軸向柱塞泵基本原理.ppt

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1、Basic Principle of APU 軸向柱塞泵基本原理,2,液壓泵分類,3,液壓泵要素,1. 組成工作腔,2. 產(chǎn)生工作腔容積變化,4. 消除困油現(xiàn)象,5. 盡量實(shí)現(xiàn)液體靜液壓平衡,6. 保證壽命的軸承結(jié)構(gòu),7. 易于實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑,8. 合理的吸排油設(shè)計(jì),9. 具有變量機(jī)構(gòu),3. 有配油裝置,4,最高額定工作壓力,最高峰值壓力,理論排量,額定轉(zhuǎn)速,最高轉(zhuǎn)速,極限吸油壓力,額定功率,實(shí)際排量,實(shí)際流量,容積效率,機(jī)械效率/總效率,5,最高額定工作壓力 能連續(xù)工作的最高壓力,最高峰值壓力 能短時(shí)工作的最高壓力,液壓泵特性,6,理論排量 泵主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的容積變化 （無泄漏的狀態(tài)下

2、，泵軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)排 出的液體容積：稱理論幾何排量）,理論流量 泵在單位時(shí)間理論上所排出的液體體積 （無泄漏的狀態(tài)下，泵軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)排 出的液體容積：稱理論流量） Q=q*n,液壓泵特性,7,實(shí)際流量 理論流量扣除內(nèi)外泄漏量為實(shí)際流量 Q實(shí)際 = Q理論 - Q,內(nèi)泄漏：指配油盤吸油腔和壓油腔之間的泄漏,外泄漏：指流向回轉(zhuǎn)體外的泄漏,8,容積效率 泵的實(shí)際流量和理論流量之比,液壓泵特性,9,機(jī)械效率/總效率 有于各種機(jī)械的和液壓的磨損，泵的實(shí)際輸 入扭矩大于理論扭矩，其比值為機(jī)械效率 泵的總輸入功率和輸出功率的比值為總效率,10,額定轉(zhuǎn)速 允許連續(xù)工作的最高轉(zhuǎn)速,最

3、高轉(zhuǎn)速 允許短時(shí)工作的最高轉(zhuǎn)速,11,額定功率 油泵連續(xù)使用的允許最大功率,極限吸油壓力（允許真空度） 油泵吸油管路允許的真空度,12,13,選擇油泵需要考慮的因素,工作介質(zhì),所需要的工作壓力范圍,期望的速度范圍,最低最高工作溫度,最低最高工作介質(zhì)粘度,安裝要求（配管方式等）,驅(qū)動(dòng)方式（連軸器等）,期望的使用壽命,最大允許噪音值,維護(hù)容易度,最高造價(jià),14,,,液壓泵和液壓馬達(dá),,在液壓系統(tǒng)中，從能量轉(zhuǎn)換的角度看，液壓泵把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，屬于 動(dòng)力元件；而液壓馬達(dá)則是把液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，屬于轉(zhuǎn)動(dòng)輸出的執(zhí)行元件。但它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)和原理上也有許多相通或相似的地方，屬于可逆式機(jī)構(gòu)。,液壓泵無

4、論泵采用哪種結(jié)構(gòu)開式，從工作原理上看，它們都是通過一個(gè)周期性變化的密封容積來完成吸油和壓油的過程。而吸油腔和壓油腔之間通過配流裝置隔開，保證了泵的密封，可以應(yīng)用于高壓的系統(tǒng)。一般來講，我們所說的液壓泵都屬于容積式的液壓泵。,液壓馬達(dá)無論是哪種結(jié)構(gòu)形式的馬達(dá)，它們都是把液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出。,15,開式回路,如左圖。所謂開式回路，指得是泵從液面壓力為大氣壓的油箱中吸油，而執(zhí)行元件（液壓缸或液壓馬達(dá)）的回油到油箱中。所以在開式回路中，有吸油管路，壓力管路，回油管路和泄油管路。下圖是幾種開式回路的系統(tǒng)原理圖。,如右圖。在回路中加入方向控制閥可以使執(zhí)行元件（液壓馬達(dá)或液壓缸）的回油口接回油箱。,16

