叶片泵的工作原理

1、流体传动与控制流体传动与控制叶片泵的工作原理叶片泵的工作原理 液压泵液压泵叶片式叶片式齿轮式齿轮式柱塞式柱塞式单作用叶片泵单作用叶片泵双作用叶片泵双作用叶片泵限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵外啮合外啮合内啮合内啮合轴向柱塞式轴向柱塞式径向柱塞式径向柱塞式液压泵的分类 叶片泵叶片泵叶片泵的优缺点：结构紧凑，噪声小，脉动小，运转平稳结构复杂，吸油性差，对油的污染敏感度高分类：单作用叶片泵：可变量，非平衡。双作用叶片泵：定量泵，平衡式。 单作用叶片泵单作用叶片泵的定义：单作用叶片泵的定义：叶片在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在定子内表面上。通过改变两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积大小变化

2、，完成吸油排油过程，且叶片旋转一周，完成一次叶片旋转一周，完成一次吸油与排油的叶片泵。特点特点：1.泵每转一转，每个密封腔吸油压油一次 2.转子上受液压不平衡力，为非平衡式泵非平衡式泵 3.改变偏心距大小，可改变排量，为变量泵变量泵 单作用叶片泵的工作原理泵由转子1、定子2、叶片3、配油盘和端盖等部件所组成。定子的内表面是圆柱形孔。转子和定子之间存在着偏心。叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及通入叶片根部压力油的作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子间便形成了一个个密封的工作腔。当转子按逆时针方向旋转时，图右侧的叶片向外伸出，密封工作腔容积逐渐增

3、大，产生真空，于是通过吸油口和配油盘上窗口将油吸入。而在图的左侧。叶片往里缩进，密封腔的容积逐渐缩小，密封腔中的油液经配油盘另一窗口和压油口1被压出而输出到系统中去。 排量的计算 单作用叶片泵的定子具有圆柱形内表面，定子和转子间有偏心距。若有Z个叶片，则定子圆周被分成Z部分。这里用r表示转子外圆半径，用R表示定子内表面半径。如图1所示，在垂直于转子轴的平面内， 表示密封工作空间的最小值(即叶片滑出的距离最短)，它在半径方向的尺寸为 ; 表示密封工作空间的最大值(即叶片滑出的距离最长)，它在半径方向的尺寸为 。如果转子按照图中的方向转动，则 可表示吸油开始处， 表示吸油量达到最大值处。1s1s2

4、s2sreRreR不难看出，在转子转动一周的过程中，相邻两个叶片所围成的密封工作腔在半径方向的变化量为:ereRreRL2工作过程分析工作过程分析 利用等效法推导计算公式利用等效法推导计算公式从单作用叶片泵的工作过程可以看出，在离心力的作用下，叶片的顶端一直与定子内壁接触，由于定子内表面半径为R，则其周长为2R，而叶片的行程为2e, 故在转子转动一周的过程中，任意相邻的两个叶片所围成的工作腔，在半径方向上的变化幅度都等于2e.在计算单作用叶片泵的排量时，可将其工作过程等效视为：叶片的顶端先集中在长度为2R直线段上，然后同时沿着定子圆周的法线方向移动2e的距离。则密封容积几何尺寸的变化量可以等效

5、为图2所示的长方体体积。故单作用叶片泵的排量可以直接用如下的公式求得：BBeVRe42R2单B为定子宽度 由于要考虑叶片厚度对排量的影响，上述公式可以进一步精确为：由于要考虑叶片厚度对排量的影响，上述公式可以进一步精确为：ZDebV 2单rmL /转速为转速为n时，理论流量为：时，理论流量为：nZDebqt 2当叶片相对于径向倾斜角为当叶片相对于径向倾斜角为 ：cos2ZDebVcos2ZDebnqtmin/mLmin/mLrmL /注：注：e e为转子的偏心距，为转子的偏心距，mm; Dmm; D为定子内径，为定子内径，mm; mm; 为叶片厚度，为叶片厚度，mm; mm; Z Z为叶片数；

