(新)液压动力单元(PDF 6页)
液压动力元件
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3.2 齿轮泵
• 齿轮泵的种类很多，按工作压力大致可分为低压齿轮泵(p≤2.5MPa)、 中压齿轮泵(p>2.5~8MPa)、中高压齿轮泵(p>8~16MPa)和高压齿轮 泵(p>16~32MPa)四种。目前国内生产和应用较多的是中、低压和中 高压齿轮泵，高压齿轮泵正处在发展和研制阶段。 • 齿轮泵按啮合形式的不同，可分为内啮合和外啮合两种，其中外啮合 齿轮泵应用更广泛，而内啮合齿轮泵则多为辅助泵。
• 3.2.2 内啮合齿轮泵
• 内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种，其结构示意如图3-5所示。 这两种内啮合齿轮泵工作原理和主要特点皆同于外啮合齿轮泵。
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3.2 齿轮泵
• 与外啮合齿轮泵相比，内啮合齿轮泵内可做到无困油现象，流量脉动 小。内啮合齿轮泵的结构紧凑，尺寸小，质量轻，运转平稳，噪声低， 在高转速工作时有较高的容积效率。但在低速、高压下工作时，压力 脉动大，容积效率低，所以一般用于中、低压系统。在闭式系统中， 常用这种泵作为补油泵。内啮合齿轮泵的缺点是齿形复杂，加工困难， 价格较贵，且不适合高速高压工作状况。
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3.5 液压泵的选用
• 液压泵是液压系统提供一定流量和压力的油液动力元件。它是每个液 压系统不可缺少的核心元件，合理地选择液压泵对于降低液压系统的 能耗、提高系统的效率、降低噪声、改善工作性能和保证系统的可靠 工作都十分重要。 • 选择液压泵的原则是:根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的 要求，首先确定液压泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小 确定其规格型号。 • 表3-2列出了液压系统中常用液压泵的主要性能比较。 • 一般在机床液压系统中，往往选用双作用叶片泵和限压式变量叶片泵; 而在农业机械、港口机械以及小型工程机械中往往选择抗污染能力较 强的齿轮泵;在负载大、功率大的场合往往选择柱塞泵。
液压动力单元
液压动力单元是一种将液压能转换成机械能的设备。
是由液压泵、油箱、液压控制阀、执行器件、油管等组成。
通过液体的压缩和流动，实现机械设备的动力控制。
在现代机械设备中有着广泛的应用，被称为现代机械的“心脏”。
本文将对的组成、工作原理、应用场景进行介绍。
一、的组成及工作原理1.组成主要由三部分组成，即液动元件、执行元件和控制元件。
其中，液动元件主要有油箱、液压泵等；执行元件主要有油缸、液压马达等；控制元件主要有液压阀、超压保护装置等。
2.工作原理的工作原理是利用液体的不可压缩性和液体的压力传导性来实现机械设备的运动。
主要通过液压泵将液体抽入油箱内，经过滤器之后，液体流入液压控制阀。
液压控制阀负责对液压系统进行控制，以实现机械设备的动力控制。
液体通过控制阀进入执行元件，推动油缸或驱动液压马达，实现机械设备的动力传递。
二、的应用场景在现代机械设备中有着广泛的应用。
常用于重型机械设备、船舶、工程机械、各类机床、自动化装置等方面，应用场景包括：1.冶金、石化、能源等领域可以应用于各种液压力机、振动器、电动机、工程机械等，常用于冶金、石化、能源等领域。
2.重型机械设备领域可以应用于各种重型机械设备，如大型挖掘机、装载机、起重机、压路机等。
3.船舶领域可以应用于船舶的主机、液压机械、舵机、缆绳机、排污器等。
4.自动化装置可以应用于各种自动化装置，如自动化冲床、卷板机、钻床等。
三、的优缺点1.优点可以承受大的压力和力矩，同时其输出力易于调节。
