第二章液压动力元件思维导图

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液压动力元件

• 液压泵
  • 液压泵将原动机输出的机械能转化为工作液体的压力能，向液压系统提供具有一定流量和压力的液压油
  • 液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵
  • 特点
    • 具有若干个密封且又可以周期性变化的空间
    • 油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力
    • 具有相应的配流装置
  • 主要性能参数
    • 压力
      • 工作压力：液压泵实际工作时的输出压力
      • 额定压力：液压泵正常工作条件下，连续运转的最高压力
      • 最高允许压力：在超过额定压力的条件下，允许液压泵短暂运行的最高压力
    • 排量：液压泵每转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得到的排出液体的体积
    • 流量
      • 理论流量：在不考虑液压泵泄漏流量的条件下，液压泵在单位时间内所排出的液体体积
      • 实际流量：液压泵在实际工作时，单位时间内所排出的液体体积，等于理论流量减去泄漏和压缩损失后的流量
      • 额定流量：液压泵在正常工作条件下，必须保证的流量
    • 容积损失：液压泵在流量上的损失
    • 机械损失：液压泵在转矩还是那个的损失，等于液压泵的理论转矩与实际输入转矩之比
    • 功率
      • 输入功率：作用在液压泵主轴上的机械功率
      • 输出功率：液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压差和输出流量的乘积
    • 总效率：实际输出功率与实际输入功率之比，等于机械效率与容积效率的乘积
• 齿轮泵
  • 齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种压泵，它一般做成定量泵
  • 外啮合齿轮泵
    • 啮合点处的齿面接触线分隔高、低压两腔并起折配油作用，因此不需要设置专门的配油机构
    • 排量
      • 通常修正为
    • 流量
      • 理论流量
      • 实际流量
    • 流量脉动率
    • 结构特点
      • 泄露
        • 泄露部位：齿轮端面和端盖间，齿轮外圆和壳体内孔间，两个齿轮的齿面啮合处
        • 泵压力越高，泄露越大
      • 困油
        • 产生原因：在两对齿轮同时啮合的这一小段时间内，留在齿间的油液困在两对轮齿和前后泵盖所形成的一个密闭空间中
        • 由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命
        • 消除办法：在齿轮泵的两侧端盖上开一对矩形卸荷槽
      • 径向不平衡
        • 产生原因：吸油腔和压油腔之间存在差异
        • 危害：径向不平衡力很大时能使轴弯曲，齿顶与壳体产生接触，同时加速轴承的磨损，降低轴承的寿命
        • 减小措施：缩小压油口
      • 提高压力措施：减小端面泄露，一般采用齿轮端面间隙自动补偿的办法
      • 优点
        • 结构简单，制造方便，价格低廉
        • 结构紧凑，体积小，重量轻
        • 自吸性能好，对油污不敏感
        • 工作可靠，便于维护
      • 缺点
        • 一些机件承受不平衡径向力，磨损严重
        • 泄露大，工作压力的提高受到限制
        • 流量脉动大，因而压力脉动和噪声都比较大
  • 内啮合齿轮泵
    • 有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵两种，小齿轮为主动轮
    • 优点
      • 结构紧凑，尺寸小，重量轻,由于齿轮转向相同，相对滑动速度小，磨损小,使用寿命长，流量脉动远小于外啮合齿轮泵，因而压力脉动和噪声都较小
