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        液壓泵工作原理

        發(fā)(fā)布日期:2022-01-15

        液壓泵是為液壓傳動(dòng)(dòng)提供加壓液體的一種液壓元件,是泵的一種。雖然不同類(lèi)(lèi)型的液壓泵的結構大不相同,但是在安裝、使用維護方面存在許多共同點(diǎn)(diǎn),如果不規范操作的話(huà)(huà),可能會(huì )(huì )導致故障的發(fā)(fā)生。

        液壓泵的功能是把動(dòng)(dòng)力機(如電動(dòng)(dòng)機和內燃機等)的機械能轉換成液體的壓力能。輸出流量可以根據需要來(lái)(lái)調節的稱(chēng)(chēng)為變量泵,流量不能調節的稱(chēng)(chēng)為定量泵。

        雖然液壓泵的結構大不相同,但是在安裝與使用方面存在許多共同點(diǎn)(diǎn)。

        一、常用液壓泵的種類(lèi)(lèi)

        1、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(lái)(lái)調節的稱(chēng)(chēng)為變量泵,流量不能調節的稱(chēng)(chēng)為定量泵。

        2、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(jiǎn)(jiǎn)單,對油的清潔度要求不嚴,價(jià)(jià)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(jià)(jià)格貴、對油的清潔度要求高。

        一般在齒輪泵和葉片泵不能滿(mǎn)(mǎn)足要求時(shí)(shí)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。



        二、液壓泵的工作原理

        1、柱塞泵

        柱塞泵分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩種代表性的結構形式;由于徑向柱塞泵屬于一種新型的技術(shù)(shù)含量比較高的高效泵,隨著(zhù)(zhù)國產(chǎn)(chǎn)化的不斷加快,徑向柱塞泵必然會(huì )(huì )成為柱塞泵應用領(lǐng)(lǐng)域的重要組成部分.

        柱塞泵是往復泵的一種,屬于體積泵,其柱塞靠泵軸的偏心轉動(dòng)(dòng)驅動(dòng)(dòng),往復運動(dòng)(dòng),其吸入和排出閥都是單向閥。當柱塞外拉時(shí)(shí),工作室內壓力降低,出口閥關(guān)(guān)閉,低于進(jìn)(jìn)口壓力時(shí)(shí),進(jìn)(jìn)口閥打開(kāi)(kāi),液體進(jìn)(jìn)入;柱塞內推時(shí)(shí),工作室壓力升高,進(jìn)(jìn)口閥關(guān)(guān)閉,高于出口壓力時(shí)(shí),出口閥打開(kāi)(kāi),液體排出。



        柱塞泵

        帶滑靴結構的軸向柱塞泵是目前使用最廣泛的軸向柱塞泵,安放在缸體中的柱塞通過(guò)(guò)滑靴與斜盤(pán)(pán)相接觸,當傳動(dòng)(dòng)軸帶動(dòng)(dòng)缸體旋轉時(shí)(shí),斜盤(pán)(pán)將柱塞從缸體中拉出或推回,完成吸排油過(guò)(guò)程。柱塞與缸孔組成的工作容腔中的油液通過(guò)(guò)配油盤(pán)(pán)分別與泵的吸、排油腔相通。變量機構用來(lái)(lái)改變斜盤(pán)(pán)的傾角,通過(guò)(guò)調節斜盤(pán)(pán)的傾角可改變泵的排量。

        2、葉片泵



        葉片泵

        雙作用泵工作原理:

        它由定子、轉子、葉片和配油盤(pán)(pán)等組成。定子內壁近似橢圓形。葉片安裝在轉子徑向槽內并可沿槽滑動(dòng)(dòng),轉子與定子同心安裝。當轉子轉動(dòng)(dòng)時(shí)(shí),葉片在離心力的作用下壓向定子內表面,并隨定子內表面曲線(xiàn)(xiàn)的變化而被迫在轉子槽內往復滑動(dòng)(dòng),相鄰兩葉片間的密封工作腔就發(fā)(fā)生增大和縮小的變化。葉片由小半徑圓弧向大半徑圓弧處滑移時(shí)(shí),密封工作腔隨之逐漸增大形成局部真空,于是油箱中油液通過(guò)(guò)配油盤(pán)(pán)上吸油腔吸入;反之將油壓出。轉子每轉一周,葉片在槽內往復滑移2次,完成2次吸油和2次壓油,并且油壓所產(chǎn)(chǎn)生的徑向力是平衡的,故稱(chēng)(chēng)雙作用式,也稱(chēng)(chēng)平衡式。

