2.3变量叶片泵

1、变量叶片泵非平衡式叶片泵，即国内通常所称的单作用叶片泵，能够很方便地通过改变定子环与转子之间的偏心量来实现变排量调节。第一节非平衡式叶片泵变量控制的根本原理一、利用定子内侧不平衡液压力实现变量内反应式1. 变量工作原理图6- 1 叶片泵。当泵工作时油液对定子内环侧外表会产生一个斜向上的不平衡径向液压力F0,该力的水平分力 F2由调压弹簧2承受，当泵的工作压力升高到水平分力F2超过弹簧预紧力时，定子将向左移动，那么偏心量减少，从而减小泵的排量。工作压力越高，泵的排 量越小，直至为零。这类泵实现变量运动的方法是直接利用泵工作容积内压力对定子的作用 来产生变量运动所需的操纵力，所以国内习惯称为内反应

2、式。2. 流量压力特性内反应叶片泵的 Q p特性曲线如 图6-2叶片泵所示。图中p0是开始变量的压力称 为截流压力，由弹簧和压力调节螺栓调整设定；pd是输出流量为零时的压力，亦即变量机构设定的最大压力。 在p0压力以前，泵全排量工作。一但压力超过pO,泵的排量迅速减少， 曲线下降线性段的斜率取决于调压弹簧2的刚度。图6-3表示弹簧刚度不同时得到的 A、B、C三种典型的流量一一压力特性及相应的功率特 性。1近似恒压特性A曲线，弹簧刚度较弱；2中间型特性B曲线，弹簧刚度稍强；3近似恒功率特性C曲线，弹簧刚度更强，流量与压力大致成反比例变化，二者乘 积近似为常数。3. 特性曲线的调整限压式叶片泵Q

3、p特性曲线的调整包括流量和压力两个参数。1调整图6- 1中的流量调节螺栓 3,可以使定子的最大偏心距限定在不同的数值，表达 在Qp曲线水平段的上、下平移；2 调整图6-1中的压力调节螺栓 1,可以改变弹簧2的预紧力，从而改变开始变量的压 力pO,表达在曲线下将段的左、右平移。见 图6- 4二、利用泵出口压力和控制活塞实现变量外反应式1. 变量工作原理图6- 5,泵运转时，假设工作压力较低，调压弹簧9使压力补偿器阀芯 4处于图示位置，借两个活塞的液压作用力之差使定子固定在最大偏心位置上；当泵的压力升高到弹簧 9的调定值时，补偿器阀芯4在右位工作，于是定子在右侧小活塞 2的推动下迅速左移，偏心量减

4、少， 直至排量为零。这类泵实现变量运动的方法是将泵出口压力引到定子外侧的变量活塞，从而产生使定子移动所需的变量操纵力，所以国内习惯称其为外反应式。2. 流量压力特性图6-6所示，由于采用外反应，所以变量运动非常灵敏， Q p曲线下降段具有垂直特性， 这种特性称为恒压变量特性。3. 特性曲线的调整1 偏置活塞右端的流量调节螺栓10，可以改变最大流量，实现 Qp特性曲线水平段的上、下平移；2调整压力补偿器调压弹簧 9的预紧力，可以实现 Q p特性曲线垂直下降段的左右 平移。图6-7。第二节普通非平衡式变量叶片泵一、典型结构1. 内反应限压式变量叶片泵图6 9 (叶片泵)是这种泵的典型结构，除符合一

5、般内反应式变量叶片泵的根本结构和原理外，具体结构上有以下特征：(1) 叶片及倾角这类泵的叶片为普通叶片，叶片在转子上的安装角不同于普通平衡式定量叶片泵，叶顶偏斜方向与转向相反，向后倾斜，而且倾角较大。(2) 配油盘油窗口布置及叶片根部通油为了使压油区产生令定子环水平移动的横向分力(图6 1中的F2),有意将配油盘的弧形吸、排油窗口设计成沿圆周偏转一个角度布置。而叶片根部通油槽沿圆周分成两端，其中对应于压油区和高、 低压切换过度区叶片根部的油槽a通入泵出口压力油； 对应于吸油区叶片根部的油槽b通入吸入口低压油。 这样，无论吸油区还是压油区的叶片，其根部与顶部作用的液压力都根本平衡，对定子的压紧力

