|
叶片泵根据工作原理可分为单作用式及双作用式两类。单作用式可做成各种变量型，但主要零件在工作时要受径向不平衡力的作用，工作条件较差。双作用式一般不能变量，但径向力平衡，工作情况较好，应用得到推广。
一、双作用叶片泵
（1）工作原理
图1所示为双作用叶片泵的工作原理。该泵由转子1、定子2、叶片3、配流盘4以及泵体5等零件组成。定子2与泵体固定在一起，叶片3可在转子径向叶片槽中灵活滑动，叶片槽的底部通过配流盘上的油槽(图中未表示出来)与压油窗口相连。在图示l、3象限，密封工作油腔的容积由大变小，通过配流盘的压油窗口(与压油口相连)，将油液压出。由于转子每转一转，每个工作油腔完成两次吸油和压油，所以称为双作用叶片泵。两个吸油区(低压)和两个压油区(高压)在径向上是对称分布的，作用在转子上的液压作用力互相平衡，使转子轴轴承的径向载荷得以平衡，所以又称平衡式液压泵。由于改善了机件的受力情况，所以双作用叶片泵可承受的工作压力比普通齿轮泵高。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
 
图1双作用叶片泵的工作原理 图2双作用叶片泵的流量计算 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
（2）流量
根椐图2所示，V1为吸油后封油区内的油液体积，V2为压油后封油区内的油液体积，考虑到叶片厚度对吸油和压油时油液体积的影响，泵轴一转完成两次吸油和压油，因此泵的排量为 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
 本文来自www.eadianqi.com
（1） 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
所以当双作用叶片泵的转数为n,泵的容积效率为ηv时,泵的理论流量和实际输出流量分别为： 本文来自www.eadianqi.com
 （2）
 （3） 本文来自www.eadianqi.com
式中R、r—叶片泵定子内表面圆弧部分长、短半径；
b—叶片厚度；
θ—叶片倾角；
z—叶片数。
（3）定子曲线
双作用叶片泵的定子曲线直接影响泵的性能，如流量均匀性、噪声、磨损等。过渡曲线应保证叶片贴紧在定子内表面上，保证叶片在转子槽中径向运动时速度和加速度的变化均匀，使叶片对定子内表面的冲击尽可能小。等加速—等减速曲线、高次曲线和余弦曲线等是目前得到较广泛应用的几种曲线。
（4）高压叶片泵的结构特点
由于一般双作用叶片泵的叶片底部通压力油，就使得处于吸油区的叶片顶部和底部的液压作用力不平衡，这时叶片的顶部是低压油，而底部是压力油。叶片顶部以很大的力压向定子的内表面，加速了定子内表面的磨损，影响泵的寿命和额定压力的提高。对高压叶片泵常采用以下措施来改善叶片受力状况。
①减小通往吸油区叶片根部的油液压力，即在吸油区叶片根部与压油腔之间串联一减压阀或阻尼槽，使压油腔的压力油经减压后再与叶片根部相通。这样叶片经过吸油区时，叶片压向定子内表面的作用力不会太大。
②减小叶片低部承受压力油作用的面积。
二、单作用叶片泵 本文来自www.eadianqi.com
单作用叶片泵的工作原理如图3所示。当转子按图示方向旋转时，右边密封工作腔的容积逐渐增大，通过配流盘上的吸油窗口将油液吸入，而左边密封工作腔的容积逐渐减小，通过压油窗口将油液压出。转子每转一转，每两叶片间的密封工作腔实现一次吸油和压油，故称单作用叶片泵。
由图3-12可看出，转子转一转，每个工作腔容积变化为ΔV=V1–V2，于是叶片泵每转输出的油液体积为ΔV(Z为叶片数)。由此可得单作用叶片泵的排量近似为 本文来自www.eadianqi.com
 （4） 本文来自www.eadianqi.com
式中b—转子宽度；
e—转子和定子间的偏心距；
D—定子内圆直径。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
 (5) 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
 
图3单作用叶片泵的工作原理 图4 单作用叶片泵的排量计算 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
单作用叶片泵的特点：
(1)改变定子和转子之间的偏心便可改变流量。偏心反向时,吸油压油方向也相反;