        單作用式葉片泵工作原理:

        主要由定子、轉子、葉片和配油盤(pán)(pán)等組成。定子的內表面是一個(gè)(gè)圓柱形,轉子偏心安裝在定子中,即有一個(gè)(gè)偏心距e,葉片裝在轉子徑向滑槽中,并可在槽內徑向滑動(dòng)(dòng)。轉子轉動(dòng)(dòng)時(shí)(shí),在離心力和葉片根部壓力油的作用下,葉片緊貼在定子內表面上,這樣相鄰兩片葉片間就形成了密封工作腔。在其中一邊,葉片逐漸伸出,密封工作腔逐漸增大,形成局部真空,形成吸油;反之,另一邊,形成壓油。轉子每轉一周,葉片在滑槽內往復滑移1次,完成1次吸油1次壓油。油壓所產(chǎn)(chǎn)生的徑向力是不平衡的,故稱(chēng)(chēng)單作用式,也稱(chēng)(chēng)不平衡式葉片泵。

        3、氣體增壓泵



        氣體增壓機

        氣動(dòng)(dòng)增壓泵工作時(shí)(shí)主要是利用大面積活塞端的低壓氣體驅動(dòng)(dòng)而產(chǎn)(chǎn)生小面積活塞端的高壓流體??捎糜趬嚎s空氣及其它氣體,輸出氣壓可通過(guò)(guò)驅動(dòng)(dòng)氣壓無(wú)(wú)級調節。

        氣動(dòng)(dòng)增壓泵利用大面積活塞端的低壓氣體驅動(dòng)(dòng)而產(chǎn)(chǎn)生小面積活塞端的高壓流體??捎糜趬嚎s空氣及其它氣體,輸出氣壓可通過(guò)(guò)驅動(dòng)(dòng)氣壓無(wú)(wú)級調節。

        多種氣體驅動(dòng)(dòng):壓縮空氣、液化氮氣和管道氮氣、水蒸氣。


        三、液壓泵連接注意事項

        1、液壓泵可以用支座或法蘭安裝,泵和原動(dòng)(dòng)機應采用共同的基礎支座,法蘭和基礎都應有足夠的剛性。特別注意:流量大于(或等于)160L/min的柱塞泵,不宜安裝在油箱上。

        2、液壓泵和原動(dòng)(dòng)機輸出軸間應采用彈性聯(lián)(lián)軸器連接,嚴禁在液壓泵軸上安裝帶輪或齒輪驅動(dòng)(dòng)液壓泵,若一定要用帶輪或齒輪與泵連接,則應加一對支座來(lái)(lái)安裝帶輪或齒輪,該支座與泵軸的同軸度誤差應不大于Φ0.05mm。

        3、吸油管要盡量短、直、大、厚,吸油管路一般需設置公稱(chēng)(chēng)流量不小于泵流量2倍的粗過(guò)(guò)濾器(過(guò)(guò)濾精度一般為80~180μm)。液壓泵的泄油管應直接接油箱,回油背壓應不大于0.05MPa。油泵的吸油管口、回油管口均需在油箱最低油面200mm以下。特別注意在柱塞泵吸油管道上不允許安裝濾油器,吸油管道上的截止閥通徑應比吸油管道通徑大一擋。

        4、液壓泵進(jìn)(jìn)、出油口應安裝牢固,密封裝置要可靠,否則會(huì )(huì )產(chǎn)(chǎn)生吸入空氣或漏油的現象,影響液壓泵的性能。

        5、液壓泵自吸高度不超過(guò)(guò)500mm(或進(jìn)(jìn)口真空度不超過(guò)(guò)0.03MPa),若采用補油泵供油,供油壓力不得超過(guò)(guò)0.5MPa,當供油壓力超過(guò)(guò)0.5MPa時(shí)(shí),要改用耐壓密封圈。對于柱塞泵,應盡量采用倒灌自吸方式。

