液压与气压传动项目二单元二课件.pptx
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1、 主编单元二 液压动力装置在液压传动系统中,液压动力装置的作用是将电动机(或其他原动机)输出的机械能转换为液体的压力能,从而为系统提供动力。液压泵是液压系统的主要动力装置,本单元学习几种典型的(齿轮式、叶片式和柱塞式)液压泵。任务一液压泵工作原理及选用由上述可知,液压泵正常工作的必备条件是:(1)应具有一个或若干个能周期性变化的密封容积 (2)应有配流装置(3)吸油过程中,油箱必须与大气相通。一、液压泵的工作原理及种类1.液压泵的工作原理及必备条件图2-12所示是液压泵的工作原理,液压泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的,因此称为容积式液压泵。它的工作过程就是吸油和压油的过程。图 2-12液
2、压泵的工作原理1偏心轮2柱塞3缸体4弹簧5、6单向阀2.液压泵的常用种类和图形符号液压泵的种类很多,目前最常见的有齿轮泵、叶片泵及柱塞泵等。按泵的输油方向能否改变,可分为单向泵和双向泵;按其输出的流量能否调节,可分为定量泵和变量泵;按额定压力的高低,又可分为低压泵、中压泵和高压泵等三类。液压泵的图形符号见附表1。二、液压泵的主要性能参数1.液压泵的压力(1)工作压力P是指液压泵工作时输出油液的实际压力,其大小由工作负载决定。(2)额定压力Pn 是指液压泵在使用中允许达到的最高工作压力,2.液压泵的排量和流量(1)排量V 是指液压泵每转一转理论上应排出油液的体积。常用单位为cm3/r或mL/r。
3、排量的大小取决于液压泵的密封腔的几何尺寸。(2)流量 是指液压泵在单位时间内排出油液的体积。例2-3 某液压泵铭牌上标有转速n=1450r/min,额定流量qn=60L/min,额定压力Pn=80105Pa,该泵的总效率=0.8,试求:(1)该泵应选配的电动机功率;(2)若该泵使用在特定的液压系统中,该系统要求泵的工作压力p=40105Pa,该泵应选配的电动机功率。三、齿轮泵齿轮泵是液压系统中常用的液压泵,按其结构不同分外啮合式和内啮合式两大类,其中外啮合式齿轮泵应用较为广泛,下面重点介绍。1.外啮合式齿轮泵的工作原理图2-13a所示为外啮合式齿轮泵的工作原理。图形符号如图2-13b所示。图2
4、-13外啮合齿轮泵a)工作原理b)图形符号2.齿轮泵的结构CB-B型齿轮泵的结构如图2-14所示图2-14CB-B型齿轮泵的结构1滚针轴承2后端盖3键4主动齿轮5泵体6前端盖7螺钉8传动轴9泄油道10卸荷槽11圆柱销3.齿轮泵的困油现象齿轮泵要平稳工作,齿轮啮合的重合系数必须大于1,即前一对轮齿尚未脱离啮合时,后一对轮齿已经进入啮合,故在某一段时间内,应同时有两对轮齿啮合。此时,在这两对啮合的轮齿之间便形成了一个密闭的容积,称为困油区。如图2-15所示将会使齿轮泵引起振动和噪声,这就是齿轮泵的困油现象。图2-15齿轮泵的困油现象吸能力强(允许的吸油真空度大),对油液污染不敏感,维护容易。但一些
5、机件要承受不平衡径向力,磨损严重,泄漏大,使得工作压力的提高受到限制;此外,它的流量脉动大,因而压力脉动和噪声都较大。故外啮合齿轮泵主要用于低压或对噪声污染要求不高的场合。4.齿轮泵的特点及用途外啮合齿轮泵结构简单,尺寸小,重量轻,制造方便,价格低廉,工作可靠,自四、叶片泵叶片泵分双作用式和单作用式两大类,前者是定量泵,后者是变量泵。1.定量叶片泵的工作原理(1)双作用叶片泵 图2-17所示为双作用叶片泵的工作原理图2-17双作用叶片泵工作原理1定子2转子3叶片4配油盘5轴6泵体图2-18双联叶片泵a)工作原理b)图形符号(2)双联叶片泵 双联叶片泵相当于由一大一小两个双作用叶片泵组合而成,其
