液壓泵是為液壓傳動提供液體加壓的一種動力元件,是泵的一種,是一種能量轉換裝置,它的功能是把驅動它的動力機(如電動機或內燃機)的機械能,轉換成輸送到系統中去的液壓壓力能,類似水泵的作用。
液壓泵按結構分為齒輪泵、柱塞泵、葉片泵和螺桿泵。齒輪泵:體積較小,結構較簡單,對油的清潔度要求不嚴,價格較便宜;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,工作壓力和容積效率較高,結構較復雜。柱塞泵具有容積效率高,泄漏小,可在高壓下工作,大多用于大功率液壓系統,但結構復雜,材料和加工精度要求高,價格貴,對油的清潔度要求高等特點。
液壓泵是各種設備的關鍵性元件,它們的性能和壽命在很大程度上決定著整個液壓系統的工作能力,影響液壓泵的使用壽命因素很多,除了泵自身設計、制造因素外,還與一些與泵使用相關元件(如聯軸器、濾油器等)的選用、試車運行過程中的操作等有關。隨著技術的進步,液壓泵的性能越來越完善,在工業設備及各領域都在廣泛應用。
簡介
為液壓傳動提供加壓液體的一種液壓元件,是泵的一種。它的功能是把動力機(如電動機和內燃機等)的機械能轉換成液體的壓力能。輸出流量可以根據需要來調節的稱為變量泵,流量不能調節的稱為定量泵。液壓系統中常用的泵有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵3種。
性能參數
液壓泵是液壓系統的動力元件,其功用是給液壓系統提供壓力油,從能量轉換角度講,它將是原動機(如發動機)輸出的機械能轉換為便于輸送的液體的壓力能。液壓馬達則屬于執行元件,它能將輸入液體的壓力能轉換為輸出軸轉動的機械能,用來拖動負載做功。根據結構形式,液壓泵與液壓馬達具體可分為齒輪式、葉片式、柱塞式等類型。
1.液壓泵壓力
液壓泵工作壓力是指泵(或電動機)在實際工作時輸出(或輸入)油液的壓力,由外負載決定。
額定壓力是指在正常工作條件下,按試驗標準規定能連續運轉的最高壓力。其大小受壽命的限制,若超過額定壓力工作,泵(或馬達)的使用壽命將會比設計的壽命短。當工作壓力大于額定壓力時稱超載。
2.轉速
工作轉速是指泵(或馬達)在工作時的實際轉動速度。
額定轉速是指在額定壓力下,能連續長時間正常運轉的最高轉速。若泵超過額定轉速工作將會造成吸油不足,產生振動和大的噪聲,零件會遭受氣蝕損傷,壽命降低。
最低穩定轉速是指電動機正常運轉所允許的最低轉速。在此轉速下,電機不出現爬行現象。
3.排量、流量
排量是指泵(或馬達)每轉一周,由密封容腔幾何尺寸變化而得的排出(或輸入)液體的體積,常用單位是ml/r(毫升/轉)。排量可以通過調節發生變化的成為變量泵(或變量馬達),排量不能變化的成為定量泵(或定量馬達)。
實際流量是指泵(或馬達)工作時出口處(或進口處)的流量。由于泵本身存在內泄漏,其實際流量小于理論流量。由于馬達本身也存在內泄漏,要實現指定轉速,為補償泄漏量,其輸入實際流量必須大于理論流量。
4.效率
容積效率,對液壓泵是指其實際流量與理論流量的比值。對液壓馬達是指其理論流量與實際流量的比值。
機械效率,對液壓泵是指其理論轉矩與實際輸入轉矩的比值。對液壓馬達其實際輸出的轉矩為理論轉矩克服摩擦力后的轉矩,因此其機械效率為實際輸出轉矩與理論轉矩的比值。
總效率是指泵(或電動機)的輸出功率與輸入功率的比值。總效率等于容積效率與機械效率的乘積。
特點
1.鋁合金制造、強度高、耐腐蝕、重量輕、適合各種環境下作業。
2.雙速特性減少了打壓次數,在低壓室快速處于負載用功狀態,立刻轉換成高壓,縮短每次作業周期。
3.配有壓力調節閥,可調節控制及設定工作壓力。
配圖
液壓泵是液壓系統的動力元件,其作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能,指液壓系統中的油泵,它向整個液壓系統提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。
液壓泵
影響液壓泵的使用壽命因素很多,除了泵自身設計、制造因素外和一些與泵使用相關元(如聯軸器、濾油器等)的選用、試車運行過程中的操作等也有關。
