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1、第2章液壓動力元件2.1液壓泵的工作原理2.2液壓泵的主要性能和參數(shù)2.3液壓泵的結(jié)構(gòu)2.4液壓泵與電動機參數(shù)的選用思考題與習(xí)題2.1液壓泵的工作原理圖2-1所示為液壓泵的工作原理圖。柱塞2裝在缸體3內(nèi),并可作左右移動,在彈簧4的作用下,柱塞緊壓在偏心輪1的外表面上。當(dāng)電機帶動偏心輪旋轉(zhuǎn)時,偏心輪推動柱塞左右運動,使密封容積a的大小發(fā)生周期性的變化。當(dāng)a由小變大時就形成部分真空,使油箱中的油液在大氣壓的作用下,經(jīng)吸油管道頂開單向閥6進入油腔a實現(xiàn)吸油;反之,當(dāng)a由大變小時,a腔中吸滿的油液將頂開單向閥5流入系統(tǒng)而實現(xiàn)壓油。
2、電機帶動偏心輪不斷旋轉(zhuǎn),液壓泵就不斷的吸油和壓油。圖2-1液壓泵工作原理圖由于這種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)。液壓泵的分類方式很多,它可按壓力的大小分為低壓泵、中壓泵和高壓泵;也可按流量是否可調(diào)節(jié)分為定量泵和變量泵;還可按泵的結(jié)構(gòu)分為齒輪泵、葉片泵和柱塞泵,其中,齒輪泵和葉片泵多用于中、低壓系統(tǒng),柱塞泵多用于高壓系統(tǒng)。2.2液壓泵的主要性能和參數(shù)1.壓力1)工作壓力液壓泵實際工作時的輸出
3、壓力稱為液壓泵的工作壓力。工作壓力取決于外負(fù)載的大小和排油管路上的壓力損失,而與液壓泵的流量無關(guān)。2)額定壓力液壓泵在正常工作條件下,按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力稱為液壓泵的額定壓力。3)最高允許壓力在超過額定壓力的條件下,根據(jù)試驗標(biāo)準(zhǔn)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,超過此壓力,泵的泄漏會迅速增加。2.排量排量是泵主軸每轉(zhuǎn)一周所排出液體體積的理論值,如泵排量固定,則為定量泵;排量可變,則為變量泵。一般定量泵因密封性較好,泄漏小,故在高壓時效率較高。3.流量流量為泵單位時間內(nèi)
4、排出的液體體積(L/min),有理論流量Qth和實際流量Qac兩種。Qth=qn(2-1)式中,q表示泵的排量(L/r);n表示泵的轉(zhuǎn)速(r/min)。Qac=Qth-ΔQ(2-2)式中,ΔQ表示泵運轉(zhuǎn)時,油會從高壓區(qū)泄漏到低壓區(qū)的泄漏損失。4.容積效率和機械效率液壓泵的容積效率ηV的計算公式為(2-3)液壓泵的機械效率ηm的計算公式為(2-4)式中,Tth表示泵的理論輸入扭矩;Tac表示泵的實際輸入扭矩。5.泵的總效率和功率泵的總效率η的計算公式為η=ηmηV=(2-5)式中,Pa
5、c表示泵實際輸出功率;Pm表示電動機輸出功率。泵的功率Pac的計算公式為Pac=(2-6)式中,p表示泵輸出的工作壓力(MPa);Qac表示泵的實際輸出流量(L/min),1L=103cm3。【例2-1】某液壓系統(tǒng),泵的排量Q=10mL/r,電機轉(zhuǎn)速n=1200r/min,泵的輸出壓力p=5MPa,泵容積效率ηV=0.92,總效率η=0.84,求:(1)泵的理論流量;(2)泵的實際流量;(3)泵的輸出功率;(4)驅(qū)動電機功率。解(1)泵的理論流量為Qth=Q·n·10-3=10×1200×10-3=
6、12(L/min)(2)泵的實際流量為Qac=Qth·ηV=12×0.92=11.04(L/min)(3)泵的輸出功率為(4)驅(qū)動電機功率為2.3液壓泵的結(jié)構(gòu)2.3.1齒輪泵齒輪泵是液壓泵中結(jié)構(gòu)最簡單的一種,且價格便宜,故在一般機械上被廣泛使用;齒輪泵是定量泵,可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵兩種。1.外嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵的構(gòu)造和工作原理如圖2-2所示。它由裝在殼體內(nèi)的一對齒輪所組成,齒輪兩側(cè)由端蓋罩住,殼體、端蓋和齒輪的各個齒間槽組成了許多密封工作腔。當(dāng)齒輪按圖2-2所示方向旋轉(zhuǎn)時,右側(cè)吸油腔由于
7、相互嚙合的齒輪逐漸脫開,密封工作容積逐漸增大,形成部分真空,因此油箱中的油液在外界大氣壓的作用下,經(jīng)吸油管進入吸油腔,將齒間槽充滿,并隨著齒輪旋轉(zhuǎn),把油液帶到左側(cè)的壓油腔內(nèi)。在壓油區(qū)的一側(cè),由于齒輪在這里逐漸進入嚙合,密封工作腔容積不斷減小,油液便被擠出去,從壓油腔輸送到壓油管路中去。這里的嚙合點處的齒面接觸線一直起著隔離高、低壓腔的作用。圖2-2外嚙合齒輪泵工作原理外嚙合齒輪運轉(zhuǎn)時泄漏途徑有二:一為齒頂與齒輪殼內(nèi)壁的間隙,二為齒端面與側(cè)板之間的間隙,當(dāng)壓力增加時,前者不會改變,但后者撓度大增,此為外嚙合齒輪泵泄漏最主要的
8、原因,故不適合用作高壓泵。為解決外嚙合齒輪泵的內(nèi)泄漏問題,提高其壓力,逐步開發(fā)出固定側(cè)板式齒輪泵,其最高壓力長期均為7~10MPa,可動側(cè)板式齒輪泵在高壓時側(cè)板被往內(nèi)推,以減少高壓時的內(nèi)漏,其最高壓力可達(dá)14~17MPa。液壓油在漸開線齒輪泵運轉(zhuǎn)過程中,因齒輪相交處的封閉體積隨時間而改變,常有一部分液