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液压传动中常见液压泵的工作原理及应用

发表时间:2009/10/6 冯丹艳 来源:万方数据
液压泵是液压传动系统的动力装置,把原动机的机械能转换成液体的压力能。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。其工作原理都是通过改变密封容积的大小实现吸油和压油,不同结构的液压泵在工农业生产的应用中备有侧重。
    液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术,是工农业生产中应用广泛的技术。
    在液压传动系统中主要由能源装置、执行装置、控制调节装置、辅助装置和传动介质这五部分组成。其中能源装置属于传动系统的动力元件,是其重要的组成部分。
    常见的能源装置是液压泵。液压泵是液压动力元件。它是将电动机(或其他原动机)输入的机械能转变成液压能的能量转换装置。其作用是向液压系统提供压力油。液压泵的分类:(1)齿轮泵(外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵);(2)叶片泵(单作用式叶片泵和双作用式叶片泵);(3)柱塞泵(轴向柱塞泵和径向柱塞泵)。

    无论哪种结构的液压泵,其正常工作都必须具备以下几个条件:(1)具有密封容积(密封工作腔)。(2)密封容积能交替变化。(3)具有配流油装置。其作用是保证密封容积在吸油过程中与油箱相通,同时关闭供油通路;压油时与供油管路相通,而与油箱切断。(4)吸油过程中油箱必须与大气相通。

1 齿轮泵

    齿轮泵是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵,按其结构形式,可分为外啮合和内啮合两种。

    1.1 外啮合齿轮泵

    外啮合齿轮泵的工作原理图如下图1所示:


图1 外啮合齿轮泵工作原理


    如图1所示,它是分离三片式结构,三片是指泵盖和泵体,泵体内装有一对齿数相同、宽度和泵体接近而又互相啮合的齿轮,这对齿轮与两端盖和泵体形成一密封腔,并由齿轮的齿顶和啮合线把密封腔划分为两部分,即吸油腔和笨油腔。两齿轮分别用键固定在由滚针轴承支承的主动轴和从动轴上,主动轴由电动机带动旋转。当主动轴带动齿轮按逆时针方向转动时,吸油腔内轮齿不断脱开啮合,使其密封容积不断增大而形成真空,在大气压的力的作用下从油箱吸进油液,随着齿轮的旋转,齿槽内的油液被带到压油腔,压油腔内的轮齿不断进入啮合,使其密封容积不断减少,油液被压出。随着齿轮不断地转动,齿轮泵就不断地吸油和压油。

    由于外啮合齿轮泵结构简单、制造方便、价格低廉、工作可靠、维修方便,因此广泛应用于低压系统。其应用范围是:在输油系统中可用作传输,增压泵;在燃油系统中可用作输送,加压,喷射的燃油泵;在液压传动系统中可用作提供液压动力的液压泵;在一切工业领域中,均可作润滑油泵用。

    1.2 内啮合齿轮泵

    内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵。它们都是利用齿间密封容积变化实现吸、压油的。在摆线齿形的内啮合齿轮泵中,内转子为主动轮,外转子为从动论,内外转子的速比i=Z1/Z2。由于内外转子齿数有一齿差,在啮合过程中有“二次啮合”存在。因此能形成几个独立的封闭包液腔。随着内外转子的啮合旋转,各包液腔的容积发生不同的变化,当包液腔容积由小变大时,包液腔内产生局部真空,在大气压力作用下,液体通过进口管道和泵盖上的环形槽,进入泵腔开始吸液。当包液腔容积达到最大时,吸液过程结束。当包液腔内的容积由大变小时,包液腔内的液体就从另一个环形槽压出,此为泵的排出过程。

    泵在工作过程中,内转子的一个齿转过一周,出现一个工作循环,即完成泵吸液至排液过程。一个转子泵的内转子有个齿,它每旋转一周,必须出现个与上述腔相同的工作循环,泵便通过个工作循环连续不断地向外输液,故内外转子绕互相平行的两轴线做不同速度的同向运转时,必发生相对运动,此运动使内外转子间产生不断变化的空间,并与吸液排液道接通,以达到吸排液的目的。

    摆线齿形的内啮合齿轮泵的工作原理如图2所示:


图2 摆线式内啮合齿轮泵

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