5、,開式回路,如左圖。執(zhí)行元件的速度（或轉(zhuǎn)速）可以通過流量控制閥來調(diào)節(jié)。而溢流閥可以防止系統(tǒng)過載，起安全保護(hù)作用。,如右圖。系統(tǒng)的動(dòng)力元件換成了變量泵，三位四通換向閥在中位時(shí)可以使泵卸載。系統(tǒng)還加入了過濾器、冷卻器和其他輔助元件。,17,閉式回路,參見左圖。所謂閉式回路，指得是液壓油直接從執(zhí)行元件回到泵的吸油口，這樣根據(jù)負(fù)載方向不同，在回路中就存在高壓側(cè)和低壓側(cè)。,見右圖：圖示為雙向變量的液壓泵和液壓馬達(dá)，兩個(gè)在高低壓側(cè)反向安裝的溢流閥可以在兩個(gè)方向上起安全保護(hù)作用。,18,閉式回路,見右圖：通過一個(gè)與主泵相連的輔助泵，可以通過兩個(gè)單向閥向這種回路的低壓側(cè)補(bǔ)充液壓油。多余的油通過溢流閥回油箱。,

6、見左圖：變量液壓泵和液壓馬達(dá)的泄漏油通過獨(dú)立的管路引回油箱，所以系統(tǒng)需要補(bǔ)充油液。,19,柱塞泵的控制分類,柱塞泵,斜軸式,斜盤式,閉式泵,開式泵,A4VSO,A11VO,A10VSO,A10VO,A10CO,A4VG,A4VTG,A4VSG,A4VSH,A10VG,A7VO,A8VO,KVA,A7V,A2V,A2VK,20,軸向柱塞單元（泵馬達(dá)）的分類,斜軸式軸向柱塞泵 斜盤式軸向柱塞泵,21,斜軸式柱塞單元泵（馬達(dá)）原理,結(jié)構(gòu)原理：如圖所示。錐形柱塞的球狀端連在驅(qū)動(dòng)軸上，另一端則插在缸體孔中，缸體的軸線與驅(qū)動(dòng)軸的軸線成一角度。（參見示意圖） 用作泵：驅(qū)動(dòng)軸通過柱塞帶動(dòng)缸體轉(zhuǎn)動(dòng)，柱塞則在缸

7、體孔中來回移動(dòng)，并通過與缸體配合的配油盤完成吸油和排油的過程。在變量泵中，缸體與驅(qū)動(dòng)軸的夾角可以在特定的范圍內(nèi)無級(jí)變化，從而改變泵的排量。而在定量泵中，這個(gè)傾角是固定不變的。 用作馬達(dá)：是個(gè)逆向過程。壓力油推動(dòng)柱塞在缸體孔中運(yùn)動(dòng)，柱塞作用在軸法蘭上的力分解后可以驅(qū)動(dòng)軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,22,斜軸柱塞機(jī)構(gòu)示意圖,23,斜軸式柱塞單元泵（馬達(dá)）組件圖,結(jié)構(gòu)：見右圖。 功能：用作泵時(shí)，改變傾角和轉(zhuǎn)速可以改變泵的流量；用作馬達(dá)時(shí)，輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩則分別與輸入流量和進(jìn)出壓力差成正比。 這種斜軸式的設(shè)計(jì)中，柱塞作用在缸體上的徑向力非常小，而缸體與配流盤之間的球面配合也使得在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的泄漏很小。即使在高壓下，

8、缸體和配流盤之間的壓力油膜也能保證最小的泄漏量。所以能夠保證很高的容積效率。,24,斜軸式柱塞泵舉例,定量泵（馬達(dá)）A2F，用于開式或閉式回路中。,變量泵A7VO，用于開式回路中,25,幾種常見類型斜軸液壓泵（馬達(dá)）的職能符號(hào),定量馬達(dá)A2FM，用于開式或閉式回路，正反轉(zhuǎn)輸出均可。 變量馬達(dá)A6VM，用于開式或閉式回路，單向無級(jí)變量，正反轉(zhuǎn)輸出。 變量泵A7VO，用于開式回路，單向無級(jí)變量，單向轉(zhuǎn)動(dòng)。 變量泵A2V，用于閉式回路，雙向無級(jí)變量，雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。 A，B表示壓力油口 S表示吸油口 T，R表示泄漏油口,26,斜軸式泵（馬達(dá)）旋轉(zhuǎn)組件的受力情況,圖示為定量泵（馬達(dá)）組件的受力情況。 在傳動(dòng)

