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想知道泵的工作原理吗,11个动画就能说清楚!
发布时间:2017-09-17 14:54:08 点击次数:159

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今天为大家带来的是11种泵的工作原理。

在生产中,泵是一种特别重要的设备,了解泵的工作原理不仅能够预防和减少流体泄漏事故、冒顶事故、错流或错配事故。还能够在泵运行故障中快速诊断。因此了解泵的工作原理是一件非常重要的事,今天就带领大家了解一下各种泵的工作原理,希望能够对大家有所帮助。

液压泵工作原理

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液压泵是靠密封容腔容积的变化来工作的。上图是液压泵的工作原理图。当凸轮1由原动机带动旋转时,柱塞2便在凸轮1和弹簧4的作用下在缸体3内往复运动。

缸体内孔与柱塞外圆之间有良好的配合精度, 使柱塞在缸体孔内作往复运动时基本没有油液泄漏,即具有良好的密封性。柱塞右移时,缸体中密封工作腔a的容积变大,产生真空,油箱中的油液便在大气压力作用下通过吸油单向阀5吸入缸体内,实现吸油;柱塞左移时,缸体中密封工作腔a的容积变小,油液受挤压,便通过压油单向阀6输送到系统中去,实现压油。

如果偏心轮不断地旋转,液压泵就会不断地完成吸油和压油动作,因此就会连续不断地向液压系统供油。

从上述液压泵的工作过程可以看出,其基本工作条件是:

1.具有密封的工作容腔;

2. 密封工作容腔的容积大小是交替变化的,变大、变小时分别对应吸油、压油过程;

3. 吸、压油过程对应的区域不能连通。

基于上述工作原理的液压泵叫做容积式液压泵,液压传动中用到的都是容积式液压泵。

齿轮泵的工作原理

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上图是外啮合齿轮泵的工作原理图。由图可见,这种泵的壳体内装有一对外啮合齿轮。由于齿轮端面与壳体 端盖之间的缝隙很小,齿轮齿顶与壳体内表面的间隙也很小,因此可以看成将齿轮泵壳体内分隔成 左、右两个密封容腔。

当齿轮按图示方向旋转时,右侧的齿轮逐渐脱离啮合,露出齿间。因此这 一侧的密封容腔的体积逐渐增大,形成局部真空,油箱中的油液在大气压力的作用下经泵的吸油口进入这个腔体,因此这个容腔称为吸油腔。随着齿轮的转动,每个齿间中的油液从右侧被带到 了左侧。

在左侧的密封容腔中,轮齿逐渐进入啮合,使左侧密封容腔的体积逐渐减小,把齿间的油 液从压油口挤压输出的容腔称为压油腔。当齿轮泵不断地旋转时,齿轮泵的吸、压油口不断地吸油 和压油,实现了向液压系统输送油液的过程。在齿轮泵中,吸油区和压油区由相互啮合的轮齿和泵 体分隔开来,因此没有单独的配油机构。

内啮合渐开线齿轮泵的工作原理

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上图所示是内啮合渐开线齿轮泵的工作原理图。小齿轮1和内齿轮2相互啮合, 它们的啮合线和月牙板3将泵体内的容腔分成吸油腔和压油腔。当小齿轮按图示方向转动时, 内齿轮同向转动。容易看出,图中上面的腔体是吸油腔,下面的腔体是压油腔(仍将高、低压油设计成深、浅颜色)。

内啮合齿轮泵的流量脉动率仅是外啮合齿轮泵流量脉动率的5%~10%。还具有结构紧凑、噪声小和效率高等一系列优点。它的不足之处是齿形复杂,需要专门的高精度加工 设备,因此多被用在一些要求较高的系统中。

内啮合摆线齿轮泵的工作原理图

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在内啮合摆线齿轮泵中,外转子1和 内转子2只差一个齿,没有月牙板,并且在内、外转子的轴心线上有一偏心e,内转子2为主动轮,内、外转子 的啮合点将吸、压油腔分开。在啮合过程中,左侧密封容腔逐渐变大是吸油腔,右侧密封容腔逐渐变小是压 油腔。

内啮合摆线齿轮泵结构紧凑,运动平稳,噪声低。但流量脉动比较大,啮合处间 隙泄漏大。所以通常在工作压力为2.5~7MPa的液压系统中作为润滑、补油等辅助泵使用。

双作用叶片泵的工作原理图

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上图是双作用叶片泵的工作原理图。转子3和定子2是同心的,定子内表面由八段曲面拼合而成:两段半径为R的大圆弧面、两段半径为r的小圆弧面以及连接圆弧面的四段过渡曲面 。当转子沿图示方向转动时,叶片1在离心力和通往叶片底部压力油的作用下紧贴在定子的内表面上,在相邻叶片之间形成密封容腔。

显然,右上角和左下角的密封容腔容积逐渐变大,所在的区域是吸油区;左上角和右下角的密封容腔容积逐渐变小,所在的区域是压油区。在吸油区和压油区上,配油机构提供了相应的吸油窗口和压油窗口,并用封油区将吸油区和压油区隔开。可以看出,当转子转一转时,每个工作容腔完成吸油、压油动作各两次,所以称为双作用叶片泵。这种泵的两个吸、压油区是径向对称分布的,所以作用在转子上的液压力是径向平衡的。显然,这种泵的排量是不可调的,只能做成定量泵。

