容积式液压泵的选型

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)南京工业职业技术学院 作者:翁秀奇

  液压传动与机械传动相比较有操作方便、省力,系统结构空间自由度大,易于实现自动化等优点。随着科学技术的不断发展,容积式液压泵现已被广泛应用于各种机械行业中,从民用到国防,从一般传动到精确度很高的控制系统。液压传动的原理可以简单概括为能量转换的过程,机械能转换为液体压力能后,对液压油进行控制调节,最后再将压力能转换为机械能输出。其中压力能利用动力元件转换为机械能,动力元件就是液压泵。

1、容积式液压泵的工作原理

  我们常用的液压泵是容积式液压泵,电动机输入的是机械能,经过泵转换成液体的压力能输出。液压泵的工作原理可以概括为:靠密封容腔容积的变化,产生压力差,进行吸压油。液压泵的工作原理如图1所示。

液压泵的工作原理图

图1 液压泵的工作原理图

  工作过程:当凸轮1由原动机(电动机)带动旋转时(输入机械能) ,柱塞2便在凸轮1和弹簧4的作用下在缸体3内往复运动。缸体内孔与柱塞外圆之间有良好的配合精度,使柱塞在缸体孔内作往复运动时基本没有油液泄漏,即具有良好的密封性。

  当凸轮由图2所示位置旋转180°到图1位置时,柱塞右移时,缸体中密封工作腔a的容积变大,产生局部真空,油箱中的油液便在大气压力作用下通过吸油单向阀5吸入缸体内,实现吸油。正如,将鸡蛋放到与其大小差不多杯口上,鸡蛋放不进去,若将燃烧的纸先放到水杯里,接着将鸡蛋放到瓶口上,鸡蛋在大气压的作用下迅速进入水杯里;当凸轮再旋转180°回到图2位置,柱塞左移,缸体中密封工作腔a的容积变小,油液受挤压,液压油的可压缩性非常小,油液压力迅速增大,打开压油单向阀6 输送到系统中去,实现压油。如果偏心轮不断地旋转,液压泵就会不断地完成吸油和压油动作,因此就会连续不断地向液压系统供油。

压油动作图

图2 压油动作图

2、容积式液压泵的工作条件

  容积式液压泵是依靠密封工作油腔的容积不断变化来进行工作的。因此它必须具有一个或多个密封的工作油腔,当液压泵运转时,该油腔的容积必须不断由小逐渐加大,形成真空,油箱的油液才能被吸入,当油腔容积由大逐渐减小时,油被挤压在密封工作油腔中,压力才能升高,压力的大小取决于油液从泵中输出时受到的阻力(如单向阀的弹簧力) ,一般取决于工作负载的大小。仔细观察,可以发现:

  (1)柱塞与缸形成密封容积,当偏心轮旋转时,密闭容积交替变化;与单向阀另一侧压力形成压力差;

  (2)单向阀5、6非常重要,起到配流作用。将吸油腔与压油腔隔开,保证密封容腔交替实现吸、压油过程;

  (3)为了能够有油箱中正常吸油,必须保证油箱中油液压里大于等于一个大气压,通常我们将油箱与大气相通。当密封容积增大时,产生部分真空,在大气压的作用下将油箱中油液压入密封容腔,吸油。

  综上以述,可以归纳液压泵的工作条件为:

  (1) 应具备体积可以交替变化的密封容积;

  (2) 应有配油装置;

  (3) 吸油过程中油箱必须与大气相通。

3、容积式液压泵的选择

  因为这种泵的吸油和排油均依赖密闭容积的变化,泵的输油能力(或输出流量)的大小取决于密封工作油腔的数目以及容积变化的大小和频率,故称容积式泵。液压泵按其结构形式可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵等;按使用压力分为低压泵、中压泵和高压泵;按泵的流量特征可分为定量泵和变量泵。

  常用液压泵的特点:

  (1)齿轮泵,由于其结构简单、重量轻、制造容易、成本低、工作可靠、维修方便,已广泛应用在压力不高的液压系统中。但齿轮泵漏油较多,存在径向不平衡力,轴承载荷大,使用在较高工作压力时,结构需采取一些措施。齿轮泵不能变量;

  (2)叶片泵具有结构紧凑、体积小、重量轻、流量均匀、运转平稳、噪声小等优点,但有结构较复杂,吸油条件苛刻,工作转速有一定限制,对油液污染比较敏感等缺点。单作用泵可以变量,而双作用泵只能定量;

  (3)柱塞泵具有压力高、结构紧凑、效率高、流量能调节等优点,但结构比较复杂。有径向柱塞泵和轴向柱塞泵, 均可用作变量泵。

  根据液压泵的各个特点,确定选择液压泵的原则:液压泵是液压系统提供一定流量和压力的油液动力元件,它是每个液压系统不可缺少的核心元件,合理的选择液压泵对于降低液压系统的能耗、提高系统的效率、降低噪声、改善工作性能和保证系统的可靠工作都十分重要。我们根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求,首先确定液压泵的类型,然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格和型号。因此,液压泵的选择主要在于三个方面:

  (1) 液压泵的类型选择

  (2) 液压泵的工作压力

  (3) 液压泵的流量

  液压系统中常用液压泵的主要性能如表1所示。


表1 液压系统中常用液压泵的性能比较

  一般来说,由于各类液压泵各自突出的特点,其结构、功用和工作方式各不相同,因此应根据不同的使用场合选择合适的液压泵。一般在机床液压系统中,往往选用双作用叶片泵和限压式变量叶片泵;而在筑路机械、港口机械以及小型工程机械中往往选择抗污染能力较强的齿轮泵;在负载大、功率大的场合往往选择柱塞泵。

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