第6章 动力源
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数控技术及应用第6章 数控机床的电气驱动-步进电动机
工作方式
步进电机的工作方式可分为：三相单三拍；三相单、 步进电机的工作方式可分为：三相单三拍；三相单、 双六拍；三相双三拍等 双六拍；三相双三拍等。“单”是指每次只有一相 绕组通电，“三拍”是指每三次换接为一个循环。
一、三相单三拍
（1）三相绕组联接方式：Y 型 三相绕组联接方式： （2）三相绕组中的通电顺序为： 三相绕组中的通电顺序为： A相 → B相 → C相 通电顺序也可以为： 通电顺序也可以为： A 相 → C 相→ B 相
A 相通电使转子1、3齿和 AA' 对齐。 相通电使转子1 对齐。
A
B'
A C' B
B'
C' B
A'
C
A'
C
B相通电，转子2、4齿 相通电，转子 、 齿 相通电 相轴线对齐， 和B相轴线对齐，相对 相轴线对齐 A相通电位置转 °； 相通电位置转30° 相通电位置转
C相通电再转 ° 相通电再转30° 相通电再转
（3）工作过程 ） A 相通电，A 方向的磁 相通电，
A
B' 4 1 2 3 A'
通经转子形成闭合回路。 通经转子形成闭合回路。
C' B
若转子和磁场轴线方向 原有一定角度， 原有一定角度，则在磁 场的作用下，转子 场的作用下，
C
被磁化，吸引转子， 被磁化，吸引转子，由于磁力线总是要通过磁 阻最小的路径闭合， 阻最小的路径闭合，因此会在磁力线扭曲时产 生切向力而形成磁阻转矩，使转子转动，使转、 生切向力而形成磁阻转矩，使转子转动，使转、 定子的齿对齐停止转动。 定子的齿对齐停止转动。
2、步进电动机
工作原理： 工作原理 ： 步进电机是利用电磁铁原理,将脉冲 脉冲 线位移或角位移的电动机。每来一个 信号转换成线位移或角位移 线位移或角位移 信号 电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移动一小 段距离。 特点： 特点：(1)来一个脉冲，转一个步距角。 (2)控制脉冲频率，可控制电机转速。 (3)改变脉冲顺序，改变转动方向。 (4)角位移量或线位移量与电脉冲数成正比。
第6章-起重设备(1)
❖ 其强度比眼板小。 ❖ 负荷估算公式： 许用负荷=29.4D2
D-活动眼环直径mm
使用注意事项： 眼环应定期检查、测量磨损情况，如有脱焊、变形或磨损、
锈蚀超过远处尺寸的1|10时，应及时修复或换新。
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第六章 起重设备
18
❖ 六 嵌环：又称套环、心环，它是一种外缘带凹槽的金属
环，用于嵌在眼环中，可避免绳索受力时的急折，并减少 摩擦。 ❖ 选用时，应使心环的槽宽比绳索的直径大0.5～2.0mm。 ❖ 常见的嵌环有圆形和心形两种：
第六章 起重设备
6
❖ 2.绞辘
❖ 滑车与绳索配合在一起使用称为绞辘。
❖ 1)绞辘各部位
❖ (1)辘绳： 贯穿在滑车上的绳子。 ❖ (2)根端：
绞辘各部位名称 ↓
辘绳固定在滑车上的一端。
❖ (3)力端：
辘绳用力拉的一端。
❖ (4)定滑车：
固定在某处不动的滑车。
❖ (5)动滑车：
钩吊重物，能上下移动的滑车
❖ 大小以U型螺栓的开档来衡量mm，适用于同样大小的钢丝绳。
❖ 使用时数量至少3只，钢丝绳越粗，选用紧索夹的个数就越多， 每个间隔约为钢丝绳直径的6倍。使用时，起圆头应朝向绳头活 端。
❖ 使用时易使钢丝索变形，不方便，一般临时连接才用。
❖ 较紧时，两只螺帽应逐渐、交替拧紧，以防夹座倾斜损伤螺纹。 平时螺纹要加油润滑，以防生锈咬死；U型环要防止压损变形， 以防无法拆卸。
