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單、雙葉片泵的不同原理功能
點(diǎn)擊次數(shù)：2571 發(fā)布時(shí)間：2016-11-25
1．工作原理
圖 A所示為單作用式葉片泵的工作原理。它主要由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3、泵體4和配油盤5等零件組成。定子2的內(nèi)表面為圓柱形，轉(zhuǎn)子1上有均勻分布的徑向窄槽，葉片3安裝在槽內(nèi)，可在槽內(nèi)滑動(dòng)，轉(zhuǎn)子和定子偏心安裝。在配油盤上開(kāi)有兩個(gè)腰形的配流窗口，其中一個(gè)與吸油口相通，另一個(gè)與壓油口相通。葉片3在壓油區(qū)依靠離心力和槽底壓力油的作用下，緊貼在定子內(nèi)壁上，而在吸油區(qū)，則只在離心力的作用下使葉片3頂部緊貼在定子內(nèi)壁上。這樣，兩相鄰的葉片、定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面和兩端配油盤間構(gòu)成了若干密封的工作容積。當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，右上部的葉片逐漸伸出，葉片間的工作容積也逐漸增大，形成局部真空，油箱中的油液在大氣壓力作用下，經(jīng)配油盤上的吸油窗口進(jìn)入密封工作容積，完成了泵的吸油過(guò)程。在圖的左部，葉片被定子表面逐漸壓回槽中，工作容積逐漸減小，將液壓油油液經(jīng)配油盤上的壓油窗口排出，完成了泵的壓油過(guò)程。這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)工作容積完成一次吸、壓油過(guò)程，因此稱為單作用式葉片泵。因這種泵的轉(zhuǎn)子受有單向的徑向不平衡力，故又稱為非平衡式葉片泵。如改變定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心距，便可改變泵的排量而成為變量泵。
2．排量和流量計(jì)算
如圖B所示，單作用式葉片泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周時(shí)，每?jī)上噜徣~片間的密封容積變化量為V1-V2 。若近似把AB和CD看作是中心為O1的圓弧，設(shè)定子內(nèi)徑為D，則這兩弧的半徑分別為(D/2+e)和(D/2-e)。設(shè)轉(zhuǎn)子的直徑為d，葉片寬度為b，葉片數(shù)為z，兩相鄰葉片的夾角為β0則有
V1=π[（
+e）2-（
）2]
b （A）
V1=π[（-e）2-（）2]b （B）
由以上三式可得出泵的排量V計(jì)算式為
V=（V1 -V2）z=2πbeD （C）
實(shí)際流量為
q=2πbeDnηv （D）
式中，q為輸出流量；b為葉片寬度；e為偏心距；D為定子直徑；n為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；ηv為葉片泵的容積效率。
由式(D)可知，單作用葉片泵的流量與偏心距成正比，調(diào)節(jié)偏心距e便可調(diào)節(jié)其輸出流量。由于定子和轉(zhuǎn)子偏心安置，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其容積變化是不均勻的，因此有流量脈動(dòng)。理論計(jì)算可以證明，葉片數(shù)為奇數(shù)時(shí)流量脈動(dòng)較小，故單作用式葉片泵的葉片數(shù)總?cè)∑鏀?shù)，一般為13片或15片。
3．特點(diǎn)
單作用式葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下。
①定子和轉(zhuǎn)子相互偏置。改變其偏心距可調(diào)節(jié)其輸出流量。
②徑向液壓力不平衡。這使泵的工作壓力受到限制，所以這種泵不適于高壓。
