轮胎结构设计 叶片泵和马达的正确使用与维护辅导讲义文档格式.docx

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（4）轮辋类型、代号及轮辋断面曲线。

（5）轮胎最大外缘尺寸及双轮间距离。

（6）车辆平均速度和最高速度。

（7）最小离地间隙、最小转弯半径和最大爬坡度。

（8）对轮胎的特殊要求。

（9）该车辆发展前景。

2.道路情况

（1）路面性质，包括硬基路面（水泥、柏油和碎

石）、混合路面（石土或城乡间的水泥路）、

软基路面（雪、砂及土路），还有特殊的作

业环境，如矿山、林场、水田、沼泽等

（2）路面拱度、坡度和弯路。

（3）使用地区的年平均气温和降雨量。

3、国内外同规格或类似规格轮胎的结构和使用情况

（1）技术参数，例如轮胎的层数、内压、负荷

及花纹形式等。

（2）轮胎充气前后及使用过程中外缘尺寸的变

化。

（3）室内试验数据。

（4）实际使用中的性能及主要优缺点。

（5）使用部门的要求。

第二节、轮胎技术要求的确定

1.轮胎类型

包括轮胎规格、结构、层级、胎面花纹、胎体骨架材料品种、规格和基本技术性能。

2.轮辋的选择

应根据轮胎类型和规格，按国家标准（或部颁标准）及车辆技术状况和发展趋势选定。

例如轿车采用深槽式轮辋和深槽式宽轮辋，轻型载重汽车采用半深槽式轮辋，中型和重型载重汽车一般采用平底式轮辋和平底式宽轮辋（即5°

斜底轮辋）。

不同类型车辆有其相对应的轮辋类型、规格及轮廓曲线。

3.外胎充气外缘尺寸

包括充气外直径D′和充气断面宽B′，按国家标准（或部颁标准）所规定的尺寸执行。

暂无国家标准（或部颁标准）的轮胎，可以按设计任务书所规定的充气轮胎外缘尺寸或参考国外轮胎轮辋标准所规定的尺寸进行设计。

4.负荷能力计算

（1）标准负荷和理论负荷

轮胎的负荷能力是衡量轮胎质量重要指标之一，其最大负荷能力与速度、内压、充气断面宽、轮辋直径和宽度有关。

确定外胎充气外缘尺寸D′和B′后，必须通过计算，验算其负荷能力是否符合国家标准，再进行外缘轮廓设计及计算，因此验算轮胎负荷能力是进行轮胎结构设计的基础。

标准负荷：

国家标准规定的负荷简称为标准负荷，是指在保证轮胎耐久性前提下要求轮胎承受的负荷。

理论负荷：

通过计算得到的轮胎的负荷可称为理论负荷，它必须大于标准负荷，但也不能过大，以大2～5%为宜。

轮胎负荷标准分为单胎负荷和双胎负荷两种。

一般具有双胎并装的载重汽车应计算双胎负荷，双胎负荷能力较单胎负荷能力小。

轿车轮胎只计算单胎负荷。

理想轮辋：

轮辋宽W与充气轮胎断面宽B1之比等于

62.5%的轮辋称之为理想轮辋。

海尔公式：

负荷能力的计算公式为海尔公式，是一个在轮辋与充气轮胎断面宽之比等于62.5%的标准条件下（理想轮辋）得出的实验式,若比值超出此范围，必须换算为在标准理想轮辋的充气轮胎断面宽才能使用此公式。

斜交轮胎负荷计算基本公式及负荷系数K值的选取与斜交载重轮胎和轿车轮胎负荷计算公式与负荷系数K的选取不相同。

▼载重轮胎负荷计算基本公式为:

修改

式中：

W－负荷能力，kN

K－负荷系数（K＝1.1（双胎），K＝1.14（单胎））

P－内压，kPa

DR－设计轮辋直径，cm

W1－轮辋名义宽度，cm

B－为62.5%的理想轮辋上的轮胎充气断面宽,cm

B1－安装在设计轮辆上的新胎充气断面宽，cm

0.231-采用公制计算的换算系数，若用英制计算，此公式不必乘0.231。

单胎负荷应为双胎负荷的1.14倍，气压应相应增加7OkPa

▲轿车轮胎负荷计算基本公式为:

K－负荷系数（此值与轮胎的结构和高宽比有关，

50系列、60系列和70系列的斜交轮胎和子午线轮胎K=1.655，

78系列斜交轮胎K=1.70，

78系列子午线轮胎和82系列套用=1.743）

Bd－扁平轮胎在理想轮辋上的断面宽度，cm

d－圆形轮胎设计断面高与扁平轮胎最大断面高之差，cm

H－最大断面高

（普通断面轮胎最大断面高H=1.01×

设计断面高，

扁平轮胎最大断面高H=l.O2×

设计断面高），cm

3）负荷能力计算实例

以9.00-20载重轮胎负荷能力计算为例。

已知条件：

D=l018.5mm，B1=259mm,W1=177.8mm,

P=588kPa，DR=508mm，KD（双胎）=1.l，

KS（单胎）=1.l4

▼负荷计算公式为：

将已知数值代入上列公式中，首先求取S值，再求WD双胎负荷，最后计算单胎负荷WS。

第三节、外胎外轮廓设计

1、外胎模型各部位尺寸代号及其它设计参数

代号

（1）外胎模型各部位尺寸代号采用英文字母表示外胎模型各部尺寸（单位为毫米）代号，见图2-1所示。

可按所在部位分为四类：

断面形状尺寸：

D、B、H；

25

胎冠部尺寸：

b、h、Rn、Rn"

；

胎侧部尺寸：

H1、H2、R1、R2、R3、L；

胎圈部尺寸：

c、d、R4、R5、g、α。

第五节叶片泵和马达的正确使用与维护

一、时片泵的使用条件和注意事项

1．、叶片泵的使用条件

使用叶片泵时，必须符合以下使用条件的限制，否则难以达到预期性能和寿命。

（1）液压油的种类

不同型号的叶片泵对各种类型液压油的适应性不同，同一型号的叶片泵使用不同类型液压油时所允许的工作压力也不同。

具体使用时必须注意产品样本上的规定。

一般叶片泵都适用于石油基液压油，但只有一部分叶片泵适用于合成液压油和含水液压油。

单级叶片泵的使用压力在14．0MPa以上时，必须使用抗磨液压油，以改善叶片顶部与定子的磨损。

当使用磷酸酯类合成液庄油时，所有密封圈应更换为氟橡胶密封圈。

（2）液压油的粘度范围

不同型号的叶片泵因结构上的差异，适用的油液粘度范围亦有所不同。

若使用叶片泵以较低转速启动，由于离心力较小，为便于叶片沿径向伸出与定子接触，不能使用粘度太大的油液，一般限制在100mm2／s以下。

（3）油温范围

允许工作油温主要受油液性质、密封圈材质以及零件热变形的限制，一般可在-10～＋70oC范围内工作，而水乙二醇允许温度为0～50oC油包水乳化液允许温度为5～50oC通常，较理想的工作温度是20～55oC,-10～10oC属于危险起动温度。

