《液压系统安装与调试》教案项目2 认识液压泵.docx
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《液压系统安装与调试》教案项目2认识液压泵
项目二认识液压泵
一、教学目标
1.了解液压泵的基本参数概念。
2.掌握液压泵的工作原理。
3.了解各类液压泵的优缺点及应用
二、课时分配
本章共4个任务，本章安排12课时。
三、教学重点
通过本章的学习，能了解叶片泵的分类，掌握叶片泵的工作原理以及了解各类叶片泵的优缺点及应用。
四、教学难点
1.了解柱塞泵的分类。
2.掌握柱塞泵的工作原理。
3.了解各类柱塞泵的优缺点及应用
五、课后作业
完成课后习题。
六、教学过程和组织
任务一液压泵基础知识
知识储备
一、液压泵的工作原理
液压泵作为液压系统的动力元件,它把原动机输入的机械能转变成液压能输出,即向整个系统提供具有一定压力的油液。
偏心轮6被其他动力（如电动机）带动旋转时，柱塞5在缸体4中往复移动。
当柱塞向下移动时，密封油腔a的容积逐渐增大，产生局部真空，油箱中的油液在大气压力作用下顶开单向阀1进入油腔a，完成泵的吸油过程。
当柱塞向上移动时，油腔a的容积变小，油腔中的油液使单向阀1切断与油箱的通路，并顶开单向阀3进入系统中，完成压油过程。
偏心轮不断旋转，泵就不断地吸油和压油。
容积式液压泵正常工作必须具备的条件如下：
（1）具有密封容积。
（2）密封容积能交替变化。
（3）应有配流装置。
（4）吸油过程中油箱必须和大气相通。
二、液压泵的性能参数
1．液压泵的压力
液压泵的压力有工作压力和额定压力：
（1）工作压力Pp是指液压泵在实际工作时输出油液的压力，其大小取决于工作负载。
（2）额定压力Pn是指泵在正常工作条件下允许达到的最大工作压力。
由于液压传动的用途不同，各种液压系统所需的压力不同，为了便于液压元件的设计、制造和使用，液压泵的压力可分为几个不同的等级。
2．液压泵的排量
排量Vp是指不考虑泄漏情况下泵轴转一周所排出的油液体积，常用单位为mL/r或cm3/r，其大小取决于泵的密封容积的变化值。
3．流量
流量是指泵在单位时间内输出的油液体积。
流量按工作条件的不同，有理论流量、实际流量和额定流量之分。
理论流量qt是指不考虑泄漏的情况下，单位时间内输出的油液体积。
常用单位为L/min，它等于泵的排量Vp与其转速n的乘积，即：
（2）实际流量qp是指泵在实际工作压力下输出的流量。
由于泵存在泄漏损失，所以泵的实际流量小于理论流量。
（3）额定流量qn是指泵在额定转速和额定压力下输出的流量，即铭牌上所标出的流量。
4．液压泵的功率
（1）输入功率。
式中：
Ti——泵轴上的实际输入转矩；
n——泵轴的转速。
（2）输出功率。
5．液压泵的效率
机械效率ηm。
由于泵的理论机械功率应为无损耗的全部转换为泵的理论液压功率，所以：
得
容积效率ηv。
总效率n。
总效率是指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值：
所以液压泵的总效率为：
一液压泵在转速n=950r/min时理论流量qt=160L/min。
在同样的转速和压力P=29.5MPa时，测得泵的实际流量为qP=150L/min，总效率η=0.87，求下列性能参数。
（1）泵的容积效率。
（2）泵在上述工况下的机械效率。
（3）泵在上述工况下所需的电动机功率。
分析：
本例涉及液压泵的机械效率、容积效率与电动机功率的测算，所以必须清楚液压泵的两种功率的衡量方法以及功率与电动机功率的关系。
解：
（1）泵的容积效率：
泵的机械效率：
泵所需的电动功率：
三、液压泵的图形符号
四、液压泵的安装
液压泵布置在单独油箱上时，有两种安装方式：
卧式和立式。
卧式安装时，管道露在外面，安装和维修比较方便。