圆形嵌环用于纤维绳； 心形嵌环用于钢丝绳，也可用于纤维绳。 较大的心形嵌环上铸有表示型号和强度的标志，可根据绳索
的使用要求选用。
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第六章 起重设备
19
❖ 七 紧索夹(又称绳头卸扣、钢丝夹头)
D-活动眼环直径mm
使用注意事项： 眼环应定期检查、测量磨损情况，如有脱焊、变形或磨损、
锈蚀超过远处尺寸的1|10时，应及时修复或换新。
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第六章 起重设备
18
❖ 六 嵌环：又称套环、心环，它是一种外缘带凹槽的金属
环，用于嵌在眼环中，可避免绳索受力时的急折，并减少 摩擦。 ❖ 选用时，应使心环的槽宽比绳索的直径大0.5～2.0mm。 ❖ 常见的嵌环有圆形和心形两种：
第六章 起重设备
6
❖ 2.绞辘
❖ 滑车与绳索配合在一起使用称为绞辘。
❖ 1)绞辘各部位
❖ (1)辘绳： 贯穿在滑车上的绳子。 ❖ (2)根端：
绞辘各部位名称 ↓
辘绳固定在滑车上的一端。
❖ (3)力端：
辘绳用力拉的一端。
❖ (4)定滑车：
固定在某处不动的滑车。
❖ (5)动滑车：
钩吊重物，能上下移动的滑车
❖ 大小以U型螺栓的开档来衡量mm，适用于同样大小的钢丝绳。
❖ 使用时数量至少3只，钢丝绳越粗，选用紧索夹的个数就越多， 每个间隔约为钢丝绳直径的6倍。使用时，起圆头应朝向绳头活 端。
❖ 使用时易使钢丝索变形，不方便，一般临时连接才用。
❖ 较紧时，两只螺帽应逐渐、交替拧紧，以防夹座倾斜损伤螺纹。 平时螺纹要加油润滑，以防生锈咬死；U型环要防止压损变形， 以防无法拆卸。
圆形嵌环用于纤维绳； 心形嵌环用于钢丝绳，也可用于纤维绳。 较大的心形嵌环上铸有表示型号和强度的标志，可根据绳索
的使用要求选用。
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第六章 起重设备
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❖ 七 紧索夹(又称绳头卸扣、钢丝夹头)
运动控制系统第6章位置随动系统
图图64数字脉冲比较环节?假定伺服系统的脉冲当量为005mm脉冲如果要求机床工作台沿x坐坐标轴正向进给10mm数码装置经过插补运算后连续输出200个脉冲给脉冲数码转换器于是脉冲数码转换器根据运动方向作加1计数反方向则作减1计数并将计数结果送到比较器与来自工作台的计数结果作比较不相等则将差值输出经功率放大指挥执行电动机驱动工作台移动差值为正则电动机正转为负则反转直到误差消除
2）定位精度与速度控制范围 定位精度是评价位置随动系统控制准确度的性能指标。系统最终定 位点与指令目标值间的静止误差定义为系统的定位精度。 位置伺服系统，应当能对位置输入指令输入的最小设定单位（1脉 冲当量），作出相应的响应。为了实现这一目标，一是要采用分辨 率足够高的位置检测器，二是要求系统的速度单元具有足够宽的调 速范围，也就是说速度单元要有较好的低速运行性能。 图6-3为速度控制单元的输入输出特性
2. 交流伺服电动机
在现代伺服系统中，更多的采用交流伺服电动机。交流伺服电动机可 以是异步电动机或者永磁同步电动机。
交流异步伺服电动机有下述特点：
1）采用二相结构，电动机定子上布置有空间相差90º电角度的二相绕组， 一相称励磁绕组，一相称控制绕组，分别施加相位差90º的交流电压；
2）励磁绕组电压不变控制绕组电压为零时，旋转磁场变成了静止脉动磁 场，电动机立即停止转动，克服了普通异步电动机失电时的“自转”现象， 符合机床的要求；
6.2.4 数控机床的轨迹控制原理及其实现
1. 数控插补概述 以数控机床为例，其控制的目标是被加工的曲线或曲面，在加工过程
