《数控机床机械保养检查与故障排除》课件单元4.1.2 液压泵和液压马达.ppt

1、4.1 4.1 常用的液压元件常用的液压元件 4.1.2 动力元件动力元件液压泵液压泵l液压泵概述液压泵概述l齿轮泵齿轮泵l叶片泵叶片泵l柱塞泵柱塞泵l液压泵的选用液压泵的选用一、一、液压泵工作原理液压泵工作原理二、二、液压泵的分类液压泵的分类 液压泵概述液压泵概述三、三、液压泵的压力、排量和流量液压泵的压力、排量和流量四、液压泵的功率和效率四、液压泵的功率和效率Home液压泵液压泵液压动力元件液压动力元件 液压系统是以液压系统是以液压泵液压泵作为向系统提供一作为向系统提供一定的定的流量和压力流量和压力油油的动力元件，液压泵由电的动力元件，液压泵由电动机带动将液压油从油箱吸上来并以一定的动机带

2、动将液压油从油箱吸上来并以一定的压力输送出去，使执行元件推动负载作功。压力输送出去，使执行元件推动负载作功。特点：特点：1.具有若干个容具有若干个容积不断变化的密积不断变化的密封工作腔封工作腔;2.油箱油液绝对油箱油液绝对压力压力大气压力；大气压力；3.具有配流机构。具有配流机构。（吸油腔和排油腔必（吸油腔和排油腔必须相互隔开）须相互隔开）1.1.液压泵的工作原理液压泵的工作原理1.根据泵的结构形式根据泵的结构形式液压泵液压泵齿轮泵齿轮泵 叶片泵叶片泵 柱塞泵柱塞泵单作用叶片泵单作用叶片泵双作用叶片泵双作用叶片泵轴向柱塞泵轴向柱塞泵径向柱塞泵径向柱塞泵内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵外啮合齿轮泵外啮合

3、齿轮泵2.2.液压泵的分类液压泵的分类2.根据泵输出油液体积是否可调根据泵输出油液体积是否可调变量泵变量泵定量泵定量泵2.2.液压泵的分类液压泵的分类3.按使用压力按使用压力中压中压中高压中高压高压高压低压低压 2.5MPa2.5 8 MPa816 MPa 16MPaHome1.压力压力 工作压力工作压力(p)泵实际工作时输出油液的压力。泵实际工作时输出油液的压力。（克服外载荷需要压力）（克服外载荷需要压力）n 额定压力额定压力(pn)n最高允许压力最高允许压力(p max)最大工作压力最大工作压力 泵在短时间内允许超载使用的极限压力。泵在短时间内允许超载使用的极限压力。如果如果p pn 即泵

4、过载。即泵过载。p p n p max 3.3.液压泵的压力、排量和流量液压泵的压力、排量和流量2.排量和流量排量和流量 排量排量 (V)在没有泄露的情况下，泵每转在没有泄露的情况下，泵每转一周一周所排出所排出 的液体的体积的液体的体积。（单位：。（单位：mL/r）n理论流量理论流量(qt)不考虑泄露的情况下，不考虑泄露的情况下，单位时间内单位时间内所排出所排出 液体的体积。液体的体积。（单位：（单位：mL/min）qt=Vn3.3.液压泵的压力、排量和流量液压泵的压力、排量和流量n实际流量实际流量(q)n额定流量额定流量(qn)q=qt-q指泵工作时实际输出的流量。指泵工作时实际输出的流量。

5、泵在额定转数和额定压力下输出的实际流量。泵在额定转数和额定压力下输出的实际流量。q qn qt 3.3.液压泵的压力、排量和流量液压泵的压力、排量和流量 输入功率输入功率1)液压泵的功率液压泵的功率n输出功率输出功率(Po)(Pi)电动机的输出功率电动机的输出功率Pi=Ti=2n TiPo=pq p(Pa);q(m3/s);Po(W)若忽略能量损失，则若忽略能量损失，则Po=Pi 实际上有能量损失实际上有能量损失 Po Pi 四、四、液压泵的功率和效率液压泵的功率和效率 容积损失容积损失2)液压泵的功率损失液压泵的功率损失产生的主要原因：产生的主要原因：1.1.高压产生泄漏高压产生泄漏 2.2