（4）过滤精度

吸油口使用过渡精度100～150μm的油箱过滤器。

系统还应设精过滤器（在压力管道或口油管道），过滤精度不低于25～40μm（视不同结构型号叶片泵而异）。

对于高性能叶片泵，通常要求系统过滤精度为25μm。

为了保证在重载连续工作和油液粘度较低的情况下具有较长的使用寿命，有时推荐将系统的过滤精废提高到10μm。

（5）吸人口压力

吸人口压力过低，会由于溶解在油液中的空气分离而产生气泡，出现气穴现象，导致气蚀和噪声。

一般允许的最低吸人压力不得低于－0.02MPa。

根据一般使用经验，限制吸油高度不超过500mm较为适宜。

吸人口压力过高，容易将泵轴油封击穿，造成外部泄漏。

一般限制吸人口压力不得超过0．05～0．15MPa。

（6）转速和转向

转速应符合产品样本规定的转速范围，尤其是启动转速不得低于规定的最低转速。

一般允许的最低转速为600r／min，有些叶片泵要求的转速下限更高，应特别注意。

由于叶片顶部形状的不对称性，叶片安放角的倾斜方向以及吸、压油口的不一致性等原因，一般叶片泵都不允许正、反转双向使用。

需要反转使用时，必须将泵拆开后接转向要求重新装配。

（7）与原动机的连接和安装精度

泵轴与原动机驱动轴直接连接时，应保证二者的同心度，并使用弹性联轴节。

不同轴度允许偏差0．05mm，轴线倾斜度允许偏差5‘。

当所用的联轴节能较好地适应轴心线的偏移和倾斜时，允许误差有时可以放宽到不超过0。

25mm和12’。

大多数叶片泵都不允许传动轴承受外界作用的径向力和轴向力，所以不能用皮带、齿轮、链条等传动件驱动。

也有一些型号的叶片泵，特别是车辆用叶片泵允许通过上述传动件与原动机间接连接。

但从轴承的寿命考虑，皮带轮、齿轮或链轮的直径应尽可能取大，以便在传递同等驱动扭矩的情况下使横向作用力尽可能小，而且在轴上的安装位置应尽可能靠近轴承。

究竟是否允许在泵轴上安装齿轮、皮带轮等传动件，要严格根据产品说明书的规定。

2．其它注意事项

除上述使用条件外，叶片泵在使用中还应注意以下问题。

（1）管路

1）吸油管连接处一定要连接紧密，保证密封可靠，不得有漏气现象。

2）吸、回油管至少插入油箱最低液面以下50mm，管口距箱底距离应大于50mm，且切成45o斜口，以防箱底沉积物被吸人。

吸、回油管口在油箱内至少相距200mm。

（2）液压油的清洁与管理

叶片泵对油中的污物很敏感，油液不清洁会使叶片卡住，或加剧定子、侧板磨损，因此必须注意油液良好的过滤和管理。

1）吸油管上滤油器的通流能力应大于泵的流量。

当滤油器发生堵塞时，应及时清洗或更换滤网、滤芯。

2）系统安装时，除液压元件的接口部分需清洗干净外，油箱内部和所有连接管路均应认真仔细清洗，对钢管要进行酸洗。

3）在油箱灌油或添加抽液时，必须经过滤油器过滤，不允许直接将油注入油箱。

4）油液使用时间超过规定期限发生变质、失效时，应及时更换。

（3）启动前的检查

1）泵的安装是否牢固可靠，能否承受振动和液压系统切换时的冲击。

2）检查油箱的液面是否达到规定高度，油液清洁度是否合乎要求，粘度是否低于启动转速下允许的最高粘度。

3）检查泵的连接部分是否正常。

如果用电动机驱动，还应检查电压和接线情况。

然后用手转动检查泵轴是否灵活。

4）检查吸油管道上的截止阀是否已经开启。

5）检查压力表是否完好，将溢流阀的手柄旋至最松位置，待启动正常后，，缓慢升压至调定值，若液压系统使用中位卸荷式换向阀，则将换向阀置于中位，以保证空载启动。

（4）启动时和运转后的检查

1）用点动方法检查泵的旋转方向是否正确，注意溢流阀是否开启，通过泵运转的声音和压力表略微的升压波动，可判断泵的工作正常与否。

在低温或油液粘度较高情况下启动时，尤应倍加注意。

2）新泵系统启动或长期停置不用后重新启动时，因管路内存有空气，容易产生气泡，空载启动后应利用出口管路上设置的排气阀排气，或将管路接头稍稍松开，排出气泡。

3）调整溢流阀的压力，可逐渐升降数次，检查泵输出的流量和压力是否正常，最后调至规定的压力值。

4）若启动时油温与泵自身的温度相差超过20oC作间断运行，直到温差较小才投入连续运行，以防不均热变形造成摩擦副表面的损伤。

5）检查泵的噪声是否在规定的范围内。