6、为叶片数；b b为叶片宽度，为叶片宽度，mmmm。双作用叶片泵双作用叶片泵优点：双作用使排量增加一倍，流量也相应增加。 吸压、油口对称于旋转中心配置，旋转轴上受到的液压力是平衡的， 轴和轴承上无径向载荷，有利于提高泵的工作压力。基本介绍：转子转一圈，每个密封容积变化两个循环，所以密封容积每圈内完成吸油、压油各两次，故称为双作用泵。相比于单作用泵，是变量泵，双作用泵是定量泵。又因泵的两个吸油窗口与两个压油窗口是径向对称的，作用于转子上的液压力是平衡的，以又称为平衡式叶片泵结构结构 如图所示双作用式叶片泵是由定子、转子、叶片、配流盘和泵体组成，转子与定子同心安装，定子的内曲线是由两段长半径圆弧、两

7、段短半径圆弧和四段过度曲线所组成，共有八段曲线。工作原理工作原理 如图所示，转子做顺时针旋转，叶片在离心力作用下径向伸出，其顶部在定子内曲线上滑动。此时，由两叶片、转子外圆、定子内曲线及两侧配有盘所组成的密闭的工作腔的容积在不断地变化，在经过右下角以及左上角的配油窗口处时，叶片伸出，工作腔容积增加，形成真空，油液通过吸油窗吸入；在经过右上角及左下角的配油窗口处时，叶片回缩，工作腔容积变小，压强增大，液压缸油液通过液压窗口输出。工作原理工作原理流体传输路流体传输路线线 配油盘吸入口流速一般为45m/s，最高不超过6 m/s，防止流动阻力大而产生气穴现象； 配油盘上开盲孔是为了平衡轴向力； 配油盘

8、上排出窗口开三角形节流是为了防止液压冲击和噪声； 定子圆弧段的圆心角配油盘上密封区圆心象。配油盘配油盘角 两叶片之间的圆心角，以防止发生困油现 当相邻两叶片同时位于吸排口之间时，正好将吸排口隔开，这时就形成封油区，就可能出现困油问题。（旋转时两叶片间容量不变，虽不会发生困油，但从吸过渡到排，会产生压力冲击；叶片包角太小，产生困油，包角太大，吸排窗口沟通，工作失常。）解决方法配流盘的压油窗口的一端开三角卸荷槽（减少过渡的压力冲击、脉动、噪声；消除困油）。双作用叶片泵的困油现象双作用叶片泵的困油现象叶片倾角叶片倾角：前倾后倒角：前倾后倒角双作用泵的叶槽在转子中不是径向的。前倾前倾：是顺转向朝前倾斜

9、，1014 。如叶片有前倾角 则压力角就减小为 = - ，叶片受力情况即会改善原因原因：N与叶片滑动方向的夹 角称为压力角。如果：叶槽径向开设，双作用泵压力角最大值较大，力N在叶片垂直方向上的分力也将较大。此分力使叶片受弯曲力，使叶片与叶槽的摩擦力增大，会造成叶片移动困难，甚至可能卡住。叶片倒角叶片倒角 叶片端部倒角朝后保证叶片贴紧定子的内表面。断面间隙自动补偿措施断面间隙自动补偿措施为了解决吸油腔定子内表面容易磨损造成漏泄问题，以延长泵的使用寿命。通常在叶片底部以压力油或使用弹簧来保证叶片与定子内表面的紧密接触，能在叶片和端面不断磨损的情况下保证不漏油，使泵能够正常工作并保持较大的压力输出。