(2)处在压油腔的叶片顶部受到压力油的作用,该作用要把叶片推入转子槽内。为了使叶片顶部可靠地和定子内表面相接触，压油腔一侧的叶片底部要通过特殊的沟槽和压油腔相通。吸油腔一侧的叶片底部要和吸油腔相通,这里的叶片仅靠离心力的作用顶在定子内表面上;
(3)由于转子受到不平衡的径向液压作用力,所以这种泵一般不宜用于高压。
(4)为了更有利于叶片在惯性力作用下向外伸出，而使叶片有一个与旋转方向相反的倾斜角，称后倾角，一般为24°。 本文来自www.eadianqi.com
三、限压式变量叶片泵 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
图5限压式变量叶片泵的工作原理 本文来自www.eadianqi.com
1—转子2—定子3—吸油窗口4—活塞5—螺钉6—活塞腔
7—通道8—压油窗口9—调压弹簧10—调压螺钉
（1）限压式变量叶片泵的工作原理
限压式变量叶片泵是单作用叶片泵,根据前面介绍的单作用叶片泵的工作原理,改变定子和转子间的偏心距e,就能改变泵的输出流量,限压式变量叶片泵能借助输出压力的大小自动改变偏心距e的大小来改变输出流量。当压力低于某一可调节的限定压力时,泵的输出流量最大; 压力高于限定压力时,随着压力增加,泵的输出流量线性地减少,其工作原理如图5所示。泵的出口经通道7与活塞6相通。在泵未运转时,定子2在弹簧9的作用下,紧靠活塞4,并使活塞4靠在螺钉5上。这时,定子和转子有一偏心量e0，调节螺钉5的位置，便可改变e0。当泵的出口压力p较低时,则作用在活塞4上的液压力也较小,若此液压力小于上端的弹簧作用力,当活塞的面积为A、调压弹簧的刚度ks、预压缩量为x0时,有：
pA＜ksx0 (3-17)
此时,定子相对于转子的偏心量最大,输出流量最大。随着外负载的增大,液压泵的出口压力p也将随之提高,当压力升至与弹簧力相平衡的控制压力pB时,有
pBA=ksx0 (3-18)
当压力进一步升高,使pA＞ksx0,这时,若不考虑定子移动时的摩擦力,液压作用力就要克服弹簧力推动定子向上移动,随之泵的偏心量减小,泵的输出流量也减小。pB称为泵的限定压力,即泵处于最大流量时所能达到的最高压力,调节调压螺钉10,可改变弹簧的预压缩量x0即可改变pB的大小。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
设定子的最大偏心量为e0,偏心量减小时,弹簧的附加压缩量为x,则定子移动后的偏心量e为：
e=e0-x(3-19)
这时，定子上的受力平衡方程式为：
pA=ks(x0+x) (3-20)
将式(3-18)、式(3-20)代入式(3-19)可得：
e=e0-A(p-pB)/ks(p≥pB)(3-21)
式(3-21)表示了泵的工作压力与偏心量的关系,由式可以看出,泵的工作压力愈高,偏心量就愈小,泵的输出流量也就愈小,且当p=ks(e0+x0)/A时,泵的输出流量为零,控制定子移动的作用力是将液压泵出口的压力油引到柱塞上,然后再加到定子上去,这种控制方式称为外反馈式。 本文来自www.eadianqi.com
图6限压式变量叶片泵的特性曲线
（2）限压式变量叶片泵的特性曲线 本文来自www.eadianqi.com
限压式变量叶片泵在工作过程中,当工作压力p小于预先调定的限定压力pc时,液压作用力不能克服弹簧的预紧力,这时定子的偏心距保持最大不变,因此泵的输出流量qA不变,但由于供油压力增大时,泵的泄漏流量pl也增加,所以泵的实际输出流量q也略有减少,如图6限压式变量叶片泵的特性曲线中的AB段所示。调节流量调节螺钉5(见图5)可调节最大偏心量(初始偏心量)的大小。从而改变泵的最大输出流量qA,特性曲线AB段上下平移,当泵的供油压力p超过预先调整的压力pB时,液压作用力大于弹簧的预紧力,此时弹簧受压缩定子向偏心量减小的方向移动,使泵的输出流量减小,压力愈高,弹簧压缩量愈大,偏心量愈小,输出流量愈小,其变化规律如特性曲线BC段所示。调节调压弹簧10可改变限定压力pc的大小,这时特性曲线BC段左右平移，而改变调压弹簧的刚度时，可以改变BC段的斜率,弹簧越“软”(ks值越小),BC段越陡,pmax值越小;反之,弹簧越“硬”(ks值越大),BC段越平坦,pmax值亦越大。当定子和转子之间的偏心量为零时,系统压力达到最大值,该压力称为截止压力,实际上由于泵的泄漏存在,当偏心量尚未达到零时,泵向系统的输出流量实际已为零。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
|