立式安装时，管道和泵等均在油箱内部，便于收集漏油，外形整齐。
液压泵吸油口的安装高度通常规定：
距离油面不大于0.5m，某些泵允许有较高的吸油高度。
而某些泵则规定吸油口必须低于油面，个别无自吸能力的泵则需另设辅助泵供油。
安装液压泵应注意的事项如下：
（1）液压泵的进口、出口和旋转方向应符合泵上标明的要求，不得反接。
（2）安装联轴器时，不要用力敲打泵轴，以免损伤泵的转子。
五、液压泵的选用和日常维护
选择液压泵的原则是：
根据主机工况、功率大小和系统工作性能的要求，首先确定液压泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号。
1．液压泵的类型选用
齿轮泵一般用于工作环境不清洁的工程机械和精度不高的一般机床，以及压力不太高而流量较大的液压系统，如送料和夹紧等。
2．选择液压泵参数
（1）确定液压泵的输出流量。
液压泵额的输出流量应满足液压系统中同时工作的各个执行元件所需要的最大流量之和，即：
式中：
K漏——泄露系数，一般K漏=1.1～1.3，系数复杂或管路较大者取大值，反之取小值。
（2）确定液压泵的工作压力。
液压泵的工作压力应满足液压系统中执行元件所需的最大工作压力，即：
式中：
K压——系统压力损失系数，一般K压=1.3～1.5，系数复杂或管路较大者取大值，反之取小值。
3．判断选用的液压泵是否使用
例：
一复杂（液压元件较多管路较长）液压系统，液压缸有效工作面积A=0.005m2，现在求液压缸克服外载F=20kN，以速度v=0.05m/s运动，现在选用YBT25型液压泵。
试分析：
（1）该液压泵是否满足要求？
（2）确定液压泵配套的电动机功率。
分析:
液压泵是否满足要求，应从两方面考虑：
一方面是流量是否满足要求，二是压力是否满足要求。
同时还要考虑液压缸的功率与液压泵的功率的关系、液压泵的功率与电动机功率的关系、损失系数的选择等。
要特别注意的是：
对于定量泵，无论是计算实际工作时间的电动机功率，还是计算与液压泵匹配的电动机功率，流量一律用额定流量。
4．液压泵的日常维护
（1）在安装试车之前，必须将油箱、管道、执行元件（如油缸）和阀门等清洗干净，灌入油箱的新油必须用滤油机滤清，防止由于油箱不干净引起的油液污染。
（2）新泵在使用一星期之后，应将油箱内全部油液滤清一次并清洗油箱和滤清器，然后根据系统工作环境工作负载等情况3～6个月更换一次油液，清洗一次油箱。
（3）使用过程中严禁因系统发热而掀掉油箱盖，必须采取其他措施（如设置冷却器）降温。
（4）油泵的中心高至油面的距离不大于500mm，吸入压力应在125mmHg以内，否则可能发生气蚀，造成零件破损、噪声、震动等故障。
（5）工作介质：
推荐采用国产20#或30#液压油或与ISO-VG32～68黏度相当的耐磨损液压油，黏度指数大于90的其他液压油。
（6）泵的启动。
①油泵安装后在第一次启动前，必须通过泵壳上的泄油口向泵内灌满清洁的液压油，否则不可启动。
②用手转动联轴器，检查泵轴在旋转中是否力量均匀，安装是否牢固无松动，两联轴器是否同心等。
③检查泵电动机的旋向是否与规定的旋向相符。
④液压系统中应有空负载循环回路，以至不使泵满载启动与停车，否则将降低泵的使用寿命并引起电机过载，液压系统中的安全阀调整压力不得大于35.0MPa。
⑤泵启动时，先将启动按钮启停数次，确认油流方向正确与泵声音正常后再连续启动。
（7）负载过转。
①低负载运转：
在上述准备工作完成后，先使泵在1．0～2．0MPa压力下运转10～20min。
②满负载运转：
低负载运转后，逐渐调整溢流阀、安全阀的压力至液压系统的最高压力运转15min，检查系统是否正常。
任务实施
一、训练目的
（1）了解定量泵的主要静态性能，分析泵的性能参数之间的关系。
（2）通过实验，学会小功率液压泵的测试方法和熟悉本实验所用的仪器和设备，掌握液压泵的工作特性。