6、工作原理如图2-18a所示图形符号如图2-18b所示图2-19单作用式叶片泵工作原理1转子2定子3叶片4配油盘5泵体2.变量叶片泵的工作原理(1)单作用叶片泵 如图2-19所示,2.变量叶片泵的工作原理(1)单作用叶片泵如图2-19所示,转子、定子、叶片和配油盘之间形成的密封容积只变化一次,完成一次吸油和压油,因此称为单作用式叶片泵。(2)限压式变量叶片泵 限压式变量叶片泵的流量改变是利用压力的反馈作用实现的,它有外反馈和内反馈两种形式。下面主要介绍外反馈限压式变量叶片泵。图2-20所示为外反馈限压式变量叶片泵的工作原理,如图2-21所示为泵的流量力特性曲线。3.叶片泵的特点及用途与其他泵相比
7、,叶片泵具有流量均匀、运转平稳、噪声小等优点,但结构比较复杂、自吸能力差、对油液污染比较敏感。叶片泵广泛应用于机床的液压系统中和部分工程机械中。五、柱塞泵柱塞泵按柱塞排列方向不同,分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。由于径向柱塞泵径向尺寸大,结构复杂,自吸能力差,且受较大的径向不平衡力,易磨损,因而限制了压力和转速的提高,目前应用较少。这里着重介绍轴向柱塞泵。1.轴向柱塞泵的工作原理轴向柱塞泵的柱塞平行于缸体中心线,其工作原理如图2-23所示。它主要由缸体7、配油盘10、柱塞5和斜盘1等构成。斜盘1和配油盘10固定不动,斜盘法线与缸体轴线有交角。缸体7由轴9带动旋转,缸体上均布若干个轴向柱塞孔,
8、孔内装有柱塞5,内套筒4在弹簧6的作用下,通过压板3而使柱塞头部的滑履2紧靠在斜盘1上,同时外套筒8在弹簧6的作用下,使缸体7与配油盘10紧密接触,起到密封作用。在配油盘10上开有两个腰形通孔,为吸、压油窗口。当传动轴带动缸体7按图示方向旋转时,在右半周内,柱塞5逐渐向外伸出,柱塞5与缸体7孔内的密封容积逐渐增大,形成局部真空,通过配油盘10的吸油窗口吸油;缸体7在左半周旋转时,柱塞5在斜盘1斜面作用下,逐渐被压入柱塞孔内,密封容积逐渐减小,通过配油盘10的压油窗口压油;缸体7每转一转,每个柱塞往复运动一次,吸、压油各一次。若改变斜盘1倾角的大小,就能改变柱塞5的行程长度s,也就改变了泵的排量
9、。如果改变斜盘1倾角的方向,就能改变吸、压油的方向,所以称为双向变量轴向柱塞泵。图2-23轴向柱塞泵工作原理1斜盘2滑履3压板4、8套筒5柱塞6弹簧7缸体9轴10配油盘2.柱塞泵的特点及用途柱塞泵是靠柱塞在缸体内作往复运动,使密封容积发生变化而吸油和压油的。由于构成密封容积的柱塞和缸体均为圆柱表面,加工方便,可得到较高的配合精度,故密封性能好,容积效率高;同时,柱塞在工作时处于受压状态,能充分发挥材料的强度性能;另外,只要改变柱塞的工作行程就能改变流量,因此,与齿轮泵和叶片泵相比,柱塞泵具有压力高、结构紧凑、效率高、流量调节方便等优点,故广泛应用于需要高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节
10、的场合,如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山冶金机械及船舶等。六、液压泵的选用在液压系统中,应根据液压设备的工作压力、流量、工作性能、工作环境等合理选用泵的类型和规格。同时,应考虑功率的合理利用、系统的发热及经济性等问题。任务二液压泵性能实验一、实验目的1.了解液压泵的主要性能。2.学会液压泵的测试方法,从而了解容积效率、总效率,输入功率与负载之间的关系。二、实验内容液压泵的主要性能包括额定压力、额定流量、容积效率、总效率、压力振摆值、噪声、寿命、温升和振动等项。其中前三项为主要性能,即主要测试项目。1.液压泵的流量-压力特性(q-p特性曲线)。2.液压泵的容积效率-压力特性(v-p特性曲
