液壓泵與液壓馬達(dá).ppt

2.4 柱塞泵,徑向柱塞泵 軸向柱塞泵,柱塞泵：通過(guò)柱塞在柱塞缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)密封工作容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和排油的液壓泵； 特 點(diǎn)：泄漏小、容積效率高，可以在高壓下工作； 分 類：根據(jù)柱塞的布置和運(yùn)動(dòng)方向與傳動(dòng)軸相對(duì)位置的不同，柱塞泵分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩類，這兩類泵都可做成定量泵也可做成變量泵。,軸向式,徑向式,2.4柱塞泵,2.4.1徑向柱塞泵(軸配油） (Radial Piston Pump),1.結(jié)構(gòu)組成,定子、轉(zhuǎn)子、柱塞、軸套、配油軸等,密封容積,密封容積周期性變化,配油裝置,2. 工作原理,柱塞與缸體軸線垂直,一 結(jié)構(gòu)組成與工作原理,2.4.1 徑向柱塞泵,2.4.1 徑向柱塞泵,轉(zhuǎn)子2的中心與定子1的中心之間有一個(gè)偏心量e。在固定不動(dòng)的配流軸3上，相對(duì)于柱塞孔的部位有相互隔開的上下兩個(gè)配流窗口，該配流窗口又分別通過(guò)所在部位的二個(gè)軸向孔與泵的吸、排油口連通。,當(dāng)轉(zhuǎn)子2按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，上半周的柱塞皆往外滑動(dòng)，通過(guò)軸向孔吸油；下半周的柱塞皆往里滑動(dòng)，通過(guò)配流盤向外排油。,當(dāng)移動(dòng)定子，改變偏心量e的大小時(shí)，泵的排量就發(fā)生改變；因此，徑向柱塞泵可以是單向或雙向變量泵。,圖2.22徑向柱塞泵的工作原理圖 1定子；2 轉(zhuǎn)子；3 配流軸；4 出襯套；5 柱塞；a 吸油腔；b 壓油腔,為了流量脈動(dòng)率盡可能小，通常采用奇數(shù)柱塞數(shù)。,徑向柱塞泵結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，自吸能力差，并且配流軸受到徑向不平衡液壓力的作用，易于磨損。,2.4柱塞泵,三 工作特點(diǎn)：,可做變量泵：改變偏心距的大小 ；,可做雙向泵：改變偏心距的方向 ；,自吸能力差,配流軸受徑向不平衡力，易于磨損，限制壓力和轉(zhuǎn)速提高,徑向尺寸大：結(jié)構(gòu)復(fù)雜,1. 優(yōu)點(diǎn)：,2. 缺點(diǎn)：,軸向尺寸?。嚎梢宰龀啥嗯胖Y(jié)構(gòu)，流量大。,斜盤式軸向柱塞泵的工作原理,缸體 均布Z 個(gè)柱塞孔，分布圓直徑為D 柱塞滑履組 柱塞直徑為d 斜盤 相對(duì)傳動(dòng)軸傾角為 配流盤 傳動(dòng)軸,2.4.2 斜盤式軸向柱塞泵,斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu),缸體,柱塞滑履組,配流盤,斜盤1和配油盤4不動(dòng)，傳動(dòng)軸5帶動(dòng)缸體3、柱塞2一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞2在其沿斜盤自下而上回轉(zhuǎn)的半周內(nèi)逐漸向缸體外伸出，使缸體孔內(nèi)密封工作腔容積不斷增加，油液經(jīng)配油盤4上的配油窗口a吸入。,斜盤1,柱塞2,缸體3,配油盤4,2.4.2 軸向柱塞泵斜盤式柱塞泵,吸油窗口,壓油窗口,柱塞與缸體軸線平行或成一角度,柱塞在其自上而下回轉(zhuǎn)的半周內(nèi)又逐漸向里推入，使密封工作腔容積不斷減小，將油液從配油盤窗口b向外排出。 缸體每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，完成一次吸油動(dòng)作。 改變斜盤的傾角，就可以改變密封工作容積的有效變化量，實(shí)現(xiàn)泵的變量。,結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝較高，價(jià)格貴，油液抗污敏感性強(qiáng)，自吸能力差，使用維護(hù)要求高。,三 工作特點(diǎn)：,柱塞泵工作壓力高，加工性好，配合精度高，密封性好，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，流量調(diào)節(jié)方便，單位功率的重量小，壽命長(zhǎng)。