中要随时根据图纸参数求解刀具的运动轨迹，其计算的实时性有时难 以满足加工速度的需求。因此实际工程中采用的方法是预先通过手工 或自动编程，将刀具的连续运动轨迹分成若干段，而在执行程序的过 程中实时地将这些轨迹段用指定的具有快速算法的直线、圆弧或其它 标准曲线予以逼近。 插补是一个实时进行的数据密化过程。轨迹插补与坐标轴位置伺服是 数控机床的二个主要环节。 插补必须实时完成，因此除了要保证插补运算的精度外,还要求算法简 单。一般采用迭代算法。 就目前普遍应用的算法而言，可以分为两大类：脉冲增量插补，数据 采样插补。
2）定位精度与速度控制范围 定位精度是评价位置随动系统控制准确度的性能指标。系统最终定 位点与指令目标值间的静止误差定义为系统的定位精度。 位置伺服系统，应当能对位置输入指令输入的最小设定单位（1脉 冲当量），作出相应的响应。为了实现这一目标，一是要采用分辨 率足够高的位置检测器，二是要求系统的速度单元具有足够宽的调 速范围，也就是说速度单元要有较好的低速运行性能。 图6-3为速度控制单元的输入输出特性
2. 交流伺服电动机
在现代伺服系统中，更多的采用交流伺服电动机。交流伺服电动机可 以是异步电动机或者永磁同步电动机。
交流异步伺服电动机有下述特点：
1）采用二相结构，电动机定子上布置有空间相差90º电角度的二相绕组， 一相称励磁绕组，一相称控制绕组，分别施加相位差90º的交流电压；
2）励磁绕组电压不变控制绕组电压为零时，旋转磁场变成了静止脉动磁 场，电动机立即停止转动，克服了普通异步电动机失电时的“自转”现象， 符合机床的要求；
6.2.4 数控机床的轨迹控制原理及其实现
1. 数控插补概述 以数控机床为例，其控制的目标是被加工的曲线或曲面，在加工过程
中要随时根据图纸参数求解刀具的运动轨迹，其计算的实时性有时难 以满足加工速度的需求。因此实际工程中采用的方法是预先通过手工 或自动编程，将刀具的连续运动轨迹分成若干段，而在执行程序的过 程中实时地将这些轨迹段用指定的具有快速算法的直线、圆弧或其它 标准曲线予以逼近。 插补是一个实时进行的数据密化过程。轨迹插补与坐标轴位置伺服是 数控机床的二个主要环节。 插补必须实时完成，因此除了要保证插补运算的精度外,还要求算法简 单。一般采用迭代算法。 就目前普遍应用的算法而言，可以分为两大类：脉冲增量插补，数据 采样插补。
轧制成形设备)第6章-1轧机主传动装置组成和与类型
功能
轧机主传动装置的主要功能包括 传递动力、调整轧制速度、控制 轧制压力以及实现轧机的启动、 停止和反转等操作。
发展历程及现状
发展历程
轧机主传动装置经历了从机械传动到液压传动，再到电气传动的发展历程。随着科技的不断进步，轧机主传动装 置的性能不断提高，实现了高效、精准的控制。
现状
目前，大多数轧机主传动装置采用电气传动方式，利用先进的交流或直流调速系统实现高精度、高响应速度的控 制。同时，随着自动化和智能化技术的不断发展，轧机主传动装置的自动化程度不断提高，实现了远程监控和故 障诊断等功能。
轧机主传动装置类型研究
针对不同类型的轧机，我们对其主传动装置进行了分类研究，探讨了各种传动装置的特点 、适用范围和优缺点，为轧机的选型和设计提供了重要参考。
轧机主传动装置性能优化
在深入研究轧机主传动装置的基础上，我们提出了一系列性能优化措施，如提高传动效率 、降低噪音和振动、增强稳定性和可靠性等，为轧机的改进和升级提供了有力支持。
市场需求与应用前景
市场需求
随着全球制造业的快速发展，金属轧制行业对高性能、高效率的轧机主传动装置的需求 不断增长。同时，随着环保意识的提高，市场对低噪音、低能耗、环保型的轧机主传动
装置的需求也在不断增加。
应用前景
未来，随着新材料、新工艺的不断涌现，轧机主传动装置将面临更多的挑战和机遇。例 如，高强度、高韧性材料的出现将对轧机主传动装置的性能提出更高的要求；而新工艺 的开发和应用将有望降低轧制过程中的能耗和排放，提高生产效率和质量。因此，未来
