[工學]液壓與氣壓傳動課件-文庫吧

【正文】 達的 實際輸出的轉矩 TM與 理論轉矩 TMt之比稱為 馬達的機械效率 ηMm 第二章 qp?T液壓馬達 1MMmMtTT? ??M M tTT?qp?T液壓泵 因為有摩擦消耗能量 tTT ? 1??TT tm?馬達輸出功率 PMo與輸入功率 PMi之比稱馬達的總 效 率 。 轉矩和轉速 總效率 ηM (3— 10)P62 mMvMiMoMM PP??? ??（ 1） 理論輸出轉矩 TMt 由能量守衡定理 ： pqT ???pVpqT MtM ???? ?(3— 6)P62 第二章 (2) 實際輸出轉矩 TM mMmMtMM pVTT ?? ???（ 3） 轉速 n VqVqn vMMtM???(3— 3) P62 第二章 常用的計算公式： 計算泵的輸入功率 rvmpqPP? ? ???計算 泵 的輸出流量 vvt Vnqq ?? ??計算馬達的實際輸出轉矩 mMmMtMM pVTT ?? ???計算馬達的實際輸出轉速 VqVqn vMMtM ???第二章 例 題 講 解 例 某液壓泵的工作壓力為 ， 理論流量為 63 L∕min， 容積效率 為 ， 機械效率為 ， 試求 （ 1） 液壓 泵輸出流量 ； （ 2） 液壓 泵輸出功率 ； （ 3） 液壓 泵需輸入功率 。 （ 1） 液壓泵輸出 流量 解： tvqq ??根據公式 63 0. 9 56 .7 / m intvq q l?? ? ? ?第二章 （ 2 ） 液壓 泵輸出功率 pqP ?根據公式 636. 3 10 56 .7 10 / 60 5. 95P pq KW?? ? ? ? ? ?（ 3 ） 液壓泵 需 輸入功率 mvrPP ???根據公式 5 . 5 9 7 . 7 80 . 9 0 . 8 5r vmPP K W??? ? ??第二章 例 某液壓馬達排量為 250 mL/r， 入口壓力為 10MPa， 出口壓力為 MPa， 容積效率和機械效率均 為 ， 若輸入流量為 100 L/min， 試求 (1) 液壓馬達 的實際輸出轉矩 ； (2) 液壓馬達 的實際輸出轉速 。 (1)液 壓馬達實際輸出轉矩 TM 解 mMmMtMM pVTT ?? ???根據公式 mNT M ???????? ? 3 4 02/ 5 010)( 66 ?(2) 液 壓馬達實際輸出轉速 n 根據公式 VqVqn vMMtM ???mi n/3 6 02 5 0/ 0 0 3 rn ????答 ： (1) 液壓馬達 的實際輸出轉矩 為 ； (2) 液壓馬達 的實際輸出轉速 為 360r/min。 第二章 例 某液壓馬達的進油壓力為 10MPa， 排量為 200 103L/r， 總效率為 ， 機械效率為 ， 試求 (1) 該馬達輸出的理論轉矩 ； (2) 若馬達的轉速為 500 r/min， 則輸入馬達的 流量為多少 ? (3) 若外負載 為 200 Nm（ n=500r/min） 時馬達 的輸入功率和輸出功率各為多少 ? 解 : (1) 該馬達輸出的理論轉矩 根據公式 pVT tM ??由題意可知 0?出pPaMpp 10????mNpVT tM ??????????210102022022 336?