軸向柱塞泵基本原理.ppt

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. 產生工作腔容積變化,4. 消除困油現(xiàn)象,5. 盡量實現(xiàn)液體靜液壓平衡,6. 保證壽命的軸承結構,7. 易于實現(xiàn)自潤滑,8. 合理的吸排油設計,9. 具有變量機構,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,額定轉速,最高轉速,極限吸油壓力,額定功率,實際排量,實際流量,容積效率,機械效率/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 能短時工作的最高壓力,液壓泵特性,6,理論排量 泵主軸轉一轉所產生的容積變化 （無泄漏的狀態(tài)下，泵軸轉一轉排 出的液體容積：稱理論幾何排量）,理論流量 泵在單位時間理論上所排出的液體體積 （無泄漏的狀態(tài)下，泵軸轉一轉排 出的液體容積：稱理論流量） Q=q*n,液壓泵特性,7,實際流量 理論流量扣除內外泄漏量為實際流量 Q實際 = Q理論 - Q,內泄漏：指配油盤吸油腔和壓油腔之間的泄漏,外泄漏：指流向回轉體外的泄漏,8,容積效率 泵的實際流量和理論流量之比,液壓泵特性,9,機械效率/總效率 有于各種機械的和液壓的磨損，泵的實際輸 入扭矩大于理論扭矩，其比值為機械效率 泵的總輸入功率和輸出功率的比值為總效率,10,額定轉速 允許連續(xù)工作的最高轉速,最高轉速 允許短時工作的最高轉速,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,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,最低最高工作介質粘度,安裝要求（配管方式等）,驅動方式（連軸器等）,期望的使用壽命,最大允許噪音值,維護容易度,最高造價,14,液壓泵和液壓馬達,在液壓系統(tǒng)中，從能量轉換的角度看，液壓泵把機械能轉換成液壓能，屬于 動力元件；而液壓馬達則是把液壓能轉換成機械能，屬于轉動輸出的執(zhí)行元件。但它們在結構和原理上也有許多相通或相似的地方，屬于可逆式機構。,液壓泵無論泵采用哪種結構開式，從工作原理上看，它們都是通過一個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。,液壓馬達無論是哪種結構形式的馬達，它們都是把液壓能轉換成機械能輸出。,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）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（液壓馬達或液壓缸）的回油口接回油箱。,16,開式回路,如左圖。執(zhí)行元件的速度（或轉速）可以通過流量控制閥來調節(jié)。而溢流閥可以防止系統(tǒng)過載，起安全保護作用。,如右圖。系統(tǒng)的動力元件換成了變量泵，三位四通換向閥在中位時可以使泵卸載。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)負載方向不同，在回路中就存在高壓側和低壓側。,見右圖：圖示為雙向變量的液壓泵和液壓馬達，兩個在高低壓側反向安裝的溢流閥可以在兩個方向上起安全保護作用。,18,閉式回路,見右圖：通過一個與主泵相連的輔助泵，可以通過兩個單向閥向這種回路的低壓側補充液壓油。多余的油通過溢流閥回油箱。,見左圖：變量液壓泵和液壓馬達的泄漏油通過獨立的管路引回油箱，所以系統(tǒng)需要補充油液。,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）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）原理,結構原理：如圖所示。錐形柱塞的球狀端連在驅動軸上，另一端則插在缸體孔中，缸體的軸線與驅動軸的軸線成一角度。（參見示意圖） 用作泵：驅動軸通過柱塞帶動缸體轉動，柱塞則在缸體孔中來回移動，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，缸體與驅動軸的夾角可以在特定的范圍內無級變化，從而改變泵的排量。而在定量泵中，這個傾角是固定不變的。 用作馬達：是個逆向過程。壓力油推動柱塞在缸體孔中運動，柱塞作用在軸法蘭上的力分解后可以驅動軸產生旋轉運動。,22,斜軸柱塞機構示意圖,23,斜軸式柱塞單元泵（馬達）組件圖,結構：見右圖。 功能：用作泵時，改變傾角和轉速可以改變泵的流量；用作馬達時，輸出轉速和轉矩則分別與輸入流量和進出壓力差成正比。 這種斜軸式的設計中，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動過程中的泄漏很小。即使在高壓下，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）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）的職能符號,定量馬達A2FM，用于開式或閉式回路，正反轉輸出均可。 變量馬達A6VM，用于開式或閉式回路，單向無級變量，正反轉輸出。 變量泵A7VO，用于開式回路，單向無級變量，單向轉動。 變量泵A2V，用于閉式回路，雙向無級變量，雙向轉動。 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）旋轉組件的受力情況,圖示為定量泵（馬達）組件的受力情況。 在傳動軸法蘭上進行力的分解。對泵而言，力矩轉化成了活塞的作用力；馬達的情況正好相反。,27,斜盤式柱塞泵（馬達）,結構特點：柱塞置于缸體孔中，其軸線與傳動軸的軸線一致。柱塞的另一端通過滑靴與斜盤滑動配合。斜盤的傾角可以改變。,用作液壓泵：缸體隨著驅動軸一起轉動。由于缸體的軸線與斜盤的軸線成一角度，所以柱塞會在缸體孔中前后移動，外伸時完成吸油過程，內縮時完成排油過程。 用作液壓馬達：壓力油推動柱塞外伸，斜盤對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生轉動力矩，從而帶動軸轉動。,28,斜盤式柱塞機構原理示意圖,29,斜盤式柱塞單元泵（馬達）,傳動軸1，柱塞2 柱塞面3,柱塞行程4 斜盤5，斜盤傾角6 缸體7，通軸式驅動8 配流盤9，上死點10 下死點11，壓力油口12 吸油口13。,功能原理：用作泵時，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速可以改變泵的流量；用作馬達時，輸出轉速和轉矩則分別與輸入流量和進出壓力差成正比。,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315 bar。,31,幾種常見類型斜盤液壓泵（馬達）的職能符號,變量泵A4VG，用于閉式回路，雙向無級變量，雙向驅動，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，無級變量。根據(jù)回路的不同，可單向或雙向驅動。 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）的職能符號（2）,定量馬達A4FM，用于開式或閉式回路。正反向轉動。 變量泵A10VO，用于開式回路，單向無級變量，單向驅動。 變量泵A11VLO，用于開式回路，單向無級變量，單向驅動，內置輔助泵。 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),負荷傳感閥控系統(tǒng),Q,Q,Q,P,P,P,執(zhí)行機構A,執(zhí)行機構B,浪費掉的能量,36,泵變量控制控制了什麼 - 壓力：恒壓；負荷傳感 - 流量 - 功率,油泵變量控制的要點,37,Vgmax.,Vgmin.,先導壓力,P,恒壓控制,恒功率控制,先導流量控制,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（機械手動控制）,MA：手動控制 MD：機械先導控制 EM：電馬達控制,42,泵的控制方式（液壓機械控制）,DG：直接液壓控制，壓力相關 HW：液壓控制，行程相關，有時零位有死區(qū),43,泵的控制方式（液液控制）,HD：液壓控制，與先導壓力成比例。有時存在死區(qū)。,44,泵的控制方式（電液控制）,EZ：利用開關型電磁鐵控制 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）,HM：與先導流量成比例。 HS：利用內置電液伺服閥控制，與控制電流成比例。 EO：利用內置比例閥控制，帶電放大器，閉式回路。,