任务三：叶片泵的使用

项目三：液压动力元件任务三：叶片泵的使用授课教师：某某某任务概述知识与技能叶片泵的结构较齿轮泵复杂，对油液污染较敏感，自吸性也较差。但其工作压力较高，流量脉动小，工作平稳，噪声较小，密封性好，容积效率高，寿命较长。基于以上优点，叶片泵被广泛应用于专业机床、自动线等中、低压液压系统中。叶片泵可分为单作用叶片泵和双作用叶片泵两种类型。

了解单作用叶片泵和双作用叶片泵的工作原理及结构要点，掌握它的排量和流量的计算方法。目录CATALOG单作用叶片泵01双作用叶片泵02双联叶片泵0301单作用叶片泵一、单作用叶片泵单作用叶片泵的工作原理1图3.15单作用叶片泵的工作原理1一转子；2一定子；3—叶片如图3.15所示为单作用叶片泵的工作原理图。它由转子1、定子2、叶片3、配油盘(虚线所示为配流盘窗口)和端盖(图中未示出)等件组成。★定子具有圆柱形内表面，转子和定子间有一偏心距e，转子上均布有相对于转动方向后倾的转子槽，叶片在转子槽中可灵活滑动。★转子转动时受离心力的作用，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是由两相邻叶片、配油盘、定子、转子以及端盖形成了一个个密封空间。★当转子逆时针方向旋转时，图中右侧叶片向外伸出，密封工作腔容积逐渐增大，产生真空，油液通过吸油口和配油盘上的窗口吸入；在图中左侧，密封腔的容积逐渐减小，油液通过配油盘的另一个窗口和压油口排出，输送到系统中去。转子不停地旋转，泵就不停地吸油和压油。★图3.15单作用叶片泵的工作原理1一转子；2一定子；3—叶片这种泵的转子每转一周完成一次吸油和一次压油，故称为单作用叶片泵。★同时单作用叶片泵的转子和轴承上还受到不平衡液压力的作用，又称为非平衡式液压泵。★单作用叶片泵的偏心距和偏心方向可以通过手动或自动调节而改变，使之成为单向变量泵和双向变量泵。★双向变量泵能在工作中变换吸、压油口，使液压执行元件反向运动。★单作用叶片泵的排量和流量2图3.16单作用叶片泵的排量计算图由叶片泵的工作原理可知，叶片泵每转一周所排出液体的体积即为排量。如图3.16所示，若定子内径为D、定子宽度为b、定子与转子偏心距为e，则其排量为若泵的转速为n，容积效率为ηv时，则泵的实际流量qv为：(3-10)V=2πbeDqv=2πDbenηv(3-11)通过移动定子即可改变e,从而改变排量和流量。单作用叶片泵也有流量脉动，但当叶片数为奇数时脉动率较小。单作用叶片泵的结构特点301定子和转子必须偏心安置02子和轴承受径向不平衡力的作用，造成叶片泵压力不能太高（p<7MPa)。03叶片应后倾放置，倾斜方向与转向相反，后倾角一般取α=24°。限压式变量叶片泵4单作用叶片泵一般为自动调节式变量泵，它分为限压式变量泵、稳流量式变量泵等多种形式，限压式变量叶片泵流量的改变是利用压力的反馈来实现的。它有内反馈和外反馈两种形式，本内容重点介绍外反馈限压式变量叶片泵。外反馈式变量叶片泵变量原理①图3.17外反馈式限压式变量叶片泵的工作原理1一限压螺钉,2—限压弹簧；3-定子，4一叶片,5—转子,6—反馈缸；7—流量调节螺钉如图3.17所示转子中心O1固定不动，定子中心O2沿轴线可左右移动。流量调节螺钉7调定后，定子在限压弹簧2的作用下，被推向最右端与反馈缸6靠紧，使定子O2与转子中心O1之间有了初始的偏心距e0，e0的大小可决定泵的最大流量。通过调节螺钉7改变e0的大小就可决定泵的最大流量。当具有一定压力p的压力油，经管道接入反馈缸，作用于缸6的活塞上时（活塞面积设为A）,活塞对定子产生一个向左的作用力，它与限压弹簧2的预紧力kx(k为弹簧的刚度系数，x为弹簧的预压缩量）作用于一条直线上，且方向相反，具有使压缩弹簧减小初始偏心距e0的作用。图3.17外反馈式限压式变量叶片泵的工作原理1一限压螺钉,2—限压弹簧；3-定子，4一叶片,5—转子,6—反馈缸；7—流量调节螺钉当泵的出口压力p小于或等于限定工作压力时，则有pA≤kx0

，定子不移动，初始偏心距e0保持最大，泵的输出流量也是最大；随着外负载的增大，泵的出口压力逐渐增大，直到大于泵的限定压力PB时，PBA>kx0

，限压弹簧被压缩，定子左移，偏心距e减小，泵的流量随之减小。泵建立的工作压力越高，而e越小，则泵的流量就越小。当泵的压力大到某一极限压力pc时，限定弹簧被压缩到最短，定子移动到最左端位置，e减到最小，泵的流量也达到了最小，此时的流量仅用于补偿泵的泄漏量。限压式变量叶片泵流量（功率）-压力特性②图3.18限压式变量叶片泵的流量（功率）压力特性曲线如图图3.18所示，pB限定压力，pc为极限压力，当泵的工作压力p≤pB

