葉片泵的工作原理

流體傳動(dòng)與控制葉片泵的工作原理

液壓泵葉片式齒輪式柱塞式單作用葉片泵雙作用葉片泵限壓式變量葉片泵外嚙合內(nèi)嚙合軸向柱塞式徑向柱塞式液壓泵的分類

葉片泵葉片泵的優(yōu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，噪聲小，脈動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，吸油性差，對(duì)油的污染敏感度高分類：單作用葉片泵：可變量，非平衡。雙作用葉片泵：定量泵，平衡式。

單作用葉片泵單作用葉片泵的定義：葉片在離心力和壓力油的作用下，尖部緊貼在定子內(nèi)表面上。通過改變兩個(gè)葉片與轉(zhuǎn)子和定子內(nèi)表面所構(gòu)成的工作容積大小變化，完成吸油排油過程，且葉片旋轉(zhuǎn)一周，完成一次吸油與排油的葉片泵。特點(diǎn)：1.泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)密封腔吸油壓油一次2.轉(zhuǎn)子上受液壓不平衡力，為非平衡式泵3.改變偏心距大小，可改變排量，為變量泵

單作用葉片泵的工作原理泵由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3、配油盤和端蓋等部件所組成。定子的內(nèi)表面是圓柱形孔。轉(zhuǎn)子和定子之間存在著偏心。葉片在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可靈活滑動(dòng)，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心力以及通入葉片根部壓力油的作用下，葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上，于是兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉(zhuǎn)子間便形成了一個(gè)個(gè)密封的工作腔。當(dāng)轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，圖右側(cè)的葉片向外伸出，密封工作腔容積逐漸增大，產(chǎn)生真空，于是通過吸油口和配油盤上窗口將油吸入。而在圖的左側(cè)。葉片往里縮進(jìn)，密封腔的容積逐漸縮小，密封腔中的油液經(jīng)配油盤另一窗口和壓油口1被壓出而輸出到系統(tǒng)中去。

排量的計(jì)算單作用葉片泵的定子具有圓柱形內(nèi)表面，定子和轉(zhuǎn)子間有偏心距。若有Z個(gè)葉片，則定子圓周被分成Z部分。這里用r表示轉(zhuǎn)子外圓半徑，用R表示定子內(nèi)表面半徑。如圖1所示，在垂直于轉(zhuǎn)子軸的平面內(nèi)，

表示密封工作空間的最小值(即葉片滑出的距離最短)，它在半徑方向的尺寸為;表示密封工作空間的最大值(即葉片滑出的距離最長)，它在半徑方向的尺寸為。如果轉(zhuǎn)子按照?qǐng)D中的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則

可表示吸油開始處，表示吸油量達(dá)到最大值處。不難看出，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，相鄰兩個(gè)葉片所圍成的密封工作腔在半徑方向的變化量為:工作過程分析

利用等效法推導(dǎo)計(jì)算公式從單作用葉片泵的工作過程可以看出，在離心力的作用下，葉片的頂端一直與定子內(nèi)壁接觸，由于定子內(nèi)表面半徑為R，則其周長為2πR，而葉片的行程為2e,故在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，任意相鄰的兩個(gè)葉片所圍成的工作腔，在半徑方向上的變化幅度都等于2e.在計(jì)算單作用葉片泵的排量時(shí)，可將其工作過程等效視為：葉片的頂端先集中在長度為2πR直線段上，然后同時(shí)沿著定子圓周的法線方向移動(dòng)2e的距離。則密封容積幾何尺寸的變化量可以等效為圖2所示的長方體體積。故單作用葉片泵的排量可以直接用如下的公式求得：B為定子寬度

由于要考慮葉片厚度對(duì)排量的影響，上述公式可以進(jìn)一步精確為：轉(zhuǎn)速為n時(shí)，理論流量為：當(dāng)葉片相對(duì)于徑向傾斜角為：注：e為轉(zhuǎn)子的偏心距，mm;D為定子內(nèi)徑，mm;為葉片厚度，mm;Z為葉片數(shù)；b為葉片寬度，mm。雙作用葉片泵優(yōu)點(diǎn)：雙作用使排量增加一倍，流量也相應(yīng)增加。