具有高效、准确、稳定的特点，与传统机械和电气传动相比，具有更高的控制精度。
可以高效地利用能源，最大限度地节约能源消耗，从而降低了生产成本。
2.缺点的构造复杂，维护困难。
的噪声和振动大，对环境有一定影响。
的渗漏是一个重要问题，需要严格控制。
四、结论在现代机械设备中有着广泛的应用，其优点在于可以承受大的压力和力矩，同时具有高效、准确、稳定的特点，易于调节和节约能源消耗。
但的缺点在于构造复杂、维护困难、噪声和振动大，以及对环境有一定影响，需要严格控制。
液压动力元件
（1）困油现象产生原因
a→b 容积缩小
困油现象产生原因
b →c 容积增大
（2）困油引起的结果
a→b 容积缩小 p↑
高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出， 使轴和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动， 同时无功损耗增大，油液发热。
b→c 容积增大 p↓
4.液压泵的功率
（1）输入功率Pi 输入功率是驱动液压泵的机械功率，由电动机或柴-3)
式中Ti——泵轴上的实际输入转矩。
（2）输出功率P0
输出功率是液压泵输出的液压功率，即泵的实际流量qV与泵 的进、出口压差Δp的乘积：
P0=Δpq
(3-4)
输入功率：
机械效率： 理论功率： 容积效率：
输出功率： 总效率：
Pi T
m
T th T
Ttpq
v
q qt
Po pq
P o
pi
vm
P0 = pq
Pi =Tω
ηm
ηv pq
th
T t ωh
图2-2 泵的能量转换示意图
例1 某液压泵的额定流量为32 L／min，额定压力 为2.5 MPa，额定转速为1450 r／min，泵的机械效率 η m=0.85。由实验测得，当泵的出口压力近似为零时 ，其流量为35.6 L／min。 ①求泵的容积效率和总效率是多少? ②如果在额定压力下，泵的转速为500 r／min时，估 算泵的流量为多少?该转速下泵的容积效率为多少? ③两种转速下，泵的驱动功率又是多少?
2.1.2 液压泵的分类
1.按输出流量是否可变分类 液压泵分为定量 泵和变量泵。定量泵是指泵的输出流量是不能调 节的，变量泵是指泵的输出流量是可以调节的。
液压动力单元(pdf 6页)
液压动力单元内容内容 1 1总则 2 2液压动力单元用于多组阀门控制 22.1 Reineke标准 22.2选项 32.3特点 32.4附件 3 3液压动力单元用于燃气轮机烟气挡板 43.1 Reineke标准 43.2选项 43.3附件 54 选型表 65 应用参考71 总则今天的工厂正比以前运行得时间更长，需要更高的输出，并以更复杂的工厂自动化系统控制。
此外，效率和可用性也稳步提高。
因此这将极大地增加对控制阀和执行器或执行器系统的性能要求。
2 液压动力单元用于多组阀门控制液压动力单元（HPU）用作供油装置，它通过外部的管路系统与数个液压油缸相连以控制多组阀门动作。
油箱、油泵和蓄能器组成独立的密闭的动力油源系统。
油站可以配备PLC控制系统，它控制所有的内部液压功能并产生信号与控制室（DCS）交换。
控制元件如液压伺服阀直接安装在液压油缸上，通过此阀把高压油压进油缸，或者从其中放出高压油。
在常态下，油泵向系统供油，自动保持系统额定压力，通过控制阀的闭锁，实现阀门在任意位置下的保位功能；在工作状态下，液压执行器受控于电磁阀，系统指令信号使电磁阀动作，控制油压和蓄能器的能量释放，进而控制油缸滑阀，通过机械传动机构驱动阀门，实施快速关闭、正常启闭和试验控制。
高压油缸可固定在阀杆上，也可直接作为执行机构用。
多余的液压油则返回液压油站，这样管路系统用一根进油管一根回油管就可控制几个平行连接的阀门。
这种具有特殊驱动技术的液压站用来控制主蒸汽阀和汽轮机旁路系统的执行器动作。
2.1 Reineke标准下文所列的HPU特性即是所称的“Reineke标准”，已产生了很长时间，这是在基于我们丰富的经验和与世界领先的电站工程公司合作的基础上实现的。