6）检查泵体外部的温升和漏油情况，一般在高温高压下，容易出现泄漏，常发生在轴端和进出口连接部位。

7）检查机械振动情况，注意泵的安装螺钉或支承部位有无松动现象。

3．双级叶片泵的使用注意事项

除了上述有关叶片泵的使用注意事项外，使用双级叶片泵时还应关注以下问题。

（1）注意严格保持负荷平衡阀的清洁和运动灵活，否则将因负荷调节失灵而使泵损坏。

（2）泵内花键轴与转子孔连接处的间隙要能保证泄漏油的通过，否则泄漏油流动阻力过大，压力升高，会使轴封损坏造成外漏。

（3）有些双级泵的轴承是用干油润滑，要定期加注润滑脂。

4．为降低噪声而提出的使用注意问题

由于运行噪声不但取决于泵本身的结构性能，而且还与使用条件密切相关，所以为了降低液压系统的嗓声，除应选用具有低噪声性能的叶片泵以外，使用上还应特别注意以下问题。

（1）为防止发生气穴，系统内绝不允许混人空气，尤其应严格保证吸人管路的气密性。

万一混入空气，应采取排气措施。

（2）泵的转速在允许范围内以取低为好，最好不超过1200r/min。

（3）吸油路不能使用精过滤器，过滤精度不要超过100μm，以免吸油阻力过大，造成气穴现象。

（4）在泵轴和原动机轴之间使用弹性较好的联轴节，起缓冲和吸振作用，减弱二者噪声的相互传递激励。

（5）保证原动机轴与泵轴的准确同心，减小因径向干扰载荷引起的轴承和联轴节噪声。

（6）在泵的吸人管和排出管上各设置一段软管，一方面起吸收脉动作用，另一方面将泵隔离起来，防止噪声沿金属管道传播到整个系统。

吸人侧的软管直径应大于泵吸人口的口径；

排出侧的高压软管使用短直的大直径软管。

（7）按推荐的最合适的温度范围和粘度范围使用。

（8）泵吸人口的真空度最好在－0．007MPa以内。

二、对非平衡式变量叶片泵附加的使用注意事项

使用变量叶片泵时，除应符合上述一般叶片泵的使用条件并遵循有关注意事项外，还应注意以下问题。

1．安装变量叶片泵时，对泵轴与原动机轴同轴度的要求更高，以免产生附加载荷，而且不允许将皮带轮、齿轮等直接装在泵轴上驱动，以免影响泵的寿命和可靠性。

2．变量叶片泵有单独的泄漏油口，要配接单独油管将泄漏油排回油箱，否则变量泵在小排量和零排量状态下工作时会发生过热。

泄漏油管插入油箱液面，应使管口高于吸油管口100mm以上，并弯曲90o，使泄漏回油不致被吸油管直接吸人。

3．对于在达到调定的最高压力时有截流功能的变量叶片泵，在系统中使用时不需要设置溢流阀，但从安全考虑，设置安全阀还是必要的。

4．调整变量叶片泵的变量特性时，应当首先调整流量，然后再调整压力。

三、叶片马达的使用条件和注意事项

由于叶片马达的结构与叶片泵基本类似，二者有许多共同之处，所以对于叶片泵所规定的使用条件和注意事项，大多数同样也适用于叶片马达。

此外，损据叶片马达本身的特点，还应注意以下几点。

1．液压油及过滤

当使用叶片泵供油时，液压油的选择与叶片泵相同。

当使用其它泵供油时，液压油的选择要兼顾具体泵的要求。

最好在马达的进口油路上装设过滤器，过滤精度为25μm。

加磁性过滤器更好。

可提高马达的使用寿命。

2．泄漏油管

马达泄油口必须单独配置泄漏油管，并注意泄漏管回油背压不能高，最好在0。

03MPa以下，否则马达轴端油封会发生外漏。

3．与负载的连接

当叶片马达轴直接与负载连接时，应注意保证同轴度要求，当使用皮带、链条、齿轮等作增速减速传动时，应注意限制横向力的大小，为此应将皮带轮、齿轮等直径尽量大。

4．启动前检查

确认进、出口连接和旋转方向是否正确（对于双向旋转的马达、无需考虑此点），并用手转动输出轴，检查转动是否灵活。

5．启动后检查

启动和停止是否正常，正、反向切换和停止时压力冲击是否过大。

运转后的速度和压力是否稳定，是否在生产厂规定的压力和转速之内。

在规定转速以下的低速使用时，转速和扭矩都可能不稳定。

6．液压回路

当工作状况不要求紧急停车时，以使用具有中位连通机能的换向阀为好。

当工作状况要求紧急停车时，可使用有中位封闭机能的换向阀。

这时若使用的是低速大扭矩叶片马达，为防止紧急停止时因马达惯性出现的马达进油腔的真空和回油腔的高压冲击，应在马达进、出口管路之间设置缓冲补油阀组或称限庄补油阀组，如图8－1所示。

