资源简介

(共33张PPT)
项目3 认识并分析液压动力和执行元件
1）熟悉液压泵、液压马达和液压缸的基本结构。
2）能阐述液压泵、液压马达和液压缸的工作原理和分类。
3）理解液压泵、液压马达和液压缸的性能及其参数计算。
4）能初步分析液压泵、液压马达和液压缸的常见故障及排除方法。
项目3 认识并分析液压动力和执行元件
学习目标
重点：液压泵工作的基本条件，液压泵和液压马达的性能参数，三类常用液压泵的性能特点及应用范围；活塞式液压缸基本参数的计算，特别是三种不同安装形式的单活塞杆液压缸的压力、作用力、速度及流量的计算。
难点：液压泵的工作原理，液压泵性能参数的计算，液压泵的困油现象；差动连接液压缸的计算。
重点与难点
项目3 认识并分析液压动力和执行元件
了解液压系统在雷神山医院与火神山医院建设中的应用，使学生树立民族自豪感和使命感。
育人目标
项目3 认识并分析液压动力和执行元件
认识并分析液压马达
任务3.2
认识并分析液压泵
任务3.1
认识并分析液压缸
任务3.3
项目3 认识并分析液压动力和执行元件
任务3.1 认识并分析液压泵
液压动力元件主要是液压泵或液压泵组，它把原动机（电动机或内燃机）输出的机械能转换为工作液体的压力能，是液压系统不可缺少的核心元件。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
1.齿轮泵
齿轮泵用字母CB表示，它是液压泵中结构最简单的一种泵，齿轮泵是定量泵，根据齿轮啮合形式不同可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。
齿轮泵结构简单，尺寸小，质量小，制造方便，价格低，工作可靠，抗污染能力强，自吸能力好，维修容易。但由于其泄漏量大，效率低，工作压力的提高受到限制，一般做成低压泵和中压泵，被广泛地应用于采矿设备、冶金设备、建筑机械、工程机械和农林机械中。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
（1）外啮合齿轮泵的工作原理如图3-5所示，当主动齿轮逆时针方向旋转时，右侧吸油腔的轮齿逐渐脱开，密封工作腔的容积逐渐增大，形成部分真空，油箱中的油液在大气压力作用下进入吸油腔，轮齿齿槽把油液带到左侧压油腔，左侧压油腔的轮齿逐渐进入啮合，密封工作腔的容积不断减小，齿槽中的油液被挤出，通过泵的压油口被排出。当齿轮连续旋转时，轮齿就连续不断地在右侧退出啮合，在左侧进入啮合，泵就能连续不断地完成吸油和排油。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
（2）齿轮泵的结构组成和技术要求图3-6所示为CB-B型外啮合齿轮泵的外形和结构图（第二个B是压力级别代号，表示额定压力为2.5MPa）。它的主要组成零件有泵盖1，泵体7，前后支承件（轴套）2、4，一对相互啮合的齿轮3。齿轮是齿数、模数、齿形完全相同的标准渐开线齿轮，泵体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成许多密封工作腔。
为了保证齿轮灵活转动，同时又要保证泄漏最小，在齿轮端面和泵盖之间应有适当间隙（轴向间隙），小流量泵轴向间隙为0.025~0.04mm，大流量泵轴向间隙为0.04~0.06mm。齿顶和泵体内表面间的间隙（径向间隙），主要考虑齿轮受到不平衡的径向力作用后，应避免齿顶和泵体内壁相碰，所以径向间隙就可稍大，一般取0.13~0.16mm。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
（3）齿轮泵性能参数计算
1）压力。低压齿轮泵的工作压力为2.5MPa，中高压齿轮泵的工作压力为16~20MPa，某些高压齿轮泵的工作压力可达35MPa。随着制造技术的提高，具有良好的轴向和径向补偿措施的中、小排量的齿轮泵的最高工作压力目前均超过了25MPa。
2）转速。齿轮泵的最高转速一般可达3000r/min，齿轮泵的低速性能较差，一般情况下转速不要低于500r/min，齿轮泵的转速低会大大降低其容积效率。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
3）排量计算公式
V＝πdbh＝2πzm2b （3-8）
式中，d＝mz为节圆直径；h＝2m为有效齿高;b为齿宽；m为齿轮模数。
实际上，齿谷容积比轮齿体积稍大一些，并且齿数越少误差越大，因此，在实际计算中用3.33~3.5来代替上式中的π值，齿数少时取大值。
则有
V＝6.66zm2b （3-9）
由此得齿轮泵的输出流量为
q＝6.66zm2bnηv （3-10）