单作用叶片泵工作原理图

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上图为单作用叶片泵工作原理图。单作用叶片泵也是由转子l、定子2、 叶片3和配油盘(图中未画出)等零件组成。与双作用叶片泵明显不同之处是,定子的内表面是圆形的, 转子与定子之间有一偏心量e,配油盘只开一个吸油窗口和一个压油窗口。当转子转动时,由于离心力作用,叶片顶部始终压在定子内圆表面上。这样,两相邻叶片间就形成了密封容腔。显然,当转子按图示方向旋转时,图中右侧的容腔是吸油腔,左侧的容腔是压油腔,它们容积的变化分别对应着吸油和 压油过程。封油区如图中所示。由于在转子每转一周的过程中,每个密封容腔完成吸油、压油各一次,因此也称为单作用式叶片泵。单作用式叶片泵的转子受不平衡液压力的作用,故又被称为非卸荷式叶片泵。

外反馈限压式变量叶片泵工作原理图

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变量泵是指排量可以调节的液压泵。这种调节可能是手动的,也可能是自动的。 限压式变量叶片泵是一种利用负载变化自动实现流量调节的动力元件,在实际中得到广泛应用。

外反馈限压式变量叶片泵工作原理 q—p特性

限压式变量叶片泵的特性特别适用于既有快速运动,又有慢速运动 (工作进给过程)要求的系统:快速运动时负载一般很小,但需要较大的流量,正好使用AB段特性; 工作进给时负载较大,需要较低的运动速度,可以利用BC段的特性;当发生过载时这种液压泵还有自动保护功能,因为pmax值是一定的,此时不会再向系统中提供流量。由此可见,限压式变量叶片泵在能量利用上是比较合理的,因此可以减少油液发热,可以简化液压系统的设计。不足之处是这种泵的泄漏较大,造成执行机构的运动速度不够平稳。

内反馈限压式变量叶片泵工作原理

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图是内反馈限压式变量叶片泵工作原理,这种泵的工作原理如图3.25所示。由图可见,与外反馈限压式变量叶片泵的主要差别是没有反馈活塞,且配油盘上的压油窗口对垂直轴是不对称的,向弹簧那边转过了θ角。这样作用在定子内壁上液压力的合力P在X轴方向上存在一个分力PSinθ,它就是进行自动调节的反馈力。具体调节过程类似于外反馈限压式变量叶片泵。

轴向柱塞泵工作原理

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轴向柱塞泵中的柱塞是轴向排列的。当缸体轴线和传动轴轴线重合时,称为斜盘式轴向柱塞泵;当缸体轴线和传动轴轴线不在一条直线上,而成一个夹角γ时,称为斜轴式轴向柱塞泵。轴向柱塞泵具有结构紧凑,工作压力高,容易实现变量等优点。

斜盘式轴向柱塞泵由传动轴1带动缸体4旋转,斜盘2和配油盘5是固定不动的。柱塞3均布于缸体4内, 柱塞的头部靠机械装置或在低压油作用下紧压在斜盘上。斜盘法线和缸体轴线的夹角为γ。当传动轴按图示方向旋转时,柱塞一方面随缸体转动,另一方面,在缸体内作往复运动。显然,柱塞相对缸体左移时工作容腔是压油状态,油液经配油盘的吸油口a吸入;柱塞相对缸体右移时工作容腔是压油状态,油液从配油盘的压油口b压出。缸体每转一周,每个柱塞完成吸、压油一次。 如果可以改变斜角γ的大小和方向,就能改变泵的排


量和吸、压油的方向,此时即为双向变量轴向柱塞泵。


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如上图所示,当传动轴1在电动机的带动下转动时,连杆2推动柱塞4在缸体3中作往复运动,同时连杆的侧面带动活塞连同缸体一同旋转。配油盘5是固定不动的。如果斜角度γ的大小和方向可以调节,就意味着可以改变泵的排量和吸、压油方向,此时的泵为双向变量轴向柱塞泵。

径向柱塞泵的工作原理图

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这种泵由柱塞1、转子2、衬套3、定子4和配油轴5组成。定子和转子之间有一个偏心e。衬套3固定在转子孔内随之一起转动。配油轴5是固定不动的。柱塞在转子(缸体)的径向孔内运动,形成了泵的密封工作容腔。显然,当转子按图示方向转动时,位于上半周的工作容腔处于吸油状态,油箱中的油液经配油轴的a孔进入b腔;位于下半周的工作容腔则处于压油状态,c腔中的油将从配油轴的d孔向外输出。改变定子与转子偏心距e的大小和方向,就可以改变泵的输出流量和泵的吸、压油方向。因此径向柱塞泵可以做成单向或双向变量泵。

由于径向柱塞泵的径向尺寸大,自吸能力差,配油轴受径向不平衡液压力作用,易于磨损。这些原因限制了转速和工作压力的提高。


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从结构上来说,前面介绍的是轴配油径向柱塞泵,即配油机构设置在一根轴上。下面介绍另一种结构的径向柱塞泵—阀配油径向柱塞泵。上图是它的工作原理图。泵轴O带动偏心轮1转动,偏心轮上装有滚动轴承6。柱塞2在弹簧3的作用下压紧在滚动轴承上。偏心轮转一周活塞完成一个往复行程。显然,柱塞向下运动时通过吸油阀5吸油,向上运动时通过压油阀4压油。

阀配油径向柱塞泵的主要问题是吸、压油过程对柱塞的运动有一定的滞后。当柱塞从吸油过程转换到压油过程时,柱塞在开始向上运动的瞬间,吸油阀尚未关闭,压油阀还未打开, 这样,柱塞将油压到吸油腔。同理,当柱塞从压油过程转换到吸油过程时,在柱塞开始往下运动的瞬间,压油阀尚未关闭,吸油阀还未打开,这样柱塞将从压油腔吸油。因此,阀配流径向柱塞泵的实际排量比理论计算值要低。泵的转速愈高这种滞后现象愈严重。所以,此类泵的额定转速一般不高。

文章来源-化工707


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