液壓泵的工作原理是運動帶來泵腔容積的變化,從而壓縮流體使流體具有壓力能。
必須具備的條件就是泵腔有密封容積變化。
元件分析
1聯軸器
1)聯軸器的選用
液壓泵傳動軸不能承受徑向力和軸向力,因此不允許在軸端直接安裝帶輪、齒輪、鏈輪,通常用聯軸器聯接驅動軸和泵傳動軸。如因制造原因,泵與聯軸器同軸度超標,裝配時又存在偏差,則隨著泵的轉速提高離心力加大聯軸器變形,變形大又使離心力加大。造成惡性循環,其結果產生振動噪聲,從而影響泵的使用壽命。此外,還有如聯軸器柱銷松動未及時緊固、橡膠圈磨損未及時更換等影響因素。
2)聯軸器的裝配要求
剛性聯軸器兩軸的同軸度誤差≤0.05mm;
彈性聯軸器兩軸的同軸度誤差≤0.1mm;
兩軸的角度誤差<1°;
驅動軸與泵端應保持5~10mm距離;
2液壓油箱
1)液壓油箱的選用
液壓油箱在液壓系統中的主要作用為儲油、散熱、分離油中所含空氣及消除泡沫。選用油箱首先要考慮其容量,一般移動式設備取泵最大流量的2~3倍,固定式設備取3~4倍;其次考慮油箱油位,當系統全部液壓油缸伸出后油箱油面不得低于最低油位,當油缸回縮以后油面不得高于最高油位;最后考慮油箱結構,傳統油箱內的隔板并不能起沉淀臟物的作用,應沿油箱縱軸線安裝一個垂直隔板。此隔板一端和油箱端板之間留有空位使隔板兩邊空間連通,液壓泵的進出油口布置在不連通的一端隔板兩側,使進油和回油之間的距離最遠,液壓油箱多起一些散熱作用。
2)液壓油箱的安裝
按照安裝位置的不同可分為上置式、側置式和下置式。
置式油箱把液壓泵等裝置安裝在有較好剛度的上蓋板上,其結構緊湊、應用最廣。此外還可在油箱外殼上鑄出散熱翅片,加強散熱效果,即提高了液壓泵的使用壽命。
側置式油箱是把液壓泵等裝置安裝在油箱旁邊,占地面積雖大,但安裝與維修都很方便,通常在系統流量和油箱容量較大時采用,尤其是當一個油箱給多臺液壓泵供油時使用。因側置式油箱油位高于液壓泵吸油口,故具有較好的吸油效果。
下置式油箱是把液壓泵置于油箱底下,不僅便于安裝和維修,而且液壓泵吸入能力大為改善。
3濾油器
1)濾油器的選用
一般粒徑在10μm以下的污染物對泵的影響不太明顯,而大于10μm、特別是在40μm以上時對泵的使用壽命就有明顯影響。液壓油中固體污染顆粒極易使泵內相對運動零件表面磨損加劇,為此需要安裝濾油器降低油的污染程度。過濾精度要求:軸向柱塞泵10~15μm,葉片泵為25μm,齒輪泵為40μm。泵的污染磨損可以控制在允許范圍之內。目前高精度濾油器使用日益廣泛,可大大延長液壓泵的使用壽命。
原理
是為液壓傳動提供加壓液體的一種液壓元件,是泵的一種。它的功能是把動力機(如電動機和內燃機等)的機械能轉換成液體的壓力能。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,經高壓止回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。
分類
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調節的稱為變量泵,流量不能調節的稱為定量泵。
齒輪泵:體積較小,結構較簡單,對油的清潔度要求不嚴,價格較便宜;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、價格貴、對油的清潔度要求高。
一般在齒輪泵和葉片泵不能滿足要求時才用柱塞泵。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。
故障原因
在維修時從以下三點查找故障原因,并對系統進行改進:(1)檢查動臂油缸的內漏情況。最簡單的方法是把動臂升起,看其是否有明顯的自由下降。若下落明顯則拆卸油缸檢查,密封圈如已磨損應予更換。(2)檢查操縱閥。首先清洗安全閥,檢查閥芯是否磨損,如磨損應更換。安全閥安裝后若仍無變化,再檢查操縱閥閥芯磨損情況,其間隙使用限度一般為0.06mm,磨損嚴重應更換。(3)測量液壓泵的壓力。若壓力偏低,則進行調整,加壓力仍調不上去,則說明液壓泵嚴重磨損。
