘积。 四、液压马达的主要性能参数 1液压马达的压力 液压马达的工作压力：马达入口油液的实际压力 液压马达的工作压差：马达入口压力和出口压力的差值 液压马达的额定压：马达在正常工作条件下，按试验标准规定运转的最高压力。 2液压马达的排量和流量 液压马达的排量：马达转一周，由其密封容积变化所需的液体体积。 液压马达的流量：马达入口处的流量。 3液压马达的转速和容积效率 液压马达的输出转速：理论流量与排量的比值 液压马达的容积效率：实际流量与理论流量的比值 4液压马达的转矩和机械效率 液压马达的理论输出转矩：不考虑机械损失时，马达的输出转矩 液压马达的实际输出转矩：考虑机械损失时，马达的输出转矩 液压马达的机械效率：实际输出转矩理论输出转矩的比值 5液压马达的总效率 马达的总效率：液压马达容积效率和机械效率的乘积 小结 1.液压泵是依靠密封容积的交替变化实现吸油和压油 液压泵正常工作必须具备：可以交替变化的密封容积，能够保证吸油腔和压油腔在任何时候都互不相通的配油装置，油箱要和大气相通。 2.液压泵在没有泄漏的情况下，泵轴转过一转时所能排除的液体体积称为液压泵的排量，其大小只与液压泵的几何尺寸有关。 3.液压泵的压力有：工作压力、额定压力和最高允许压力。 液压泵的流量有：理论流量、实际流量和额定流量。 液压泵的功率有： 理论输入功率Pt和实际输入功率Pi，且Pt＜Pi； 理论输出功率P0t和实际输出功率P0，且P0t＞P0。 液压泵的效率有：容积效率ηV、机械效率ηm和总效率η 且 η＝ηVηm 授课班级：083022003、4                    授课日期：8 教学课题：齿轮泵 教学目的及要求： 1．掌握外啮合齿轮泵的工作原理和结构 2．掌握齿轮泵存在的三大问题和解决的措施 3．了解外啮合齿轮泵的排量和流量计算 教学重点：外啮合齿轮泵的工作原理和结构上存在的三大问题及其解决的措施 教学难点：外啮合齿轮泵工作时的压力分布、困油现象及其解决措施 教学方法：讲授、讨论、启发 教    具：黑板、投影仪 教学过程及内容： 复习：容积式液压泵的工作原理 容积式液压泵正常工作必须具备的条件 液压泵的排量、流量、压力、效率、功率  课程导入：液压泵的种类很多，常见液压泵的工作原理和结构特点是我们今后学习的内容。本节学习齿轮泵的有关内容。 课程内容： 2.2.1  齿轮泵的工作原理 见教材39页图2.3外啮合齿轮泵的工作原理图 1、组成：（1）壳体； （2）前、后端盖； （3）一对外啮合齿轮； （4）壳体、端盖和齿轮的各个齿槽组成多个密封工作腔。 2、工作原理：用多媒体演示 （1）吸油过程：（2）压油过程：（3）配油装置：两齿轮啮合线及泵盖将吸油区和压油区隔开，起着配油作用。 2.2.2  齿轮泵的排量和流量 1、齿轮泵的排量计算： 式中：z为齿轮的齿数；m为齿轮的模数；B为齿轮的宽度。 2、齿轮泵的理论流量： 3、齿轮泵的实际流量：  2.2.3  齿轮泵的结构 1、齿轮泵的典型结构：见齿轮泵的拆装工程图 2、外啮合齿轮泵在结构上存在的几个问题 （1）困油现象：由于齿轮泵连续供油时齿轮啮合的重叠数大于1，使两对齿轮的齿间啮合处形成一个封闭体积。液压油随齿轮泵运转过程中，常有一部分液压油被封在此间，称为困油现象。 分析：困油现象对齿轮泵造成的损害（见图示） a→b：密封容积缩小时，油液的压力增大，高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴承上受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时油液发热，无功损耗增大。 b →c ：密封容积增大时，形成局部真空，产生气穴，使泵引起强烈的振动和噪声等。 消除困油现象的方法： 在齿轮泵的端盖（或轴承座）上开卸荷槽消除困油现象。 原则： a→b 密封容积减小，使之通压油腔； b→c 密封容积增大，使之通吸油腔；             b 时密封容积最小，隔开吸压油口。 注意：许多齿轮泵将卸荷槽整个向吸油腔侧平移一段距离，效果更好。 （2）径向不平衡力（见图示） 产生原因： （a）压油腔和吸油腔处齿轮外缘所受的压力不均匀。 （b）在齿轮和壳体内孔的径向间隙中，压力逐渐分级下降。          后果：使齿轮和轴受到径向不平衡力。可以使泵轴弯曲，齿轮顶接触泵体，产生摩擦。 改善措施：缩小压油口。 （3）泄漏 泄漏的途经：（1）齿轮啮合线处的间隙— 约占齿轮泵总泄漏量的5%    （2）泵体内表面和齿顶圆间的径向间隙—约占齿轮泵总泄漏量的  20%-25%。    （3）齿轮两端面和端盖间的间隙—约占齿轮泵总泄漏量的70%-80%。