9、軸法蘭上進(jìn)行力的分解。對(duì)泵而言，力矩轉(zhuǎn)化成了活塞的作用力；馬達(dá)的情況正好相反。,27,斜盤式柱塞泵（馬達(dá)）,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：柱塞置于缸體孔中，其軸線與傳動(dòng)軸的軸線一致。柱塞的另一端通過滑靴與斜盤滑動(dòng)配合。斜盤的傾角可以改變。,用作液壓泵：缸體隨著驅(qū)動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。由于缸體的軸線與斜盤的軸線成一角度，所以柱塞會(huì)在缸體孔中前后移動(dòng)，外伸時(shí)完成吸油過程，內(nèi)縮時(shí)完成排油過程。 用作液壓馬達(dá)：壓力油推動(dòng)柱塞外伸，斜盤對(duì)柱塞的反作用力可以分解成徑向力和軸向力，作用于高壓區(qū)柱塞上的徑向力可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，從而帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。,28,斜盤式柱塞機(jī)構(gòu)原理示意圖,29,斜盤式柱塞單元泵（馬達(dá)）,傳動(dòng)軸1，柱塞2 柱塞面3,柱

10、塞行程4 斜盤5，斜盤傾角6 缸體7，通軸式驅(qū)動(dòng)8 配流盤9，上死點(diǎn)10 下死點(diǎn)11，壓力油口12 吸油口13。,功能原理：用作泵時(shí)，柱塞的位移通過配流盤完成吸油和排油的過程，改變斜盤的傾角和轉(zhuǎn)速可以改變泵的流量；用作馬達(dá)時(shí)，輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩則分別與輸入流量和進(jìn)出壓力差成正比。,30,斜盤式柱塞泵舉例,變量泵A4VG，用于閉式回路中。工作壓力高過450 bar。,變量泵A10VO，用于開式回路中。工作壓力可達(dá)315 bar。,31,幾種常見類型斜盤液壓泵（馬達(dá)）的職能符號(hào),變量泵A4VG，用于閉式回路，雙向無級(jí)變量，雙向驅(qū)動(dòng)，可串聯(lián)一輔助泵。 變量泵A4VSO/G/H，用于開式、閉式和半閉式回路

11、，無級(jí)變量。根據(jù)回路的不同，可單向或雙向驅(qū)動(dòng)。 A，B表示壓力油口 S表示吸油口 T，R，L表示泄漏油口 U表示沖洗油口,32,幾種常見類型斜盤液壓泵（馬達(dá)）的職能符號(hào)（2）,定量馬達(dá)A4FM，用于開式或閉式回路。正反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 變量泵A10VO，用于開式回路，單向無級(jí)變量，單向驅(qū)動(dòng)。 變量泵A11VLO，用于開式回路，單向無級(jí)變量，單向驅(qū)動(dòng)，內(nèi)置輔助泵。 A，B表示壓力油口 S表示吸油口 T，R，L表示泄漏油口 U表示軸承沖洗油口,33,,液壓泵的變量控制,34,35,,,泵控液壓系統(tǒng)與閥控液壓系統(tǒng)能耗比較,,,,,,,,,,,,,,,泵控系統(tǒng),節(jié)流閥控系統(tǒng),負(fù)荷傳感閥控系統(tǒng),Q,Q,Q,P,

12、P,P,,執(zhí)行機(jī)構(gòu)A,,執(zhí)行機(jī)構(gòu)B,,浪費(fèi)掉的能量,36,泵變量控制控制了什麼 - 壓力：恒壓；負(fù)荷傳感 - 流量 - 功率,油泵變量控制的要點(diǎn),37,,,,,,,,Vgmax.,Vgmin.,先導(dǎo)壓力,,,,,,,,P,恒壓控制,恒功率控制,先導(dǎo)流量控制,,,,,,,,,,,38,2. 變量泵系統(tǒng) - 壓力耦合 - 流量耦合,39,液壓油泵變量方式匯總,* 壓力控制變量 * 壓差控制變量 * 帶有反饋的排量控制變量 * 速度感應(yīng)變量 * 電子控制變量 * 壓力指令變量 * 逆向控制變量,40,軸向柱塞泵的變量控制 Pump Control,41,泵的控制方式（機(jī)械手動(dòng)控制）,MA：手動(dòng)控制 MD：機(jī)械先導(dǎo)控制 EM：電馬達(dá)控制,42,泵的控制方式（液壓機(jī)械控制）,DG：直接液壓控制，壓力相關(guān) HW：液壓控制，行程相關(guān)，有時(shí)零位有死區(qū),43,泵的控制方式（液液控制）,HD：液壓控制，與先導(dǎo)壓力成比例。有時(shí)存在死區(qū)。,44,泵的控制方式（電液控制）,EZ：利用開關(guān)型電磁鐵控制 EP：開式回路，利用比例電磁鐵控制 ES：閉式回路，利用伺服閥控制,45,泵的控制方式（液壓控制，流量相關(guān)）,HM：與先導(dǎo)流量成比例。 HS：利用內(nèi)置電液伺服閥控制，與控制電流成比例。 EO：利用內(nèi)置比例閥控制，帶電放大器，閉式回路。,