传动轴将电机的动力传递给轧辊，联 轴器则起到连接和传递扭矩的作用。
减速机构
通过减速机构降低电机输出转速，同 时增大输出扭矩，以满足轧制工艺要 求。
轧机主传动装置的主要功能包括 传递动力、调整轧制速度、控制 轧制压力以及实现轧机的启动、 停止和反转等操作。
发展历程及现状
发展历程
轧机主传动装置经历了从机械传动到液压传动，再到电气传动的发展历程。随着科技的不断进步，轧机主传动装 置的性能不断提高，实现了高效、精准的控制。
现状
目前，大多数轧机主传动装置采用电气传动方式，利用先进的交流或直流调速系统实现高精度、高响应速度的控 制。同时，随着自动化和智能化技术的不断发展，轧机主传动装置的自动化程度不断提高，实现了远程监控和故 障诊断等功能。
轧机主传动装置类型研究
针对不同类型的轧机，我们对其主传动装置进行了分类研究，探讨了各种传动装置的特点 、适用范围和优缺点，为轧机的选型和设计提供了重要参考。
轧机主传动装置性能优化
在深入研究轧机主传动装置的基础上，我们提出了一系列性能优化措施，如提高传动效率 、降低噪音和振动、增强稳定性和可靠性等，为轧机的改进和升级提供了有力支持。
市场需求与应用前景
市场需求
随着全球制造业的快速发展，金属轧制行业对高性能、高效率的轧机主传动装置的需求 不断增长。同时，随着环保意识的提高，市场对低噪音、低能耗、环保型的轧机主传动
装置的需求也在不断增加。
应用前景
未来，随着新材料、新工艺的不断涌现，轧机主传动装置将面临更多的挑战和机遇。例 如，高强度、高韧性材料的出现将对轧机主传动装置的性能提出更高的要求；而新工艺 的开发和应用将有望降低轧制过程中的能耗和排放，提高生产效率和质量。因此，未来
传动轴将电机的动力传递给轧辊，联 轴器则起到连接和传递扭矩的作用。
减速机构
通过减速机构降低电机输出转速，同 时增大输出扭矩，以满足轧制工艺要 求。
新能源汽车技术概论 第六章 纯电动汽车
机械工业出版社 2019年7月
主要内容
第一章 汽车与能源 第二章 新能源汽车产业发展 第三章 新能源汽车类型 第四章 电动汽车储能装置 第五章 电动汽车驱动电机及控制系统 第六章 纯电动汽车 第七章 燃料电池电动汽车 第八章 混合动力电动汽车 第九章 其他新能源汽车
第六章 纯电动汽车
主要内容
• 1.纯电动汽车概述 • 2. 纯电动汽车的驱动系统 • 3. 纯电动汽车的结构原理 • 4. 纯电动汽车的实例
按驱动电动机分类
• 直流电动机驱动 • 交流电动机驱动 • 永磁无刷电动机驱动 • 开关磁阻电动机驱动
二、纯电动汽车的驱动系统
M电动机；T传动装置；D差速器；G减速器；RM相互相反电动机 图6-3 电动汽车使用的动力传动系统
三.纯电动汽车的结构原理
纯电动汽车结构可分为三个子系统，即车载电源模块、电力驱 动主模块和辅助控制模块。
纯电动汽车的结构与原理
• 辅助模块 • 2、动力转向单元。转向装置是为实现汽车的转弯
而设置的，它由方向盘、转向器、转向机构和转向轮 等组成。作用在方向盘上的控制力，通过转向器和转 向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。 为提高驾驶员的操控性，现代汽车都采用了动力转向 ，较理想的是采用电子控制动力转向系EPS。电子控 制动力转向系主要有电控液力转向系和电控电动转向 系两类，对于纯电动汽车较适于选用电控电动转向系 。
北汽 ＥＶ２００纯电动汽车
• 北汽 ＥＶ２００电动汽车 的长、宽、高分别为 ４０ ２５ｍｍ、１７２０ｍｍ、１５０３ｍｍ，轴距达到 ２５００ｍｍ，整车质量为 １２９０ｋｇ。