6、较小。(3) 支承滑块设置在泵体上的支承滑块一方面承受压油区作用于定子的向上分力；另一方面在定子环左、右移动改变偏心时提供一个滑动支撑，使定子环的移动比拟灵活。(4) 泄漏口这种泵设有单独的泄漏油口，使用时需用管路将泄漏油接回油箱，这是与定量叶片泵的结构区别之一。目的在于解决变量泵在截流压力下以小排量工作时的循环冷却问题。2. 外反应限压式变量叶片泵图6 10是国产YBX型外反应限压式普通变量叶片泵的结构。泵出口压力油通过泵内通道 被引至右侧控制活塞端部。变量操纵力直接由定子左侧的大弹簧承受，该弹簧同时也是调压弹簧。由于未使用具有先导控制作用的压力补偿控制器，该泵的控制性能较差。二、应用实例图

7、6 17,轻载快速行程和负载慢速进给驱动，这是限压式变量叶片泵的典型应用之一。轻 载时，泵1的输出油液经阀2直接进入油缸，系统压力低泵全排量，实现快速行程；当工作 部件趋近到负载物时，行程挡块使机动滑阀 2右移，切断油液通路，泵1输出油液经调速阀 4进入液压缸，泵与调速阀串联组成所谓的容积节流调速回路。当泵1的出口压力超过变量压力p0时，泵进入变量调节状态，排量减小，于是液压缸变为慢速工作进给。第三节高性能非平衡式变量叶片泵高性能非平衡式变量叶片泵普遍采用双叶片结构，并带有压力或流量补偿控制器对变量活塞起先导控制作用。图6 21是双叶片式高性能变量叶片泵的典型结构，由美国威格士公司生产。每个转

8、子槽内有两块叶片，而且叶片沿转子径向放置，倾角为零。采用双叶片结构的目的是实现叶片径向液压力的平衡，解决高压工作时叶片顶端对定子的磨损问题。配流盘(侧板)设计考虑了预压缩的需要，采取了带耐磨衬板的结构。高性能变量叶片泵的性能特点是压力高，噪声低，变量调节功能多，而且动态响应性能好。第四节高性能变量叶片泵的变量调节控制器一、压力补偿控制器其根本原理在第一节中已有表达。而图6 29所示，压力控制阀 PC加接远程调压阀作为先导级，变成液压遥控的压力补偿控制器，这时截流压力改由远程调压阀PP的调压弹簧设定。假设使用电液比例调压阀代替 图6 29中的远程调压阀，那么可通过改变控制电流大小来调节截 流压力

9、，成为电气遥控的压力补偿控制器，图6 30所示。这种变量叶片泵可以作为恒压油源用于电液伺服系统。二、流量补偿控制器图6- 31所示，流量补偿控制器实际上是一个负载传感阀LS与泵出口管路上的节流阀FC并用，且节流阀的上游压力pl作用于LS阀右端，下游压力 p2作用于LS阀的左端。工作流量根据运动元件速度的需要由节流阀FC调节选择。负载传感阀LS的作用是检测系统负载压力 p2,并且使泵的供油压力pl跟随负载压力的变化， 保持高于负载压力 p2 一个恒定的压差厶pf。这个压差由LS阀的弹簧力设定，称为负载传感 控制压差。 pf=p1-p2=Fs/Av式中：Fs为弹簧力；Av为阀芯端部有效面积。假设泵

10、输出的流量大于节流阀FC调定的流量，那么pl压力升高，LS阀失去平衡，阀芯左移，开启控制阀口，使大活塞C2的控制油接通油箱卸压，定子被小活塞C1推向较小偏心量的位置，使泵的输出流量减小，pl压力降低，直至恢复设定的压差厶pf为止。这时泵的输出流量正好与FC阀调定的流量一致。反之亦然。由于负载传感阀LS所设定的节流阀前后的压力差厶pf根本恒定，所以流量Q只取决于节流口的通流面积，只要调节FC阀的开度，就能按比例地改变所选择的工作流量。与此同时，节流阀FC又以压力差的方式检测泵的输出并流过节流阀的实际流量。如果泵输 出的实际流量与调定的流量Q不符，节流阀前后压力差p1-p2便偏离设定值 pf,从而

11、发出信号使LS阀动作并控制泵进行变量，直至输出的流量与FC阀调定的流量 Q 一致。可见，流量补偿控制器是以流量为信号表达为节流阀的前后压差控制泵的排量，使泵实 现与系统的压力匹配和流量匹配。三、流量压力补偿控制器流量压力补偿控制器实质上相当于上述压力补偿器与流量补偿器的组合，目的在于使变量叶片泵不仅在系统正常运转时实现功率匹配，而且还具有高压零流量保压和低压零流量待命功能，亦即在保压工况下和系统待命状态下也实现功率匹配。图6- 33,为流量压力控制器的原理及特性曲线。控制器主要由负载传感阀LS和压力控制阀PC组成，与泵出口管路上的节流阀 FC并用。压力控制阀可以加接由远程调压阀PP遥控。由FC