部件组成：-油箱配备有注入口，泄放阀，维护盖板，空气过滤器，油位视窗，滴油盘（可容纳所有的油量）-两个马达泵单元（每个泵为100%流量配置）-过滤器带堵塞指示器和旁路-泄压阀用于系统保护-充氮囊式蓄能器带安全保护模块（经TÜV检验）-一个压力传感器-一个温度传感器用于系统保护-一个液位开关（2个触点）用于系统保护-接线盒-一个移动压力测试装置带压力表和连接器用来检查不同测量点的油压力2.2 选项在每一个例子里都有一些额外的选件，如下所列：-PLC程序控制整个液压动力单元（马达/压力控制单元带压力传感指示）包括信号交换用于警告和报警状态指示MOD总线接口-抗燃油再生净化装置-活塞型蓄能器-冷油器/加热器-室外用机柜-回路过滤器单元-冗余过滤器单元-冗余传感设备-液压油缸带安全释放装置，根据德国TRD421规范或者按照客户指定请注意：对于特殊的应用问题，我们将提供您一个聪明和客户化的解决方案。
液压动力元件及执行元件资料
pQa 60
5 11.04 60
0.9(kw)
Pm
pac
0.9 0.84
1.07(kw)
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2020年7月4日星期六
2. 2液压泵的主要性能和参数
泵性能指标公式记忆
理论转矩记住它 , 等于排量乘压差 . 理论流量记得住 , 等于排量乘转速 . 功率等于p 乘 q , 也等转矩乘转速 . 能流方向分得清 , 乘除效率不含糊 . 计算单位要统一 , 角度一律用弧度.
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2.1液压泵的工作原理
由于这种泵是依靠泵的密封 工作腔的容积变化来实现吸油和 压油的，因而称为容积式泵。
容积式泵的流量大小取决于 密封工作腔容积变化的大小和次 数。若不计泄漏，流量与压力无 关。
液压泵的分类方式很多，它 可按压力的大小分为低压泵、中 压泵和高压泵。也可按流量是否 可调节分为定量泵和变量泵。又 可按泵的结构分为齿轮泵、叶片 泵和柱塞泵，其中齿轮泵和叶片 泵多用于中、低压系统，柱塞泵 多用于高压系统。
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2. 3液压泵的结构
1、齿轮泵：液压泵中结构最简 单的一种，且价格便宜，故在 一般机械上被广泛使用；齿轮 泵是定量泵，可分为外啮合齿 轮泵和内啮合齿轮泵两种。
1）外啮合齿轮泵：其的构造和 动作原理如图2－2所示。பைடு நூலகம்
深圳职业技术学院——液压与气动技术
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2. 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。
液压动力元件
flow equation of single-acting vane pumps）
Nanyang Institute of Technology
Nanyang Institute of Technology
Nanyang Institute of Technology
❖ 4.1 液压泵概述（Hydraulic pumps introduction） ❖ 液压泵是液压传动系统的动力元件，即将原动机（电
动机或柴油机）输入的机械能转换为压力能输出，为 液压传动系统提供动力，它是一种能量转换装置，是 液压传动系统的核心元件。 ❖ 4.1.1 液压泵的工作原理（Operating principles of hydraulic pumps） ❖ 4.1.2 ．液压泵的分类（Classification of hydraulic pumps） ❖ 4.1.3 液压泵的图形符号（Diagram symbols of hydraulic pumps）
Nanyang Institute of Technology
Nanyang Institute of Technology