6、.油液有粘性，当泵高速旋转而导致油液有粘性，当泵高速旋转而导致 油液不能全部充满密封工作腔油液不能全部充满密封工作腔 容积效率容积效率(v)液压泵实际流量与理论液压泵实际流量与理论 流量之比值流量之比值 ttttVqqqqqqq1四、四、液压泵的功率和效率液压泵的功率和效率 机械损失机械损失2)液压泵的功率损失液压泵的功率损失产生的主要原因：产生的主要原因：1.1.运动部件摩擦运动部件摩擦 2.2.粘性摩擦粘性摩擦机械效率机械效率(m)理论转矩与实际理论转矩与实际输入转矩之比值输入转矩之比值 ttttmTTTTTTT113)液压泵的总效率液压泵的总效率总效率总效率输出功率与输入功率之比值输出功

7、率与输入功率之比值结论：总效率等于容积效率与机械结论：总效率等于容积效率与机械 效率之乘积。效率之乘积。mVmtVtiTpqTpqPP四、四、液压泵和液压马达的功率和效率液压泵和液压马达的功率和效率 例例3.13.1某液压泵的输出压力某液压泵的输出压力p=10MPa,=10MPa,转速转速n=1450r/min=1450r/min，排，排量量V=46.2mL/r=46.2mL/r，容积效率，容积效率V=0.95=0.95，总效率，总效率=0.9=0.9。求液压泵。求液压泵的输出功率和驱动泵的电动机的功率各为多少？的输出功率和驱动泵的电动机的功率各为多少？min/L64.63min/L95.01

8、450102.463VVtVnqqkWWpqPo6.10106.10601064.631010336kWkWPPoi77.119.06.10解解：（1 1）求液压泵的输出功率）求液压泵的输出功率 液压泵输出的实际流量为液压泵输出的实际流量为液压泵的输出功率为液压泵的输出功率为（2 2）求电动机的功率）求电动机的功率泵和马达的效率泵和马达的效率T入T出一、一、齿轮工作原理齿轮工作原理二、二、齿轮泵的排量和流量齿轮泵的排量和流量4.4.齿轮泵齿轮泵三、三、齿轮泵的结构齿轮泵的结构外啮合齿轮泵的组成外啮合齿轮泵的组成组成：组成：分离三片式，前、后泵盖，泵体，一对齿数、模分离三片式，前、后泵盖，泵体，

9、一对齿数、模 数、齿形完全相同的渐开线外啮合齿轮装在泵体内，将数、齿形完全相同的渐开线外啮合齿轮装在泵体内，将密封工作腔分为两部分（吸油腔和压油腔）。密封工作腔分为两部分（吸油腔和压油腔）。Go一、一、齿轮工作原理齿轮工作原理外啮合齿轮泵的组成外啮合齿轮泵的组成组成：组成：分离三片式，前、后泵盖，泵体，一对齿数、模分离三片式，前、后泵盖，泵体，一对齿数、模 数、齿形完全相同的渐开线外啮合齿轮装在泵体内，将数、齿形完全相同的渐开线外啮合齿轮装在泵体内，将密封工作腔分为两部分（吸油腔和压油腔）。密封工作腔分为两部分（吸油腔和压油腔）。Go一、一、齿轮工作原理齿轮工作原理外啮合齿轮泵的工理原理外啮合

10、齿轮泵的工理原理外啮合齿轮泵的工理原理外啮合齿轮泵的工理原理1.密封容积的形成密封容积的形成齿轮齿轮的齿槽、泵体内表面、的齿槽、泵体内表面、前前后泵盖等围成。后泵盖等围成。2.密封容积变化密封容积变化齿轮脱开啮合，齿轮脱开啮合，V密密，产生真空，产生真空，吸油吸油 齿轮进入啮合，齿轮进入啮合，V密密，油被迫压出，油被迫压出，压油压油 3.吸压油口隔开吸压油口隔开两齿轮啮合线及泵盖两齿轮啮合线及泵盖 理论流量：理论流量：n n齿轮泵的转速；齿轮泵的转速；v v齿轮泵的容积效率齿轮泵的容积效率qt=Vn=6.66zm2 B n n实际流量：实际流量：q=qtv=6.66zm2B nv 结论：结论：

