液壓系統(tǒng)管理 - 常用液壓元件
一、液壓泵
液壓泵是液壓系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換元件,它將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成工作液體的壓力能.在液壓系統(tǒng)中,液壓泵作為動(dòng)力源,提供液壓傳動(dòng)系統(tǒng)所需要的流量和壓力.
1,液壓泵的基本工作原理
液壓泵是通過(guò)密封容積的變化來(lái)完成吸油和壓油的,其輸出流量的大小取決于密封容積的變化量,故稱(chēng)其為容積式液壓泵.
容積式液壓泵基本工作原理是:
(1)必須能形成密封的工作空間,其容積能做周期性變化.
(2)必須有與容積變化相協(xié)調(diào)的配流方式.
2、液壓泵的類(lèi)型
液壓泵按其結(jié)構(gòu)形式不同可分為齒輪泵,葉片泵,柱塞泵和螺桿泵等類(lèi)型.按輸出流量能否變化可分為定量泵和變量泵.按液壓泵的輸油方向能否改變可分為單向泵和雙向泵.
3,外嚙合齒輪泵
外嚙合齒輪泵的殼體,端蓋和齒輪的各個(gè)齒間槽組成了許多密封工作腔.當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí),吸油腔由于相互嚙合的輪齒逐漸脫開(kāi),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力的作用下,經(jīng)吸油管進(jìn)入吸油腔,將齒間槽充滿,并隨著齒輪旋轉(zhuǎn),把油液帶到壓油腔內(nèi).
在壓油區(qū)一側(cè),由于輪齒在這里逐漸進(jìn)入嚙合,密封工作腔容積不斷減小,油液便被擠出去,從壓油腔輸送到壓力管路中去.在齒輪泵的工作過(guò)程中,只要兩齒輪的旋轉(zhuǎn)方向不變,其吸,排油腔的位置也就確定不變的.這里嚙合點(diǎn)處的齒面接觸線一直起著分隔離高,低壓腔的作用,因此在齒輪泵中不需要設(shè)置專(zhuān)門(mén)的配流機(jī)構(gòu).
外嚙合齒輪泵的泄漏,困油和徑向液壓力不平衡是影響齒輪泵性能指標(biāo)和壽命的三大問(wèn)題.
①泄漏
齒輪泵存在著三個(gè)可能產(chǎn)生泄漏的部位:齒輪端面和端蓋間:
齒輪外圓和殼體內(nèi)孔間以及兩個(gè)齒輪的齒面嚙合處.其中對(duì)泄漏影響最大的是齒輪端面和端蓋間的軸向間隙,通過(guò)軸向間隙的泄漏量可占總泄漏量的75—80%,因?yàn)檫@里泄漏途徑短,泄漏面積大.軸向間隙過(guò)大,泄漏量多,會(huì)使容積效率降低;但間隙過(guò)小,齒輪端面和端蓋之間的機(jī)械摩擦損失增加,會(huì)使泵的機(jī)械效率降低.因此設(shè)計(jì)和制造時(shí)必須嚴(yán)格控制泵的軸向間隙.
②困油
齒輪泵要平穩(wěn)工作,齒輪嚙合的重疊系數(shù)必須大于1,也就是說(shuō)要求在一對(duì)輪齒即將脫開(kāi)嚙合前,后面的一對(duì)輪齒就要開(kāi)始嚙合,在這一小段時(shí)間內(nèi),同時(shí)嚙合的就有兩對(duì)輪齒,這時(shí)留在齒間的油液就困在兩對(duì)輪齒和前后泵蓋所形成的一個(gè)密閉空間中,當(dāng)齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí),這個(gè)空間的容積逐漸減小,由于油液的可壓縮性很小,當(dāng)封閉空間的容積減小時(shí),被困的油液受擠壓,壓力急劇上升,油液從零件接合面的縫隙中強(qiáng)行擠出,使齒輪和軸承受到很大的徑向力;
當(dāng)齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn),這個(gè)封閉容積又逐漸增大,而容積增大又會(huì)造成局部真空,使油液中溶解的氣體分離,產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象,這些都將使齒輪泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲,這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象.
消除困油的方法,通常是在齒輪泵的兩側(cè)端蓋上銑兩條卸荷槽.
③徑向不平衡力
在齒輪泵中,作用在齒輪外圓上的壓力是不相等的,在高壓腔和吸油腔處齒輪外圓和齒廓表面承受著工作壓力和吸油腔壓力,在齒輪和殼體內(nèi)孔的徑向間隙中,可以認(rèn)為壓力由高壓腔壓力逐漸分級(jí)下降到吸油腔壓力,這些液體壓力綜合作用的結(jié)果,相當(dāng)于給齒輪一個(gè)徑向的作用力(即不平衡力)使齒輪和軸承受載.工作壓力越大.徑向不平衡力也越大.
徑向不平衡力很大時(shí)能使軸彎曲,齒頂與殼體產(chǎn)生接觸,同時(shí)加速軸承的磨損,降低軸承壽命.為了減小徑向不平衡力的影響,有的泵上采取了縮小壓油口的辦法,使壓力油僅作用在一個(gè)齒到兩個(gè)齒的范圍內(nèi),同時(shí)適當(dāng)增大徑向間隙,使齒輪在壓力作用下,齒頂不能和殼體相接觸.
齒輪泵是定量泵,排量不可改變:齒輪泵一般應(yīng)用于中,低壓系統(tǒng).