      • 容许使用高转速(高转速下的离心力能使油液更好的充入密封工作腔) ，可获得较高的容积效率
    • 缺点
      • 齿形复杂，加工精度要求高，需要专门的制造设备，造价高
• 叶片泵
  • 单作用叶片泵
    • 转子旋转一周吸、压油一次，多用于变量泵
    • 转子转一周，两相邻叶片间的密封容积变化量
    • 排量
    • 流量
      • 理论流量
      • 实际流量
    • 特点
      • 处在压油腔的叶片顶部受到压力油的作用，要把叶片推入转子槽内
      • 为了使叶片顶部可靠地和定子内表面相接触,压油腔一侧的叶片底部要与压油腔相通，吸油腔一侧的叶片底部要与吸油腔相通，这里的叶片仅靠离心力的作用顶在定子内表面上
      • 由于转子受到不平衡的径向液压作用力。因此单作用叶片泵不宜用于高压
  • 双作用叶片泵
    • 转子旋转一周吸、压油两次，均为定量泵
    • 排量
    • 平均流量
    • 在配油盘的压油窗口靠叶片从封油区进入压油区的一边开有一个截面形状为三角形的三角槽，使两叶片之间的封闭油液在未进入压油区之前就通过该三角槽与压力油相通，使其压力逐渐上升，因而缓减了流量和压力脉动并降低了噪声
    • 吸油区叶片两端压力不平衡，限制了双作用叶片泵工作压力的提高
    • 提高压力措施
      • 减小作用在叶片底部的油液压力：内装小减压阀通到吸油区的叶片底部，使叶片压向定子内表面的作用力不致过大
      • 减小叶片底部承受压力油作用的面积
      • 使叶片顶部和底部的液压作用力平衡
• 柱塞泵
  • 柱塞泵靠柱塞在缸体中作往复运动造成密封容积变化来实现吸油和压油
  • 径向柱塞泵
    • 柱塞靠离心力的作用下在缸体的径向孔内运动，形成了泵的密封工作容腔
    • 排量
    • 流量
    • 当柱塞较多且为奇数时，流量脉冲较小，因此径向柱塞泵柱塞的个数通常是7个或9个
  • 轴向柱塞泵
    • 直轴式柱塞泵
      • 排量
      • 实际流量
      • 滑履结构
        • 为防止磨损，一般轴向柱塞泵都在柱塞头部装一滑履
        • 滑履是按静压轴承原理设计的，缸体中的压力油经过柱塞球头中间小孔流入滑履油室，使滑靴和斜盘间形成液体润滑，改善了柱塞头部和斜盘的接触情况
        • 有利于提高轴向柱塞泵的压力
    • 斜轴式轴向柱塞泵：缸体轴线和传动轴轴线不在一条直线上
    • 斜盘式轴向柱塞泵：缸体轴线和传动轴轴线重合
  • 优点
    • 圆柱形的柱塞和缸孔，加工方便，可得到较高的配合精度，密封性能好，在高压下工作仍有较高的容积效率
    • 只要改变柱塞的工作行程就能改变流量，易于实现变量
• 液压泵的噪声
  • 产生原因
    • 泵的流量脉动和压力脉动，造成泵构件的振动
    • 泵从吸油腔突然和压油腔相通，或从压油腔突然和吸油腔相通，产生的流量和压力突变，对噪声的影响大
    • 空穴现象
    • 泵内流道具有截面突然扩大和收缩、急拐弯，通道截面过小而导致液体紊流、旋涡及喷流，使噪声加大
    • 由于机械原因，如转动部分不平衡、轴承不良、泵轴的弯曲等机械振动引起的机械噪声
  • 降低措施
    • 消除泵内部油液压力的急剧变化
    • 吸收液压泵流量及压力脉动，可在液压泵的出口装置消音器
    • 装在油箱上的泵应使用橡胶垫减振
    • 压油管的一段用橡胶软管，对泵和管路的连接进行隔振
    • 防止泵产生空穴现象，可采用直径较大的吸油管，减小管道局部阻力；采用大容量的吸油滤油器，防止油液中混入空气；合理设计液压泵，提高零件刚度
• 液压泵的选用
  • 各类液压泵特点
    • 外啮合齿轮泵：对油不敏感，结构简单，造价低，脉动大，噪声大
    • 内啮合齿轮泵：对油不敏感，结构简单，造价高，脉动小，噪声小
    • 单作用叶片泵：可变量，压力低，受径向不平衡力，噪声大
    • 双作用叶片泵：对油敏感，结构紧凑，不可变量，不受径向不平衡力，噪声小
    • 柱塞泵：可变量，压力高，对油敏感，噪声大