液壓泵概述 課件-《液壓與氣壓傳動》同步教學(xué)（同濟大學(xué)出版社）

第3章液壓泵Fluidpump目錄/CONTENTS液壓泵概述01齒輪泵02柱塞泵04葉片泵03液壓泵的選用05液壓泵概述3.1Hydraulicpumpoverview液壓泵是液壓系統(tǒng)的動力元件，它將原動機（電動機或內(nèi)燃機）的機械能轉(zhuǎn)換為液壓油的壓力能，向系統(tǒng)提供具有一定壓力的流量。液壓泵3.1液壓泵概述液壓系統(tǒng)動力元件流量液壓系統(tǒng)的各種液壓泵都是依靠密閉容積的變化進行工作的。圖3-1所示為容積式單柱塞液壓泵的工作原理圖。其由單向閥1和2、彈簧3、泵體4、柱塞5和偏心輪6等組成，柱塞5裝在泵體4中，形成密閉容積空間。當(dāng)原動機帶動偏心輪順時針方向旋轉(zhuǎn)時，柱塞5在彈簧3的作用下始終壓緊在偏心輪6上，使柱塞5在泵體4內(nèi)做往復(fù)運動，使密閉容積的大小發(fā)生周期性的交替變化。當(dāng)密閉容積由小變大而形成局部真空時，油箱中的液壓油在大氣壓力的作用下，通過吸油管頂開吸油單向閥1從而流入泵體4中的密閉容積中，實現(xiàn)液壓泵的吸油。當(dāng)密閉容積由大變小時，密閉容積中的液壓油受到柱塞5的擠壓而壓力升高，使閥1關(guān)閉，液壓油頂開排油單向閥2從而輸油至泵體4外部的系統(tǒng)，實現(xiàn)液壓泵的壓油。偏心輪6每轉(zhuǎn)一周，液壓泵吸、壓油各一次。原動機驅(qū)動偏心輪6不斷旋轉(zhuǎn)，液壓泵就不斷地吸油和壓油，將原動機輸入的機械能不斷地轉(zhuǎn)換成液壓油的壓力能而輸入系統(tǒng)。由此可見，單柱塞液壓泵是依靠密封容積變化來實現(xiàn)吸油和壓油的，故又稱為容積式液壓泵。3.1.1液壓泵的工作原理3.1.1液壓泵的工作原理圖3-1容積式單柱塞液壓泵的工作原理圖設(shè)柱塞的直徑為d，偏心輪偏心距為e，則柱塞向上的最大行程為:s=2e排出的油液體積為:V=（πd2/4）s=（πd2/2）e對于單柱塞液壓泵，V即為泵每轉(zhuǎn)所排出的油液體積，稱為泵的排量，其只與泵的幾何參數(shù)有關(guān)系。根據(jù)以上分析可知，構(gòu)成液壓泵的基本條件包括以下幾點：(1)具有一個或若干個周期性變化的密封容積。液壓泵的輸出流量與此密封容積在單位時間內(nèi)的變化量成正比，這是容積式液壓泵的一個重要特性。(2)具有相應(yīng)的配油機構(gòu)，將吸油腔和壓油腔隔開，保證液壓泵有規(guī)律地連續(xù)吸油和壓油。配油的形式有閥式配油、盤式配油和軸式配油等。圖3-1中所示的單向閥1、2就是閥式配油機構(gòu)。(3)油箱必須與大氣相通或采用密閉的充壓油箱。這是容積式液壓泵能夠吸入油液的外部條件。為保證液壓泵正常吸油，油箱內(nèi)液壓油的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。3.1.1液壓泵的工作原理(1)工作壓力p。液壓泵在實際工作時輸出油液的壓力稱為液壓泵的工作壓力，其大小取決于外負(fù)載的大小和排油管路上的壓力損失，與液壓泵的流量無關(guān)。(2)額定壓力pn。液壓泵在正常工作條件下，按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)、長期運轉(zhuǎn)的最高工作壓力稱為液壓泵的額定壓力。在液壓泵產(chǎn)品樣本或銘牌上標(biāo)出的壓力即為液壓泵的額定壓力，它受泵本身的結(jié)構(gòu)強度、泄漏等因素的影響。(3)最高允許壓力pmax。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。3.1.2液壓泵的主要性能參數(shù)1.壓力（1）排量。在不考慮泄漏損失的情況下，泵軸每轉(zhuǎn)一周時所排出油液的體積稱為液壓泵的排量，用V來表示，單位為m3/r或mL/r。液壓泵的排量一般可根據(jù)泵軸每轉(zhuǎn)一周時密封腔容積的變化量來計算。（2）流量。液壓泵的流量分為理論流量、實際流量、額定流量和瞬時理論流量。①理論流量qt。在不考慮泄漏損失的情況下，液壓泵在單位時間內(nèi)排出的油液體積稱為液壓泵的理論流量。顯然，如果液壓泵的排量為V，主軸轉(zhuǎn)速為n，那么該液壓泵的理論流量qt為qt=Vn（3-1)②實際流量q。在考慮泄漏損失的情況下，液壓泵在單位時間內(nèi)實際排出的油液體積稱為液壓泵的實際流量。