4）寿命。低压齿轮泵的寿命为3000~5000h，高压外齿轮泵额定压力下的寿命一般只有几百小时，高压内齿轮泵的寿命可达2000~3000h。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
（4）齿轮泵运行中的主要问题泄漏、困油现象和径向力不平衡是齿轮泵运行中的三大问题，它们直接影响齿轮泵的性能和寿命。这里以外啮合齿轮泵为例进行分析。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
2.叶片泵
叶片泵用YB表示，按每转吸排油的次数，可分为双作用式和单作用式两种。双作用叶片泵只有定量泵，单作用叶片泵有定量和变量两种，以变量泵应用较多。单作用叶片泵的转子每转一周，吸、压油各一次，故称为单作用，工作压力最大为7MPa。双作用叶片泵的转子旋转一周，叶片在转子槽内伸缩滑动两次，完成两次吸油和压油，故称为双作用，一般最大工作压力也为7MPa，结构经改进的高压叶片泵最大的工作压力可达16~21MPa。
叶片泵输出流量均匀，脉动小，噪声小，运转平稳，但结构比较复杂，制造工艺要求比较高，自吸能力差，对污染比较敏感，被广泛用于在中等负荷条件下工作的设备中。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
（1）单作用叶片泵
1）工作原理。如图3-11所示，单作用叶片泵由转子、叶片、定子、配流盘和端盖等主要零件组成。定子的内表面是圆柱面，定子和转子不在同一圆心，有一偏心距e。叶片装在转子槽内可以灵活伸缩滑动，当转子转动时，叶片在离心力或液压力作用下紧靠在定子内表面。配流盘上各有一个腰形的吸油窗口和压油窗口，由定子、转子、两相邻叶片和配流盘组成密封工作腔。当转子按逆时针方向转动时，右半周，叶片向外伸出，密封工作腔的容积逐渐增大，形成局部真空，通过吸油口和配流盘上的吸油窗口将油吸入；左半周，叶片向转子里缩进，密封工作腔的容积逐渐缩小，工作腔内的油液经配流盘压油窗口和泵的压油口输到系统中。可以看出，转子每旋转一周，叶片在槽中往复滑动一次，密封工作腔的容积增大和缩小各一次，完成一次吸油和压油。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
2）结构特点。
①定子和转子偏心安置。单作用叶片泵定子内表面为圆柱面，定子与转子不同轴，有一个偏心距e，可以通过改变偏心距e来调节泵的排量和流量。
②叶片安装角度θ。为了有利于叶片向外伸出，叶片槽与定子的半径方向并不一致，而是有一个与旋转方向相反的倾斜角，该倾斜角称为后倾角，用θ表示，一般θ＝10°~24°。
③叶片个数。叶片泵的吸排油都是通过配流盘的窗口完成的，由于偏心距e的存在，叶片在随转子转动时，与配流盘的窗口覆盖面积是变化的，吸油窗口位置逐渐变大，压油窗口位置逐渐减小，因而造成的吸排油量不均匀，这种不均匀性称为泵的流量脉动。实验表明，泵的叶片数越多，流量脉动率越小，奇数叶片泵的脉动率比偶数叶片泵的脉动率小，所以单作用叶片泵的叶片数均为奇数，一般为13或15片。
3）技术注意。由于转子受到不平衡的径向液压作用力，所以单作用泵一般不宜用于高压工况。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
（2）双作用叶片泵
1）工作原理。图3-12所示为双作用叶片泵的工作原理。转子和定子是同心的，转子是圆形的，定子内表面则由八段曲面（两段半径为R的大圆弧面、两段半径为r的小圆弧面及连接圆弧面的四段过渡曲面）拼合而成。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
当转子转动时，叶片在离心力和通往叶片底部压力油的作用下紧贴在定子的内表面上，在相邻叶片之间形成密封容积。右上角和左下角的密封容积逐渐变大，所在的区域是吸油区；左上角和右下角的密封容积逐渐变小，所在的区域是压油区。在吸油区和压油区上，配流盘提供了相应的吸油窗口和压油窗口，配流盘上的封油区将吸油区和压油区隔开。可以看出，转子每转一周，每个工作容积完成吸油、压油各两次。
双作用叶片泵的两个吸、压油区是径向对称分布的，其排量不可调，只能做成定量泵。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
2）结构特点。
①定子过渡曲线。由于定子曲线是由四段圆弧和四段过渡曲线组成的，因此，定子过渡曲线应保证叶片紧贴在定子内表面上，并使叶片在该部位对定子的内表面冲击尽可能小。
②径向压力平衡。由于双作用叶片泵的吸、压油口对称分布，转子和轴承所承受的径向作用力是平衡的，因此，双作用叶片泵又称为平衡泵。