四、叶片泵和马达的维护与检查

叶片泵和马达的维护保养与定期检修周期，原则上按制造厂的规定，但经常性的维护、检查是有益无害的。

1．经常检查工作油液是否污染、浊化、变质，及时发现及时更换。

正常情况下，更换油液的期限视工作条件而定，连续使用时间较长时，一般以一年更换一次为好。

2．在寒冷地区使用时，要更换凝点较低、粘度较低的液压油。

3．经常检查、清洗滤油器。

连续使用一般不超过2～3个月，以保持油液清洁，吸油流畅。

4．发现有外泄漏或空气进入时，应及时检修和补充油液。

5．经常检查油箱的液面高度和有无起泡情况。

6．检查油温是否超过规定允许的最高温度。

7．检查泵与原动机（马达与负载的连接状况，以及连接管道各部位是否正常，有无松动。

8．经常检查工作压力和转速是否符合要求。

9．对于马达，还应经常检查泄漏油管回油背压是否超过规定值。

10．检查泵（马达）在工作时，是否有异常噪声、振动。

11．对于密封元件等易损件，应有备件，发现破损及时更换。

12．确定泵（马达）发生故障时，应及时检修。

13．若要更换备用泵（马达）时，必须首先检查其性能，然后再装机使用。

第三节叶片泵和马达的常见故障与排除

叶片泵和马达出现的故障，其原囚是多方面的，有设计、制造和装配等方面的原因，也有使用、调整和维护等方面的问题。

，～

一、平衡式叶片泵的常见故障与排除

1．泵排不出油或没有压力

（1）油箱内液面太低，导致泵的进油管露出油口无法吸油。

只要添加油液至油标要求位置，即可解决。

（2）泵的进口滤油器堵塞、多半是由于油液被污染引起的。

应拆下滤油器，在煤油或汽油中清洗干净，保证进油畅通。

（3）油的粘度太高，叶片伸缩运动的阻力过大，不能充分伸出与定子内表面接触，造成泄漏。

应更换粘度适宜的油液，或采取加热措施适当提高油温。

（4）电动机的转向与泵轴的规定转向相反，泵排油口变成吸油口。

应修正电动机接线，改变电动机的旋转方向。

（5）泵的进口不密封，吸人空气。

其原因多半是由于法兰螺钉或接头未紧固，或密封件损坏，但有时虽然接头、螺钉已上紧。

而密封面并没有完全贴合，造成漏气，可能是因螺纹与密封端面加工不垂直所致。

（6）由于泵放置太久，油污，灰尘进入泵内，引起叶片卡住，或因叶片与槽的配合过紧。

这种情况应将泵拆开清洗，重新安装调试或修磨叶片，以保证叶片运动灵活。

（7）配流盘外侧端面与泵体内平面接触贴合不良，使吸、排油窗口通过平面间隙串通。

应修磨配流盘和泵体平面。

或更换零件。

（8）泵体内部有铸造砂眼气孔或裂痕，使吸、压油腔串通，必须更换新泵体。

2．泵的压力达不到要求或流量不足

（1）系统中的溢流阀压力调整太低或阀口关闭不严，首先调节溢流阀的压力，或将阀修复、更换。

（2）油液粘度太低，泄漏太大，吸油困难。

更换粘度适宜的油液。

（3）吸油阻力大。

应检查进口滤油器或吸入管道有否堵塞，并拆洗疏通，使吸油流畅。

（4）泵吸人空气，检查各连接处和进口是否密封（可涂上润滑脂检查），紧固或更换密封件。

，、

（5）泵的转速低于允许的最低转速，没有足够的离心力将叶片甩出。

原因往往是由于泵的驱动装置打滑或功率不足所致。

若是电动机或内燃机直接驱动，则应检查原动机的转速是否符合要求。

（6）泵后盖螺钉松动，侧板与转子之间的轴向间隙增大，泄漏增加。

适当拧紧螺钉，达到要求的轴向间隙。