顯然，液壓泵的實際流量等于理論流量qt減去泄漏流量Δq，即q=qt－Δq（3-2)③額定流量qn。液壓泵在額定壓力和額定轉(zhuǎn)速下工作時，在單位時間內(nèi)實際排出的油液體積稱為液壓泵的額定流量。在液壓泵產(chǎn)品樣本或銘牌上標(biāo)出的流量即為液壓泵的額定流量。④瞬時理論流量qsh。瞬時理論流量是指液壓泵任一瞬間輸出的理論流量。一般,液壓泵的瞬時理論流量是波動的。理論流量qt、實際流量q及額定流量qn常用的單位為m3/s或mL/min。3.1.2液壓泵的主要性能參數(shù)2.排量和流量（1）液壓泵的功率。液壓泵由原動機驅(qū)動，輸入的是機械能，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速n（或角速度ω）；輸出的是油液的壓力能，表現(xiàn)為油液的壓力p和流量q。如果不考慮液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程中的損失，液壓泵的輸出功率等于輸入功率。①實際輸入功率Pi。液壓泵的實際輸入功率是指液壓泵在實際工作時，作用在液壓泵主軸上的機械功率。當(dāng)實際輸入轉(zhuǎn)矩為Ti、轉(zhuǎn)速為n、角速度為ω時，有Pi=ωTi=2πnTi（3-3)②實際輸出功率P。液壓泵的實際輸出功率是指液壓泵在實際工作過程中的工作壓力p和實際輸出流量q的乘積，即P=pq（3-4)③理論功率Pt。在不考慮泵在能量轉(zhuǎn)換過程中的損失時，液壓泵的輸出功率或輸入功率都被稱為液壓泵的理論功率，即Pt=ωTt=2πnTt=pqt（3-5)式中，Tt為液壓泵的理論輸入轉(zhuǎn)矩。液壓泵的實際輸入功率Pi、實際輸出功率P和理論功率Pt的法定單位為W(瓦特)。3.1.2液壓泵的主要性能參數(shù)3.功率和效率（2）液壓泵的效率。液壓泵的效率包括容積效率、機械效率和總效率。①容積效率。液壓泵的實際流量q和理論流量qt的比值稱為液壓泵的容積效率，可用ηV來表示，即ηV=q/qt=(qt－Δq)/qt=1－Δq/qt（3-6)因此，液壓泵的實際流量q為q=qtηV=VnηV（3-7)式中，V為液壓泵的排量；n為液壓泵的轉(zhuǎn)速。容積損失產(chǎn)生的原因：因為液壓泵內(nèi)部高壓腔泄漏，吸油過程中吸油阻力太大、油液黏度太大、泵軸轉(zhuǎn)速太高等，油液不能全部充滿液壓泵的密封工作腔，所以液壓泵的實際流量總是小于理論流量。液壓泵的容積效率隨著液壓泵工作壓力的增大而減小，而且隨著液壓泵的結(jié)構(gòu)類型不同而異，但恒小于1。②機械效率。液壓泵的理論輸入轉(zhuǎn)矩Tt與實際輸入轉(zhuǎn)矩Ti的比值稱為機械效率，可用ηm表示，即ηm=Tt/Ti=pV/2πTi（3-8)機械損失產(chǎn)生的原因：因為液壓泵泵體內(nèi)相對運動的部件之間因機械摩擦而引起轉(zhuǎn)矩?fù)p失，所以液壓泵的實際輸入轉(zhuǎn)矩Ti總是大于理論輸入轉(zhuǎn)矩Tt。3.1.2液壓泵的主要性能參數(shù)3.功率和效率③總效率η。因為液壓泵存在泄漏和機械摩擦，泵在能量轉(zhuǎn)換過程中有能量損失，所以液壓泵輸出功率小于輸入功率，兩者的差值即為功率損失。液壓泵的總效率η是指液壓泵的實際輸出功率P與實際輸入功率Pi的比值，即:η=P/Pi=pq/2πnTi=pqtηV/(2πnTt/ηm)=（pqt/2πnTt）ηVηm=ηVηm（3-9)由式（3-9)可知，液壓泵的總效率等于其容積效率與機械效率的乘積。液壓泵各個參數(shù)與工作壓力之間的關(guān)系用特性曲線表示，如圖3-2所示。3.1.2液壓泵的主要性能參數(shù)3.功率和效率液壓泵的種類很多，按其結(jié)構(gòu)形式可分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵等；按其輸出流量是否可調(diào)可分為定量泵和變量泵；按其輸油方向能否改變可分為單向泵和雙向泵；按其工作壓力的不同可分為低壓泵、中壓泵、中高壓泵和高壓泵。常用液壓泵的圖形符號如圖3-3所示。3.1.3液壓泵的類型和圖形符號3.功率和效率某液壓泵的排量V＝17.24×10-6m3/r，轉(zhuǎn)速n＝1450r/min，容積效率ηV＝0.95，總效率η＝0.90，試求泵的理論流量qt、實際流量q，以及在工作壓力p＝10MPa時泵的實際輸出功率P和實際輸入功率Pi。解泵的理論流量為qt=Vn＝17.24×10-6÷60×1450＝416.63×10-