液压系统管理 - 常用液压元件

一、液压泵

液压泵是液压系统中的能量转换元件,它将原动机的机械能转换成工作液体的压力能.在液压系统中,液压泵作为动力源,提供液压传动系统所需要的流量和压力.

1,液压泵的基本工作原理

液压泵是通过密封容积的变化来完成吸油和压油的,其输出流量的大小取决于密封容积的变化量,故称其为容积式液压泵.

容积式液压泵基本工作原理是:

(1)必须能形成密封的工作空间,其容积能做周期性变化.

(2)必须有与容积变化相协调的配流方式.

2、液压泵的类型

液压泵按其结构形式不同可分为齿轮泵,叶片泵,柱塞泵和螺杆泵等类型.按输出流量能否变化可分为定量泵和变量泵.按液压泵的输油方向能否改变可分为单向泵和双向泵.

3,外啮合齿轮泵

外啮合齿轮泵的壳体,端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔.当齿轮旋转时,吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开,密封工作容积逐渐增大,形成部分真空,因此油箱中的油液在外界大气压力的作用下,经吸油管进入吸油腔,将齿间槽充满,并随着齿轮旋转,把油液带到压油腔内.

在压油区一侧,由于轮齿在这里逐渐进入啮合,密封工作腔容积不断减小,油液便被挤出去,从压油腔输送到压力管路中去.在齿轮泵的工作过程中,只要两齿轮的旋转方向不变,其吸,排油腔的位置也就确定不变的.这里啮合点处的齿面接触线一直起着分隔离高,低压腔的作用,因此在齿轮泵中不需要设置专门的配流机构.

外啮合齿轮泵的泄漏,困油和径向液压力不平衡是影响齿轮泵性能指标和寿命的三大问题.

①泄漏

齿轮泵存在着三个可能产生泄漏的部位:齿轮端面和端盖间:

齿轮外圆和壳体内孔间以及两个齿轮的齿面啮合处.其中对泄漏影响最大的是齿轮端面和端盖间的轴向间隙,通过轴向间隙的泄漏量可占总泄漏量的75—80%,因为这里泄漏途径短,泄漏面积大.轴向间隙过大,泄漏量多,会使容积效率降低;但间隙过小,齿轮端面和端盖之间的机械摩擦损失增加,会使泵的机械效率降低.因此设计和制造时必须严格控制泵的轴向间隙.

②困油

齿轮泵要平稳工作,齿轮啮合的重叠系数必须大于1,也就是说要求在一对轮齿即将脱开啮合前,后面的一对轮齿就要开始啮合,在这一小段时间内,同时啮合的就有两对轮齿,这时留在齿间的油液就困在两对轮齿和前后泵盖所形成的一个密闭空间中,当齿轮继续旋转时,这个空间的容积逐渐减小,由于油液的可压缩性很小,当封闭空间的容积减小时,被困的油液受挤压,压力急剧上升,油液从零件接合面的缝隙中强行挤出,使齿轮和轴承受到很大的径向力;

当齿轮继续旋转,这个封闭容积又逐渐增大,而容积增大又会造成局部真空,使油液中溶解的气体分离,产生气穴现象,这些都将使齿轮泵产生强烈的噪声,这就是齿轮泵的困油现象.

消除困油的方法,通常是在齿轮泵的两侧端盖上铣两条卸荷槽.

③径向不平衡力

在齿轮泵中,作用在齿轮外圆上的压力是不相等的,在高压腔和吸油腔处齿轮外圆和齿廓表面承受着工作压力和吸油腔压力,在齿轮和壳体内孔的径向间隙中,可以认为压力由高压腔压力逐渐分级下降到吸油腔压力,这些液体压力综合作用的结果,相当于给齿轮一个径向的作用力(即不平衡力)使齿轮和轴承受载.工作压力越大.径向不平衡力也越大.

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,降低轴承寿命.为了减小径向不平衡力的影响,有的泵上采取了缩小压油口的办法,使压力油仅作用在一个齿到两个齿的范围内,同时适当增大径向间隙,使齿轮在压力作用下,齿顶不能和壳体相接触.

齿轮泵是定量泵,排量不可改变:齿轮泵一般应用于中,低压系统.