电动汽车是高科技综合性产品，除电池、电动 机外，车体本身也包含很多高新技术，有些节能措 施比提高电池储能能力还易于实现。汽车车身特别 是汽车底部更加流线型化，可使汽车的空气阻力减 少50%。
主要内容
第一章 汽车与能源 第二章 新能源汽车产业发展 第三章 新能源汽车类型 第四章 电动汽车储能装置 第五章 电动汽车驱动电机及控制系统 第六章 纯电动汽车 第七章 燃料电池电动汽车 第八章 混合动力电动汽车 第九章 其他新能源汽车
第六章 纯电动汽车
主要内容
• 1.纯电动汽车概述 • 2. 纯电动汽车的驱动系统 • 3. 纯电动汽车的结构原理 • 4. 纯电动汽车的实例
按驱动电动机分类
• 直流电动机驱动 • 交流电动机驱动 • 永磁无刷电动机驱动 • 开关磁阻电动机驱动
二、纯电动汽车的驱动系统
M电动机；T传动装置；D差速器；G减速器；RM相互相反电动机 图6-3 电动汽车使用的动力传动系统
三.纯电动汽车的结构原理
纯电动汽车结构可分为三个子系统，即车载电源模块、电力驱 动主模块和辅助控制模块。
纯电动汽车的结构与原理
• 辅助模块 • 2、动力转向单元。转向装置是为实现汽车的转弯
而设置的，它由方向盘、转向器、转向机构和转向轮 等组成。作用在方向盘上的控制力，通过转向器和转 向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。 为提高驾驶员的操控性，现代汽车都采用了动力转向 ，较理想的是采用电子控制动力转向系EPS。电子控 制动力转向系主要有电控液力转向系和电控电动转向 系两类，对于纯电动汽车较适于选用电控电动转向系 。
北汽 ＥＶ２００纯电动汽车
• 北汽 ＥＶ２００电动汽车 的长、宽、高分别为 ４０ ２５ｍｍ、１７２０ｍｍ、１５０３ｍｍ，轴距达到 ２５００ｍｍ，整车质量为 １２９０ｋｇ。
电动汽车是高科技综合性产品，除电池、电动 机外，车体本身也包含很多高新技术，有些节能措 施比提高电池储能能力还易于实现。汽车车身特别 是汽车底部更加流线型化，可使汽车的空气阻力减 少50%。
第六章 气动执行元件
2、磁性耦合式无杆气缸
在活塞上安装了一组高磁性的永久磁环4，磁力 线通过缸筒与套在外面的另一组磁环2作用。由于 两组磁环极性相反具有很强的吸力。当活塞在一 侧输入气压作用下移动时，则在磁耦合力作用下 带动套筒与负载一起移动。
它的特点：小型、重量轻、无外部空气泄 漏、维修保养方便。当速度快、负载大时 ，内外磁环易脱开，即负载大小受速度影 响，且磁耦合的无杆气缸中间不可能增加 支撑点，最大行程受到限制。
如符合国际标准ISO6430、ISO6431、 ISO6432，符合我国标准GB8103-87（即 ISO6431）的都为标准化气缸。
对于ISO6431标准而言，标准主要内容 是对气缸的缸径系列、活塞杆伸出部分的 螺纹尺寸作了规定，对同一缸径的气缸的 外形尺寸(其长度、宽度、高度)作了限制， 对气缸的连接尺寸作了统一的规定。这一 规定仅针对外部连接尺寸的统一，而连接 件与气缸的连接尺寸未作规定。因此，对 于两家都符合ISO6431标准的气缸不能直 接互换，而必须连同连接件一起更换。这 一点在气缸选用时要特别注意
6．1．8 气液转换器
气液转换器是将气压直接转换为油压（增 压比为1:1）的一种气液转换元件。由于空 气有压缩性，而油液一般可不考虑压缩性 ，通过气液转换器可以获得液压驱动良好 的定位、稳定速度和调速特性，可用于精 密切削、精密稳定的进给运动。
当压缩空气由上部输 入管输入后，经管道 末端的缓冲装置使压 缩空气作用在液压油 面上，因而液压油即 以压缩空气相同的压 力，由转化器主体下 部的排油孔输出到液 压缸，使其动作。
6．1．3 冲击气缸
冲击气缸把压缩空气的能量转化为活塞高 速运动能量的一种气缸。活塞最大速度可 以达到10m/s以上，利用此动能做功，与 同尺寸的普通气缸相比，其冲击能要大上 百倍。
