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葉片泵講解

發布時間:2020-03-20 15:39:53      發布人:小編  瀏覽量:

一、葉片泵的分類與特點

葉片泵分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵。單作用葉片泵一般是變量泵,雙作用葉葉片泵只能做成定量泵。兩者的主要區別是定子內曲線的形狀不同。曲線形狀不同泵軸轉一轉時吸壓油的次數也不相同,每轉吸壓油一次的是單作用葉片泵,吸壓油兩次的是雙作用葉片泵。

葉片泵的主要優點:

1.輸出流量比齒輪泵均勻,運轉平穩,噪聲小。

2.工作壓力較高,容積效率也較高。

3.單作用葉片泵易于實現流量調節,雙作用葉片泵則因轉子所受徑向液壓力平衡,使用壽命長。

4.結構緊湊,輪廓尺寸小而流量較大。

葉片泵的主要缺點:

1.自吸性能較齒輪泵差,對吸油條件要求較嚴,其轉速范圍必須在500~1500r/min范圍內。

2.對油液污染較敏感,葉片容易被油液中雜質咬死,工作可靠性較差。

3.結構較復雜,零件制造精度要求較高。

葉片泵主要用于機床控制,特別是雙作用葉片泵因流量脈動很小,因此在精密機床中得到廣泛使用。

二、單作用葉片泵

1.單作用葉片泵工作原理

下圖是單作用葉片泵的工作原理圖。泵主要由轉子2、定子3、葉片4和配流盤等件組成。定子的內表面是圓柱面,轉子和定子中心之間存在著偏心e,葉片在轉子的槽內可靈活滑動,在轉子轉動時的離心力以及葉片根部油壓力作用下,葉片頂部貼緊在定子內表面上,于是兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉子便形成了一個密封的工作腔。因為泵在轉子轉一轉的過程中,吸油、壓油各一次,故稱單作用葉片泵。轉子單方向受力,軸承負載大。改變偏心距e,可改變泵排量,形成變量葉片泵。
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2.單作用葉片泵的平均流量計算

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3.單作用葉片泵的變量原理

變量葉片泵有內反饋式和外反饋式兩種。

限壓式內反饋變量葉片泵:

內反饋式變量泵操縱力來自泵本身的排油壓力,內反饋式變量葉片泵配流盤的吸、排油窗口的布置如下圖所示。

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由于存在偏角θ,排油壓力對定子環的作用力可以分解為垂直于軸線oo1的分力F1及調節分力F2,調節分力F2與調節彈簧的壓縮恢復力、定子運動的摩擦力及定子運動的慣性力相平衡。定子相對于轉子的偏心距、泵的排量大小可由力的相對平衡來決定。

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變量特性曲線如下圖所示。當泵的工作壓力所形成的調節分力F2小于彈簧預緊力時,泵的定子環對轉子的偏心距保持在最大值,不隨工作壓力的變化而變,由于泄漏,泵的實際輸出流量隨其壓力增加而稍有下降,如圖中AB段。當泵的工作壓力P超過PB后,調節分力F2大于彈簧預緊力,使定子環向減小偏心距的方向移動,泵的排量開始下降(變量)。改變彈簧預緊力可以改變曲線的B點;調節最大流量調節螺釘,可以調節曲線的A點。
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限壓式外反饋變量葉片泵:

外反饋變量泵原理及參數計算見下圖,通過改變偏心距e值以改變泵流量。

三、雙作用葉片泵

1.雙作用葉片泵工作原理

雙作用葉片泵的原理和單作用葉片泵相似,不同之處只在于定子內表面是由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線組成,且定子和轉子是同心的。下圖中,當轉子順時針方向旋轉時,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,在左下角和右上角處逐漸減小,為壓油區;吸油區和壓油區之間有一段封油區將吸、壓油區隔開。這種泵的轉子每轉一轉,每個密封工作腔完成吸油和壓油動作各兩次,所以稱為雙作用葉片泵。
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2.雙作用葉片泵的平均流量計算

當兩葉片從a,b位置轉到c,d位置時,排出容積為M的油液;從c,d轉到e,f時,吸進了容積為M的油液。從e,f 轉到g,h時又排出了容積為M的油液;再從g,h轉回到a,b時又吸進了容積為M的油液。流量的計算見下圖。
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3.雙作用葉片泵的高壓化趨勢