        6、液壓泵裝機前應檢查安裝孔的深度是否大于泵的軸伸長(cháng)(cháng)度,防止產(chǎn)(chǎn)生頂軸現象,否則將燒毀泵。



        四、液壓泵使用注意事項

        1、液壓泵啟動(dòng)(dòng)時(shí)(shí)應先點(diǎn)(diǎn)動(dòng)(dòng)數次,油流方向和聲音都正常后,在低壓下運轉5~10min,然后投入正常運行。柱塞泵啟動(dòng)(dòng)前,必須通過(guò)(guò)殼上的泄油口向泵內灌滿(mǎn)(mǎn)清潔的工作油。

        2、油的黏度受溫度影響而變化,油溫升高黏度隨之降低,故油溫要求保持在60℃以下,為使液壓泵在不同的工作溫度下能夠穩定工作,所選的油液應具有黏度受溫度變化影響較小的油溫特性,以及較好的化學(xué)(xué)穩定性、抗泡沫性能等。推薦使用L-HM32或L-HM46(GB11118.1—94)抗磨液壓油。

        3、油液必須潔凈、不得混有機械雜質(zhì)(zhì)和腐蝕物質(zhì)(zhì),吸油管路上無(wú)(wú)過(guò)(guò)濾裝置的液壓系統,必須經(jīng)(jīng)濾油車(chē)(chē)(過(guò)(guò)濾精度小于25μm)加油至油箱。

        4、 液壓泵的最高壓力和最高轉速,是指在使用中短暫時(shí)(shí)間內允許的峰值,應避免長(cháng)(cháng)期使用,否則將影響液壓泵的壽命。

        5、液壓泵的正常工作油溫為15~65℃,泵殼上的最高溫度一般比油箱內泵入口處的油溫高10~20℃,當油箱內油溫達65℃時(shí)(shí),泵殼上最高溫度不超過(guò)(guò)75~85℃。

        五、更換液壓泵后的注意事項

        隨時(shí)(shí)注意異?,F象的發(fā)(fā)現

        異常聲音、振動(dòng)(dòng)或監視系統異常信號等,必定有其原因,一發(fā)(fā)現有異?,F象時(shí)(shí),即刻找來(lái)(lái)回路圖,按圖索驥,小心觀(guān)(guān)察異?,F象是否為一時(shí)(shí)錯誤所造成。評估需不需要停車(chē)(chē)處理。舉凡壓力、負荷、溫度、時(shí)(shí)間、起動(dòng)(dòng)時(shí)(shí)、停止時(shí)(shí)都包含了可能產(chǎn)(chǎn)生異?,F象之原因。平時(shí)(shí)即應逐項分析研討。

        液壓泵起動(dòng)(dòng)后勿立即加給負荷

        液壓泵在啟動(dòng)(dòng)后須實(shí)(shí)施一段時(shí)(shí)間無(wú)(wú)負荷空轉(約10分鐘~30分鐘),尤其氣溫很低時(shí)(shí),更須經(jīng)(jīng)溫車(chē)(chē)過(guò)(guò)程,使液壓回路循環(huán)(huán)正常再加予負載,并確認運轉狀況。

        觀(guān)(guān)察油溫變化

        注意檢查最高和最低油溫變化狀況,并查出油溫和外界環(huán)(huán)境溫度的關(guān)(guān)系,如此才能知道冷卻器容量、儲油箱容量是否與周遭條件,使用條件互相配合,對冷卻系統的故障排除也才有跡可循。

        注意液壓泵的噪音

        新的液壓泵初期磨耗少,容易受到氣泡和塵埃的影響,高溫時(shí)(shí)潤滑不良或使用條件過(guò)(guò)荷等,都會(huì )(huì )引起不良后果,使液壓泵發(fā)(fā)出不正常的影響。

        注意檢查計器類(lèi)(lèi)的顯示值

        隨時(shí)(shí)觀(guān)(guān)察液壓回路的壓力表顯示值,壓力開(kāi)(kāi)關(guān)(guān)燈號等振動(dòng)(dòng)情形和安定性,以盡早發(fā)(fā)現液壓回路作用是否正常。

        注意觀(guān)(guān)察機械的動(dòng)(dòng)作情況(對于改裝泵)