第6章 燃料电池电动汽车
• （2）绿色环保 • （3）运行噪声低 • （4）续驶里程长 • （5）过载能力强 • （6）设计灵活方便
• 2.燃料电池电动汽车的缺点 • （1）燃料电池价格过高 • （2）燃料电池用氢的制备、储存困难 • （3）辅助设施不完善、建设成本本昂贵 • （4）起动时间长，系统抗振能力有待进一步提高
•6.2 燃料电池电动汽车的类型
• FCEV按“多电源”的配置不同，可分为纯燃料电池驱动(PFC)的 FCEV、燃料电池与辅助蓄电池联合驱动(FC+B)的FCEV、燃料电池与 超级电容联合驱动(FC+C)的FCEV、燃料电池与辅助蓄电池和超级电 容联合驱动(FC+B+C)的FCEV。
• 6.2.1 纯燃料电池驱动(PFC)的FCEV
• 6.2.4 燃 料 电 池 与 辅 助 蓄 电 池 和 超 级 电 容 联 合 驱 动 （FC+B+C）的FCEV
• 燃料电池与蓄电池和超级电容联合驱动的电动汽车的动力系统如图 所示，该结构也为串联式混合动力结构。在该动力系统结构中，燃料电 池、蓄电池和超级电容一起为驱动电动机提供能量动电动机将电能转化 成机械能传给传动系统，从而驱动汽车前进；在汽车制动时，驱动电动 机变成发电机，蓄电池和超级电容将储存回馈的能量。
• 7．整车与动力系统的参数选择与优化设计 • 燃料电池汽车整车性能参数是整个燃料电池动力系统开发的信息来源，而虚 拟配置的动力系统的特性参数也影响整车性能。
• 目前参数设计主要借助于通用的或专用的仿真软件进行离线仿真，如 ADVISOR、EASY5、PSCAD、V2ELPH、FAHRSIM等。
• 为了实现虚拟模拟与真实部件的联系，必须建立实时仿真开发环境。 • 8．多能源动力系统的能量管理策略 • 目前的开发方式一般是借助仿真技术建立一个虚拟开发环境，对动力系统模 型进行合理简化，从理论分析的角度得到最优功率分配策略与能量源参数和工 况特征之间的解析关系，并从该关系出发定量地分析功率缓冲器特性参数对最 优功率分配策略的影响，为功率缓冲器的参数选择提供理论依据。
风力发电机组及应用：第六章变桨距系统
变桨系统分布结构
变桨电机1
90度限位开关 0度接近开关
旋转编码器 电磁刹车 动力电源线
变桨柜1
滑环
连接器
变桨电机2
90度限位开关 0度接近开关
旋转编码器 电磁刹车 动力电源线
变桨柜1
变桨电机3
90度限位开关 0度接近开关
旋转编码器 电磁刹车 动力电源线
变桨柜1
变桨系统驱动原理
状态 自动/手动切换
编 码 电机 器
机械部分
减速比 减速机
回转支承 及小齿
叶片 齿数比
回转支承内齿圈
变桨距系统
电动变桨距伺服系统
电动变桨距系统就是可以允许三个叶片独立实现变桨，它
提供给风力发电机组功率输出和足够的支承刹外圈车制动能力，这样可
以避免过载对风机的破坏。
传感器
内齿圈
放大器
内
齿
实现对叶片 的节距角的
位置1：变桨限位撞块与变桨轴承连接时定位导向 螺钉孔。
位置2：顺桨接近撞块安装螺栓孔，与变桨限位撞 块连接。
位置3：变桨限位撞块安装螺栓孔，与变桨轴承连 接。
极限工作位置撞块和限位开关
变桨超级电容
❖ 型号：4-BMOD2600-6 ❖ 额定电压：60VDC ❖ 总容量：125F ❖ 总存储能量：150kJ ❖ 四组串联 ❖ 单组电容电压：16VDC ❖ 单组电容容量：500F
第六章 变桨系统
变桨系统
液压驱动 变桨系统
电动驱动 变桨系统
变桨控制器
变桨系统维护
变桨距系统
变桨距系统是对叶片的桨距角进行调解以控制风轮对风 能吸收的装置。
作用：
❖当风机启动时，可以通过变桨距来获得足够的启动转 矩；
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6.1.3 齿轮泵