(2) n=500 r/min 時馬達的理論流量 m i n/1 0 05 0 0102 0 0 3 LVnq tM ????? ? ???mMMvM ????m i n/1 2 0 0 LqqvMtMM ???? ?即輸入馬達的流量為 120L/min。 (3) 當壓力為 10 MPa時 ， 它輸出的實際轉矩為 mNTT mMtMM ????? ? 當外負載為 200 Nm， 壓力差 (即馬達進口壓力 )將 下降，不是 10MPa， 而是 PaMPaM 200 ??∴ 馬達的輸入功率為 : MvMiM pqp V nP ?????KWpqP MiM 1460/101 2 36 ??????? ?馬達的輸出功率 KWPP MiMoM ???? ?答 ： (1) 該馬達輸出的理論轉矩為 ； (2) 若馬達的轉速為 500 r/min， 則輸入馬達 的流量為 120L/min； (3) 若外負載為 200 Nm（ n=500r/min） 時馬 達的輸入功率為 14KW,輸出 功率 為 。 三、液壓泵的特性曲線 p41 液壓泵的特性曲線由試驗得到，它反映了液壓泵的性能 。 曲線的橫坐標為液壓泵的工作壓力 P， 縱坐標分別為液壓泵的流量 q、 容積效率 ηv、 總效率 η等。(它是液壓泵在特定的介質 、 轉速和油溫下試驗而得 ) 。 第二章 液壓泵的性能曲線 Pq v ??rPp由圖示曲線可知 液壓泵的實際流量和容積效率隨其工作壓力 升高而降低 ； 泵的總效率隨著壓力升高而增大，在泵的額定 壓力下總效率 η最高，到達最高值后下降 ； 液壓泵的輸入功率隨其工作壓力升高而增加。 第二章 四、液壓泵的圖形符號 constant displacement pump 第二章 液壓泵的圖形符號 variable pump 第二章 五、液壓馬達的圖形符號 單向變量馬達 單向定量馬達 constant displacement motor 第二章 液壓馬達的圖形符號 雙向定量馬達 雙向變量馬達 第二章 高壓齒輪泵 （ p≥16 ～ 32MPa） 167。 2— 2 齒輪式液壓泵與齒輪式液壓馬達 按結構分，齒輪泵可分為 內 嚙合和 外 嚙合 兩種 ， 外嚙合齒輪泵 應用廣泛，我們主要講它，簡稱為 齒輪泵 。 齒輪泵的種類很多，按工作壓力大致可分為： 齒輪式 液壓泵 ?低壓齒輪泵 （ p≤） 中壓齒輪泵 （ p≥ ～ 8MPa） 中高壓齒輪泵 （ p≥8 ～ 16MPa） 一、 齒輪泵 (gear pump)的工作原理 p54 齒輪泵的殼內裝有一對相同的外嚙合齒輪，齒輪兩側靠端蓋封閉，殼體、端蓋 (上 、 下端蓋 )和齒輪的各個齒間槽組成 若干密封的工作腔 ，當齒輪按圖示方向旋轉時 ， 吸油腔由于嚙合著的輪齒退出嚙合點 ，密封工作腔的容積逐漸增大，因而形成部分真空 。油箱里的油液在大氣壓的作用下 ， 經吸油管被吸入，充填所形成的部分真空，并隨著齒輪旋轉。當油液到達壓油區時，由于齒輪逐漸進入嚙合區，密封工作腔的容積不斷減小，因而油液被壓出去，液壓泵不斷地旋轉，不斷地完成吸油、壓油過程。 第二章 齒輪泵的吸油 區和壓油區是 由相互嚙合的 輪齒 、 齒頂與 泵殼內壁的粘 合而隔開的， 相當于 配流機 構 。 