隨著技術的發展,雙作用葉片的最高工作壓力已達到20-30MPa,這是因為雙作用葉片泵轉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表面的磨損。為了解決定子和葉片的磨損,要采取措施減小在吸油區葉片對定子內表面的壓緊力,目前采取的主要結構措施有以下幾種:

雙葉片結構:見下圖,各轉子槽內裝有兩個經過倒角的葉片。兩葉片的倒角部分構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,合理設計葉片頭部的形狀,使葉片頭部承壓面積略小于葉片底部承壓面積。這個承壓面積的差值就形成葉片對定子內表面的接觸力。
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彈簧負載葉片結構:見上圖,葉片的底面上開有三個彈簧孔,通過葉片頭部和底部相連的小孔及側面的半圓槽使葉片底面與頭部溝通。接觸壓力為:葉片離心力、慣性力和彈簧力。不過,彈簧在工作過程中頻繁受交變壓縮,易引起疲勞損壞。

子母葉片結構:葉片槽中裝有母葉片和子葉片,母、子葉片能自由地相對滑動,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;轉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:F=bt(p2-p1)。
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階梯葉片結構:葉片做階梯形式,轉子上的葉片槽亦具有相應的形狀。它們之間的中間油腔經配流盤上的槽與壓力油相通,轉子上的壓力平衡油道把葉片頭部的壓力油引入葉片底部。這種結構由于葉片及槽的形狀較為復雜,加工工藝性較差,應用較少。
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四、單雙葉片泵的特點比較

1.單作用葉片泵的主要特點

存在困油現象:配流盤的吸、排油窗口間的密封角略大于兩相鄰葉片間的夾角,而單作用葉片泵的定子不存在與轉子同心的圓弧段,因此,當上述被封閉的容腔發生變化時,會產生與齒輪泵相類似的困油現象。通常,通過配流盤排油窗口邊緣開三角卸荷槽的方法來消除困油現象。

徑向壓力不平衡:葉片沿旋轉方向向后傾斜,使轉子承受徑向液壓力。單作用葉片泵轉子上的徑向液壓力不平衡,軸承負荷較大。這使泵的工作壓力和排量的提高均受到限制。

2.雙作用葉片泵的主要特點

定子過度曲線:定子內表面的曲線由四段圓弧和四段過渡曲線組成,使葉片轉到過渡曲線和圓弧段交接點處的加速度突變不大,以減小沖擊和噪聲,同時,還應使泵的瞬時流量的脈動最小,見下圖。

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定子曲線:它直接影響著泵的流量均勻性、噪聲、磨損等,同時過渡曲線應保證葉片貼緊在定子內表面上,保證葉片在轉子槽中徑向運動時速度和加速度的變化均勻,使葉片對定子的內表面的沖擊盡可能小。過渡曲線如采用阿基米德螺旋線,則葉片泵的流量理論上沒有脈動,可是葉片在大、小圓弧和過渡曲線的連接點處產生很大的徑向加速度,對定子產生沖擊,造成連接點處嚴重磨損,并發生噪聲。在連接點處用小圓弧進行修正,可以改善這種情況。另外,高次曲線和余弦曲線等也是目前得到較廣泛應用的幾種曲線。

葉片安放角:葉片在工作過程中,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。當葉片轉至壓油區時,定子內表面迫使葉片推向轉子中心,它的工作情況和凸輪相似,葉片與定子內表面接觸有一壓力角,且大小是變化的(其變化規律與葉片徑向速度變化規律相同-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,將葉片順著轉子回轉方向前傾一定角度,使壓力角減小,從而可以減小側向力,保證葉片在槽中移動靈活,并可減少磨損。當葉片有安放角時,葉片泵就不允許反轉。

以下兩圖是單作用葉片泵和雙作用葉片泵中,葉片的傾斜對比。

端面間隙的自動補償:為了提高壓力,減少端面泄漏,將配流盤的外側與壓油腔連通,使配流盤在液壓推力作用下壓向轉子。

流量脈動與葉片數:為了要使徑向力完全平衡,密封空間數(即葉片數)應當是雙數。雙作用葉片泵如不考慮葉片厚度,泵的輸出流量是均勻的,但實際葉片是有厚度的,長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,因此泵的輸出流量將出現微小的脈動,但其脈動率較其他形式的泵(螺桿泵除外)小得多,且在葉片數為4的整數倍時最小。為此,雙作用葉片泵的葉片數一般為12或16片。


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