,用在高壓、大流量、大功率的系統(tǒng)，且流量需要調(diào)節(jié)的場(chǎng)合。如龍門刨床、拉床、液壓機(jī)、工程機(jī)械、礦山冶金機(jī)械、船舶等。,排量和流量計(jì)算,P47 例題2-4,2.5.1螺桿泵,1后蓋 2殼體 3主動(dòng)螺桿 4從動(dòng)螺桿 5前蓋,螺桿泵實(shí)質(zhì)上是一種外嚙合擺線齒輪泵。按螺桿根數(shù)分類有單螺桿、雙螺桿、三螺桿、四螺桿、五螺桿泵。,原理：相互嚙合的螺桿與殼體之間形成多個(gè)密閉工作腔，這些密閉工作腔隨著螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)接一個(gè)在左端產(chǎn)生，并隨著螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)不斷向右移動(dòng)，最后在右端消失。主動(dòng)螺桿每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)密閉工作腔便移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程。密閉工作腔在左端形成時(shí)容積逐漸增大形成吸油腔，在右端容積逐步減小形成壓油腔。,特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低；自吸性能好；流量無(wú)脈動(dòng)；抗污染能力強(qiáng)；工作壽命長(zhǎng)。但加工工藝復(fù)雜，精度要求高，所以應(yīng)用受到限制。,螺桿直徑越大，螺旋槽越深，排量越大；螺桿越長(zhǎng)，密封越好，額定壓力越高。,2.7液壓泵的使用,2.7.1液壓泵類型的選用p58,常用液壓泵的主要性能（或特性）比較,2.7 液壓泵的選用,各類液壓泵的特點(diǎn) 齒輪泵 外嚙：對(duì)油不敏感，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，脈動(dòng)大，噪聲大 內(nèi)嚙：對(duì)油不敏感，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)高，脈動(dòng)小，噪聲小 葉片泵 雙作用：對(duì)油敏感，結(jié)構(gòu)緊湊，不可變量，不受徑向不平衡力，噪聲小 單作用：可變量，壓力低，受徑向不平衡力，噪聲大 柱塞泵：壓力高，可變量，對(duì)油敏感，噪聲大,首先根據(jù)主機(jī)工況、功率大小和系統(tǒng)對(duì)工作性能的要求，確定液壓泵的類型、一般機(jī)床液壓系統(tǒng)中，往往選用雙作用葉片泵和限壓式變量葉片泵；而在建筑機(jī)械以及小型工程機(jī)械上，常選用抗污染能力強(qiáng)的齒輪泵；在負(fù)載大、功率大的大型工程機(jī)械上常選用柱塞泵。 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)。,2.5液壓泵的使用,選用液壓泵的原則：,液壓泵輸出流量的確定,2.5 液壓泵的使用,2.5.2 液壓泵參數(shù)的確定,液壓泵說(shuō)明書上，均標(biāo)明泵的額定流量（排量）的數(shù)值，此值是泵在額定壓力和額定轉(zhuǎn)速下的實(shí)際流量。 進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)保證該泵額定流量對(duì)應(yīng)的規(guī)定轉(zhuǎn)速。為了有高的容積效率，應(yīng)盡可能避免通過(guò)改變轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)液壓泵流量變化，可通過(guò)節(jié)流閥或變量泵來(lái)實(shí)現(xiàn)。,液壓泵工作壓力的確定,2.5 液壓泵的使用,2.5.2 液壓泵參數(shù)的確定,液壓泵產(chǎn)品說(shuō)明書標(biāo)注的是額定壓力和最大壓力值，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)最大負(fù)載計(jì)算出壓力后按額定壓力來(lái)選液壓泵，最高壓力只是短時(shí)期產(chǎn)生的壓力值，長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)，泵的效率和壽命會(huì)降低。