（3）增强动手操作能力。
二、训练步骤
Step1按照图了解和熟悉实验台液压系统的工作原理及各元件的作用，明确注意事项。
Step2按图检查油路连接是否牢靠。
Step3启动液压泵18（8），使电磁阀17（12）处于中位，电磁阀13（11）处于常态，关闭节流阀10，将溢流阀11（9） 的压力调至高于泵（YB6型）的额定压力—安全阀压力70kgf/cm2。
Step4然后调节节流阀10的开度，作为泵的不同负载，对应测出压力P、流量Q、扭矩M和转速n或电动机的输入功率N。
（1）压力P：
观测压力表P12-1（P6）。
（2）流量Q：
观测流量计（20）。
（3）转速n：
用机械式转速表测量。
（4）电动机的输入功率：
观测功率表。
Step5上述各项参数测试数据，均重复两次，填入表23中。
Step6实验完成后，放松溢流阀，关停电动机，待回路中压力为零后拆卸元件，清理好元件并归类放入规定的抽屉内。
任务二齿轮泵的识别与拆装
知识储备
一、齿轮泵的类型与结构
按结构形式的不同，齿轮泵可分为外啮合式和内啮合式两种。
（一）外啮合式齿轮泵
1．外啮合式齿轮泵的工作原理
外啮合式齿轮泵的工作原理如图所示。
2．外啮合式齿轮泵的结构特性
（1）泄漏。
（2）困油现象。
一般的齿轮泵两卸荷槽是非对称开设的，往往向吸油腔偏移，但无论怎样，两槽间的距离a必须保证在任何时候都不能使吸油腔和压油腔相互串通。
对于分度圆压力角a=20°、模数为m的标准渐开线齿轮，卸荷槽间距a=2.78m，当卸荷槽为非对称时，在压油腔一侧必须保证b=0.8m，另一方面为保证卸荷槽畅通，槽宽c＞2.5m，槽深h≥0.8m。
（3）径向不平衡力。
在齿轮泵中，作用在齿轮外圆上的压力是不相等的。
如图所示，在压油腔和吸油腔处齿轮外圆和齿廓表面承受着工作压力和吸油腔压力。
为了减小径向不平衡力对泵带来的不良影响，CBB型齿轮泵采取了缩小压油口的办法，其目的是减小压力油的作用面积。
3高压齿轮泵的结构特点
一般齿轮泵由于泄漏大且存在径向不平衡力，限制了压力的提高。
端面间隙补偿原理如图所示。
泵的出口处压力油直接引入到浮动轴套1的外侧A腔，在液体压力的作用下，使轴套紧贴齿轮3的侧面，从而消除端面间隙，在泵启动时，靠弹簧4来产生预紧力，
保证了启动时的端面密封。
采用这种补偿装置的高压齿轮泵，压力可以为10~16MPa, 容积效率不低于0.9。
二）内啮合式齿轮泵
1．渐开线齿形内啮合式齿轮泵
该泵由小齿轮、内齿环、月牙形隔板等组成。
在该泵中，小齿轮是主动轮。
2．摆线齿形内啮合式齿轮泵
该泵又称摆线转子泵，主要结构是一对内啮合的齿轮（即内、外转子），由于小齿轮和内齿轮相差一齿，故不需设置隔板。
二、齿轮泵铭牌识别
液压泵的铭牌内容包括：
名称、型号、主要技术参数等。
任务实施
一、训练目的
（1）通过拆装训练增加对齿轮泵的结构组成、工作原理、主要零件的感性认识。
（2）能通过型号识别齿轮泵及其规格。
（3）增强动手操作能力。
二、训练步骤
1．齿轮泵的拆卸
Step1观察齿轮泵的外部形状，记录铭牌标记，确定吸油口和压油口。
Step2松开泵体与泵盖的连接螺栓。
Step3从泵体中依次取出轴套、主动齿轮、从动齿轮等。
Step4观察与分析。
（1）齿轮泵由哪些零件组成？
（2）进、出油口孔径是否相等？
为什么？
怎样判别进、出油口。
（3）齿轮泵困油卸荷槽在哪个位置？
相对高低压腔是否对称布置？
（4）齿轮泵内压力油是如何泄漏的？
怎样提高其容积效率？
（5）进入齿轮轴孔间的压力油是怎样到吸油腔的？
2．齿轮泵的装配
Step1用煤油或轻柴油清洗全部零件。
Step2主动轴轴头盖上的骨架油封若需要更换时，先在骨架油封周围涂润滑油，用合适的心轴或小锤（或铜棒）轻轻打入盖板槽内，油箱的唇口应朝向里边，切勿装反。
