液压泵原理结构特点及维修方法(一)

合肥通达挖掘机维修2018-05-15 08:32:16

     一、概述:液压泵将原动机的机械能转换成工作液体的压力能。按其职能系统,属于液压能源元件,又称为动力元件。液压传动中使用的液压泵都是靠密闭的工作空间的容积变化进行工作的,所以又称为容积式液压泵。液压泵可分为齿轮泵,叶片泵,柱塞泵(按结构来分)本节主要介绍挖掘机上常用的齿轮泵、柱塞泵的基本概念、工作原理、结构特点、运用原理和维修知识。

    1、液压泵的基本性能参数液压泵的主要性能参数是压力P和流量Q1)压力泵的输出压力由负载决定。当负载增加时,泵的压力升高,当负载减小,泵的压力降低,没有负载就没有压力。所以,在液压系统工作的过程中,泵的压力是随着负载的变化而变化的。如果负载无限制的增长。泵的压力也无限制的增高。直至密封或零件强度或管路被破坏。这是容积式液压泵的一个重要特点。因此在液压系统中必须设置安全阀。

     限制泵的最大压力,起过载保护作用。在位置的布置上,安全阀越靠近泵越好。液压泵说明书对压力有两种规定:额定压力和最大压力。额定压力是指泵在连续运转情况下所允许使用的工作压力,并能保证泵的容积效率和使用寿命。最大压力泵在短时间内起载所允许的极限压力,为液压系统的安全阀的调定值不能超过泵的最大压力值,最好的是等于或小于额定压力值(2)流量Q流量是指泵在单位时间输出液体的体积。流量有理论流量和实际流量之分理论流量Q0等于排量q 与泵转数的乘积:Q0=q*n*10-3L/min)泵的排量是指泵每转一周所排出液体的体积,泵的排量取决于泵的结构参数,不同类型泵的排量记算方法也不同。

     排量不可变的称为定量泵,排量可变的称为变量泵。泵的实际流量Q小于理论流量Q0(因为泵的各密封间隙有泄漏)Q=Q0ηV=q.nηV/1000(L/min)式中ηV----泵的容积效率ηV=Q(实际流量)/Q0(理论流量)*100%齿轮泵的容积效率ηV92%,柱塞泵ηV95%泵的泄漏量(漏损)与泵的输出压力有关,压力升高泄漏量(Q0-Q)即ΔQ增加,所以泵的实际流量是随泵的输出压力变化而变化的,而液压泵的理论流量与泵的输出压力无关(3)转速n泵的转速有额定转速和最高转速之分。额定转速是指泵在正常工作情况下的转速,使泵具有一定的自吸能力,避免产生空穴和气蚀现象,一般不希望泵超过额定转速运转。

     泵的最高转速受运动件磨损和寿命的限制,同时也受气蚀条件的限制。如果泵的转速大于最高转速,可能产生气蚀现象,使泵产生很大的振动与噪声,并加速零件的破坏,使寿命显著降低(4)扭矩与功率:泵的输入扭矩:MI=1.59p.q/10ηm (N.m)式中:p—压力(Mpaq—排量(ml/min)ηm—机械效率泵的输入功率(即驱动功率)N0=PQ/612(kw)N0=PQ/450(Hp)5)效率:容积效率是泵的实际流量Q与理论流量Q0的比值ηv=Q/ Q0机械效率是泵的理论扭矩M0与实际输入扭矩Mi的比值ηm=M0/MI泵的总效率是泵的输出功率与输入功率的比值,即等于容积效率和机械效率的乘积η=N0/NI=ηvηm

    (6).自吸能力:泵的自吸能力是指泵在额定转速下,从低于泵以下的开式油箱中自行吸油的能力。自吸能力的大小常常以吸油高度表示,或者用真空度来表示。一般泵所允许的吸油高度不超过500毫米。对于自吸能力较差的液压泵,一般采取如下措施:1)使油箱液面高于液压泵,即液压泵安装在油箱液面以下工作。2)采用压力油箱,即采用封闭式油箱,增加油箱的表面压力,一般予压力为0.5~2.5×105(pa)最好在0.5~1×105(pa)3)采用补油泵供油,一般补油压力为3~7×105(pa)对于不同结构类型的液压泵其自吸能力是不同的.齿轮泵较好,柱塞泵自吸能力较差.