吸壓、油口對(duì)稱于旋轉(zhuǎn)中心配置，旋轉(zhuǎn)軸上受到的液壓力是平衡的，

軸和軸承上無徑向載荷，有利于提高泵的工作壓力。基本介紹：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，每個(gè)密封容積變化兩個(gè)循環(huán)，所以密封容積每圈內(nèi)完成吸油、壓油各兩次，故稱為雙作用泵。相比于單作用泵，是變量泵，雙作用泵是定量泵。又因泵的兩個(gè)吸油窗口與兩個(gè)壓油窗口是徑向?qū)ΨQ的，作用于轉(zhuǎn)子上的液壓力是平衡的，以又稱為平衡式葉片泵結(jié)構(gòu)如圖所示雙作用式葉片泵是由定子、轉(zhuǎn)子、葉片、配流盤和泵體組成，轉(zhuǎn)子與定子同心安裝，定子的內(nèi)曲線是由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過度曲線所組成，共有八段曲線。工作原理如圖所示，轉(zhuǎn)子做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，葉片在離心力作用下徑向伸出，其頂部在定子內(nèi)曲線上滑動(dòng)。此時(shí)，由兩葉片、轉(zhuǎn)子外圓、定子內(nèi)曲線及兩側(cè)配有盤所組成的密閉的工作腔的容積在不斷地變化，在經(jīng)過右下角以及左上角的配油窗口處時(shí)，葉片伸出，工作腔容積增加，形成真空，油液通過吸油窗吸入；在經(jīng)過右上角及左下角的配油窗口處時(shí)，葉片回縮，工作腔容積變小，壓強(qiáng)增大，液壓缸油液通過液壓窗口輸出。工作原理流體傳輸路線

配油盤吸入口流速一般為4~5m/s，最高不超過6m/s，防止流動(dòng)阻力大而產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象；配油盤上開盲孔是為了平衡軸向力；配油盤上排出窗口開三角形節(jié)流是為了防止液壓沖擊和噪聲；定子圓弧段的圓心角α≥配油盤上密封區(qū)圓心象。配油盤角β≥兩葉片之間的圓心角γ，以防止發(fā)生困油現(xiàn)當(dāng)相鄰兩葉片同時(shí)位于吸排口之間時(shí)，正好將吸排口隔開，這時(shí)就形成封油區(qū)，就可能出現(xiàn)困油問題。（旋轉(zhuǎn)時(shí)兩葉片間容量不變，雖不會(huì)發(fā)生困油，但從吸過渡到排，會(huì)產(chǎn)生壓力沖擊；葉片包角太小，產(chǎn)生困油，包角太大，吸排窗口溝通，工作失常。）解決方法——配流盤的壓油窗口的一端開三角卸荷槽（減少過渡的壓力沖擊、脈動(dòng)、噪聲；消除困油）。雙作用葉片泵的困油現(xiàn)象葉片傾角雙作用葉片泵：前傾后倒角雙作用泵的葉槽在轉(zhuǎn)子中不是徑向的。前傾：是順轉(zhuǎn)向朝前傾斜θ，10～14。如葉片有前傾角

則壓力角就減小為=-，葉片受力情況即會(huì)改善原因：N與葉片滑動(dòng)方向的夾角稱為壓力角。如果：葉槽徑向開設(shè)，雙作用泵壓力角最大值較大，力N在葉片垂直方向上的分力也將較大。此分力使葉片受彎曲力，使葉片與葉槽的摩擦力增大，會(huì)造成葉片移動(dòng)困難，甚至可能卡住。葉片倒角

葉片端部倒角朝后保證葉片貼緊定子的內(nèi)表面。斷面間隙自動(dòng)補(bǔ)償措施為了解決吸油腔定子內(nèi)表面容易磨損造成漏泄問題，以延長泵的使用壽命。通常在葉片底部以壓力油或使用彈簧來保證葉片與定子內(nèi)表面的緊密接觸，能在葉片和端面不斷磨損的情況下保證不漏油，使泵能夠正常工作并保持較大的壓力輸出。受力分析1.由于吸排區(qū)對(duì)稱分布，轉(zhuǎn)子上徑向作用力平衡，軸承負(fù)載小。葉片數(shù)為偶數(shù)，一般8～12片，其目的是為了平衡徑向力(考慮到密封條件，葉片的數(shù)量不準(zhǔn)少于6個(gè))。這種泵也稱卸荷式泵，適用高壓場合，一般是定量泵。2.在吸油過程時(shí)：克服真空度、克服壓油區(qū)壓力、克服摩擦、主動(dòng)力矩在壓油過程時(shí):克服摩擦、順油壓（在壓力作用下出油）、主動(dòng)力矩排量計(jì)算雙作用泵：排量：V=2b(R-r)[π(R+r)-δz