③叶片倾角。为改善叶片受力情况和减小磨损，叶片与转子旋转方向一致向前倾斜一个角度γ，称为前倾角，一般取γ＝13°，它与单作用叶片泵叶片倾角相反。近年的研究表明，叶片倾角并非完全必要，某些高压双作用叶片泵的转子槽是径向的，且使用情况良好。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
3）技术注意。叶片泵的运转方向必须按照出厂规定，安装叶片泵时，要特别注意转子不可掉头装，如果转子掉头就使叶片前倾变成了后倾。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
（3）叶片泵的常见故障及排除方法叶片泵的常见故障及排除方法见表3-2。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
3.柱塞泵
（1）柱塞泵的特点与应用柱塞泵用ZB表示，它是依靠柱塞在缸体中往复运动形成的密封容积的变化来实现吸油与压油的液压泵。柱塞泵的优点如下。
1）效率高。高压工作仍有较高的容积效率，容积效率为95%左右，总效率为90%左右。
2）配合精度高，寿命长。构成密封容积的零件为圆柱形的柱塞和缸孔，可得到较高的配合精度，密封性能好，寿命长。
3）排量易调。只需改变柱塞的工作行程就能改变流量，易于实现变量。
4）压力高。柱塞泵中的主要零件均受压应力作用，材料强度性能可得到充分利用。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
其缺点是：结构较复杂，零件数较多；自吸性差；制造工艺要求较高，成本较高；油液对污染较敏感，要求油的过滤精度高，对使用和维护要求较高。
由于柱塞泵压力高，结构紧凑，效率高，流量调节方便，因此，在高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节的场合得到广泛的应用。如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山冶金机械、船舶等。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
（2）柱塞泵的类型
柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。轴向柱塞泵又分为斜盘式和斜轴式两种。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
（3）柱塞泵的安装和使用
1）轴向柱塞泵有两个泄油口，安装时将高处的泄油口接上通往油箱的油管，使其无压漏油，而将低处的泄油口堵死。
2）经拆洗重新安装的泵，在使用前要检查轴的回转方向和排油管的连接是否正确可靠，并且从高处的泄油口往泵体内注满工作油，先用手盘转3~4周再起动，以免把泵烧坏。
3）泵起动前应将排油管路上的溢流阀调至最低压力，待泵运转正常后逐渐调高到所需压力。调整变量机构要先将排量调到最小值，再逐渐调到所需流量。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
4）若系统装有辅助液压泵，应先起动辅助液压泵。调整控制辅助泵的溢流阀，使其达到规定的供油压力，再起动主泵。若发现异常现象，应先停主泵，待主泵停稳后再停辅助泵。
5）检修液压系统时，一般不拆洗泵。若确认泵有问题必须拆开时，则必须注意保持清洁，严防碰撞拉毛、划伤和将细小杂物留在泵内。
6）装配外花键时，不应用力过猛，各个缸孔配合要用柱塞逐个试装，不能用力打入。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
（4）柱塞泵的常见故障及排除方法柱塞泵的常见故障及排除方法见表3-3。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
4.液压泵的选用
液压泵是为液压系统提供一定流量和压力的动力元件，它是每个液压系统不可缺少的核心元件，合理地选择液压泵对于降低液压系统的能耗,提高系统的效率,降低噪声,改善工作性能和保证系统的可靠工作都十分重要。
由于各类液压泵的结构、功用和运转方式各不相同，因此不同的使用场合要选择不同的液压泵。一般在机床液压系统中，往往选用双作用叶片泵和限压式变量叶片泵；而在筑路机械、港口机械及小型工程机械中往往选择抗污染能力较强的齿轮泵；在负载大、功率大的场合往往选择柱塞泵。常见液压泵的性能比较见表3-4和表3-5。
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构
任务3.1 认识并分析液压泵
3.1.2认识液压泵的类型与结构

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