4、葉片泵 根據(jù)各密封工作容積在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周吸,排油液次數(shù)的不同,葉片泵分為兩類(lèi),即完成一次吸,排油液的單作用葉片泵和完成兩次吸,排油液的雙作用葉片泵,單作用葉片泵多為變量泵.
①單作用葉片泵的工作原理
在定子,轉(zhuǎn)子,葉片和兩側(cè)配油盤(pán)間就形成若干個(gè)密封的工作空間,當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時(shí),吸油區(qū)葉片逐漸伸出,葉片間的工作空間逐漸增大,從吸油口吸油;在排油區(qū),葉片被定子內(nèi)壁逐漸壓進(jìn)槽內(nèi),工作空間逐漸縮小,將油液從壓油口壓出,實(shí)現(xiàn)排油.轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周,每個(gè)工作空間完成一次吸油和壓油,因此稱(chēng)為單作用葉片泵.轉(zhuǎn)子不停地旋轉(zhuǎn),泵就不斷地吸油和排油.
②雙作用葉片泵的工作原理
雙作用葉片泵也是由定子,轉(zhuǎn)子,葉片和配油盤(pán)等組成,轉(zhuǎn)子和定子中心重合,定子內(nèi)表面由兩段長(zhǎng)半徑,兩段短半徑和四段過(guò)渡曲線所組成.當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),葉片在離心力和(建壓后)根部壓力油的作用下,在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)作徑向移動(dòng)而壓向定子內(nèi)表面,由葉片,定子的內(nèi)表面,轉(zhuǎn)子的外表面和兩側(cè)配油盤(pán)間就形成若干個(gè)密封空間,當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),處在小圓弧上的密封空間經(jīng)過(guò)渡曲線而運(yùn)動(dòng)到大圓弧的過(guò)程中,葉片外伸,密封空間的容積增大,要吸入油液;
再?gòu)拇髨A弧經(jīng)過(guò)渡曲線運(yùn)動(dòng)到小圓弧的過(guò)程中,葉片被定子內(nèi)壁逐漸壓進(jìn)槽內(nèi),密封空間容積變小,將油液從壓油口壓出,因而,當(dāng)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周,每個(gè)工作空間要完成兩次吸油和壓油,所以稱(chēng)之為雙作用葉片泵,這種葉片泵由于有兩個(gè)吸油腔和兩個(gè)壓油腔,并且各自的中心夾角是對(duì)稱(chēng)的,所以作用在轉(zhuǎn)子上的油液壓力相互平衡,因此雙作用葉片泵又稱(chēng)為卸荷式葉片泵,為了要使徑向力完全平衡,密封空間數(shù)(即葉片數(shù))應(yīng)當(dāng)是雙數(shù).
5、雙級(jí)葉片泵和雙聯(lián)葉片泵
雙級(jí)葉片泵是由兩個(gè)普通壓力的單級(jí)葉片泵裝在一個(gè)泵體內(nèi)在油路上串接而成的;雙聯(lián)葉片泵是由兩個(gè)單級(jí)葉片泵裝在一個(gè)泵體內(nèi)在油路上并聯(lián)組成.兩個(gè)單級(jí)葉片泵的轉(zhuǎn)子由同一傳動(dòng)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn).
6、柱塞泵
柱塞泵是靠柱塞在缸體中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)造成密封容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油與壓油的液壓泵,按柱塞的排列和運(yùn)動(dòng)方向不同,可分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩大類(lèi).
①?gòu)较蛑?br />
徑向柱塞泵有軸配流式和閥配流式兩種形式.
徑向柱塞泵的柱塞徑向排列安裝在缸體(轉(zhuǎn)子)中,閥配流式徑向柱塞泵一般由偏心軸驅(qū)動(dòng),軸配流式徑向柱塞泵的定子和轉(zhuǎn)子之間有偏心距e,當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)一周時(shí),每個(gè)柱塞底部的密封容積完成一次吸壓油,轉(zhuǎn)子連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),即完成吸壓油工作.
②軸向柱塞泵
軸向柱塞泵有兩種形式,直軸式(斜盤(pán)式)和斜軸式(擺缸式).
直軸式軸向柱塞泵主要由缸體,配油盤(pán),柱塞和斜盤(pán)等組成.柱塞沿圓周均勻分布在缸體內(nèi).傳動(dòng)軸與缸體軸線重合,斜盤(pán)與缸體軸線傾斜一角度Y,柱塞靠機(jī)械裝置或低壓油作用下壓緊在斜盤(pán)上,配油盤(pán)和斜盤(pán)固定不轉(zhuǎn),當(dāng)原動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸使缸體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于斜盤(pán)的作用,迫使柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng),并通過(guò)配油盤(pán)的配油窗口進(jìn)行吸油和壓油.缸體每轉(zhuǎn)一周,每個(gè)柱塞各完成吸,壓油一次,如改變斜盤(pán)傾角γ,就能改變柱塞行程的長(zhǎng)度,即改變液壓泵的排量,改變斜盤(pán)傾角方向,就能改變吸油和壓油的方向,即成為雙向變量泵.
斜軸式軸向柱塞泵的缸體軸線相對(duì)傳動(dòng)軸軸線成一傾斜角γ,傳動(dòng)軸端部用萬(wàn)向鉸鏈,連桿與缸體中的每個(gè)柱塞相聯(lián)結(jié),當(dāng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過(guò)萬(wàn)向鉸鏈,連桿使柱塞和缸體一起轉(zhuǎn)動(dòng),并迫使柱塞在缸體中作往復(fù)運(yùn)動(dòng),借助配油盤(pán)進(jìn)行吸油和壓油.
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