③葉片后傾。葉片底部油槽在壓油區(qū)是與壓油腔相通，在吸油區(qū)與吸油腔相通的，為了使葉片能順利地向外運(yùn)動(dòng)并始終緊貼定子，必須使葉片所受的慣性力與葉片的離心力等的合力盡量與轉(zhuǎn)子中葉片槽的方向一致，為此轉(zhuǎn)子中葉片槽應(yīng)向后傾斜一定的角度(一般為20°～30°)。
4．分類
單作用葉片泵按改變偏心方向的不同，而分為單向變量和雙向變量?jī)煞N，雙向變量能在工作中變換進(jìn)、出油口，使液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)反向。按改變偏心距方式的不同，可分為手動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)調(diào)節(jié)，自動(dòng)調(diào)節(jié)根據(jù)其工作特點(diǎn)的不同，又可分為恒流式、恒壓式和限壓式等變量形式。
5．限壓式變量葉片泵
如圖C所示為外反饋限壓式變量葉片泵的工作原理。它是利用排油壓力的反饋?zhàn)饔脕?lái)實(shí)現(xiàn)流量自動(dòng)調(diào)節(jié)的。轉(zhuǎn)子2的中心O1是固定的，定子3可以左右移動(dòng)，在限壓彈簧5的作用下，定子被推向左側(cè)，使定子中心O2和轉(zhuǎn)子中心O1之間有一初始偏心距e0，它決定了泵的zui大流量（e0的大小可由螺釘1調(diào)節(jié)）。設(shè)活塞的有效面積為A，泵的壓力為p，則活塞對(duì)定子施向右側(cè)的反饋力為pA。當(dāng)pA<F0（彈簧預(yù)壓縮力）時(shí)，定子不動(dòng)，仍保持zui大的偏心距e0，液壓泵的流量也保持zui大值；當(dāng)泵的壓力升高到某一值pB時(shí)，使pBA=F0，pB稱為泵的限定壓力（pB可通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘4設(shè)定），這也是泵保持zui大流量的zui高壓力；當(dāng)泵的壓力升高到pA>F0時(shí)，反饋力克服彈簧力把定子推向右側(cè)，偏心距減小，泵的流量也隨之減小。壓力越高，偏心距越小，泵的流量也越小。當(dāng)泵的壓力達(dá)到某一值時(shí)，反饋力把彈簧壓縮到zui短，定子移動(dòng)到zui右端位置，偏心距減到zui小，泵的實(shí)際輸出流量為零，泵的壓力便不再升高。
接下來(lái)威斯特小編繼續(xù)給大家介紹雙作用葉片泵
1．工作原理
圖A所示為雙作用葉片泵的工作原理。其工作原理與單作用葉片泵相似，不同之處在于雙作用葉片泵的定子內(nèi)表面似橢圓，由兩大半徑R圓弧、兩小半徑r圓弧和四段過(guò)渡曲線組成，且定子和轉(zhuǎn)子同心。配油盤上開(kāi)兩個(gè)吸油窗口和兩個(gè)壓油窗口。當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片由小半徑r處向大半徑R處移動(dòng)時(shí)，兩葉片間容積增大，通過(guò)吸油窗口a吸油；當(dāng)葉片由大半徑R處向小半徑r處移動(dòng)時(shí)，兩葉片間容積減小，液壓油油液壓力升高，通過(guò)壓油窗口b壓油。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每一葉片往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次。故這種泵稱為雙作用葉片泵。雙作用葉片泵的排量不可調(diào)，是定量泵。
2．排量和流量的計(jì)算
由圖A可知，葉片泵每轉(zhuǎn)一周，兩葉片組成的工作腔由zui小到zui大變化兩次。因此，葉片泵每轉(zhuǎn)一周，兩葉片間的油液排出量為大圓弧段R處的容積與小圓弧段r處的容積的差值的兩倍。若葉片數(shù)為z，當(dāng)不計(jì)葉片本身的體積時(shí)，通過(guò)計(jì)算可得雙作用葉片泵的排量為