11、1）q=f（齿轮几何参数、（齿轮几何参数、n）3）n=常数常数，q=常数，常数，定量泵定量泵 2）理论流量与出口压力无关理论流量与出口压力无关；实际流量随出口压力的升高而降低。实际流量随出口压力的升高而降低。齿轮泵的排量：齿轮泵的排量：V=6.66zm2 B二、二、齿轮泵的排量和流量齿轮泵的排量和流量三、三、齿轮泵的结构齿轮泵的结构1.优点：结构简单，制造工艺性好，价格便宜，结构简单，制造工艺性好，价格便宜，自吸能力较好，抗污染能力强，而且能耐冲击性自吸能力较好，抗污染能力强，而且能耐冲击性负载。负载。2.缺点：流量脉动大，泄漏大，噪声大，效率低，流量脉动大，泄漏大，噪声大，效率低，零件的互换

12、性差，磨损后不易修复。零件的互换性差，磨损后不易修复。3.应用：用于环境差、精度要求不高的场合，通常用于环境差、精度要求不高的场合，通常p10MPa，如工程机械、建筑机械、农用机械等。，如工程机械、建筑机械、农用机械等。机床上：动力源及各种补油、润滑和冷却机床上：动力源及各种补油、润滑和冷却齿轮泵的优缺点及应用一、一、单作用叶片泵单作用叶片泵二、二、双作用叶片泵双作用叶片泵 5.5.叶片泵叶片泵三、三、外反馈限压式变量叶片泵外反馈限压式变量叶片泵叶片泵一般按每转吸压油次数，分为单作用（变量叶片泵）叶片泵一般按每转吸压油次数，分为单作用（变量叶片泵）和双作用（定量叶片泵）两种和双作用（定量叶片泵

13、）两种叶片泵叶片泵组成：组成：转子、定子、叶片、配转子、定子、叶片、配油盘、端盖等偏心安装油盘、端盖等偏心安装l l 转子；转子；2 2 定子；定子；3 3 叶片叶片 工作工作原理原理：V V密密形成：定子、转子、叶形成：定子、转子、叶片、配流盘围成片、配流盘围成 吸压油腔隔开：吸压油腔隔开：配油盘上封油区和叶片配油盘上封油区和叶片V V密密变化变化(转子顺转转子顺转)上半周，叶片伸出，上半周，叶片伸出，V V密密吸油吸油 下半周，叶片缩回，下半周，叶片缩回，V V密密，压油压油 一、一、单作用叶片泵单作用叶片泵单作用叶片泵的流量计算单作用叶片泵的流量计算1）排量排量2）流量流量 4ReiqV

14、nBn理论流量：理论流量：4ReivvqqBn实际流量：实际流量：ReBereRBzVVzV4)()(21)(2221单作用叶片泵的特点单作用叶片泵的特点1.1.转子转一转，吸压油转子转一转，吸压油 各一次。各一次。称单作用式称单作用式 2.2.吸压油口各半，转子和轴所吸压油口各半，转子和轴所受径向力不平衡受径向力不平衡 一般不宜用于高压一般不宜用于高压3.改变定子和转子之间的偏心可改变流量。偏心反向时，改变定子和转子之间的偏心可改变流量。偏心反向时，吸油压油方向也相反吸油压油方向也相反5.5.泵内叶片数越多泵内叶片数越多,流量脉动率越小。叶片应取奇数，一般流量脉动率越小。叶片应取奇数，一般为

15、为1313到到1515。4.4.压油腔和吸油腔处的叶片的底部是分别和压油腔及吸油腔压油腔和吸油腔处的叶片的底部是分别和压油腔及吸油腔相通相通（叶片底部和顶部受到的液压力是平衡）（叶片底部和顶部受到的液压力是平衡）1.1.叶片；叶片；2.2.定子；定子；3.3.转子；转子；a.a.吸油腔；吸油腔；b.b.压油腔压油腔 工作原理工作原理:V V密密形成：定子、转子和相形成：定子、转子和相邻两叶片、配流盘围成邻两叶片、配流盘围成 特点：特点：1 1）转子转一转，转子转一转，吸、压油各两次。吸、压油各两次。称双作用式称双作用式 2 2）吸、压油口对称，吸、压油口对称，径向力平衡。径向力平衡。称卸荷式称

16、卸荷式 定子、转子、叶片、配定子、转子、叶片、配油盘、传动轴、壳体等油盘、传动轴、壳体等 组成：组成：二、二、双作用叶片泵双作用叶片泵双作用叶片泵的流量计算双作用叶片泵的流量计算 1 1）排量排量 叶片每伸缩一次，叶片每伸缩一次，每两叶片间油液的排出量为每两叶片间油液的排出量为结论结论：1)qt =f(几何参数、几何参数、n)2）n=C,qt=C 双作用叶片泵为定量泵双作用叶片泵为定量泵 2）流量流量V V=V密密max-V密密min=/2(=/2(R2 2-r2 2)Bq=qtv=2(R2-r2)Bnv 排量排量V V=2=2z zV V=2(2(R2 2-r2 2)Bqt=Vn=2(R2-