11、线)。3.液压泵的总效率-压力特性(-p特性曲线)。4.液压泵的输入效率-压力特性(Pi-p特性曲线)。三、实验装置液压泵性能实验液压系统原理图如图2-24所示。图2-24液压系统原理1过滤器2叶片泵3节流阀4安全阀5电磁换向阀6涡轮流量传感器7、8压力计9压力计开关10加热器11温度计12异步电动机13三相瓦特表四、实验方法1.q-p特性曲线测试测定液压泵在不同工作压力下的实际流量,画出流量-压力特性曲线q=f(p)。1)空载(零压)流量。在实际生产中,泵的理论流量qt并不是按液压泵设计时的几何参数和运动参数计算,通常在额定转速下是以空载时的流量代替理论流量。但实验中p=0不易实现,本实验是
12、将节流阀完全打开时的p值做为压力起点。此时因管路、节流阀、换向阀及涡轮流量计等所造成的压力损失为 MPa,与此相应的流量值作为空载流量。2)额定流量。额定流量是指泵在额定压力和额定转速下测出的流量值。本实验由节流阀3进行加载。3)不同工作压力下的实际流量。不同的工作压力由节流阀调定,然后再读出相应压力下的流量。2.v-p特性曲线测试3.Pi-p特性曲线测试液压泵的输入量是转矩T和转速n,输出量是油液的压力p和流量q。显然随着工作压力p的升高,液压泵的输出功率加大,因此其输入功率Pi也必需加大。4.-p特性曲线测试液压泵的输出功率Po五、实验步骤1.将节流阀3和安全阀4全部打开,起动液压泵电动机
13、,再将加热旋钮转到加热位置,待油温升到505时,实验方可开始。2.关闭节流阀3,慢慢关小溢流阀,将压力p调整至7MPa,然后锁紧背母。3.全部打开节流阀3,使被测试液压泵的压力为最小,测出此时的流量,即为空载流量。再逐渐关小节流阀,使泵的压力依次为2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6.3MPa。分别测出流量q、转矩T和转速n或电动机的输入功率Pi。注意:节流阀每次调节后,须运转1min后,再测有关数据,上述各项参数的测试数据需在每测试点上重复测两次。4.测试完毕后,须将节流阀逐渐开大,使液压泵的压力下降到最小后,方可按下液压泵的停止按钮,以防打断表针,最后再关上压力计开关。液压泵性能实验
14、报告任务一液压缸工作原理及选用一、液压缸的类型及特点液压缸按结构特点可分为活塞式、柱塞式和摆动式三类;按其作用方式的不同,可分为单作用式和双作用式两种。单作用式液压缸液压力只能使活塞(或柱塞)单方向运动,反方向运动必须靠外力(如弹簧力或自重等)实现;双作用式液压缸可由液压力实现两个方向的运动。1.活塞式液压缸(1)双杆活塞式液压缸如图2-25所示为双杆活塞式液压缸,被活塞隔开的液压缸两腔中都有活塞杆伸出,且两活塞杆直径相等。当输入两腔的液压油流量相等时,活塞的往复运动速度和推力相等。因此,这种缸常用于要求往复运动速度和负载相同的场合,如各种磨床等。图2-25双杆活塞式液压缸a)缸体固定式液压缸
15、b)活塞杆固定式液压缸c)图形符号图2-26单杆活塞式液压缸a)工作原理b)图形符号1活塞2缸体3活塞杆4工作台1)单杆活塞式液压缸的特点,由于仅一侧有活塞杆,所以两腔的有效工作面积不同,当分别向缸两腔供油,且供油压力和流量相同时,活塞(或缸体)在两个方向产生的推力和运动速度不相等。当无杆腔进油,有杆腔回油时,如图2-27a所示,活塞推力F1和运动速度v1分别为图2-27单杆活塞式液压缸2)液压缸差动连接,如图2-27c所示,单杆活塞式液压缸在其左、右两腔互相接通并同时输入压力油时,称为差动连接。此时缸两腔的压力相同,由于无杆腔工作面积大于有杆腔工作面积,故活塞向右的推力大于向左的推力,使其向
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