,液壓泵拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇,2.5 液壓泵的使用,2.5.2 液壓泵參數(shù)的確定,液壓泵產(chǎn)品說(shuō)明書附有液壓泵拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率數(shù)值，此值是指泵在額定流量及額定壓力下所需值，大多數(shù)泵的實(shí)際工作壓力比額定壓力小。故要按照實(shí)際工作壓力激素和選取拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率，以避免能源浪費(fèi)，應(yīng)用中可通過(guò)減速器來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的匹配。,2.5液壓泵的使用,2.5.3 液壓泵的噪聲,泵的流量脈動(dòng)和壓力脈動(dòng)，造成泵構(gòu)件的振動(dòng)；,泵的工作腔從吸油腔突然和壓油腔相通，或從壓油腔突然和吸油腔相通時(shí)，產(chǎn)生的油液流量和壓力突變，對(duì)噪聲的影響甚大；,空穴現(xiàn)象；,泵內(nèi)流道具有截面突然擴(kuò)大和收縮、急拐彎,通道截面過(guò)小而導(dǎo)致液體紊流、旋渦及噴流,使噪聲加大；,由于機(jī)械原因，如轉(zhuǎn)動(dòng)部分不平衡、軸承不良、泵軸的彎曲等機(jī)械振動(dòng)引起的機(jī)械噪聲。,液壓泵噪聲產(chǎn)生的原因,2.5液壓泵的使用,2.5.3 液壓泵的噪聲,降低噪聲的措施,減少壓力急劇變換；安裝消音器；用橡膠墊減振；高壓軟管隔振；選用大直徑管道；大容量的過(guò)濾器；提高零件剛度。,2.6 液壓馬達(dá),液壓馬達(dá)概述 液壓馬達(dá)分類 液壓馬達(dá)主要性能參數(shù) 液壓泵與液壓馬達(dá)異同,1 液壓馬達(dá)概述,液壓馬達(dá)是將液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置,輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。 液壓馬達(dá)與液壓泵在原理上有可逆性，但因用途不同結(jié)構(gòu)上有些差別：馬達(dá)要求正反轉(zhuǎn)，其結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性；而泵為了保證其自吸性能，結(jié)構(gòu)上采取了某些措施。由于二者的任務(wù)和要求有所不同，故在實(shí)際結(jié)構(gòu)上只有少數(shù)泵能做馬達(dá)使用。 常見的液馬達(dá)也有齒輪式、葉片式和柱塞式等幾種主要形式；從轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩范圍分，可有高速馬達(dá)和低速大扭矩馬達(dá)之分。,按轉(zhuǎn)速分 ns500r/min為高速液壓馬達(dá)：齒輪馬達(dá)，葉片馬達(dá)，軸向柱塞馬達(dá)。 ns500r/min為低速液壓馬達(dá)：徑向柱塞馬達(dá)（單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá)，多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)）。,齒輪馬達(dá),葉片馬達(dá),柱塞馬達(dá),按結(jié)構(gòu)分為,2 液壓馬達(dá)的分類,2.6.2液壓馬達(dá)工作原理及應(yīng)用 葉片馬達(dá),工作原理 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 進(jìn)出油口相等，有單獨(dú) 的泄油口； 葉片徑向放置 應(yīng)用 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，反應(yīng)靈敏，能適應(yīng)較高頻率的換向。但泄漏大，低速時(shí)不夠穩(wěn)定。適用于轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、力學(xué)性能要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合。,(1) 軸向柱塞馬達(dá),工作原理 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達(dá)是互逆的 配流盤為對(duì)稱結(jié)構(gòu) 應(yīng)用 作變量馬達(dá)。