• 齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵，一般做成流 量恒定的定量泵。 • 齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。 • 外啮合齿轮泵具有结构简单、紧凑、容易制造、成本低， 对油液污染不敏感，工作可靠、维护方便、寿命长等优点， 外啮合齿轮泵广泛应用于各种低压系统中，是应用最广的 液压泵种类。
6.1.3 齿轮泵
• （2）外啮合齿轮泵结构存在的问题及解决方法 • 外啮合齿轮泵结构存在的问题主要有：泄漏、困油现象、 径向不平衡力。 • （1）泄漏 • 齿轮泵存在三个间隙泄漏途径： • 一是齿轮端面与端盖间的轴向间隙（约占总泄漏量的 70%～80%）； • 二是齿轮外圆与泵体内表面之间的径向间隙（占总泄漏量 的12%左右）； • 三是齿轮啮合处的间隙。 • 解决办法（齿轮端面与端盖间的轴向间隙泄漏）：静压平 衡措施，在齿轮和端盖之间增加一个补偿零件，如浮动轴 套、浮动盖板。 2018/12/27 13
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6.1 液压源的结构组成
• 液压源是将常压液体转换成压力液体的装置，提供的是液 压能。
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6.1.1 液压泵的分类
• 按压力的大小分为低压泵、中压泵和高压泵； • 按流量是否可调节分为定量泵和变量泵； • 按泵的结构分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵。其中， 螺杆泵用于低压系统，齿轮泵和叶片泵多用于中、低压系 统，柱塞泵多用于高压系统。
q qi q q i 1 qi qi qi
• 因此液压泵的实际输出流量q为：
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q q数
• • • • • 2）机械损失 T 1 m i 机械损失是指液压泵在转矩上的损失。 T0 1 T Ti （2）液压泵的功率。 1）输入功率 液压泵的输入功率是指作用在液压泵主轴上的机械功率， 当输入转矩为，角速度为时，有：P i T0 • 2）输出功率 • 液压泵的输出功率是指液压泵在工作过程中的实际吸、压 油口间的压差Δp和输出流量q的乘积，即：
qi Vn
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6.1.2 液压泵的主要性能和参数
• 式中：V为泵的排量（ L ）；n为转速（r ）。 min r • (3)实际流量q • 液压泵在某一额定具体工况下，单位时间内所排出的液体 体积称为实际流量，它等于理论流量qi减去泄漏流量Δq， 即： •
q qi q
6.1.3 齿轮泵
• （3） 困油现象 • 困油现象产生的原因： • 齿轮啮合时的重合度 必大于1，故有一部分油液困在 两对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之内，这个密封容积的 大小随齿轮转动而变化，形成困油。
• (4)额定流量液压泵在额定正常工作条件下，按试验标准 规定(额定压力和额定转速条件下)能够必须保证的输出流 量。
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6.1.2 液压泵的主要性能和参数
• • • • • 3.功率和效率 （1）液压泵的功率损失 液压泵的功率损失包括容积损失和机械损失等两部分。 1）容积损失 容积损失是指液压泵流量上的损失，液压泵的实际输出流 量总是小于其理论流量 。
