柱塞泥漿泵的工作原理及性能參數(shù)
柱塞泥漿泵的工作原理及性能參數(shù)。液壓泵的效率是輸出的液壓功率與輸入的機(jī)械功率的比值，即η=No/Ni,輸出的液壓功率總是小于理論輸出功率，輸入的機(jī)械功率總是大于理論的機(jī)械功率，所以效率總是小于1的。將上面的式子帶入η=No/Ni，η=（P*Q*機(jī)械效率）/(T*ω/容積效率),因?yàn)樵诶硐霠顟B(tài)下P*Q=T*ω（無(wú)損失）。所以η=機(jī)械效率*容積效率。
1、液壓泵的基本原理
液壓泵靠工作腔的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。由視頻我們可以發(fā)現(xiàn)，單柱塞式液壓泵就像醫(yī)生用的注射器一樣，再以?xún)蓚€(gè)單向活門(mén)配合就可以了。柱塞2依靠彈簧壓緊在偏心輪上。偏心輪由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，柱塞2便做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，，使密封工作腔4的容積發(fā)生變化。當(dāng)容積變大時(shí)，大氣壓力迫使油箱中油液頂開(kāi)單向閥5進(jìn)入腔4，這就是吸油過(guò)程，當(dāng)腔4容積變小時(shí)，油液受到擠壓，頂開(kāi)單向閥6，進(jìn)入系統(tǒng)，這就是壓油過(guò)程。為什么在吸油的過(guò)程中，單項(xiàng)閥6不會(huì)被打開(kāi)呢？因?yàn)槲蜁r(shí)油液的壓力遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到單向閥6彈簧的壓力，所以無(wú)法將6頂開(kāi)。
2、液壓泵的性能參數(shù)
需要牢記的參數(shù)：排量，理論流量，額定流量
需要牢記的另外兩個(gè)東西是：1.壓力只由負(fù)載決定。2額定工作壓力由密封件和制造材料決定。特別是個(gè)結(jié)論，在以后分析液壓泵的壓力-流量特性曲線時(shí)非常有用。
3、功率和效率
液壓泵的輸入功率Ni（發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)齒輪箱輸入的機(jī)械功率）=實(shí)際轉(zhuǎn)矩Ti乘以角速度ω，即Ni=Ti*ω。由于泵在工作時(shí)存在機(jī)械摩擦和油液在系統(tǒng)里表現(xiàn)出來(lái)的粘性作用會(huì)引起轉(zhuǎn)矩的損失，所以實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩Ti總是大于理論轉(zhuǎn)矩Tt，機(jī)械效率=Tt/Ti.
泵的輸出功率No=實(shí)際流量Q乘以工作壓力P，即No=P*Q。由于泵的內(nèi)漏和吸油行程中油液不能完全填充油腔，會(huì)引起填充損失，即實(shí)際輸出流量Q總是小于理論流量Qt。容積效率=Q/Qt。
柱塞泵的原理
我們先來(lái)看一個(gè)柱塞泵的視頻
視頻中可以輕松地學(xué)習(xí)到斜盤(pán)式液壓泵的抽油壓油原理。因?yàn)樾北P(pán)傾角存在，柱塞旋轉(zhuǎn)一圈缸體的容積會(huì)發(fā)生變化，在一個(gè)半圈內(nèi)是吸油，一個(gè)半圈內(nèi)是壓油。
泵內(nèi)的補(bǔ)償活門(mén)，用于感受泵的出口壓力。當(dāng)輸出壓力達(dá)到預(yù)定值（由彈簧預(yù)緊力決定）時(shí)，油液壓縮彈簧并將出口壓力油供向斜盤(pán)作動(dòng)筒，使斜盤(pán)傾角變小，從而使排量減?。ㄟ@里稍微解釋一下，前面書(shū)上提到了排量等于泵每轉(zhuǎn)一周排除液體的體積，現(xiàn)在斜盤(pán)傾角變小，轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生的容積差就變小了，所以排量就小了）。當(dāng)斜盤(pán)傾角為零時(shí)，輸出流量就為零，泵處于功率消耗小的卸荷狀態(tài)（功率=壓力乘轉(zhuǎn)速），這就是變量泵的自動(dòng)卸荷功能。