一般來說,造成動臂帶載不能提升的主要原因為:a.液壓泵嚴重磨損。在低速運轉時泵內泄漏嚴重;高速運轉時,泵壓力稍有提高,但由于泵的磨損及內泄,容積效率顯著下降,很難達到額定壓力。液壓泵長時間工作又加劇了磨損,油溫升高,由此造成液壓元件磨損及密封件的老化、損壞,喪失密封能力,液壓油變質,最后導致故障發生。b.液壓元件選型不合理。動臂油缸規格為70/40非標準系列,密封件亦為非標準件,制造成本高且密封件更換不便。動臂油缸缸徑小,勢必使系統調定壓力高。c.液壓系統設計不合理。操縱閥與全液壓轉向器為單泵串聯,安全閥調定壓力分16MPa,而液壓泵的額定工作壓力也為16MPa。液壓泵經常在滿負載或長時間超負荷(高壓)情況下工作,并且系統有液力沖擊,長期不換油,液壓油受污染,加劇液壓泵磨損,以致液壓泵泵殼炸裂(后曾發現此類故障)。
改進效果
(l)改進液壓系統設計。經過多次論證,最后采用先進的優先閥與負荷傳感全液壓轉向器形式,見圖2。新系統能夠按照轉向要求,優先向其分配流量,無論負載大小、方向盤轉速高低均能保證供油充足,剩余部分可全部供給工作裝置回路使用,從而消除了由于轉向回路供油過多而造成功率損失,提高了系統效率,降低了液壓泵的工作壓力。
(2)優化設計動臂油缸和液壓泵造型,降低系統工作壓力。通過優化計算,動臂油缸采用標準系列80/4。液壓泵排量由10ml/r提高為14ml/r,系統調定壓力為14MPa,滿足了動臂油缸舉升力和速度要求。
(3)在使用過程中還應注意裝載機的正確使用與維護,定期添加或更換液壓油,保持液壓油的清潔度,加強日常檢查和維護。
修理維護
故障原因:(1)液壓油箱油面過低;
排除方法:添加液壓油
故障原因:(2)沒按季節使用液壓油;
排除方法:通常適用46#液壓油(或68#)無需要特別更換,冬季的北方特冷時考慮使用32#
故障原因:(3)進油管被臟物嚴重堵塞;
排除方法:取出管內異物
故障原因:(4)油泵主動齒輪油封損壞,空氣進入液壓系統;
排除方法:更換老化的或損壞的油封、O形密封圈
故障原因:(5)油泵進、出油口接頭或彎接頭“O”形密封圈損壞,彎接頭緊固螺栓或進、出油管螺母未上緊,空氣進入液壓系統;
故障原因:(6)油泵內漏,密封圈老化;
排除方法:更換密封圈
故障原因:(7)油泵端面或主、從動齒輪軸套端面磨損或刮傷,兩軸套端面不平度超差;
排除方法:更換磨損齒輪油泵或油泵軸套,磨損輕微時平板上將端面磨平整。其不平度允許誤差0.03mm;上軸套端面低于泵體,上平面(正常值低于2.5~2.6mm),如超差時應下軸套加0.1~0.2mm銅片來補償,安裝時則應套后軸套上裝入
故障原因:(8)油泵內部零件裝配錯誤造成內漏;
排除方法:卸荷片和密封環必須裝進油腔,兩軸套才能保持平衡。導向鋼絲彈力應能同時將上、下軸套朝從動齒輪旋轉方向扭轉一微小角度,使主、從動齒輪兩個軸套加工平面緊密貼合;軸套上卸荷槽必須裝低壓腔一側,以消除齒輪嚙合時產生有害閉死容積;壓入自緊油封前,應其表面涂一層潤滑油,還要注意將阻油邊緣朝向前蓋,不能裝反;裝泵蓋前,須向泵殼內倒入少量液壓油,并用手轉動嚙合齒輪
排除方法:“右旋”泵不能裝“左旋”機上,否則會沖壞骨架油封;
故障原因:(10)液壓油過臟。
排除方法:清洗系統,更換液壓油。
故障原因:(11)泵的過濾器被污物阻塞不能起濾油作用
排除方法:用干凈的清洗油將過濾器去除污物。
故障原因:(12)油位不足,吸油位置太高,吸油管露出油面:
排除方法:加油到油標位,降低吸油位置。
故障原因:(13)泵體與泵蓋的兩側沒有加紙墊;泵體與泵蓋不垂直密封:
排除方法:旋轉時吸入空氣:泵體與泵蓋間加入紙墊;泵體用金剛砂在平板上研磨,使泵體與泵蓋垂直度誤差不超過0.005mm,緊固泵體與泵蓋的聯結,不得有泄漏現象。
故障原因:(14)泵的主動軸與電動機聯軸器不同心,有扭曲摩擦:
排除方法:調整泵與電動機聯軸器的同心度,使其誤差不超過0.2mm。
故障原因:(15)泵齒輪的嚙合精度不夠:
排除方法:對研齒輪達到齒輪嚙合精度。
故障原因:(16)泵軸的油封骨架脫落,泵體不密封:
排除方法:更換合格泵軸油封。
參考資料 >
液壓泵是如何工作的,多年的疑惑被解開了.維科網·工控.2024-01-08