液壓-第02章3葉片泵課件

2.3葉片泵1圖中為泵的轉(zhuǎn)子和定子實(shí)物22.3.1單作用葉片泵2.3.1.1工作原理圖2.7為單作用葉片泵的工作原理。泵由轉(zhuǎn)子2、定子3、葉片4和配流盤(pán)等件組成。圖2.7單作用葉片泵工作原理1-壓油口;2-轉(zhuǎn)子;3-定子;4-葉片;5-吸油口壓油窗口定子吸油窗口壓油口吸油口演示32.3.1.2單作用葉片泵的平均流量計(jì)算52.3.1.3單作用葉片泵和變量原理變量葉片泵有內(nèi)反饋式和外反饋式兩種。（1）限壓式內(nèi)反饋?zhàn)兞咳~片泵內(nèi)反饋式變量泵操縱力來(lái)自泵本身的排油壓力，內(nèi)反饋式變量葉片泵配流盤(pán)的吸、排油窗口的布置如圖2.9。圖2.9變量原理1-最大流量調(diào)節(jié)螺釘；2-彈簧預(yù)壓縮量調(diào)節(jié)螺釘；3-葉片；4-轉(zhuǎn)子；5-定子6由于存在偏角θ，排油壓力對(duì)定子環(huán)的作用力可以分解為垂直于軸線OO1的分力F1及與之平行的調(diào)節(jié)分力F2，調(diào)節(jié)分力F2與調(diào)節(jié)彈簧的壓縮恢復(fù)力、定子運(yùn)動(dòng)的摩擦力及定子運(yùn)動(dòng)的慣性力相平衡。定子相對(duì)于轉(zhuǎn)子的偏心距、泵的排量大小可由力的相對(duì)平衡來(lái)決定，變量特性曲線如圖所示。7圖2.10開(kāi)始變量點(diǎn)變量段，變量壓力大于彈簧預(yù)壓力當(dāng)泵的工作壓力P超過(guò)PB后，調(diào)節(jié)分力F2大于彈簧預(yù)緊力，使定子環(huán)向減小偏心距的方向移動(dòng)，泵的排量開(kāi)始下降（變量）。改變彈簧預(yù)緊力1可以改變曲線的B點(diǎn)；調(diào)節(jié)最大流量調(diào)節(jié)螺釘2，可以調(diào)節(jié)曲線的A點(diǎn)。9(2)限壓式外反饋?zhàn)兞咳~片泵圖2.11外反饋限壓式變量葉片泵1-轉(zhuǎn)子；2-彈簧；3-定子；4-滑塊滾針支承；5-反饋柱塞；6-流量調(diào)節(jié)螺釘10設(shè)泵轉(zhuǎn)子和定子間的最大偏心距為emax，此時(shí)彈簧的預(yù)壓縮量為x0，彈簧剛度為kx，泵的偏心預(yù)調(diào)值為e0，當(dāng)壓力逐漸增大，使定子開(kāi)始移動(dòng)時(shí)壓力為PB，則有（2.13）11

2.3.2雙作用葉片泵

2.3.2.1工作原理

雙作用葉片泵的原理和單作用葉片泵相似，不同之處在于定子內(nèi)表面是由兩段長(zhǎng)半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過(guò)渡曲線組成，且定子和轉(zhuǎn)子是同心的。雙作用葉片泵132.3.2.1工作原理

圖中，當(dāng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，密封工作腔的容積在左上角和右下角處逐漸增大，為吸油區(qū)，在左下角和右上角處逐漸減小，為壓油區(qū)；吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)將吸、壓油區(qū)隔開(kāi)。圖2.12雙作用葉片泵工作原理1-定子；2-壓油口；3-轉(zhuǎn)子；4-葉片；5-吸油口142.3.2.1工作原理

這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)密封工作腔完成吸油和壓油動(dòng)作各兩次，所以稱為雙作用葉片泵。圖2.12雙作用葉片泵工作原理1—定子；2—壓油口；3—轉(zhuǎn)子；4—葉片；5—吸油口15轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周，兩葉片間吸油兩次，排油兩次，每次容積為M；當(dāng)葉片數(shù)為Z時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)一周所有葉片的排量為2Z個(gè)M容積，若不計(jì)葉片幾何尺度，此值正好為環(huán)行體積的兩倍。故泵的排量為：式中：R-定子長(zhǎng)半徑；R-定子短半徑；B-轉(zhuǎn)子厚度。

實(shí)際平均流量為：17考慮葉片厚度影響后，雙作用葉片泵精確流量計(jì)算公式為：（2.23）2.3.2.3葉片泵的高壓化趨勢(shì)隨著技術(shù)的發(fā)展，雙作用葉片的最高工作壓力已達(dá)成20~30MPa，這是因?yàn)殡p作用葉片泵轉(zhuǎn)子上的徑向力基本上是平衡的，不像齒輪泵和單作用葉片泵那樣，工作壓力的提高會(huì)受到徑向承載能力的限制；葉片泵工作壓力提高的主要限制條件是葉片和定子內(nèi)表面的磨損。葉片傾角18為了解決定子和葉片的磨損，要采取措施減小在吸油區(qū)葉片對(duì)定子內(nèi)表面的壓緊力，目前采取的主要結(jié)構(gòu)措施有以下幾種：（1）雙葉片結(jié)構(gòu)