泵內(nèi)還有一個(gè)人工釋壓活門(mén)，用于油泵人工關(guān)斷。當(dāng)人工釋壓活門(mén)接通之后，活門(mén)上方的滑塊下移，壓力油液連通補(bǔ)償活門(mén)補(bǔ)償活門(mén)左側(cè)的大活塞面，用較小的力克服補(bǔ)償活門(mén)的彈簧力，將油液引到斜盤(pán)作動(dòng)筒，推動(dòng)斜盤(pán)使傾角變小直到接近零。泵出口的擋塊活門(mén)會(huì)在彈簧力作用下使泵口關(guān)閉，停止向系統(tǒng)供油，由圖中可得，壓力油也會(huì)進(jìn)入擋塊下方，協(xié)助擋塊關(guān)閉出油口。
柱塞泵壓力-流量特性曲線
在完全解釋這個(gè)圖之前，我們要記住1.壓力由負(fù)載決定。2.流量由轉(zhuǎn)速和排量決定。
明白了這兩點(diǎn)，我們就可以知道，圖中的壓力和流量并沒(méi)有直接的關(guān)聯(lián)，壓力大于P1之后流量驟然減小是因?yàn)?，P1即額定壓力，達(dá)到額定壓力之后壓力油液會(huì)推動(dòng)補(bǔ)償活門(mén)到達(dá)斜盤(pán)作動(dòng)筒時(shí)斜盤(pán)傾角變小，從而影響流量。在P1之前，我們假設(shè)此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)以達(dá)到了一定的轉(zhuǎn)速，且此時(shí)的斜盤(pán)傾角不變，由于外界負(fù)載的加大，使P不斷變大，達(dá)到P1之后，就如之前解釋的，壓力油液會(huì)推動(dòng)補(bǔ)償活門(mén)到達(dá)斜盤(pán)作動(dòng)筒時(shí)斜盤(pán)傾角變小，流量減小（流量=排量乘轉(zhuǎn)速，排量等于泵每轉(zhuǎn)一周排除液體的體積，現(xiàn)在斜盤(pán)傾角變小，轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生的容積差就變小了，所以排量就小了）。達(dá)到P2時(shí)，斜盤(pán)傾角為0，流量為0，功率為0（功率=壓力乘以流量），泵處于功率消耗小的卸荷狀態(tài)。
液壓泵的壓力控制
液壓泵由飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此只要發(fā)動(dòng)機(jī)工作，液壓泵就不停的運(yùn)作，然而很多系統(tǒng)都是間歇性工作的，所以必須要對(duì)液壓泵輸出的高壓力加以限制并希望液壓泵在系統(tǒng)不工作的時(shí)候消耗功率盡量少，這就是液壓泵的限壓和卸荷問(wèn)題。
先來(lái)看定量泵的限壓（圖2.3-7）。先，我們要記住功率=壓力乘以流量。
定量泵一般采用溢流閥來(lái)限制系統(tǒng)壓力，當(dāng)系統(tǒng)壓力升高到高于某個(gè)調(diào)定壓力時(shí)，溢流閥打開(kāi)，將多余的油排回油箱，限制壓力升高，調(diào)定壓力通常高于正常壓力10-20%。這里需要明確一下，限壓僅僅是限壓，它的作用是讓系統(tǒng)壓力不要太高，它的作用是將壓力保持在100%，如果高于110%才會(huì)主動(dòng)限壓，這樣的話，它的功率始終維持在一個(gè)很高的水平，功率都轉(zhuǎn)化為熱量，導(dǎo)致油溫升高。
再來(lái)看定量泵的卸荷（圖2.3-8）。還是以功率=壓力乘以流量為前提。卸荷就是系統(tǒng)不工作的時(shí)候，使液壓的輸出功率處于小的狀態(tài)。在回路中利用卸荷閥感受系統(tǒng)壓力，當(dāng)系統(tǒng)不工作時(shí)，壓力上升，卸荷閥打開(kāi)，卸掉泵出口的壓力，此事單向活門(mén)把系統(tǒng)和油泵隔開(kāi)，油泵壓力下降到近似零（這里解釋一下，限壓和卸荷的區(qū)別，因?yàn)閺膬蓮垐D上來(lái)看，它們的位置是相同的，都是將油引入油箱，不過(guò)卸荷閥更為徹底，直接將壓力卸到近似零，而限壓閥的作用是限制壓力過(guò)大，并沒(méi)有卸壓的功能，兩者有本質(zhì)區(qū)別。在卸荷回路中有一個(gè)單向活門(mén)，單向活門(mén)可以保持住一定的壓力，再加上蓄壓器，壓力的衰減就會(huì)變慢），由公式可知，此時(shí)輸出功率也是小。為保證卸荷閥失效安全性，定量泵卸荷回路中設(shè)置了安全閥（此安全閥同限壓回路中的溢流閥一樣）。
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