❖ 4.1.4 液压泵的基本性能参数和计算公式（Basic property and parameters and equations of hydraulic pumps）
Nanyang Institute of Technology
❖ 3．单作用叶片泵的结构特点（Structure characteristics of single-acting vane pumps）
[工学]第3章 液压动力元件
![[工学]第3章 液压动力元件](https://img.taocdn.com/s3/m/8c30b28ea26925c52dc5bf86.png)
p2 ) Cep p1
V1
e
dp1 dt4
回油腔流量： q2
Ap
dxp dt
Cip ( p1
p2
)
Cep
p1
V2
e
dp2 dt
液压缸工作腔的容积：
V2 V02 Apxp
V1 V01 Apxp
综合以上各式得液压缸流量连续性方程：
qL
q1 q2 2
Ap
dx p dt
Cip ( p1
2021/8/26
35
4 e Dm2
s
2
1
Bm K ce Dm2
GVt
4 e Dm2
s
KKce D2
21 m
三、传递函数简化
Xp
Kq Dm
Xv
Kce Dm2
1
Vt
4 e K ce
s
s2
h2
2 h h
s
1
s TL
液压固有频率：
h
液压阻尼比：
4e Dm2
Vt J t
Kce
h
D 2021/8/26
2021/8/26
9
三、传递函数简化
（一）、无弹性负载：
Xp
Kq Ap
Xv
Kce Ap2
1
Vt
4 e K ce
s FL
s
mtVt
4e Ap2
s2
mt Kce Ap2
BpVt
4e Ap2
s
1
简化为：
2021/8/26
Xp
Kq Ap
Xv
Kce Ap2
1
Vt
4 e K ce
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液压动力单元
内容
内容 1 1总则 2 2液压动力单元用于多组阀门控制 2
2.1 Reineke标准 2
2.2选项 3
2.3特点 3
2.4附件 3 3液压动力单元用于燃气轮机烟气挡板 4
3.1 Reineke标准 4
3.2选项 4
3.3附件 5
4 选型表 6
5 应用参考7
1 总则
今天的工厂正比以前运行得时间更长，需要更高的输出，并以更复杂的工厂自动化系统控制。
此外，效率和可用性也稳步提高。
因此这将极大地增加对控制阀和执行器或执行器系统的性能要求。
2 液压动力单元用于多组阀门控制
液压动力单元（HPU）用作供油装置，它通过外部的管路系统与数个液压油缸相连以控制多组阀门动作。
油箱、油泵和蓄能器组成独立的密闭的动力油源系统。
油站可以配备PLC控制系统，它控制所有的内部液压功能并产生信号与控制室（DCS）交换。
控制元件如液压伺服阀直接安装在液压油缸上，通过此阀把高压油压进油缸，或者从其中放出高压油。
在常态下，油泵向系统供油，自动保持系统额定压力，通过控制阀的闭锁，实现阀门在任意位置下的保位功能；在工作状态下，液压执行器受控于电磁阀，系统指令信号使电磁阀动作，控制油压和蓄能器的能量释放，进而控制油缸滑阀，通过机械传动机构驱动阀门，实施快速关闭、正常启闭和试验控制。
高压油缸可固定在阀杆上，也可直接作为执行机构用。
多余的液压油则返回液压油站，这样管路系统用一根进油管一根回油管就可控制几个平行连接的阀门。
这种具有特殊驱动技术的液压站用来控制主蒸汽阀和汽轮机旁路系统的执行器动作。
2.1 Reineke标准
下文所列的HPU特性即是所称的“Reineke标准”，已产生了很长时间，这是在基于我们丰富的经验和与世界领先的电站工程公司合作的基础上实现的。
部件组成：
-油箱配备有注入口，泄放阀，维护盖板，空气过滤器，油位视窗，滴油盘（可容纳所有的油量）
-两个马达泵单元（每个泵为100%流量配置）
-过滤器带堵塞指示器和旁路
-泄压阀用于系统保护
-充氮囊式蓄能器带安全保护模块（经TÜV检验）
-一个压力传感器