二、 困油現象及消除措施 為保證齒輪泵流量連續及高低壓腔嚴格密封，必須使齒輪重合系數 ε1，一般取 ～ ，既總有兩對齒輪同時嚙合，因此就有一部分油液被困在兩對齒輪所形成的密封腔之內，隨著先困油區逐漸減小，后又逐漸增大，密封容積減小會使被困油液受擠而產生高壓，并從縫隙中流出，導致油液發熱，軸承等機件也受到很大的額外負載作用，封閉容積增大又會造成局部真空，形成氣穴，無論是前者還是后者，都會產生強烈的噪聲，對泵工作不利，這就是齒輪泵的 困油現象 。 困油現象 第二章 第二章 第二章 在齒輪兩端蓋板上開卸荷槽 ，即當封閉容積由大變小時，通過一個卸荷槽使其與壓油腔相通；而當封閉容積由小變大時，通過另一個卸荷槽使其與吸油腔相通。 注 :消除困油現象的卸荷槽 非對稱分布 ，偏向吸油腔。 消除措施 困油現象動畫 第二章 三、 泄漏及徑向受力平衡問題 齒輪泵的泄漏比較大，其高壓腔的壓力油通過 三條途徑 泄漏到低壓腔 ： 一是 通過齒頂圓和泵內孔間的徑向間隙； 二是 通過齒輪端面與端蓋之間的軸向間隙； 三是 輪齒嚙合線處的接觸間隙， 第二章 其中對泄漏影響最大的是途徑二 ， 即齒輪端面與端蓋之間的軸向間隙 ， 通過軸向間隙的泄漏量可占總泄漏量的 75℅～ 80℅。 因為這里泄漏途徑短 ， 泄漏面積大 。軸向間隙過大 、 泄漏量多 ， 會使容積效率降低 ； 但間隙過小 ， 齒輪端面和端蓋之間的機械摩擦損失增加 ， 會使泵的機械效率降低 。 一般 ， 普通齒輪泵的容積效率降低，輸出壓力也不易提高 。 在高壓齒輪泵中 ， 一般都使用軸向間隙補償裝置以減少軸向泄漏 ， 提高其容積效率。 第二章 齒輪泵的一側是壓油腔，另一側是吸油腔。兩腔的壓力是不平衡，因此齒輪受到了來自壓油腔高壓油的壓力作用 ， 使齒輪泵的上 、 下齒輪及其軸承都受到一個徑向不平衡力的作用 。 油壓力越大，這個徑向不平衡力越大。 其結果會加速軸承的磨損，降低軸承的壽命 ， 甚至使軸承彎曲變形，造成齒頂與泵體內孔的摩擦。 為解決此問題，可采用開壓力平衡槽的辦法或采用縮小壓油腔的辦法減小徑向不平衡力。 第二章 四、 齒輪泵的結構特點 吸油腔 、 壓油腔是 固定 的， 吸油口 (孔 )大，壓油口 (孔 )??； 消除困油現象的卸荷槽向吸油腔偏移 (非對稱分布 )； 泵體兩端面上的卸荷槽，消除油液外卸， 減小螺釘拉力； 齒輪端面泄漏有潤滑軸承后回吸油腔； （ 3和 4同屬于 內泄 結構特點） 第二章 五、 齒輪泵的排量、流量及流量脈動 排量 (泵軸每轉所排出的液體體積 ) 外嚙合齒輪泵的理論排量應為兩齒輪間槽工作容積之總和，若近似認為齒間容積等于輪齒的體積，設齒輪齒數為 Z， 模數為 m， 齒寬為 B， 節圓直徑為 D， (D=mZ)， 齒高為 h (h=2m)， 則齒輪泵的排量 V為 ： BzmD h BV 22 ?? ??第二章 實際上齒間容積比輪齒體積稍大一點，工程上也用下面式 計算排量： BzmD h BV 22 ?? ??（ 2— 8 ） P55 B—— 齒寬 。 26. 66 /V z m B mL r?式中 m—— 齒輪模數 ； Z—— 齒數 ； 第二章 常用轉速 750 r/min～ 1500 r/min 或（ 75～ 150rad/s） 理論平均流量 (泵在單位時間內的排油體積 ) tqBnzmnVq t 22 ????可見：① 理論平均流量與泵的結構尺寸和轉速有關； ② 轉速過高 ， 產生空吸現象 ， 會下降， ∴ 需限定在額定轉速內工作。轉速過低， 流量減小，泄漏與流量的比值增加， 也 降低。 v?v?第二章 用