各轉(zhuǎn)子槽內(nèi)裝有兩個(gè)經(jīng)過(guò)倒角的葉片。兩葉片的倒角部分構(gòu)成從葉片底部通向頭部的V型油道，因而作用在葉片底、頭部的油壓力相等，合理設(shè)計(jì)葉片頭部的形狀，使葉片頭部承壓面積略小于葉片底部承壓面積。這個(gè)承壓面積的差值就形成葉片對(duì)定子內(nèi)表面的接觸力。19（3）子母葉片結(jié)構(gòu)圖2.16子母葉片結(jié)構(gòu)接壓油腔21葉片槽中裝有母葉片和子葉片，母、子葉片能自由地相對(duì)滑動(dòng)，正確選擇子葉片和母葉片的寬度尺寸之比可使母葉片和定子的接觸壓力適當(dāng)；轉(zhuǎn)子上的壓力平衡孔使母葉片的頭部和底部液壓力相等，泵的排油壓力通到母、子葉片之間的中間壓力腔；葉片作用在定子上的力為：（2.24）有阻力孔22（4）階梯葉片結(jié)構(gòu)

葉片做階梯形式，轉(zhuǎn)子上的葉片槽亦具有相應(yīng)的形狀。它們之間的中間油腔經(jīng)配流盤(pán)上的槽與壓力油相通，轉(zhuǎn)子上的壓力平衡油道把葉片頭部的壓力油引入葉片底部。這種結(jié)構(gòu)由于葉片及槽的形狀較為復(fù)雜，加工工藝性較差，應(yīng)用較少。

圖2.171—定子；2—轉(zhuǎn)子；3—中間油腔；4—壓力平衡油道

有阻力孔23配油盤(pán)：盤(pán)上有1個(gè)吸油窗口和1個(gè)壓油窗，窗口之間為封油區(qū)，通常應(yīng)使封油區(qū)對(duì)應(yīng)的中心角稍大于或等于兩個(gè)葉片之間的夾角，否則會(huì)使吸油腔和壓油腔連通，造成泄漏。當(dāng)兩個(gè)葉片間密封油液從吸油區(qū)過(guò)渡到封油區(qū)時(shí)，壓力基本上與吸油壓力相同，但當(dāng)轉(zhuǎn)子再繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小角度時(shí)，使該密封腔突然與壓油腔相通，其中壓力突然升高，油液的體積突然收縮，壓油腔中的油倒流進(jìn)該腔，泵瞬時(shí)流量突然減小，引起液壓泵的流量脈動(dòng)、壓力脈動(dòng)和噪聲。三角槽(又稱眉毛槽)：在配油盤(pán)的壓油窗口靠葉片從封油區(qū)進(jìn)入壓油區(qū)的一邊開(kāi)有一個(gè)，使兩葉片之間的封閉油液在未進(jìn)入壓油區(qū)之前就通過(guò)該三角槽與壓力油相連，其壓力逐漸上升，因而緩減流量和壓力脈動(dòng)，并降低了噪聲。1,3-壓油窗口；2,4-吸油窗口；c-環(huán)形槽25葉片沿旋轉(zhuǎn)方向向后傾斜：為了更有利于葉片在慣性力作用下向外伸出，而使葉片有一個(gè)與旋轉(zhuǎn)方向相反的傾斜角，稱后傾角，一般為24°。轉(zhuǎn)子承受徑向液壓力：?jiǎn)巫饔萌~片泵轉(zhuǎn)子上的徑向液壓力不平衡，軸承負(fù)荷較大。這使泵的工作壓力和排量的提高均受到限制。

葉片頂、底部通油情況：壓油腔一側(cè)的葉片底部要通過(guò)特殊的溝槽和壓油腔相通；吸油腔一側(cè)的葉片底部要和吸油腔相通，這里的葉片僅靠離心力的作用頂在定子內(nèi)表面上。

流量的脈動(dòng)性：泵內(nèi)葉片數(shù)越多，流量脈動(dòng)率越小，此外，奇數(shù)葉片的泵的脈動(dòng)率比偶數(shù)葉片的泵的脈動(dòng)率小，所以單作用葉片泵的葉片數(shù)均為奇數(shù)，一般為13或15片。26葉片安放角

葉片在工作過(guò)程中，受離心力和葉片根部壓力油的作用,使葉片和定子緊密接觸。當(dāng)葉片轉(zhuǎn)至壓油區(qū)時(shí)，定子內(nèi)表面迫使葉片推向轉(zhuǎn)子中心，它的工作情況和凸輪相似，葉片與定子內(nèi)表面接觸有一壓力角，且大小是變化的（其變化規(guī)律與葉片徑向速度變化規(guī)律相同-即從零逐漸增加到最大，又從最大逐漸減小到零）。因而在雙作用葉片泵中，將葉片順著轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)方向前傾一定角度，使壓力角減小，從而可以減小側(cè)向力，保證葉片在槽中移動(dòng)靈活，并可減少磨損。當(dāng)葉片有安放角時(shí)，葉片泵就不允許反轉(zhuǎn)。討論：近年研究表明，葉片傾角并非完全必要，某些高壓雙作用葉片泵的轉(zhuǎn)子槽是徑向的，且使用情況良好。29

雙作用葉片泵的葉片“前傾”單作用葉片泵的葉片“后傾”端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償

為了提高壓力，減少端面泄漏，將配流盤(pán)的外側(cè)與壓油腔連通，使配流盤(pán)在液壓推力作用下壓向轉(zhuǎn)子。30流量脈動(dòng)與葉片數(shù)：為了要使徑向力完全平衡，密封空間數(shù)(即葉片數(shù))應(yīng)當(dāng)是雙數(shù)。雙作用葉片泵如不考慮葉片厚度，泵的輸出流量是均勻的，但實(shí)際葉片是有厚度的，長(zhǎng)半徑圓弧和短半徑圓弧也不可能完全同心，尤其是葉片底部槽與壓油腔相通，