        液壓回路設計不當或組件制造不良,在起始使用階段不容易發(fā)(fā)現,故應特別注意在各種使用條件下所顯現出的動(dòng)(dòng)作狀態(tài)(tài)。

        注意各閥內的調整

        充份了解壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥的使用,對調整范圍和極限須特別留意,否則調整錯誤不僅損及機械,更對安全構成威脅。

        檢查過(guò)(guò)濾器的狀態(tài)(tài)

        對回路中的過(guò)(guò)濾器應定期取出清理,并檢查濾網(wǎng)(wǎng)之狀態(tài)(tài)及網(wǎng)(wǎng)上所吸附的污物,分析質(zhì)(zhì)、量和大小,如此可觀(guān)(guān)察回路中污染程度,甚而據此推斷出污染來(lái)(lái)源所在。

        定期檢查液壓油的變化

        每隔一、二個(gè)(gè)月檢查分析液壓油劣化、變色和污染程度的變化,以確保液壓傳動(dòng)(dòng)媒介的正常。

        注意配管部份泄漏情況

        液壓裝置配管良否,于運轉一段時(shí)(shí)間后即可看出,檢察是否漏油,配管是否松動(dòng)(dòng)。

        新機運轉的三個(gè)(gè)月內應注意運轉狀況

        在新機運轉期間內,應把握運轉狀況檢查,例如機件的保養,螺絲是否有松動(dòng)(dòng),油溫是否有不正常升高,液壓油是否很快劣化,檢查使用條件是否符合規定等。

        液壓泵功率損失原因

        液壓泵工作時(shí)(shí)存在的功率損失有兩種,一種功率損失是容積損失,另一種是機械損失。

        造成機械損失的原因

        ①.液壓泵工作時(shí)(shí),各相對運動(dòng)(dòng)件,如軸承與軸之間、軸與密封件之間、葉片與泵體內壁之間有機械摩擦,從而產(chǎn)(chǎn)生摩擦阻力損失。這種損失與液壓泵的輸出壓力有關(guān)(guān),輸出壓力愈高,則摩擦阻力損失愈大。

        ②.油液在泵內流動(dòng)(dòng)時(shí)(shí),由于液體的黏性而產(chǎn)(chǎn)生黏滯阻力,也會(huì )(huì )造成機械損失。這種損失與油液的黏度、泵的轉速有關(guān)(guān),油液越黏、泵的轉速越高,則機械損失越大。

        由于上述原因,使泵的實(shí)(shí)際輸人功率大于理論上需要的功率。液壓泵的理論輸入功率與實(shí)(shí)際輸入功率的比值稱(chēng)(chēng)為機械效率,它表明功率損失的程度。液壓泵的輸出功率與輸入功率的比值稱(chēng)(chēng)為液壓泵的總效率。

        造成容積損失的原因

        ①.容積式液壓泵的吸油腔和排油腔在泵內雖然被隔開(kāi)(kāi),但相對運動(dòng)(dòng)同總是存在著(zhù)(zhù)一定的間隙,因此泵內高壓區內的油液通過(guò)(guò)間隙必然要泄漏到低壓區。液壓油的黏度愈低、壓力愈高時(shí)(shí),泄漏就愈大。

        ②.液壓泵在吸油過(guò)(guò)程中,由于吸油阻力太大、油液太粘或泵軸轉速太高等原因都會(huì )(huì )造成泵的吸空現象,使密封的工作容積不能充滿(mǎn)(mǎn)油液,也就是說(shuō)(shuō)液壓泵的工作腔沒(méi)(méi)有被充分利用。

        由于上述原因,使液壓泵有容積損失。

        但是,只要泵的設計正確,使用合理,其中的第二種原因造成的損失是可以克服的,即可以減少泵的容積損失。

        然而,液壓泵工作時(shí)(shí)因泄漏所造成的容積損失是不可避免的,也就是泵的容積損失可以近似地看作全部由泄漏造成,使液壓泵的實(shí)(shí)際流量總小于理論流量

        實(shí)(shí)際流量與理淪流量的比值稱(chēng)(chēng)為容積效率,它表示液壓泵容積損失大小的程度。液壓泵的容積效率表示液壓泵容積損失大小的程度。

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