V=2π（R2-r2）b (1)
泵的流量為
q=2π(R2-r2)bnηv (2)
式中，R為定子的長(zhǎng)半徑；，r為定子的短半徑；b為葉片的寬度；n為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；ηv為葉片泵的容積效率。
由上述的流量計(jì)算公式可知，流量的大小由泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定，當(dāng)轉(zhuǎn)速選定后，液壓泵的流量也就確定了。因此，雙作用葉片泵的流量不能調(diào)節(jié)，是定量泵。如果不考慮葉片厚度的影響，其瞬時(shí)流量應(yīng)該是均勻的。但實(shí)際上葉片具有一定的厚度，長(zhǎng)半徑圓弧和短半徑圓弧也不可能*同心，泵的瞬時(shí)流量仍將出現(xiàn)微小的脈動(dòng)，但其脈動(dòng)率較其他形式的泵小得多，只要合理選擇定子的過(guò)渡曲線及與其相適應(yīng)的葉片數(shù)（為4的倍數(shù)，通常為12片或16片），理論上可以做到瞬時(shí)流量無(wú)脈動(dòng)。
3．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
(1)定子過(guò)渡曲線定子曲線是由四段圓弧和四段過(guò)渡曲線組成的，定子所采用的過(guò)渡曲線要保證葉片在轉(zhuǎn)子槽中滑動(dòng)時(shí)的速度和加速度均勻變化，以減小葉片對(duì)定子內(nèi)表面的沖擊和噪聲。目前雙作用葉片泵定子廣泛采用性能良好的等加速等減速曲線，但還會(huì)產(chǎn)生一些柔性沖擊。為了更好地改善這種情況，有些葉片泵定子過(guò)渡曲線采用了高次曲線。
(2)徑向液壓力平衡 由于吸、壓油口對(duì)稱分布，轉(zhuǎn)子和軸承所受到的徑向壓力是平衡的，所以這種泵又稱為平衡式葉片泵。
(3)端面間隙自動(dòng)補(bǔ)償 如圖B所示為中壓雙作用葉片泵的典型結(jié)構(gòu)。由圖可見(jiàn)，為了減小端面泄漏，采取的間隙自動(dòng)補(bǔ)償措施是將右配流盤的右側(cè)與壓油腔相通，使配流盤在液壓推力作用下壓向定子。泵的工作壓力越高，配流盤就會(huì)越加貼緊定子，因此使容積效率得到一定的提高。
(4)提高工作壓力的措施一般的雙作用葉片泵為了保證葉片與定子內(nèi)表面緊密接觸，葉片底部都是通壓油腔的（在圖A中，葉片底部b腔通過(guò)右配流盤上的環(huán)形槽a與壓油腔連通），但當(dāng)葉片處在吸油腔時(shí)，葉片底部作用著壓油腔的壓力、頂部作用著吸油的壓力，這一壓力差使葉片以很大的力壓向定子內(nèi)表面，加速了定子內(nèi)表面的磨損，影響了泵的壽命。對(duì)高壓泵來(lái)說(shuō)，這一問(wèn)題更為突出，所以高壓葉片泵必須在結(jié)構(gòu)上采取措施，使葉片壓向定子的作用力減小，常用的有雙葉片結(jié)構(gòu)、子母葉片結(jié)構(gòu)及階梯葉片結(jié)構(gòu)等。圖C所示為雙葉片結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子的每一葉片槽內(nèi)裝有兩個(gè)可相互滑動(dòng)的葉片1、2，葉片頂部倒角部分形成油室，經(jīng)葉片中間小孔c與葉片底部b油室相通，使葉片上、下油壓作用力基本相等。圖D為子母葉片結(jié)構(gòu)，母葉片1的根部L腔經(jīng)轉(zhuǎn)子2上虛線所示的油孔始終與頂部油腔相通，而子葉片4和母葉片1之間的小腔C通過(guò)配流盤經(jīng)K槽始終和壓力油相通。這樣在吸油區(qū)，葉片壓向定子內(nèi)表面的力只是小腔C的液壓力，從而避免產(chǎn)生過(guò)大的壓緊力。
(5)葉片前傾為解決葉片在高壓排油區(qū)退回困難，使轉(zhuǎn)子槽按旋轉(zhuǎn)方向傾斜一角度（通常10°～14°），可以減少與葉片垂直的力，使葉片在轉(zhuǎn)子槽移動(dòng)靈活。