-一个温度传感器用于系统保护
-一个液位开关（2个触点）用于系统保护
-接线盒
-一个移动压力测试装置带压力表和连接器用来检查不同测量点的油压力
2.2 选项
在每一个例子里都有一些额外的选件，如下所列：
-PLC程序控制整个液压动力单元
（马达/压力控制单元带压力传感指示）包括信号交换用于警告和报警状态指示MOD总线接口
-抗燃油再生净化装置
-活塞型蓄能器
-冷油器/加热器
-室外用机柜
-回路过滤器单元
-冗余过滤器单元
-冗余传感设备
-液压油缸带安全释放装置，根据德国TRD421规范或者按照客户指定
请注意：对于特殊的应用问题，我们将提供您一个聪明和客户化的解决方案。
2.3 特点
使用Reineke液压动力单元并配备高性能伺服阀的液压油缸，可达到：
•同时控制多路阀门或挡板动作
•极快的响应速度
•极高的推力，可达3,000,000牛顿
•极快的阀杆速度，最快0.3秒
•很高的控制精度
•适应极高的静压和极高的阀内压力降
2.4 附件
蒸汽压力监控装置是一个经TÜV批准和认证的系统，用于监测锅炉蒸汽管道的压力是否超标。
安全阀的控制是根据德国“蒸汽锅炉技术规定TRD421”。
三个压力传感器直接安装在一个框架上。
压力传感器是单独连接到被保护的管路系统。
一个锁定装置（一把钥匙用于三个相同的锁）允许关闭一条压力测量线，另两条总是保持打开状态。
这使得在工厂运行时，能够对每个单独的压力传感器以及电子压力测量系统DESY-3D的功能和整个安全装置进行检查。
整个设备被安装在一个机柜内以防灰尘污染。
3 液压动力单元用于燃气轮机烟气挡板（Diverter Dampers）
液压动力单元（HPU）用作供油装置，它通过外部的管路系统连接到液压油缸上，用来控制烟气挡板。
这些系统用于天然气联合循环电站，通过控制烟气挡板的开度将燃气轮机的输出蒸汽输送到余热锅炉（HRSG）或者旁路堆栈。
HPU可以配备PLC控制系统（所称的“黑盒子”），它控制所有的内部液压功能并产生信号与控制室（DCS）交换。
此外挡板的设备可由HPU控制，包括信号交换等。
控制模式一般选择步进控制，也可选择对应于4-20 mA DC输入信号的连续控制模式。
3.1 Reineke标准
对于特殊的工厂要求，Reineke发展了一个概念，它包括下列设计细节并且定义了这些特性作为我们的标准：
-油箱配备有注入口，泄放阀，维护盖板，空气过滤器，油位视窗，滴油盘（可容纳所有的油量）
-两个马达泵单元（每个泵为100%流量配置）
-过滤器带堵塞指示器和旁路
-泄压阀用于系统保护
-充氮囊式蓄能器带安全保护模块（经TÜV检验）
-一个压力传感器
-一个温度传感器用于系统保护
-一个液位开关（2个触点）用于系统保护
-一个移动压力测试装置带压力表和连接器用来检查不同测量点的油压力
-PLC程序控制整个液压动力单元
（马达/压力控制单元）包括信号交换用于警告和报警状态指示，MOD总线接口
-接线盒
3.2 选项
作为选项我们提供下列特性（可参考章节2.2）：
-本地控制（通过电气柜的面板或使用钥匙开关）
-冗余PLC控制（“热机待命”）
-冷油器/加热器
-室外用机柜
本地控制面板示意图：
3.3 附件
以下我们推荐许多附件的其中一部分：
-用于囊式蓄能器的蓄能器测试和注入装置-起动前由电动泵对系统进行加压
4 选型表
技术数据
液压应用类型？ O 高压旁路站 O --------------站
液压油缸数目？ -----------------阀门/油缸
阀门/油缸组的配置？
阀的功能？（安全功能）
技术数据：
弹簧力(牛) 行程时间（秒）
阀门 推力(牛) 打开 关闭 打开 关闭 行程 (毫米)关闭 打开 关闭
1 2 3 4 5 6 7 8
主阀要求锁定装置？ O 是 O 否
马达泵单元 O 单 O 双 O 100%流量
蓄能器用于紧急情况？ O 是 O 否 O 行程----------------
电气柜/PLC O 是 O 否 O 接线盒
安装服务要求？ O 是 O 否 O 地点----------------。