（7）对于转子槽有倾角和叶片顶部形状不对称的叶片泵，叶片在转子槽内的方向装反或转子装反。

应重新安约叶片，或纠正转子安装方向，使叶片沿旋转方向朝前倾斜，叶顶棱边位于旋转方向的前侧。

（8）困使用时间太长，配流盘端面磨损较大，或定子内表面磨损严重使叶片与定子接触不良，这两种情况都会导致泄漏增大，应进行修磨或更换新件。

（9）叶片与转子槽配合间隙过大，个别少数叶片在槽中过紧或被油污卡住，特殊叶片压紧机构发生卡阻或间隙过大，都会影响输油量。

应解体检查，重新进行选配达到配合公差要求或清除污物。

3．泵的压力突然下降

如果系统的压力突然下降是由泵造成的话，那么一般在发生此情况以前，会出现异常声或异常现象，预示事故的发生，其原因有以下几方面。

（1）叶片在转子槽中运动不灵活或有卡住现象，在压力油的作用下使叶片折断，或因定子磨损过大，使叶片不能园滑运动而被折断。

（2）因转子端面与配流盘端面摩擦过热发生胶合，或因高压冲击使传动轴断裂。

（3）转子因强度不足或热处理缺陷，在叶片槽根部处发生破裂。

（4）泵与联轴节上的键或转子上的键被剪断，使泵停止转动。

上述这些问题的出现，都必须拆下泵进行检修，更换新件。

在零件修复后重新装配时，应检查新件的制造质量，并注意零件间相互配合的要求。

4．泵的噪声过大

（1）进入空气，产生气穴，噪声增大，往往会发出尖叫声。

其原因和消除办法如下：

1）油箱内油液不足，进口滤油器露出油面或插入油面过浅而吸人空气。

应添加油液或将进口滤油器装在油面以下较深的部位，但距油箱底面不得小于50mm，以避免箱底沉淀物被吸入泵内。

2）进口滤油器堵塞或容量太小，造成吸油不畅，阻力大。

应清洗滤油器或更换容量合适的滤油器。

一般进口滤油器的过滤能力应选择为泵容量的三倍以上。

3）泵的进口端漏气，连接部分不密封。

重新紧固或更换密封件。

4）泵的吸油管口径过小或管道过长，使吸油阻力增大。

应增大吸油管口径或减小吸油管长度。

一般吸油侧的流速要求在0．6～1．2m／s范围以内。

。

5）泵的转速太高，超过规定的最高转速，引起吸油不足。

应检查驱动装置的转速，降低到泵的最高转速以下。

6）油箱上未设通气孔，或有通气装置但空气滤清器容量过小。

应设置能保持箱内为大气压的带有空气滤清器的通气孔。

7）由于气温下降，液压油变稠，粘度太大。

造成吸油困难。

应更换粘度较低适合冬季使用的液压油，或采取加热措施提高油温。

8）轴端油封气密性不严或损坏，空气由此吸入泵体内，并经内部油道进入油腔。

应修复或更换油封，检查其气密性。

（2）由于安装不良、松动或加工质量等原因引起机械振动和噪声。

1）泵与原动机传动轴安装不同心，振摆严重。

应重新安装、调整，使泵轴与原动机轴符合同心度要求。

2）联轴接紧固部分松动。

检查后重新紧固。

3）泵轴端油封过紧，摩擦较大，或由于轴偏心引起油封磨损。

应调整密封装置不致过紧，或更换油封。

4）泵盖螺钉松动，使泵体与泵盖接触不良，空气进入泵内。

应适当紧固螺钉，保证泵体与泵盖接触密封良好。

5）泵和其他元件机械地发生振动，或泵达到高压大流量工况后，由于脉动现象加大引起泵本身的振动。

这种现想多半是安装底板刚度不足所致，可将泵和电机安装在20～25mm厚的底座上，并采用隔振橡胶，以改善安装条件。

6）泵体内油道不畅有堵塞现象，这是由于铸件油道未清理干净或铸件表面质量过于粗糙植成的。