改變斜盤傾角，不僅影響馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩，而且影響它的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。斜盤傾角越大，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)速越低。,2 柱塞馬達(dá),3 液壓馬達(dá)與液壓泵的職能符號(hào),a - 單向定量泵 b - 單向變量泵 c - 單向定量馬達(dá) d - 單向變量馬達(dá) e - 雙向定量泵 f - 雙向變量泵 g - 雙向定量馬達(dá) h - 雙向變量馬達(dá),2.6.3 液壓馬達(dá)的主要參數(shù),壓力、排量和流量均是指液壓馬達(dá)進(jìn)油口處的輸入值。定義與液壓泵相同。 排量與轉(zhuǎn)速 排量V 為MV等于1 時(shí)輸出軸旋轉(zhuǎn)一周所需油液體積。 轉(zhuǎn)速 n qMt/ V qMMV / V 壓力 工作壓力 p 大小取決于馬達(dá)負(fù)載，馬達(dá)進(jìn)出口壓力的差值稱為馬達(dá)的壓差p ； 額定壓力 ps 能使馬達(dá)連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。 流量：輸入馬達(dá)的實(shí)際流量:qMqMtq 式中qMt為理論流量，馬達(dá)在沒(méi)有泄漏時(shí)，達(dá)到轉(zhuǎn)速所需進(jìn)口流量。,2.6.3 液壓馬達(dá)的主要參數(shù),容積效率 液壓馬達(dá)中輸入的實(shí)際流量因泄露等損失要比理論流量大。 容積效率:Mv qMt / qM VMnM/ (VMnM+ qM) qMt 液壓馬達(dá)理論流量 qM-液壓馬達(dá)實(shí)際流量。 VM-液壓馬達(dá)排量。 nM= （qM / VM ）*Mv 爬行-當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速較低，就保證不了均勻的速度，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生時(shí)動(dòng)時(shí)停的不穩(wěn)定狀態(tài)。 一般要求高速馬達(dá)最低轉(zhuǎn)速為10r/min。低速馬達(dá)最低轉(zhuǎn)速為3r/min.,轉(zhuǎn)矩與機(jī)械效率：進(jìn)入馬達(dá)的流量通過(guò)傳動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)矩，實(shí)際上因機(jī)械摩擦損失，使馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩要比理論輸出轉(zhuǎn)矩小。 機(jī)械效率 MmTM/TMt （2 TM）/（pM VM） 實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩 TMTMt Mm （pM VM / 2） Mm TM-馬達(dá)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩 TMt 馬達(dá)理論轉(zhuǎn)矩 pM 馬達(dá)輸入工作壓力,功率與總效率 輸入功率 PMpM qM 輸出功率 PMoTM= 2nM TM M PMo/ Pmi 2nM TM / pM qM MvM 式中: PMo為馬達(dá)輸出功率，Pmi為馬達(dá)輸入功率。 P54例2-5,液壓馬達(dá)的選用,盡量選用電動(dòng)機(jī)，液壓馬達(dá)成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。但是要求特別緊湊和大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速更適合選擇液壓馬達(dá)，一般精度差、價(jià)格低、效率低的場(chǎng)合可用齒輪馬達(dá)，而高速、小轉(zhuǎn)矩及要求動(dòng)作靈敏的工作場(chǎng)合，如磨床液壓系統(tǒng)應(yīng)采用葉片式液壓馬達(dá)；低速大扭矩、大功率的場(chǎng)合采用柱塞式馬達(dá)如液壓伺服系統(tǒng)采用軸向柱塞馬達(dá)。液壓馬達(dá)選擇應(yīng)與液壓泵匹配，減少損失，提供效率。