液壓泵
液壓泵是液壓系統的動力元件,其作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能,指液壓系統中的油泵,它向整個液壓系統提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。
1.液壓泵的工作原理:
液壓泵是為液壓傳動提供加壓液體的一種液壓元件,是泵的一種。它的功能是把動力機(如電動機和內燃機等)的機械能轉換成液體的壓力能。
圖中為單柱塞泵的工作原理。凸輪由電動機帶動旋轉。當凸輪推動柱塞向上運動時,柱塞和缸體形成的密封體積減小,油液從密封體積中擠出,經單向閥排到需要的地方去。
當凸輪旋轉至曲線的下降 部位時,彈簧迫使柱塞向下,形成一定真空度,油箱中的油液在大氣壓力的
作用下進入密封容積。凸輪使柱塞不斷地升降,密封容積周期性地減小和增大,泵就不斷吸油和排油。
2.液壓泵的分類:
按流量是否可調節可分為:變量泵和定量泵。
輸出流量可以根據需要來調節的稱為變量泵,流量不能調節的稱為定量泵。
按液壓系統中常用的泵結構分為:齒輪泵、葉片泵和柱塞泵3種。
齒輪泵:體積較小,結構較簡單,對油的清潔度要求不嚴,價格較便宜;但泵軸受不平衡力,磨損嚴重,泄漏較大。
葉片泵:分為雙作用葉片泵和單作用葉片泵。這種泵流量均勻、運轉平穩、噪音小、作壓力和容積效率比齒輪泵高、結構比齒輪泵復雜。
柱塞泵:容積效率高、泄漏小、可在高壓下工作、大多用於大功率液壓系統;但結構復雜,材料和加工精度要求高、價格貴、對油的清潔度要求高。
一般在齒輪泵和葉片泵不能滿足要求時才用柱塞泵。還有一些其他形式的液壓泵,如螺桿泵等,但應用不如上述3種普遍。
3.液壓泵的優缺點及應用:
齒輪泵的主要優點是結構簡單,體積小,質量輕,工藝性好,價格便宜,自吸能力強,對油液污染不敏感,轉速范圍大,維護方便,工作可靠。它的缺點是困油現象嚴重,徑向不平衡力大,泄漏大,流量脈動大,噪聲較高,不能做變量泵使用。低壓齒輪泵廣泛地應用在低壓(25×105pa以下)的液壓系統中,如機床以及各種補油、潤滑和冷卻裝置等。齒輪泵在結構上采取一定措施后,也可以達到較高的工作壓力。中壓齒輪泵主要應用于機床軋鋼設備的液壓系統中。中高壓和高壓齒輪泵主要用于農林機械、工程機械、船舶機械和航空技術中。
和齒輪泵一樣,齒輪液壓馬達由于密封性差,容積效率較低,所以輸入的油壓不能過高,因而不能產生較大的轉矩,并且轉速和轉矩都是隨著齒輪嚙合情況而脈動的。齒輪液壓馬達多用于高轉速低轉矩的液壓系統中。齒輪泵一般都可以直接作液壓馬達使用,即齒輪泵與齒輪液壓馬達二者是可逆的。
和齒輪泵相比,葉片泵有流量均勻、運轉平穩、噪聲小、壽命長,輪廓尺寸較小、結構較緊湊等優點,但也存在著自吸能力差、調速范圍小、最高轉速較低、葉片容易咬死、工作可靠性較差、結構較復雜、對油液污染較敏感等缺點。因此在工作環境較污穢、速度范圍變化較大的機械上應用相對較少。在工作可靠性要求很高的地方,如飛機上,也很少應用。葉片泵在中,低壓液壓系統尤其在機床行業中應用最多。其中單作用式葉片泵常做變量泵使用,其額定壓力較低(6.3MPa),常用于組合機床,壓力機械等;雙作用式葉片泵只能做定量泵使用,其額定壓力可達14MPa—21MPa,在各類機床(尤其是精密機床)設備中,如注塑機、運輸裝卸機械及工程機械等中壓系統中得到廣泛應用。葉片液壓馬達最大的優點是體積小、慣性小,動作靈敏,允許換向頻率很高、甚至可在幾毫秒內換向。但其最大的弱點是泄漏較大,機械特性較軟,不能在較低轉速下工作,調速范圍不能很大。因此適用于低轉矩,高轉速及對慣性要求較小,對機械特性要求不嚴的場合。由于變量葉片液壓馬達結構較復雜,相對運動部件多、泄漏較大,容積效率低,機械特性軟及調節不便等原因,葉片液壓馬達一般都制成定量式的,即一般葉片液壓馬達都是雙作用式的定量液壓馬達。
柱塞泵(液壓馬達)由于構成密封工作腔的構件——柱塞和缸體內孔均為圓柱表面,加工方便,容易得到較高的配合精度,密封性好,故容積效率高,工作壓力高。同時這種泵只要改變柱塞的行程就可以很方便的改變其流量,易于實現變量。因此柱塞泵在高壓、大流量、大功率的液壓系統中和流量需要調節的場合,如龍門刨床、拉床、液壓機、工程機械、礦山機械、船舶機械等場合得到廣泛應用。
柱塞泵(液壓馬達)按其柱塞的排列方式和運動方向的不同,可分為軸向柱塞泵(液壓馬達)和徑向柱塞泵(液壓馬達)兩大類。軸向柱塞泵的優點是結構緊湊,徑向尺寸小,質量輕,轉動慣量小且易于實現變量,壓力高(可達到40MPa或更高),可在高壓高速下工作,并具有較高的容積效率。因此這種泵在高壓系統中應用較多。不足的是該泵對油液的污染十分敏感,一般需要精過濾。同時該泵自吸能力差,常需要由低壓泵供油。