12、、LS阀调节控制泵的输出流量使之与系统需要相适应，并使泵的工作压力与系统负载压力相匹配；PC阀起限压截流作用，使泵在系统压力到达设定的最大压力时处于零流量截 止状态，压力值由调压阀PP调整。还有一种简单型的流量压力补偿控制器，只设一个控制阀LP，同时担当负载传感和限压截流的控制作用，其原理如 图6 - 34。当系统工作压力节流阀的下游压力到达远程调压阀 PP的调定压力时，PP阀开启，油流通过阻尼孔 b产生压差，使LP阀左移，阀口全开，于 是大活塞C2接通油箱，定子在小活塞 C1推动下移至零偏心位置，泵进入截止状态。截止 压力由远程调压阀 PP调定。未到达截流压力之前的工作状况与流量补偿控制器完

13、全相同， 工作流量由节流阀 FC调定。四、恒功率控制器图6-35所示，控制阀的作用原理类似于压力补偿控制器中，的压力控制阀PC,但通过机械机构将定子的变量移动按比例地反应作用于压力控制阀的弹簧，自动调节弹簧力，使定子偏心量减小时，压力控制阀弹簧力按比例地增大。控制的结果，在变量过程中泵输出的压力与流量成反比例变化，二者的乘积等于常数。因此，泵输出的功率保持恒定，即N=pQ=常数。这种变量泵适用于执行元件需要以低压大流量和高压小流量变换工作的场合，可以充分发挥原动机的功率。第五节非平衡式变量泵的开展方向 高压，大流量，侧面间隙自动补偿，降低制造本钱。第六节平衡式变量叶片泵简介非平衡式叶片泵虽然具

14、有许多优点，但其突出问题是径向负荷大，而且难以解决，所以多年来一直在探讨使平衡式叶片泵实现变量的方法，这里介绍一种已经产品化的结构。一、变量原理平衡式变量叶片泵实现变量的原理是使定子环相对于配流盘吸、排油窗口偏转，改变定子内曲线与吸、排油窗口在圆周上的相对位置，女口图6-37所示。这种变量原理早已为人所知，但是偏转后，会发生闭死容积的扩张， 工作时将导致严重的冲击和噪声，因而使这种变量方式长期未能实用化。 威格士公司设计生产了一种平衡式变量叶片泵，采用并排布置两组定子和叶片的方法。二者之间各片间容积一一对应连通，变量时两定子同步各向相反方向偏转， 以解决闭死容积问题。这种泵有一个公共的转子，其

15、轴向宽度较一般叶片长，每个转子槽内 侧边地并列安放两块叶片， 外周并列地套上两个定子环， 每组叶片沿各自的定子内外表滑动。 使定子偏转的变量运动由齿轮机构实现。平衡式变量叶片泵同样可以配备各种补偿控制器，实现各种变量控制。第七节叶片泵正常工作条件一、叶片泵正常工作的条件由叶片泵的工作原理可知，无论是非平衡式叶片泵还是平衡式叶片泵，为保证其正常工作必须满足以下条件：(1叶片随转子转动的同时，应能在转子叶片槽内灵活移动，无卡阻现象。目的是 使叶片伸出转子外圆的长度可以随定子内曲线的变化而改变，形成吸油腔和压油腔密封容积大小的变化，以实现吸油和排油。(2) 叶片顶部与定子内外表紧密接触，沿定子内外表

16、滑行，不发生脱空，以形成密封的工作容积。(3) 各相对滑移运动外表，包括叶片与转子叶片槽之间，转子端面、定子端面及叶 片端面与两侧板(配流盘)之间要有可靠的密封，限制压油腔与吸油腔之间的泄漏。为此， 要严格控制这些外表的配合间隙。(4) 相邻两叶片间的密封容积在吸油区逐渐扩大到最大时，首先应与吸油腔切断，然后迅速转移到压油腔，以防压油腔与吸油腔直接沟通。 为此要求配流盘吸、排油窗口之间 沿圆周的间隔应等于或稍大于相邻两叶片之间的间隔。在不考虑叶片厚度的情况下， 配流窗口之间的夹角B 0应等于或稍大于相邻叶片间的夹角2pi/z (z为叶片数)，如图17所示。(5) 泵在启动时要有足够的转速产生必要的离心力将叶片甩出，使叶片在根部尚无油 液压力作用的情况下，叶片顶