,液壓泵與液壓馬達(dá)的異同,各種液壓馬達(dá)和液壓泵都是利用密封容腔的周期性變化來(lái)工作。需要有配流盤等裝置輔助。密封容腔分為高壓區(qū)和低壓區(qū)兩個(gè)獨(dú)立部分。 二者工作中均會(huì)產(chǎn)生困油現(xiàn)象和徑向力不平衡，液壓沖擊，流量脈動(dòng)和液體泄漏等一些共同的物理現(xiàn)象。 泵和馬達(dá)是機(jī)械能和壓力能相互轉(zhuǎn)換的動(dòng)力裝置，轉(zhuǎn)換過(guò)程中均有能量損失，所以均有容積效率、機(jī)械效率和總效率。三者效率之間關(guān)系也相同，計(jì)算效率時(shí)，要清楚輸入量和輸出量的關(guān)系。,相同點(diǎn),液壓泵與液壓馬達(dá)的異同,液壓泵和液壓馬達(dá)工作原理是可逆，理論上輸出量具有相同的數(shù)學(xué)關(guān)系式。 液壓泵和液壓馬達(dá)最重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)都是排量，排量的大小反映了液壓泵和液壓馬達(dá)的性能。,相同點(diǎn),液壓泵與液壓馬達(dá)的異同,動(dòng)力不同 液壓馬達(dá)靠液體壓力來(lái)起動(dòng)工作，液壓泵是由電動(dòng)機(jī)等其他動(dòng)力裝置直接帶動(dòng)的，因此結(jié)構(gòu)上有所不同，馬達(dá)容積密封必須可靠，為此葉片式馬達(dá)葉片根部設(shè)有預(yù)壓彈簧，使其始終貼緊定子，以保證馬達(dá)順利起動(dòng)。 配流機(jī)構(gòu) 進(jìn)出油口不同，液壓馬達(dá)有正反轉(zhuǎn)要求，所以配流結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，進(jìn)出油口孔徑相同，而液壓泵一般是單向旋轉(zhuǎn)，配流機(jī)構(gòu)及卸荷槽不對(duì)稱，進(jìn)油口孔徑比出油口小。 自吸性差異 液壓馬達(dá)依靠壓力油工作，不需要自吸能力，液壓泵必須有自吸能力。,不同點(diǎn),液壓泵與液壓馬達(dá)的異同,防止泄露形式不同 液壓泵采用內(nèi)泄露形式，內(nèi)部泄露口直接與液壓泵吸油口相通，而馬達(dá)是雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，高低壓油口互相變換，當(dāng)用出油口節(jié)流調(diào)速時(shí)，產(chǎn)生背壓，使內(nèi)泄露孔壓力增高，很容易因壓力沖擊損壞密封圈，所以，液壓泵做馬達(dá)，應(yīng)采用外泄露式結(jié)構(gòu)。 液壓馬達(dá)容積效率比液壓泵低。 液壓馬達(dá)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，為使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與工作狀態(tài)盡量接近，要求其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)要小，內(nèi)部摩擦要小，齒數(shù)、葉片數(shù)、柱塞數(shù)應(yīng)比液壓泵多。馬達(dá)的軸向間隙補(bǔ)償裝置的壓緊力比液壓泵小，以減小摩擦。,不同點(diǎn),注意,液壓馬達(dá)的啟動(dòng)性能，不同類型的液壓馬達(dá)，內(nèi)部受力部件的力平衡性不同，摩擦力也不同，啟動(dòng)跡象效率不同。 液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速及低速穩(wěn)定性 液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于供油的流量及馬達(dá)本身的排量，所以要提高容積效率，必須注意密封性要好，泄露太多，低速時(shí)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩不穩(wěn)定。所以一定要選用高性能液壓馬達(dá)。 調(diào)速范圍 負(fù)載從低速到高速在很寬的范圍內(nèi)工作，其調(diào)速范圍越大越好，否則需要加裝變速機(jī)構(gòu)，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜化。調(diào)速范圍為運(yùn)行的最大和最低轉(zhuǎn)速的比值。 調(diào)速范圍寬的液壓馬達(dá)不但有好的低速穩(wěn)定性，還有好的高速性能。,