/cosθ]×10-6L/minB—葉片寬度δ—葉片厚度z—葉片數(shù)θ—葉片傾斜角

理論流量：Qt=2bn(R-r)[π(R+r)-δz/cosθ]×10-6

L/min性能特點(diǎn)

葉片泵壓力脈動(dòng)小，因磨損而產(chǎn)生的工作壓力下降較小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音較小，結(jié)構(gòu)緊湊，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。但吸入條件較差，運(yùn)動(dòng)部件的工作可靠性較低。1．流量較均勻，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲較低。2．雙作用葉片泵轉(zhuǎn)子所受徑向力是平衡的，軸承壽命長；它的內(nèi)部密封性也較好，容積效率較高；因此，一般額定排出壓力較高，可達(dá)7MPa左右。3．結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸較小而流量較大。4．對(duì)工作條件要求較嚴(yán)。葉片抗沖擊較差，較容易卡住，對(duì)油液的清潔程度和粘度都比較敏感。端面間隙或葉槽間隙不合適都會(huì)影響正常工作。轉(zhuǎn)速一般在500～2000r／min范圍內(nèi)，太低則葉片可能因離心力不夠而不能壓緊在定子表面，而太高則吸人時(shí)會(huì)產(chǎn)生“氣穴現(xiàn)象”；5．結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零件制造精度要求較高。限壓式變量葉片泵單作用葉片泵限壓式變量葉片泵手動(dòng)變量葉片泵穩(wěn)流式變量葉片泵內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵外反饋限壓式變量葉片泵1－調(diào)節(jié)流量螺釘，2－定子，3－轉(zhuǎn)子，4－限壓彈簧，5－限壓螺釘內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵原理：利用泵本身輸出油對(duì)定子產(chǎn)生不平衡液壓力的反饋?zhàn)饔脕碜詣?dòng)調(diào)節(jié)偏心距從而達(dá)到改變流量的目的。F的水平分力，F(xiàn)x和限壓彈簧4的作用方向相反。當(dāng)Fx大于彈簧力時(shí)，便使定子向右推移，偏心距減小，泵的流量便減小；當(dāng)泵的壓力較低時(shí)，F(xiàn)x小于彈簧力，定子始終被推到最左邊，偏心距最大，泵的流量最大。變量特性：限定調(diào)節(jié)螺釘5的限定壓力為pB，限壓彈簧的4預(yù)壓縮量為x0

壓力油作用于定子表面在x方向上的投影面積為Ax限壓彈簧剛度Ks當(dāng)偏心距減小為e時(shí)，彈簧壓縮量增加值定子平衡方程：泵的輸出流量：式中：kq為泵的流量常數(shù)，K1為泵的泄露系數(shù)有：由以上公式可得內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵的靜特性曲線：AB段：定量泵特性BC段：變量段1、當(dāng)泵的工作壓力p小于限定壓力pB時(shí)，油壓作用力不能克服彈簧的預(yù)緊力，定子壓緊在流量調(diào)節(jié)螺釘上，泵的流量如AB所示：2、泵的壓力p超過pB時(shí)，偏心距減小，輸出流量隨壓力增高而極劇減小，流量為BC段所示，C點(diǎn)為最大壓力。3、調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)螺釘，可使線段AB上下平移。即可得到不同的最大流量。（通過調(diào)節(jié)e來實(shí)現(xiàn)）4、調(diào)節(jié)限壓調(diào)節(jié)螺釘可以調(diào)節(jié)限定壓力pB，從而使線段BC左右平移。5、改變限定彈簧剛度Ks時(shí)，可改變線段BC的斜率。Ks越大，越傾斜。限壓式變量葉片泵適用于工作機(jī)構(gòu)要求快速輕載和慢速重載要求的液壓系統(tǒng)中?？焖佥p載時(shí)，變量泵工作在曲線A