10、受力分析受力分析1. 由于吸排区对称分布，转子上径向作用力平衡，轴承负载小。叶片数为偶数，一般812片，其目的是为了平衡径向力(考虑到密封条件，叶片的数量不准少于6个)。这种泵也称卸荷式泵，适用高压场合，一般是定量泵。2.在吸油过程时： 克服真空度、 克服压油区压力、 克服摩擦、 主动力矩 在压油过程时: 克服摩擦、顺油压（在压力作用下出油）、主动力矩排量排量计算计算：排量：排量：V=2b(R-r)(R+r)-z /cos 10-6 L/minB 叶片宽度叶片宽度 叶片厚度叶片厚度 z叶片数叶片数 叶片倾斜角叶片倾斜角 理论流量：理论流量：Qt=2bn(R-r)(R+r)-z /cos 10-

11、6 L/min性能特点性能特点 叶片泵压力脉动小，因磨损而产生的工作压力下降较小，运转平稳、噪音较小，结构紧凑，起动转矩小。但吸入条件较差，运动部件的工作可靠性较低。1流量较均匀，运转平稳，噪声较低。 2双作用叶片泵转子所受径向力是平衡的，轴承寿命长；它的内部密封性也较好，容积效率较高；因此，一般额定排出压力较高，可达7MPa左右。3结构紧凑，尺寸较小而流量较大。 4对工作条件要求较严。叶片抗冲击较差，较容易卡住，对油液的清洁程度和粘度都比较敏感。端面间隙或叶槽间隙不合适都会影响正常工作。转速一般在5002000rmin范围内，太低则叶片可能因离心力不够而不能压紧在定子表面，而太高则吸人时会产

12、生“气穴现象”；5结构较复杂，零件制造精度要求较高。限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵单作用叶片泵限压式变量叶片泵手动变量叶片泵稳流式变量叶片泵内反馈限压式变量叶片泵外反馈限压式变量叶片泵1调节流量螺钉，2定子，3转子， 4限压弹簧，5限压螺钉内内反馈限压式变量叶片泵反馈限压式变量叶片泵原理：利用泵本身输出油对定子产生不平衡液压力的反馈作用来自动调节偏心距从而达到改变流量的目的。F的水平分力 ，Fx和限压弹簧4的作用方向相反。当Fx大于弹簧力时，便使定子向右推移，偏心距减小，泵的流量便减小；当泵的压力较低时，Fx小于弹簧力，定子始终被推到最左边，偏心距最大，泵的流量最大。sinxF变量特性：变量

13、特性：0 xKApsxB限定调节螺钉5的限定压力为pB ，限压弹簧的4预压缩量为x0 压力油作用于定子表面在x方向上的投影面积为Ax限压弹簧刚度KssxBKApx/0当偏心距减小为e时，弹簧压缩量增加值定子平衡方程：eexmaxsBxKppAeemax泵的输出流量：pkekqqqqt1式中： kq为泵的流量常数， K1为泵的泄露系数)(0 xxKpAsx有：maxee pkekqq1max置时，定子位于极左端位小于0 xKpAsx时，定子右移，大于当0 xKpAsx泵的流量减小sxKpAxee0max有偏心距pkkKAKkexkqqsxsqq)()(1max0由以上公式可得内反馈限压式变量叶片泵的静特性曲线由以上公式可得内反馈限压式变量叶片泵的静特性曲线：AB段：定量泵特性 BC段：变量段1、当泵的工作压力p小于限定压力pB 时，油压作用力不能克服弹簧的预紧力，定子压紧在流量调节螺钉上，泵的流量如AB所示：Bp2、泵的压力p超过pB 时，偏心距减小，输出流量随压力增高而极剧减小，流量为BC段所示，C点为最大压力。3、调节流量调节螺钉，可使线段AB上下平移。即可得到不同的最大流量。（通过调节e来实现）4、调节限压调节螺钉可以调节限定压力pB，从而使线段BC左右平移。5、改变限定弹簧刚度Ks时，可改变线段BC的斜率。Ks越大，越倾斜。限压式变量叶片泵适用于工作机构