4、叶片泵 根据各密封工作容积在转子旋转一周吸,排油液次数的不同,叶片泵分为两类,即完成一次吸,排油液的单作用叶片泵和完成两次吸,排油液的双作用叶片泵,单作用叶片泵多为变量泵.

①单作用叶片泵的工作原理

在定子,转子,叶片和两侧配油盘间就形成若干个密封的工作空间,当转子回转时,吸油区叶片逐渐伸出,叶片间的工作空间逐渐增大,从吸油口吸油;在排油区,叶片被定子内壁逐渐压进槽内,工作空间逐渐缩小,将油液从压油口压出,实现排油.转子每转一周,每个工作空间完成一次吸油和压油,因此称为单作用叶片泵.转子不停地旋转,泵就不断地吸油和排油.

②双作用叶片泵的工作原理

双作用叶片泵也是由定子,转子,叶片和配油盘等组成,转子和定子中心重合,定子内表面由两段长半径,两段短半径和四段过渡曲线所组成.当转子转动时,叶片在离心力和(建压后)根部压力油的作用下,在转子槽内作径向移动而压向定子内表面,由叶片,定子的内表面,转子的外表面和两侧配油盘间就形成若干个密封空间,当转子旋转时,处在小圆弧上的密封空间经过渡曲线而运动到大圆弧的过程中,叶片外伸,密封空间的容积增大,要吸入油液;

再从大圆弧经过渡曲线运动到小圆弧的过程中,叶片被定子内壁逐渐压进槽内,密封空间容积变小,将油液从压油口压出,因而,当转子每转一周,每个工作空间要完成两次吸油和压油,所以称之为双作用叶片泵,这种叶片泵由于有两个吸油腔和两个压油腔,并且各自的中心夹角是对称的,所以作用在转子上的油液压力相互平衡,因此双作用叶片泵又称为卸荷式叶片泵,为了要使径向力完全平衡,密封空间数(即叶片数)应当是双数.

5、双级叶片泵和双联叶片泵

双级叶片泵是由两个普通压力的单级叶片泵装在一个泵体内在油路上串接而成的;双联叶片泵是由两个单级叶片泵装在一个泵体内在油路上并联组成.两个单级叶片泵的转子由同一传动轴带动旋转.

6、柱塞泵

柱塞泵是靠柱塞在缸体中作往复运动造成密封容积的变化来实现吸油与压油的液压泵,按柱塞的排列和运动方向不同,可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类.

①径向柱塞泵

径向柱塞泵有轴配流式和阀配流式两种形式.

径向柱塞泵的柱塞径向排列安装在缸体(转子)中,阀配流式径向柱塞泵一般由偏心轴驱动,轴配流式径向柱塞泵的定子和转子之间有偏心距e,当转子回转一周时,每个柱塞底部的密封容积完成一次吸压油,转子连续运转,即完成吸压油工作.

②轴向柱塞泵

轴向柱塞泵有两种形式,直轴式(斜盘式)和斜轴式(摆缸式).

直轴式轴向柱塞泵主要由缸体,配油盘,柱塞和斜盘等组成.柱塞沿圆周均匀分布在缸体内.传动轴与缸体轴线重合,斜盘与缸体轴线倾斜一角度Y,柱塞靠机械装置或低压油作用下压紧在斜盘上,配油盘和斜盘固定不转,当原动机通过传动轴使缸体转动时,由于斜盘的作用,迫使柱塞在缸体内作往复运动,并通过配油盘的配油窗口进行吸油和压油.缸体每转一周,每个柱塞各完成吸,压油一次,如改变斜盘倾角γ,就能改变柱塞行程的长度,即改变液压泵的排量,改变斜盘倾角方向,就能改变吸油和压油的方向,即成为双向变量泵.

斜轴式轴向柱塞泵的缸体轴线相对传动轴轴线成一倾斜角γ,传动轴端部用万向铰链,连杆与缸体中的每个柱塞相联结,当传动轴转动时,通过万向铰链,连杆使柱塞和缸体一起转动,并迫使柱塞在缸体中作往复运动,借助配油盘进行吸油和压油.

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