Step3将各密封圈洗净后（禁用汽油）装入各相应油封槽内。
Step4将合格的轴承涂润滑油，装入相应的轴承孔内。
Step5将轴承或侧板与主动、被动齿轮组装成齿轮轴套副，在运动表面加润滑油。
Step6将轴套副与前后泵盖组装。
Step7将定位销装入定位孔中，打到位。
Step8将主动轴装入主动齿轮花键孔中，同时将轴盖装上。
Step9将连接两泵盖及泵壳的螺钉紧固。
Step10用塑料填封好油口。
Step11泵组装后，在设备调试时应做试运行检查。
三、注意事项
（1）如果有拆装流程示意图，请参考该图进行拆装。
（2）仅有元件结构图或根本没有结构图时，拆装时请记录元件及解体零件的拆卸顺序和方向。
（3）拆卸下的零件，尤其是泵体内的零件，要做到无落地、无划伤、无锈蚀等。
（4）拆卸个别零件需要专用工具，如拆轴承需要用轴承起子，拆卸时还需要用内卡钳等。
（5）在需要敲打某一零件时，请用铜棒，切忌用铁锤或钢棒。
（6）拆装（或安装）一组螺钉时，对角线交叉旋紧用力要均匀。
（7）安装前要给元件去毛刺，用煤油清洗然后晾干，切忌用棉纱擦干。
（8）检查密封件有无老化现象，如果有该现象，请更换新密封件。
（9）安装时不要将零件装反，注意零件的安装位置。
有些零件有定位槽孔，一定要对准。
（10）安装完毕，检查现场有无漏装元件。
（11）拆卸过程中，注意安全文明生产要求。
任务三叶片泵的识别与拆装
知识储备
一、叶片泵的类型与结构
叶片泵（图）按输出流量是否可调分为定量叶片泵和变量叶片泵。
按每转吸油和压油次数不同，分为单作用式和双作用式两种。
（一）单作用式叶片泵
单作用式叶片泵的工作原理图如图所示。
单作用式叶片泵的结构特点如下：
1．定子和转子偏心安置
只要改变定子和转子的偏心距e和偏心方向，就可以改变输出流量和输油方向，成为双向变量液压泵。
2．叶片后倾
为了减小叶片与定子之间的磨损，叶片底部的油槽采取在压油区通过压力油、吸油区与吸油腔相通的结构形式，这样叶片底部和顶部所受的液压力是平衡的。
3．径向液压力不平衡
由于转子及轴承上承受的径向力不平衡，所以该泵不适用于高压系统。
（二）双作用式叶片泵
双作用式叶片泵的工作原理如图所示。
当转子逆时针方向旋转时，密封工作腔的容积在右上角和左下角处逐渐增大，形成局部真空而吸油，为吸油区。
吸油区和压油区中间有一段封油区将他们隔开。
这种泵的转子每转一周，每个密封工作腔吸油压油各两次，故称为双作用式叶片泵。
（三）限压式变量叶片泵
单作用式叶片泵偏心距的调节可分为手动调节、自动调节。
自动调节的变量泵根据其工作特性的不同分为限压式、恒压式、恒流量式三类，其中又以限压式应用较多。
限压式变量叶片泵是利用其工作压力反馈作用实现变量的。
它有外反馈和内反馈两种形式。
外反馈式变量叶片泵的工作原理如图所示。
二、叶片泵铭牌识别
叶片泵的铭牌内容包括名称、型号、主要技术参数等。
任务实施
一、训练目的
（1）通过拆装YB1型叶片泵增加对叶片泵的结构组成、工作原理、主要零件形状的感性认识。
（2）能通过型号识别叶片泵及其规格。
（3）增强动手操作能力。
二、训练步骤
1．叶片泵的拆卸
Step1观察叶片泵的外部形状，记录铭牌标记，确定吸油口和压油口。
Step2松开左右泵体上的固定螺钉，依次卸下右泵体、泵盖、轴承挡圈、泵轴。
Step3从左泵体内取出泵芯组件，拔出传动轴，松开固定螺母，依次取下左配油盘、定子、转子及其叶片、右配油盘。
Step4观察与分析
（1）叶片泵由哪些零件组成？
（2）转子每转一周，每个密封工作腔如何实现吸油、压油各两次？
（3）定子内曲线的形状是怎样的？
叶片泵的密封容积是如何形成的？
（4）叶片的数目有多少？
叶片的形状、倾角方向又如何？
（5）配油盘上环形槽、吸油窗口及三角槽的布置及互通情况。
2．叶片泵的装配
