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Technical articles1.液壓泵的壓力
液壓泵的壓力參數(shù)主要指工作壓力和額定壓力。
(1)工作壓力p。 液壓泵的工作壓力是指泵工作時(shí)輸出液體的實(shí)際壓力。其大小是由外負(fù)載決定的,當(dāng)負(fù)載增加時(shí),液壓泵的工作壓力升高;當(dāng)負(fù)載減小時(shí),液壓泵的工作壓力下降。
(2)額定壓力pn。 液壓泵的額定壓力是指泵在正常工作時(shí)允許達(dá)到的zui大工作壓力。正常工作時(shí)不允許超過(guò)液壓泵的額定壓力,超過(guò)此值即為過(guò)載;液壓泵的zui大工作壓力受泵零件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和泄漏程度的限制。
由于液壓傳動(dòng)的用途不同,系統(tǒng)所需要的壓力也不同,為了便于液壓元件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用,將壓力分為以下幾個(gè)等級(jí),如下表所示。
壓 力 分 級(jí)
壓力等級(jí) | 低 壓 | 中 壓 | 中高壓 | 高 壓 | 超高壓 |
壓力p(MPa) | ≤205 | >2.5~8 | >8~16 | >16~32 | >32 |
2.液壓泵的排量
液壓泵的排量是指按泵軸每轉(zhuǎn)一周,由密封腔幾何尺寸變化計(jì)算而得出的排出液體的體積。排量可以用V來(lái)表示。排量的單位為L(zhǎng)/r或mL/r。
3.液壓泵的流量
液壓泵的流量有理論流量、實(shí)際流量和額定流量之分。
(1)理論流量qt。液壓泵的理論流量是指泵在單位時(shí)間內(nèi)由密封腔幾何尺寸變化計(jì)算而得出的排出液體的體積。理論流量用qt表示,它與液壓泵的工作壓力無(wú)關(guān),它等于泵的排量V與其轉(zhuǎn)速n的乘積,即
qt=Vn (3-1)
(2)實(shí)際流量q。液壓泵的實(shí)際流量是指泵工作時(shí)實(shí)際輸出的流量,可以用q來(lái)表示。由于液壓泵存在泄漏問(wèn)題,所以其實(shí)際流量總是小于理論流量。若泄漏量為△q,則有
q = qt - △q (3-2)
(3)額定流量qn。液壓泵的額定流量是指泵在正常工作條件下,試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須保證的輸出流量。
4.液壓泵的功率
液壓泵輸入的是原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能,表現(xiàn)為轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速n;其輸出的是液體壓力能,表現(xiàn)為壓力p和流量qt(qt - Vn)。當(dāng)用液壓泵輸出的壓力能驅(qū)動(dòng)液壓缸克服負(fù)載阻力F,并以速度v作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)(若不考慮能量損失),則液壓泵和液壓缸的理論功率相等,即
Pt - Tt2πn = Fv = pAv = pVn = pqt (3-3)
于是 Tt = pV/2π (3_4)
式中 n——液壓泵的轉(zhuǎn)速;
Tt——驅(qū)動(dòng)液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩;
p——液壓泵的工作壓力;
V——液壓泵的排量;
A——液壓缸的有效工作面積。
如果用驅(qū)動(dòng)液壓泵的實(shí)際轉(zhuǎn)矩T代替式中理論轉(zhuǎn)矩Tt,則可得到液壓泵的實(shí)際輸A功率P;用液壓泵的實(shí)際流量q代替式中理論流量qt,可以得到液壓泵的實(shí)際輸出功率P0。
(1)泵的輸入功率Pi
Pi = T2πn (3-5)
(2)泵的輸出功率P0
P0 = pq (3-6)
5.液壓泵的效率
液壓泵的輸出功率總是小于輸入功率,兩者之差即為功率損失。功率損失又可分為容積損失(泄漏造成的流量損失)和機(jī)械損失(摩擦造成的轉(zhuǎn)矩?fù)p失)。通常容積損失用容積效率ηv來(lái)表示,機(jī)械損失用機(jī)械效率ηm來(lái)表示。
容積效率是指液壓泵的實(shí)際流量與理論流量比值,即
ηv=q/qt (3-7)
液壓泵的泄漏量隨壓力升高而增大,相應(yīng)其容積效率也隨壓力升高而降低。機(jī)械效率是指驅(qū)動(dòng)液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩的比值,即
ηm=Tt/T (3-8)
由于Tt = pV/2π,代人式(3-8)中,則有
ηm=pV/2πT (3-9)
液壓泵的總效率η為其實(shí)際輸出的功率P0和實(shí)際輸入功率只的比值,即
η=P0/Pi=pq/2πnT=(pVn/2πnT)(q/Vn)= ηmηv (3-10)
1. 液壓泵的作用、分類及工作原理
在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中,液壓泵是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力元件,它是將原動(dòng)機(jī)(如電動(dòng)機(jī))輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝置。在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中屬于動(dòng)力元件,是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分,其作用是向液壓系統(tǒng)提供壓力油。
液壓泵的種類很多,按其結(jié)構(gòu)形式的不同,可分為齒輪式、葉片式、柱塞式和螺桿式等類型;按泵的排量能否改變,可分為定量泵和變量泵;按泵的輸出油液方向能否改變,可分為單向泵和雙向泵。工程上常用的液壓泵有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵;齒輪泵包括外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵;葉片泵包括雙作用葉片泵和單作用葉片泵;柱塞泵包括軸向柱塞泵和徑向柱塞泵。
2. 液壓泵的工作原理
在液壓傳動(dòng)中,液壓泵都是靠密封的工作容積發(fā)生變化而進(jìn)行工作的,所以都屬于容積式泵。
液壓泵的工作原理如圖A所示。柱塞2在彈簧4的作用下緊壓在偏心輪1上,偏心輪1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),柱塞便做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。柱塞向右移動(dòng)時(shí),密封腔a因容積增大而形成一定真空,在大氣壓力的作用下通過(guò)單向閥6從油箱中吸人油液。這時(shí)單向閥5將壓油口封閉,以防止系統(tǒng)油液回流;柱塞向左移動(dòng)時(shí),密封腔a的容積減小,將已吸入的油液通過(guò)單向閥5壓出,這時(shí)單向閥6將吸油口封閉,以防止油液回流到油箱中。如果偏心輪l不停地轉(zhuǎn)動(dòng),泵就不斷地進(jìn)行吸油和壓油過(guò)程。由此可見(jiàn),液壓泵是靠密封容積變化進(jìn)行工作的,故常稱其為容積式液壓泵。單向閥5和6是保證液壓泵正常吸油和壓油所必需的配油裝置。
液壓泵的圖形符號(hào)如圖B所示。
由圖A可以看出,無(wú)論液壓泵的具體結(jié)構(gòu)如何,它都必須滿足三個(gè)工作條件:①必須有密閉而且可以變化的容積,以便完成吸油和排油過(guò)程;②必須有配流裝置,以便將吸油和排油分開(kāi);③油箱必須與大氣相通,以便形成壓力差,有利于吸油。
液壓馬達(dá)也是依靠密封容積的變化來(lái)進(jìn)行工作的。液壓馬達(dá)的工作原理在理論上與液壓泵具有可逆性,它們的結(jié)構(gòu)也基本相同;但是,由于它們的工作任務(wù)和具體要求不同,所以在實(shí)際結(jié)構(gòu)上只有少數(shù)液壓泵能做到液壓馬達(dá)使用。
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