容積式液壓泵的選型

2010-01-30 翁秀奇南京工業職業技術學院

　　液壓傳動與機械傳動相比較有操作方便、省力,系統結構空間自由度大,易于實現自動化等優點。隨著科學技術的不斷發展,容積式液壓泵現已被廣泛應用于各種機械行業中,從民用到國防,從一般傳動到精確度很高的控制系統。液壓傳動的原理可以簡單概括為能量轉換的過程,機械能轉換為液體壓力能后,對液壓油進行控制調節,最后再將壓力能轉換為機械能輸出。其中壓力能利用動力元件轉換為機械能,動力元件就是液壓泵。

1、容積式液壓泵的工作原理

　　我們常用的液壓泵是容積式液壓泵,電動機輸入的是機械能,經過泵轉換成液體的壓力能輸出。液壓泵的工作原理可以概括為:靠密封容腔容積的變化,產生壓力差,進行吸壓油。液壓泵的工作原理如圖1所示。

液壓泵的工作原理圖

圖1　液壓泵的工作原理圖

　　工作過程:當凸輪1由原動機(電動機)帶動旋轉時(輸入機械能) ,柱塞2便在凸輪1和彈簧4的作用下在缸體3內往復運動。缸體內孔與柱塞外圓之間有良好的配合精度,使柱塞在缸體孔內作往復運動時基本沒有油液泄漏,即具有良好的密封性。

　　當凸輪由圖2所示位置旋轉180°到圖1位置時,柱塞右移時,缸體中密封工作腔a的容積變大,產生局部真空,油箱中的油液便在大氣壓力作用下通過吸油單向閥5吸入缸體內,實現吸油。正如,將雞蛋放到與其大小差不多杯口上,雞蛋放不進去,若將燃燒的紙先放到水杯里,接著將雞蛋放到瓶口上,雞蛋在大氣壓的作用下迅速進入水杯里;當凸輪再旋轉180°回到圖2位置,柱塞左移,缸體中密封工作腔a的容積變小,油液受擠壓,液壓油的可壓縮性非常小,油液壓力迅速增大,打開壓油單向閥6 輸送到系統中去,實現壓油。如果偏心輪不斷地旋轉,液壓泵就會不斷地完成吸油和壓油動作,因此就會連續不斷地向液壓系統供油。

壓油動作圖

圖2　壓油動作圖

2、容積式液壓泵的工作條件

　　容積式液壓泵是依靠密封工作油腔的容積不斷變化來進行工作的。因此它必須具有一個或多個密封的工作油腔,當液壓泵運轉時,該油腔的容積必須不斷由小逐漸加大,形成真空,油箱的油液才能被吸入,當油腔容積由大逐漸減小時,油被擠壓在密封工作油腔中,壓力才能升高,壓力的大小取決于油液從泵中輸出時受到的阻力(如單向閥的彈簧力) ,一般取決于工作負載的大小。仔細觀察,可以發現:

　　(1)柱塞與缸形成密封容積,當偏心輪旋轉時,密閉容積交替變化;與單向閥另一側壓力形成壓力差;

　　(2)單向閥5、6非常重要,起到配流作用。將吸油腔與壓油腔隔開,保證密封容腔交替實現吸、壓油過程;

　　(3)為了能夠有油箱中正常吸油,必須保證油箱中油液壓里大于等于一個大氣壓,通常我們將油箱與大氣相通。當密封容積增大時,產生部分真空,在大氣壓的作用下將油箱中油液壓入密封容腔,吸油。

　　綜上以述,可以歸納液壓泵的工作條件為:

　　(1) 應具備體積可以交替變化的密封容積;

　　(2) 應有配油裝置;

　　(3) 吸油過程中油箱必須與大氣相通。

3、容積式液壓泵的選擇

　　因為這種泵的吸油和排油均依賴密閉容積的變化,泵的輸油能力(或輸出流量)的大小取決于密封工作油腔的數目以及容積變化的大小和頻率,故稱容積式泵。液壓泵按其結構形式可分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵等;按使用壓力分為低壓泵、中壓泵和高壓泵;按泵的流量特征可分為定量泵和變量泵。

　　常用液壓泵的特點:

　　(1)齒輪泵,由于其結構簡單、重量輕、制造容易、成本低、工作可靠、維修方便,已廣泛應用在壓力不高的液壓系統中。但齒輪泵漏油較多,存在徑向不平衡力,軸承載荷大,使用在較高工作壓力時,結構需采取一些措施。齒輪泵不能變量;

　　(2)葉片泵具有結構緊湊、體積小、重量輕、流量均勻、運轉平穩、噪聲小等優點,但有結構較復雜,吸油條件苛刻,工作轉速有一定限制,對油液污染比較敏感等缺點。單作用泵可以變量,而雙作用泵只能定量;

　　(3)柱塞泵具有壓力高、結構緊湊、效率高、流量能調節等優點,但結構比較復雜。有徑向柱塞泵和軸向柱塞泵, 均可用作變量泵。

　　根據液壓泵的各個特點,確定選擇液壓泵的原則:液壓泵是液壓系統提供一定流量和壓力的油液動力元件,它是每個液壓系統不可缺少的核心元件,合理的選擇液壓泵對于降低液壓系統的能耗、提高系統的效率、降低噪聲、改善工作性能和保證系統的可靠工作都十分重要。我們根據主機工況、功率大小和系統對工作性能的要求,首先確定液壓泵的類型,然后按系統所要求的壓力、流量大小確定其規格和型號。因此,液壓泵的選擇主要在于三個方面:

　　(1) 液壓泵的類型選擇

　　(2) 液壓泵的工作壓力

　　(3) 液壓泵的流量

　　液壓系統中常用液壓泵的主要性能如表1所示。

表1　液壓系統中常用液壓泵的性能比較