     二、齿轮泵(挂图16,齿轮泵工作原理)齿轮泵具有结构简单,体积小重量轻工作可靠,成本低以及对液压油的污染不太敏感,便于维护和修理等优点,因此广泛地用在各种液压机械上。但由于齿轮泵的压力还较低,只能作定量泵使用。流量脉动和压力脉动较大,噪声高,故使用范围受到一定限制。齿轮泵按啮合形式分为外啮合和内啮合齿轮泵,应用较广的是外啮合渐开线齿形的齿轮泵,故在此作重点介绍。

    1 齿轮泵的工作原理:外啮合的齿轮泵是由相互啮合的一对齿轮,壳体,以及前后端盖等主要零件组成。齿轮泵的工作原理:见图2-1齿轮I为主动齿轮,齿轮Ⅱ为被动齿轮,当齿轮Ⅰ旋转时,轮齿开始退出啮合之处为吸油腔,轮齿开始进入啮合处不压油腔。吸油腔和压油腔是被齿轮啮合接触以及径向间隙和端面间隙所隔开。吸油腔的容积增加,形成局部真空,油箱中的液压油在大气压的作用下进入吸油腔,实现吸油;压油腔的容积减小,液体便被排出压油腔,这样随着齿轮的连续转动,液压油就不断地吸入和排出完成能量转换。

    2.齿轮泵的流量(指平均流量)泵的排量q=2πZm2BQ=2πZm2Bnηv×10-3(L/min)式中:Z—齿轮齿数。m—齿轮模数B—齿宽n—齿轮泵转数ηv--容积效率3.齿轮泵的困油现象及其卸荷措施:为了保证齿轮泵的正常工作,使吸油腔和压油腔被齿与齿的啮合接触线隔开而不连通,就要求齿轮的重叠系数ε大于1通常取ε=1.051.1。由于重叠系数大于1,当一对齿尚未脱开啮合前,后一对齿就开始进入啮合,在这一小段时间内,同时有两对齿轮进行啮合,在它们之间形成一个封闭空间,一般称为闭死容积。随着齿轮的旋转,闭死容积是变化的,当闭死容积变小时急剧上升,油液从缝隙中强行挤出,使齿轮轴承受到很大的径向力,并产生振动和噪声;当闭死容积变大时,压力逐渐降低,产生真空,容易发生气蚀现象。为了减轻困油现象造成的危害,一般采用在侧板或轴套上开卸荷沟槽的办法解决。

     开卸荷沟槽的原则:1)当闭死容积由最大逐渐减小时,通过卸荷槽与压油腔相通;2)当闭死容积由最小逐渐增加时,通过卸荷与吸油腔相通;3)当闭死容积处于最小位置时,闭死容积与吸压油腔都不相通。4齿轮泵轴向间隙自动补偿。由于齿轮的轴向间隙和径向间隙的泄漏,使其产生容积损失,其中齿轮与侧板,齿轮轴端与轴套之间的轴向间隙漏损约占总漏损的7580%。所以对于高压齿轮泵,为了提高容积效率,一般采用浮动轴套或浮动侧板,使轴向间隙能自动补偿(如H泵)也有采用轴向径向都补偿的(如CCBZ泵)进出油口的判定,旋向判定,串联泵中排量大小的判定,注意看齿轮泵的铭牌。在无铭牌时,按如下原则判定:进油口比出油口大;输入轴从吸油口转向出油口;串联齿轮泵中泵体宽度大的排量大。

     三、柱塞泵:径向柱塞泵轴向柱塞泵通轴式(斜盘式)定量轴向柱塞泵变量轴向柱塞泵弯轴式(斜轴式)定量轴向柱塞泵变量轴向柱塞泵弯轴式轴向柱塞变量泵A8Vha系列。1.变量泵的原理所谓变量泵就是泵的排量可以改变,它是通过改变泵体的摆角(弯轴式)或斜盘的摆角(斜盘式)来改变柱塞的行程从而实现泵排出油液容积的变化。摆角控制方式有手动调节和自动调节两种。A/R912挖掘机采用的变量泵A8V80Ha(西德样机采用LPVD64斜盘式)是一个液压双泵,它包括两个轴向柱塞泵、一个齿轮箱和一个恒功率调节器。两泵的机械部分由齿轮连接,液压部分则由恒功率调节器连接,当柴油机保持其额定扭矩时,两泵的流量随其压力的总和而无级变化。理论上,压力和流量的乘积是一个常数(即功率恒定)(在变量范围内)也就是说在变量范围内,当压力增加时(外负荷变大)流量变小(运动速度降低)当压力降低时(外负荷减小)流量变大(运动速度变快)使柴油机的功率能得到充分利用,这就是恒功率变量泵的一个优点。