Step1按拆卸的反顺序进行装配，将泵芯组件（左配油盘、定子、转子及其叶片、右配油盘）按标记装配在一起，拧入固定螺钉。
注意装配流盘、定子、转子、叶片的装配方向。
Step2将轴承、油封、泵轴依次装入泵盖，拧入泵盖与右泵体固定螺钉。
Step3将泵芯组件装入左泵体，装上右泵体与泵盖，拧入并旋紧泵体固定螺钉。
任务四柱塞泵的识别与拆装
知识储备
一、柱塞泵的类型与结构
柱塞泵按柱塞排列方向不同，分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两类。
1径向柱塞泵
径向柱塞泵实物如图所示，径向柱塞泵的工作原理如图所示。
2．轴向柱塞泵
轴向柱塞泵实物如图所示，轴向柱塞泵的工作原理图如图所示。
柱塞泵是依靠柱塞在缸体中做往复运动形成密封工作容积的变化而进行吸液和排液的。
其缺点是：
对零件的材质和工艺要求高，抗污染能力差。
任务实施
一、训练目的
（1）通过拆装10YCY141B轴向柱塞泵增加对柱塞泵的结构组成、工作原理、主要零件形状的感性认识。
（2）能通过型号识别柱塞泵及其规格。
（3）增强动手操作能力。
二、训练步骤
1．柱塞泵的拆卸
柱塞泵的拆卸步骤如下：
Step1观察柱塞泵的外部形状，记录铭牌标记，确定吸油口和压油口。
Step2松开主体部与变量部之间的连接螺钉，卸下变量部分，注意变量头（斜盘）及止推板不要滑落，可事先在泵下用木板或胶皮接住，变量部分卸下后要妥善放置并防尘，依次卸下右泵体、泵盖、轴承挡圈、泵轴。
Step3从回程盘中取出7套柱塞与滑靴组件。
Step4从传动轴花键端内孔内取出钢球、中心内套、中心弹簧及中心外套组装件，并分解成单个零件。
Step5从左泵体内取出泵芯组件，拔出传动轴，松开固定螺母，依次取下左配油盘、定子、转子及其叶片、右配油盘。
注意：
取出缸体与钢套组合件，两者为过盈配合不分解。
Step6取出配油盘。
Step7拆下传动键。
Step8卸端盖螺钉及端盖、密封圈。
Step9观察与分析：
（1）柱塞泵由哪几个部分组成？
柱塞泵的密封工作容积由哪些零件组成？
（2）轴向柱塞泵是如何完成吸油、压油的工作过程的？
（3）如何确定调节泵的流量？
（4）倾角方向如何？
（5）柱塞泵的配流盘上开有几个槽孔？
有什么作用？
2．柱塞泵的装配
柱塞泵的装配步骤如下：
Step1用煤油或汽油清洗干净全部零件。
Step2将密封圈装入外壳体的槽中。
Step3将外壳体及中壳体用连接螺钉合装。
Step4将滚珠轴承装入中壳体孔中。
Step5将传动轴及轴承组件装入外壳体中。
Step6将密封圈装入端盖，将密封组件装入端盖。
Step7将端盖与外壳体合装，用端盖螺钉坚固。
Step8将端盖与外壳体端面贴紧，用定位销定位。
注意定位销不要装错。
Step9将缸体装入中壳体中，注意与配油盘端面贴紧。
Step10将中心内套、中心弹簧及中心外套组合后装入传动轴内孔。
Step11在钢球上涂抹清洁黄油黏在弹簧中心内套的球窝中，防止脱落。
Step12将7套滑靴与柱塞组件装入回程盘孔中。
Step13将滑靴、柱塞、回程盘组件装入身体孔中，注意钢球不要脱落。
三、注意事项
（1）在拆装柱塞泵时，要随时随地注意保持清洁，杜绝污物、灰尘落入泵中。
（2）安装前要给元件去毛刺，用煤油清洗然后晾干，切忌用棉纱擦干。
（3）在需要敲打某一零件时，请用铜棒，切忌用铁锤或钢棒。
（4）拆卸（或安装）一组螺钉时，用力要均匀。
（5）装配过程中各相对运动件都要涂与泵站工作介质相同的润滑油。
（6）检查密封有无老化现象，如果有，请更换新密封。
（7）安装时不要将零件装反，注意零件的安装位置。
有些零件有定位槽孔，一定要对准。
（8）安装完毕，检查现场有无漏装元件。
（9）拆装过程中，注意安全文明生产要求。
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