17、r2)Bn双作用叶片泵的结构特点双作用叶片泵的结构特点双作用叶片泵的结构双作用叶片泵的结构双作用叶片泵的结构特点双作用叶片泵的结构特点2.配油盘配油盘 1 1，33压油窗口压油窗口 2 2，44吸油窗口吸油窗口 cc环形槽环形槽三、外反馈限压式变量叶片泵三、外反馈限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵的应用限压式变量叶片泵的应用 执行机构需要有快、慢速运动的场合执行机构需要有快、慢速运动的场合 如：组合机床进给系如：组合机床进给系统实现快进、工进、统实现快进、工进、快退等快退等 快进或快退：用快进或快退：用AB段段 工进：工进：用用BC段段 限压式变量叶片泵的应用限压式变量叶片泵的应用 执行机构需要

18、有快、慢速运动的场合执行机构需要有快、慢速运动的场合 如：组合机床进给系如：组合机床进给系统实现快进、工进、统实现快进、工进、快退等快退等 快进或快退：用快进或快退：用AB段段 工进：工进：用用BC段段 单作用叶片泵图例单作用叶片泵图例YBX外反馈限压式变量叶片泵结构图外反馈限压式变量叶片泵结构图YBX外反馈限压式变量叶片泵结构图外反馈限压式变量叶片泵结构图1.用于中低压、要求较高的系统中。用于中低压、要求较高的系统中。2.油液粘度要合适，转速不能太低，油液粘度要合适，转速不能太低，5001500rpm。3.要注意油液的清洁，油不清洁容易使叶片卡死。要注意油液的清洁，油不清洁容易使叶片卡死。4

19、.通常只能单方向旋转，如果旋转方向错误，会造成叶片折通常只能单方向旋转，如果旋转方向错误，会造成叶片折断。断。叶片泵都有规定的转向，不允许反叶片泵都有规定的转向，不允许反因为转子叶槽有倾斜，叶片有倒角因为转子叶槽有倾斜，叶片有倒角叶片底部与排油腔通叶片底部与排油腔通配油盘上的节流槽和吸、排口是按既定转向设计配油盘上的节流槽和吸、排口是按既定转向设计叶片泵的应用按柱塞排列方式按柱塞排列方式 径向柱塞泵径向柱塞泵轴向柱塞泵轴向柱塞泵阀配流式阀配流式轴配流式轴配流式直轴式直轴式 斜轴式斜轴式 6.6.柱塞泵柱塞泵柱塞泵是利用柱塞在缸体的孔中做往复运动时产生柱塞泵是利用柱塞在缸体的孔中做往复运动时产生

20、的密封工作容积变化来实现吸油与压油的。的密封工作容积变化来实现吸油与压油的。柱塞的中心线与转子的中心线垂直柱塞的中心线与转子的中心线垂直柱塞的中心线与转子的中心线平行柱塞的中心线与转子的中心线平行特征：特征：各柱塞排列在传动轴半径方向，即柱塞中心线垂直各柱塞排列在传动轴半径方向，即柱塞中心线垂直于传动轴中心线于传动轴中心线 象。象。结构：结构：定子、转子、柱塞、配油轴等定子、转子、柱塞、配油轴等 1 1柱塞柱塞 2 2缸体缸体 3 3衬套衬套 4 4定子定子 5 5配油轴配油轴一、一、径向柱塞泵径向柱塞泵一、一、径向柱塞泵径向柱塞泵径向柱塞泵的排量径向柱塞泵的排量zedV242Vnzedq24

21、2一、一、径向柱塞泵径向柱塞泵转子转一周，每个柱塞各吸油、压油一次。若改变定子和转子的偏心距e,则泵的输出流量也改变，即为径向柱塞变量泵；若偏心距从正变为负，则进油口和排油口互换，即为双向径向柱塞泵二、二、轴向柱塞泵轴向柱塞泵直轴式轴向直轴式轴向柱塞泵构造柱塞泵构造斜盘式轴向柱塞泵的工作原理斜盘式轴向柱塞泵的工作原理特征：特征：柱塞轴线平行或倾斜于缸体的轴线柱塞轴线平行或倾斜于缸体的轴线 组成：组成：配油盘、柱塞、缸体、倾斜盘等配油盘、柱塞、缸体、倾斜盘等 2.2.2 .2 轴向柱塞泵轴向柱塞泵手动变量的斜盘式轴向柱塞泵结构图手动变量的斜盘式轴向柱塞泵结构图直轴式轴向柱塞泵结构图直轴式轴向柱塞

