柱塞泵工作原理及參數計算

2021-01-06 液壓馬達工程師

工作原理

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。

容積式液壓泵的共同工作原理如下:

(1)容積式泵必定有一個或若干個周期變化的密封容積。密封容積變小使油液被擠出,密封容積變大時形成一定真空度,油液通過吸油管被吸入。密封容積的變換量以及變化頻率決定泵的流量。

(2)合適的配流裝置。不同形式泵的配流裝置雖然結構形式不同,但所起作用相同,並且在容積式泵中是必不可少的。容積式泵排油的壓力決定於排油管道中油液所受到的負載。

壓 力

(1)工作壓力是指泵的輸出壓力,其數值決定於外負載。如果負載是串聯的,泵的工作壓力是這些負載壓力之和;如果負載是並聯的,則泵的工作壓力決定於並聯負載中最小的負載壓力。

(2)額定壓力是指根據實驗結果而推薦的可連續使用的最高壓力,他反映了泵的能力(一般為泵銘牌上所標的壓力)。在額定壓力下運行時,泵有足夠的流量輸出,並且能保證較高的效率和壽命。

(3)最高壓力比額定壓力稍高,可看作是泵的能力極限。一般不希望泵長期在最高壓力下運行。

排量

(1)排量q 指在無洩漏情況下,液壓泵轉一轉所能排出的油液體積。 可見,排量的大小隻與液壓泵中密封工作容腔的幾何尺寸和個數有關。排量的常用單位是(ml/r)。

單柱塞泵: q=pd2H/4

(2)理論流量QT 指在無洩漏情況下,液壓泵單位時間內輸出的油液體積。其值等於泵的排量V和泵軸轉數n的乘積,即 QT=qn

=pd2Hn/4

(3)實際流量Q 指單位時間內液壓泵實際輸出油液體積。 由於工作過程中泵的出口壓力不等於零,因而存在內部洩漏量ΔQ(泵的工作壓力越高,洩漏量越大), 使得泵的實際流量小於泵的理論流量,即

Q=QT-ΔQ

(4)泵的實際流量和理論流量之比稱為 容積效率

ηPV=Q/QT=(QT-ΔQ)/QT =1-ΔQ/QT

且 Q=QT·hPV

功率

輸入功率Pi 驅動液壓泵的機械功率,由電動機或柴油機給出

Pi =2πnMT

輸出功率Po 液壓泵輸出的液壓功率,

Po=pQT

根據能量守恆,有 pQT=2πMTn

將QT=qn,消去n得 MT=pq/2π

實際上,由於泵內有各種機械和液壓摩擦損失,泵的實際輸入轉矩應大於理論轉矩

泵的摩擦損失由兩部分組成

容積損失 主要是液壓泵內部洩漏造成的流量損失。容積損失的大小用容積效率表徵ηPV

機械損失 指液壓泵內流體粘性和機械摩擦造成的轉矩損失。機械損失的大小用機械效率表徵ηPm

ηPm=MT/MP

液壓泵的總效率 泵的總效率是泵的輸出功率與輸入功率之比

ηP=ηPm.ηPV

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