时，液压作用力不能克服限压弹簧2的作用力，这时定子的偏心距保持最大，泵的输出流量将保持最大值。因供油压力的增大将使泵的泄露流量也增加，所以泵的实际输出流量会随着供油压力的增大略有减少，如图3.18中的工作曲线AB段所示。当p>pB时，液压作用超过限压弹簧2的作用力，此时限压弹簧2开始压缩，定子向减少偏心量的方向移动，泵的输出流量减小，如图3.18中的工作曲线BC段所示。限压式变量叶片泵的应用③限压式变量叶片泵一般用在执行元件有快、慢速要求（低压高速和高压低速）的场合，它比定量泵节能降耗，并可使液压系统简单化。02双作用叶片泵二、双作用叶片泵双作用叶片泵的工作原理1图3.19双作用叶片泵的工作原理1—定子；2—转子；3—叶片

如图3.19所示为双作用叶片泵的工作原理图。定子的内表面由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲面组成，定子与转子同心，转子上均匀分布着相对旋转方向前倾的径向斜槽。转子顺时针方向旋转时，左上角和右下角处的密封容积逐渐增大，形成真空，为吸油区；左下角和右上角处的密封容积逐渐减小，油液受压，为压油区；吸油区和压油区之间被一段封油区隔开，转子每转一周，每个密封工作腔各完成两次吸油和压油，这种泵称为双作用叶片泵。这种泵的吸、压油腔的布局径向对称，作用在转子上的径向液压力平衡，又称为平衡式叶片泵。因转子和定子同心，所以油泵排量不可调，是定量泵。双作用叶片泵的排量和流量2图3.19双作用叶片泵的工作原理1—定子；2—转子；3—叶片如图3.20所示，在不计叶片所占容积时，设定子曲线长半径为R，短半径为r，叶片宽度为b，转子转速为n，则叶片泵的排量和流量近似为叶片泵也有流量脉动，但其脉动率是除螺杆泵外所有液压泵中最小的。V=2π（R2-r2）b(3-12)qv=Vnηv(3-13)双作用叶片泵的结构特点3图3.21YB1型叶片泵的结构1、5-配油盘；2、8-球轴承；3-传动轴；4-定子；6、7-泵体；9-密封圈；10-盖板；11-叶片；12-转子；13-螺钉图3.21为YB型双作用叶片泵的结构图。01在后泵体6和前泵体7内装有转子12、定子4和配油盘1与5，转子12由传动轴3带动旋转，传动轴由滚动轴承支承。02转子上均匀地开有12条顺转子旋转方向倾斜一定角度的槽，叶片11在槽中灵活滑动。配油盘与定子紧密相连并用定位销定位。03转子转动时，密封工作腔的容积不断变化，通过配油盘上的四个配油窗口实现吸油和压油。定子内表面的过渡曲线①如图3.22所示，圆形转子与定子同轴。定子内表面形似椭圆形，由两段半径为R的大圆弧、两段半径为r的小圆弧及连接四段圆弧的过渡曲线组成，四段过渡曲线为等加速等减速曲线。图3.22双作用叶片泵定子曲线径向作用力平衡②因吸、压油口对称分布，转子、传动轴及轴承上所作用的径向液压力相互平衡，有利于工作压力的提高。叶片应前倾(θ=10°〜14°)③如图3.23所示，前倾的作用是使叶片能在槽内自如滑动，防止叶片折断。端面间隙的自动补偿④如图3.24所示结构，右配流盘6的右侧与压油腔相通，叶片根部全部直通高压油。当右配流盘左侧面由于磨损造成间隙时，右侧高压油自动推动配流盘向左侧移动，而把间隙自动补偿掉。图3.23双作用叶片泵叶片倾角图3.24双作用叶片泵端面间隙自动补偿结构1、7—泵体；2—左配流盘；3—定子；4—叶片；5—转子；6—右配流盘；8—泵轴提高工作压力的措施⑤双作用叶片泵的受力是平衡的，间隙也能得到补偿，在齿轮泵中存在的两个限定压力的问题在叶片泵中得以解决。泵的压力还是不能太高，其关键是叶片槽根部全部通高压油，当叶片顶部处于吸油区时，叶片根部的压力使其顶部以很大的压紧力抵在定子的内表面上，磨损加剧，故其压力一般不应超过6.3MPa。提高此种泵的压力，可以采取减小在吸油区时叶片根部压力，或是减小吸油区叶片根部的有效作用面积。因根部压力是工作负载决定的，往往不易改变，所以一般采取第二种方法，即减少根部的面积来达到提高压力的目的，具体措施是主要采用双叶片结构、字母叶片结构、阶梯叶片结构、弹簧叶片结构。03双联叶片泵三、双联叶片泵双联叶片泵是由两个双作用叶片泵组合而成的组合泵，其两个泵同轴驱动，采用一个吸油口，两个出油口。两出油口流量可以合并使用，也可以单独使用。用于有快、慢速要求的机床进给系统(低压高速及高压低速)，能降低功率消耗，减少发热。双联泵叶片泵的图形符号如图3.25所示。图3.25双联叶片泵的符号训练5进入实验室，通过拆装叶片泵的实体，了解它的结构、原理及应用。图3.27为双作用叶片泵的内部结构图。技能训练图3.27双作用叶片泵的内部结构图技能训练训练6有一系统采用的是限压式变量泵，泵的总效率为0.75，泵的流量-压力特性曲线ABC如图3.28所示。若系统开始工作，快速工作进给时，泵的流量、压力分别为20L/min、l.5MPa;工作进给时，泵的流量和压力分别为3L/min和5MPa。分析泵的特性曲线形状，计算泵的最大驱动功率。图3.28限压式变量叶片泵的流量-压力特性曲线解：①泵的特性曲线。由快进时的流量