    2斜轴式变量泵的流量:排量:q=(π/4)d2.2r.Z.sinγ实际流量:式中:Q—实际流量r—连杆球铰中心在发兰盘上的分布圆半径(cmd—柱塞直径(cmZ—柱塞数目γ—缸体摆角ηv—泵的容积效率(9598%n—泵的转速(r/min)泵的变量比:I=Qmax/Qmin=pmax/p0=sinγmax/sinγmin斜盘式轴向柱塞泵的平均流量Q=2.S.R.Z.n.tgγ.ηv×10-3=(π/4)d2.2R.Z.n.tgγ.ηv式中:d—柱塞直径R—柱塞分布圆半径(cmZ—柱塞数γ—斜盘倾角

     第二节泵装置本机采用的泵装置是斜盘式串连轴向柱塞变量双泵,该装置由前泵,后泵和先导油泵组成。主泵上装有调节器,对泵进行控制。221.外型1.驱动轴2.前泵3.中泵体4.后泵5.辅助齿轮泵6.后泵调节器7.比例电磁阀8.前泵调节器1.型号表示KR3 G-2N调节器的设计系列编号表示流量控制内容0:无流量控制N:负流量控制P:正流量控制M:手动流量控制E:电流流量控制C:负流量控制(附有最大流量截流功能)D:正流量控制(附有截流功能)表示马力控制功能1:定马力控制2:加法全马力控制4:压力关闭控制5:定马力控制+压力关闭控制6加法全马力控制+压力关闭控制9:加法全马力控制+功率切换控制尺寸6K3V63GK3V112HK3V140K3V180K3V系列泵调节器

    222主泵结构111.驱动轴(F156.球形衬套312.中泵体534.垫片(L824.挡圈127.轴承垫片113.驱动轴(R157.油缸弹簧313.配油盘(R535垫片(S885.配油盘销141.缸体114.花键接头158.垫片314.配油盘(L548.挡销886.弹性销214.可转衬套123.滚珠轴承211.底盘325阀体702.O形圈901.螺栓251.旋转斜盘支承124.滚针轴承212.旋转斜盘401.六角螺钉732.O形圈953.固定螺钉406.六角螺栓151.柱塞261.密封盖(F468.VP螺塞789.挡圈945.固定螺钉466.VP螺塞152.262.

     密封盖(R531.可转销792.挡圈981.名牌774.油封153.滑履271.泵壳532.伺服活塞808.螺母983.销前泵和后泵通过花键套(114)连接,柴油机的动力经弹性联轴节传到泵传动轴(111),同时驱动两分泵。两泵吸油孔和排油孔分部在中泵体(312)上,公共吸油口向前后泵供油。主泵从结构上,主要由转子部分、斜盘部分、配油盘三个部分组成。转子部分接受动力作旋转运动,柱塞在缸体中移动。(即该装置是整体功能的主要部分)斜盘摆动可改变排量,配油盘可转换吸油和排油。

    1.转子部分转子由传动轴(111)缸体(141)柱塞(151152)滑履(153)球形衬套(156)垫片(158)和弹簧组成。传动轴由轴承(123124)在两端支承。柱塞的球形端与滑履连接。且有小孔将负荷压力油作用在滑履和斜盘底板(211)之间,形成静压力轴承,减小摩擦。柱塞部分由柱塞和滑履组成。由弹簧的推力使缸体和配油盘贴紧。

    2.斜盘部分斜盘部分由斜盘(212)、底板(211)、斜盘支承(251)、衬套(214)、转销(531)和伺服活塞(532)组成旋转斜盘是圆柱形,由旋转支承定位。当伺服活塞随调节器控制的液压油进入伺服活塞一侧或两侧的液压腔时,斜盘经转销的球形部分滑过斜盘支承后改变摆角(α)

    3配油盘部分由中泵体(312),配油盘(313)和销(855)组成。配油盘有两个肾形孔,该盘装在中泵体上,为缸体供油和排油,并与中泵体上外接口连接。泵的主要功能是把柴油机输入的机械能转变为流体的压力能,供给液压系统。泵动作过程:当柴油机的动力经弹性联轴节花键传到泵传动轴使转子转动。同时柱塞在缸体中作往复运动,柱塞从下死点运动到上死点为一个行程。当每个柱塞在朝离开配油盘方向的180°半周内转动时。


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