22、泵结构图10SCY14-1B斜盘式轴向柱塞泵结构斜盘式轴向柱塞泵结构10SCY14-1B斜盘式轴向柱塞泵结构斜盘式轴向柱塞泵结构轴向柱塞泵的排量和流量轴向柱塞泵的排量和流量s=Dtantan 柱塞的行程柱塞的行程:V=d2/4 Dtanz排量排量:q=d2 2/4/4Dtanz nv v泵的实际泵的实际输出流量输出流量:大小变化，流量大小变化大小变化，流量大小变化 方向变化，输油方向变化方向变化，输油方向变化 轴向柱塞泵可作为双向变量泵轴向柱塞泵可作为双向变量泵 1）工作压力高，容积效率高，）工作压力高，容积效率高，p2040MPa，Pmax可到可到100MPa；2）流量大，易于实现变量；）流

23、量大，易于实现变量；3）主要零件均受压，使材料的强度得以充分）主要零件均受压，使材料的强度得以充分利用，寿命长，单位功率重量小。利用，寿命长，单位功率重量小。柱塞泵的特点 8.8.液压马达液压马达液压马达是使负载作连续旋转的执行元件，其内部构造与液压泵类似，差别仅在于液压泵的旋转是由电机所带动，输出的是液压油；液压马达则是输入液压油，输出的是转矩和转速。因此，液压马达和液压泵在细部结构上存在一定的差别。液压马达按其结构类型来分可以分为液压马达按其结构类型来分可以分为齿轮式、叶齿轮式、叶片式、柱塞式片式、柱塞式等其它形式。等其它形式。液压马达图形符号 液压马达图形符号如图液压马达图形符号如图31

24、1所示所示ABPT溢流阀溢流阀液压泵液压泵液压马达液压马达3 3、叶片式液压马达的工作原理、叶片式液压马达的工作原理改变输油方向时，液压马达反转。叶片马达一般都是双向定量马达。叶片径向布置4 4、轴向柱塞式液压马达的工作原理、轴向柱塞式液压马达的工作原理sintanFRhFTyisintanFRT第i个柱塞上的转矩所有柱塞产生的总转矩液压马达在结构上和液压泵的差异液压马达在结构上和液压泵的差异1.1.液压马达是依靠输入压力油来启动的，密封容积腔必须液压马达是依靠输入压力油来启动的，密封容积腔必须有可靠的密封。有可靠的密封。2.2.液压马达往往要求能正、反转，因此它的配流机构应该液压马达往往要求

25、能正、反转，因此它的配流机构应该对称对称，进、出油口的大小相等。，进、出油口的大小相等。3.3.液压马达是依靠输入的压力油来工作的，不需要具备自液压马达是依靠输入的压力油来工作的，不需要具备自吸能力。吸能力。4.4.液压马达要实现双向转动，高、低压油口要能相互变换，液压马达要实现双向转动，高、低压油口要能相互变换，故采用外泄式结构。故采用外泄式结构。5.5.液压马达应有较大的启动转矩，为使启动转矩尽可能接液压马达应有较大的启动转矩，为使启动转矩尽可能接近工作状态下的转矩，要求马达的转矩脉动小，内部摩擦近工作状态下的转矩，要求马达的转矩脉动小，内部摩擦小，小，齿数、叶片数、柱塞数齿数、叶片数、柱塞数比泵多一些。比泵多一些。2.1.4 2.1.4 液压泵和液压马达的功率和效液压泵和液压马达的功率和效率率：液压马达的功率与效率液压马达的功率与效率液压马达的功率与效率的计算和液压泵的基本相同，液压马达的功率与效率的计算和液压泵的基本相同，这里就不再赘述，但有两点在这要特别提出：这里就不再赘述，但有两点在这要特别提出：（）液压马达的实际输入流量要大于理论输入流（）液压马达的实际输入流量要大于理论输入流量量（）液压马达的实际输出转矩要小于理论输出转（）液压马达的实际输出转矩要小于理论输出转矩矩 与液压泵的计算正好相反与液压泵的计算正好相反