液气压传动与控制第3章 动力元件

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1、第3章动力元件3.1概述众所周知，液压与气动的主要区别就是工作介质不同，即采用的压力源不同。液压系统是以液压泵作为提供一定流量和压力的能源装置，而气压系统则是以空气压缩机作为压力源装置。液压泵和空气压缩机是液压与气动的动力元件，均是系统中的能量转换装置。13.1.1液压泵的工作原理和分类图3.1所示为单柱塞式液压泵的工作原理图。柱塞在弹簧3的作用下紧靠偏心轮8的外圆表面，当电动机带动偏心轮旋转时，柱塞在偏心轮和弹簧的作用下作往复运动。当柱塞被偏心轮推动向下运动时，密封工作腔a的容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在

2、大气压力作用下，经吸油管1顶开单向阀2进入a腔，这就是液压泵的吸油过程。23由上述分析可知液压泵工作的基本条件是：①必须具备一个或若干个密封油腔，且密封油腔的容积应能不断变化，液压泵的吸、压油过程就是靠密封容积的不断变化而实现的。②油箱必须与大气相通，这是自吸式液压泵的吸油条件。③油压决定于外界负载，这是油压形成的条件。图3.1的压油过程中，液压泵输油压力的高低取决于油液从单向阀4排出时所遇到的阻力，阻力越大油压越高。④必须使泵在吸油时吸油腔与油箱相通，而与压油腔不通；在压油时压油腔与压油管道相通，而与吸油腔不通。43

3、.1.2空气压缩机的工作原理和分类图3.2所示为气压传动系统中最常用的往复活塞式空气压缩机的工作原理图。当活塞3向右移动时，气缸2内活塞左腔的压力低于大气压力pa，吸气阀9被打开，空气在大气压力作用下进入气缸2内，此过程称为“吸气过程”；当活塞向左移时，吸气阀9在缸内压缩气体的作用下关闭，缸内气体被压缩，此过程称为“压缩过程”。563.2.1排量、流量和压力（1）排量和流量排量V是液压泵在无泄漏的情况下，泵轴每转一转所排出的液体体积。其值仅取决于密封工作腔的数目和结构尺寸的大小。如图3.1所示的单柱塞泵，设柱塞的直径为

4、d，行程为L，则其排量3.2液压泵的性能参数7（2）压力工作压力p是液压泵工作时输出液体的实际压力。其值取决于负载（包括管路阻力）。额定压力ps是液压泵的密封能力和结构强度所决定的、保证正常工作所允许的最高工作压力。最高压力pmax是液压泵在短时间内超载运转时所允许的极限压力。83.2.2转速额定转速ns是在额定输出功率下，能连续长时间正常运转的最高转速。最高转速nmax是在额定压力下，允许超过额定转速短暂运行的极限转速，超过它就将产生气蚀现象。最低转速nmin是正常运转所允许的最低转速，低于它就不能实现有效的自吸。3

5、.2.3功率和效率输入功率Psr是液压泵的输入功率等于原动机的输出功率。用输出转矩T和角速度ω来表示，即：Psr=Tω。910在各种类型的容积式泵中，齿轮泵具有结构简单、制造容易、成本低、体积小、重量轻、工作可靠，以及对油液污染不太敏感、转速范围大等优点。但齿轮泵的零件在磨损后不易修复，互换性差，且低压齿轮泵的容积效率较低，流量脉动、压力脉动和噪声都较大。一般齿轮泵的工作压力为2.5～17.5MPa，高压齿轮泵的压力可达到21～35MPa，流量为2.5～200L／min。3.3齿轮泵113.3.1工作原理齿轮泵有内啮合

6、与外啮合两种。（1）外啮合齿轮泵的工作原理图3.4所示为外啮合齿轮泵的工作原理图。它主要由装在泵体Ⅲ内的一对相互啮合的齿轮Ⅰ和Ⅱ，以及两端盖Ⅳ所组成。泵体、端盖和齿轮的齿间组成若干个密封工作腔。当主动轮Ⅰ和从动轮Ⅱ按图示方向旋转时，吸油腔a由于啮合着的轮齿逐渐脱开，其密封工作容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力作用下被吸进来，并随着齿轮旋转。（2）内啮合齿轮泵的工作原理内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵（又名转子泵）两种。12131415（3）齿轮泵的流量计算渐开线内、外啮合齿轮泵的流量计算是以单位时

7、间内有多少齿间槽将油液从吸油腔带到压油腔为依据的。当齿轮齿数为z、节圆直径为D、齿高为h、齿宽为b、模数为m时，若以轮齿的体积代替齿间的体积并加以修正（修正系数为K），则其流量计算公式为163.3.2困油现象及径向液压力不平衡（1）困油现象及其消除措施为了保证齿轮泵工作时齿轮传动的平稳性、连续性和吸、压油腔的严格密封，必须使齿轮啮合的重叠系数ε>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。由于两对轮齿同时处于啮合状态，此时留在齿间的油液被困于两对轮齿所形成的密闭容积之间，如图3.7所示。随着齿轮的旋转，密封

8、容积由大变小，再由小变大（见图3.8），这种现象称为齿轮泵的困油现象。1718（2）径向液压力不平衡及其改善措施由图3.4可知，齿轮泵下腔为吸油腔，其压力一般低于大气压；上腔为压油腔，其压力为工作压力。因此处于压油腔一侧的轮齿受到较大的液压力作用；另一方面，压油腔的油通过齿顶间隙泄漏到吸油腔一侧去，这泄漏油液的压力每经过一个齿减压