一、叶片泵的分类与特点叶片泵分为单作用叶片泵和双作用叶片泵。单作用叶片泵一般是变量泵,双作用叶叶片泵只能做成定量泵。两者的主要区别是定子内曲线的形状不同。曲线形状不同泵轴转一转时吸压油的次数也不相同,每转吸压油一次的是单作用叶片泵,吸压油两次的是双作用叶片泵。 叶片泵的主要优点: 1.输出流量比齿轮泵均匀,运转平稳,噪声小。 2.工作压力较高,容积效率也较高。 3.单作用叶片泵易于实现流量调节,双作用叶片泵则因转子所受径向液压力平衡,使用寿命长。 4.结构紧凑,轮廓尺寸小而流量较大。 叶片泵的主要缺点: 1.自吸性能较齿轮泵差,对吸油条件要求较严,其转速范围必须在500~1500r/min范围内。 2.对油液污染较敏感,叶片容易被油液中杂质咬死,工作可靠性较差。 3.结构较复杂,零件制造精度要求较高。 叶片泵主要用于机床控制,特别是双作用叶片泵因流量脉动很小,因此在精密机床中得到广泛使用。 二、单作用叶片泵1.单作用叶片泵工作原理
2.单作用叶片泵的平均流量计算 3.单作用叶片泵的变量原理 变量叶片泵有内反馈式和外反馈式两种。 限压式内反馈变量叶片泵:
由于存在偏角θ,排油压力对定子环的作用力可以分解为垂直于轴线oo1的分力F1及调节分力F2,调节分力F2与调节弹簧的压缩恢复力、定子运动的摩擦力及定子运动的惯性力相平衡。定子相对于转子的偏心距、泵的排量大小可由力的相对平衡来决定。
限压式外反馈变量叶片泵: 外反馈变量泵原理及参数计算见下图,通过改变偏心距e值以改变泵流量。 三、双作用叶片泵1.双作用叶片泵工作原理
2.双作用叶片泵的平均流量计算
3.双作用叶片泵的高压化趋势 随着技术的发展,双作用叶片的最高工作压力已达到20-30MPa,这是因为双作用叶片泵转子上的径向力基本上是平衡的,不像齿轮泵和单作用叶片泵那样,工作压力的提高会受到径向承载能力的限制;叶片泵工作压力提高的主要限制条件是叶片和定子内表面的磨损。为了解决定子和叶片的磨损,要采取措施减小在吸油区叶片对定子内表面的压紧力,目前采取的主要结构措施有以下几种:
弹簧负载叶片结构:见上图,叶片的底面上开有三个弹簧孔,通过叶片头部和底部相连的小孔及侧面的半圆槽使叶片底面与头部沟通。接触压力为:叶片离心力、惯性力和弹簧力。不过,弹簧在工作过程中频繁受交变压缩,易引起疲劳损坏。
阶梯叶片结构:叶片做阶梯形式,转子上的叶片槽亦具有相应的形状。它们之间的中间油腔经配流盘上的槽与压力油相通,转子上的压力平衡油道把叶片头部的压力油引入叶片底部。这种结构由于叶片及槽的形状较为复杂,加工工艺性较差,应用较少。 四、单双叶片泵的特点比较1.单作用叶片泵的主要特点 存在困油现象:配流盘的吸、排油窗口间的密封角略大于两相邻叶片间的夹角,而单作用叶片泵的定子不存在与转子同心的圆弧段,因此,当上述被封闭的容腔发生变化时,会产生与齿轮泵相类似的困油现象。通常,通过配流盘排油窗口边缘开三角卸荷槽的方法来消除困油现象。 径向压力不平衡:叶片沿旋转方向向后倾斜,使转子承受径向液压力。单作用叶片泵转子上的径向液压力不平衡,轴承负荷较大。这使泵的工作压力和排量的提高均受到限制。 2.双作用叶片泵的主要特点 定子过度曲线:定子内表面的曲线由四段圆弧和四段过渡曲线组成,使叶片转到过渡曲线和圆弧段交接点处的加速度突变不大,以减小冲击和噪声,同时,还应使泵的瞬时流量的脉动最小,见下图。
叶片安放角:叶片在工作过程中,受离心力和叶片根部压力油的作用,使叶片和定子紧密接触。当叶片转至压油区时,定子内表面迫使叶片推向转子中心,它的工作情况和凸轮相似,叶片与定子内表面接触有一压力角,且大小是变化的(其变化规律与叶片径向速度变化规律相同-即从零逐渐增加到最大,又从最大逐渐减小到零)。因而在双作用叶片泵中,将叶片顺着转子回转方向前倾一定角度,使压力角减小,从而可以减小侧向力,保证叶片在槽中移动灵活,并可减少磨损。当叶片有安放角时,叶片泵就不允许反转。
端面间隙的自动补偿:为了提高压力,减少端面泄漏,将配流盘的外侧与压油腔连通,使配流盘在液压推力作用下压向转子。 流量脉动与叶片数:为了要使径向力完全平衡,密封空间数(即叶片数)应当是双数。双作用叶片泵如不考虑叶片厚度,泵的输出流量是均匀的,但实际叶片是有厚度的,长半径圆弧和短半径圆弧也不可能完全同心,尤其是叶片底部槽与压油腔相通,因此泵的输出流量将出现微小的脉动,但其脉动率较其他形式的泵(螺杆泵除外)小得多,且在叶片数为4的整数倍时最小。为此,双作用叶片泵的叶片数一般为12或16片。 |
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