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6.1.2 液压泵的主要性能和参数
• 1.压力 • (1)工作压力 • 液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力的 大小与外接负载的大小和输液管路上压力损失的大小有关， 而与液压泵的流量无关。 • (2)额定压力 • 液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定（额定负载条 件下）可连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。 • (3)最高允许压力 • 在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压 泵短暂运行的最高压力值，称为液压泵的最高允许压力。
P pq
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6.1.2 液压泵的主要性能和参数
• （3）液压泵的总效率 • 液压泵的总效率是指液压泵的实际输出功率与其输入功率 的比值，即： P
Pi
i m
• 由上式可知，液压泵的总效率等于其容积效率与机械效率 的乘积，所以液压泵的输入功率也可写成： pq
Pi
第6章 动力源
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要点概述
• 本章第一节主要介绍了液压源的结构组成和主要性能指标， 并介绍了齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵等动力元件的 结构和工作原理以及蓄能器、油箱、滤油器等辅助元件的 结构和工作原理；第二节主要介绍了气源的结构组成和主 要性能指标，并对空气压缩机及后冷却器、油水分离器、 贮气罐、干燥器、气动三联件等气源净化设备的结构和工 作原理进行了介绍；第三节详细讲述了间隙密封、O形密 封圈、唇形密封圈、组合式密封装置、回转轴用密封装置 等密封件的结构和原理；第四节讲述了管路中输送管、管 接头的种类和结构以及管道系统的选择要求。
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6.1.3 齿轮泵
• 1.齿轮泵的工作原理 • （1）工作原理 • 齿轮泵的工作原理如图所示。它由壳体、对齿轮、齿轮轴、 两侧端盖、进出口等组成，对齿轮两侧由端盖罩住，壳体、 端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔。其工作 过程包括吸油和压油两个环节。 • 当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔 • 内的轮齿脱离啮合，密封腔容积不断 • 增大，构成吸油并被旋转的轮齿带入 • 左侧的压油腔。 • 左侧压油腔内的轮齿不断进入啮合， • 使密封腔容积减小，油液受到挤压被排 • 往系统 2018/12/27 12 • ，这就是齿轮泵的吸油和压油过程。
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6.1.2 液压泵的主要性能和参数
• 2.排量和流量 • (1)排量V • 液压泵每转一周，按其密封容积几何尺寸变化量的计算而 得到排出液体的体积量，称为液压泵的排量。排量可调节 的液压泵称为变量泵;排量为常数的液压泵则称为定量泵。 • (2)理论流量理论流量是指在不考虑液压泵的泄漏流量情 况下，其单位时间内所排出的液体体积的平均值。如果液 压泵的排量为V，其主轴转速为n，则该液压泵的理论流 量则有： •