軸向柱塞泵具有可逆性,當輸入高壓油時就可以作液壓馬達使用。軸向柱塞液壓馬達轉矩小,轉速較高,因此多用于小轉矩、高轉速的工作場合。
和軸向柱塞泵比,徑向柱塞泵的徑向尺寸較大,結構較復雜,且配油軸受到徑向不平衡力作用,易于磨損,因而限制了轉速和壓力的提高(最高壓力在20MPa左右),故目前生產中應用不多。該泵的容積效率較高,一般可達0.94~0.98。
與軸向柱塞液壓馬達相反,徑向柱塞液壓馬達多應用于低速大轉矩液壓系統。該馬達的主要特點是排量大(柱塞直徑大,行程長、數目多)、壓力高、密封性好。但其尺寸及體積大,不能用于反應靈敏、頻繁換向的系統中。在礦山機械、采煤機械、工程機械、建筑機械、起重運輸機械及船舶方面,低速大轉矩液壓馬達得到了廣泛應用。
綜上所述,從使用角度看,上述三大類泵的優劣次序是柱塞泵、葉片泵、齒輪泵。從結構的復雜程度、價格,及抗污染能力等方面來看,齒輪泵最好,而柱塞泵結構最復雜、價格最高、對油液的清潔度要求也最苛刻。因此,每種泵(馬達)都有自己的特點和使用范圍,使用時應根據具體工況,結合各類泵的性能、特點及適用場合,合理選擇。
4.液壓泵的常見故障及排除方法:
現象 |
產 生 原 因 |
排 除 方 法 |
油
泵
吸
不
上
油
或
無
壓
力 |
1.原動機與油泵旋向不一致
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糾正原動機旋向 |
2.油泵傳動鍵脫落
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重新安裝傳動鍵 |
3.進出油口接反
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按說明書選用正確接法 |
4.油箱內油面過低,吸入管口露出液面
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補充油液至最低油標線以上 |
5.轉速太低吸力不足
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提高轉速達到油泵最低轉速以上 |
6.油粘度過高
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選用推薦粘度的工作油 |
7.油溫過低,使油粘度過高
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加溫至推薦正常工作油溫 |
8.吸入管道或過濾裝置堵塞造成吸油不暢
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清洗管道或過濾裝置,除去堵塞物,
更換或過濾油箱內油液 |
9.吸入口過濾器過濾精度過高造成吸油不暢
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按說明書正確選用過濾器 |
10.吸入管道漏氣
|
檢查管道各連接處,并予以密封、堅固 |
流
量
不
足
達
不
到
額
定
值 |
1.轉速未達到額定轉速
|
按說明書指定額定轉速選用電機轉速 |
2.系統中有泄漏
|
檢查系統,修補泄漏點 |
3.由于油泵長時間工作、振動使泵蓋螺釘松動
|
適當擰緊螺釘 |
4.吸入管道漏氣
|
檢查各連接處,并予以密封、緊固 |
5.吸油不充分
|
|
、伲拖鋬扔兔孢^低
|
補充油液至最低油標線以上 |
、冢肟跒V油器堵塞或通流量過
|
清洗過濾器或選用通流量為油泵流量2倍以上
的濾油器 |
、郏牍艿蓝氯蛲◤叫
|
清洗管道,選用不小于油泵入口通徑的吸入管 |
、埽驼扯冗^高或過低
|
選用推薦粘度工作油 |
壓
力
升
不
上
去 |
1.油泵不上油或流量不足
|
同前述排除方法 |
2.溢流閥調整壓力太低或出現故障
|
重新調試溢流閥壓力或修復溢流閥 |
3.系統中有泄漏
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檢查系統、修補泄漏點 |
4.由于油泵長時間工作振動,使泵蓋螺釘松動
|
適當擰緊螺釘 |
5.吸入管道漏氣
|
檢查各連接處,并予以密封、緊固 |
6.吸油不充分
|
同前述排除方法 |
|