任务1 调高系统液压泵的选用
目前我国多采用滚筒式采煤机来完成采煤工作面的采煤作业,滚筒式采煤机为了适应煤层厚度的变化,滚筒高度是可调的,而无论是当前流行的液压牵引滚筒式采煤机,或则是先进的电牵引筒式采煤机,无一例外地采用了液压传动系统作为滚筒调高的传动方式,那么该如何来构建采煤机滚筒调高液压系统呢?
知识目标：★掌握液压动力元件(齿轮泵、叶片泵、柱塞泵)的工作原理及特点
★掌握液压动力元件主要性能参数
能力目标：★正确选用液压泵
任务导入
图2-1所示为滚筒式采煤机调高装置,它是依靠液动力驱动调高油缸。对滚筒式采煤机来说,滚筒高度的调节是采煤机适应煤层的厚度变化所必须具有的动作。哪种动力元件才能较好地满足滚筒高度的调节要求呢?
任务分析
滚筒调高的动力来源于液压动力元件——液压泵。滚筒式采煤机作为采煤工作面的主要设备,要求可沿工作面移动,且工作条件恶劣,对于液压动力元件,要求其结构简单、工作可靠、体积小、重量轻、自吸性好、对污染不敏感等,以保证滚筒调高液压系统动作可靠。因此,液压泵的合理选择对滚筒调高液压系统的正常工作起着十分重要的作用。
图2-1 滚筒式采煤机调高装置
相关知识
一、液压泵的概述
液压动力元件起着向系统提供动力源的作用,是系统不可缺少的核心元件。液压系统是以液压泵作为系统提供一定的流量和压力的动力元件,液压泵将原动机(电动机或内燃机)输出的机械能转换为工作液体的压力能,是一种能量转换装置。
1.液压泵的工作原理及特点
液压泵是液压传动系统中的能量转换元件,液压泵由原动机驱动,把输入的机械能转换为油液的压力能,再以压力、流量的形式输入到系统中去,它是液压传动的心脏,也是液压系统的动力源。
在液压系统中,液压泵是容积式的,依靠容积变化进行工作。
(1)液压泵的工作原理
液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的,故一般称为容积式液压泵,图2-2所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图,图中柱塞2装在缸体3中形成一个密封容积a,柱塞在弹簧4的作用下始终压紧在偏心轮1上。原动机驱动偏心轮1旋转使柱塞2作往复运动,使密封容积a的大小发生周期性的交替变化。当a有小变大时就形成部分真空,使油箱中油液在大气压作用下,经吸油管顶开单向阀6进入油箱a而实现吸油;反之,当a由大变小时,a腔中吸满的油液将顶开单向阀5流入系统而实现压油。这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能,原动机驱动偏心轮不断旋转,液压泵就不断地吸油和压油。
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图2-2 液压泵工作原理图
(2)液压泵的特点
单柱塞液压泵具有一切容积式液压泵的基本特点:
①具有若干个密封且又可以周期性变化空间。液压泵输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比,与其他因素无关。这是容积式液压泵的一个重要特性。
②油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。这是容积式液压泵能够吸入油液的外部条件。因此,为保证液压泵正常吸油,油箱必须与大气相通,或采用密闭的充压油箱。
③具有相应的配流机构,将吸油腔和排液腔隔开,保证液压泵有规律地、连续地吸、排液体。液压泵的结构原理不同,其配油机构也不相同。如图2-2中的单向阀5、6就是配油机构。
容积式液压泵中的油腔处于吸油时称为吸油腔。吸油腔的压力决定于吸油高度和吸油管路的阻力,吸油高度过高或吸油管路阻力太大,会使吸油腔真空度过高而影响液压泵的自吸能力;油腔处于压油时称为压油腔,压油腔的压力则取决于外负载和排油管路的压力损失,从理论上讲排油压力与液压泵的流量无关。
容积式液压泵排油的理论流量取决于液压泵的有关几何尺寸和转速,而与排油压力无关。但排油压力会影响泵的内泄露和油液的压缩量,从而影响泵的实际输出流量,所以液压泵的实际输出流量随排油压力的升高而降低。
液压泵按其在单位时间内所能输出的油液的体积是否可调节而分为定量泵和变量泵两类;按结构形式可分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。
2.液压泵的主要性能参数
(1)液压泵压力
①工作压力 液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力的大小取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失,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。
(2)排量和流量
①排量V 液压泵每转一周,由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积叫液压泵的排量。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ql 理论流量是指在不考虑液压泵的泄漏流量的情况下,在单位时间内所排出的液体体积的平均值。显然,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为ql: