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叶片泵的结构较齿轮泵复杂
,但其工作压力较高
,且流量脉动小
,工作平稳
,噪声较小
,寿命较长
,所以被广泛应用于专业机床
、自动线等中低压液压系统中
。叶片泵分单作用叶片泵(变量泵
,最大工作压力为7.0Mpa)和双作用叶片泵(定量泵
,最大工作压力为7.0Mpa)
。
一
、 单作用叶片泵
1.结构和原理
定子具有圆柱形内表面
,定子和转子间有偏心距e
,叶片装在转子槽中
,并可在槽内动
,当转子回转时
,由于离心力的作用
,使叶片紧靠在定子内壁
,这样在定子
、转子
、叶片和两侧配油盘间就形成若干个密封的工作区间
,当转子按图示的方向回转时
,在图的右部
,叶片逐渐伸出
,叶片间的工作空间逐渐增大
,从吸油口吸油
,这就是吸油腔
。在图的左部
,叶片被定子内壁逐渐压进槽内
,工作空间逐渐减小
,将油液从压油口压出
,这就是压油腔
。在吸油腔和压油腔间有一段封油区
,把吸油腔和压油腔隔开
,叶片泵转子每转一周
,每个工作空间完成一次吸油和压油
,故称单作用叶片泵
。
2.排量和流量的计算
式中
,R为定子的内半径
,e为定子和转子间的偏心距
,B为定子宽度
,为相邻两叶片间的夹角
,=2π/z
,z为叶片的个数
。所以单作用叶片泵排量为
当叶片泵的转速为n,泵的容积效率为ηv时 ,理论流量和实际流量分别为
qt=Vn=4πReBn
q= qtηv=4πReBnηv
3
、 结构特点
1) 叶片后倾
2) 转子上受有不平衡径向力
,压力增大
,不平衡力增大
,不宜用于高压
3) 均为变量泵结构
单作用叶片泵的流量是有脉动的
,理论分析表明
,泵内叶片数越多
,流量脉动率越小
,奇数叶片泵的脉动率比偶数叶片泵的脉动率小
,所以单作用的叶片数均为奇数
,一般为13或15片
。
二 双作用叶片泵
1
、结构和原理
双作用叶片泵的工作原理如图2-11所示
,它是由定子1
、转子2
、叶片3和配油盘(图中未画出)等组成
。转子和定子中心重合,定子内表面近似为椭圆柱形
,该椭圆形由两段长半径圆弧
、两段短半径圆弧和四段过渡曲线所组成
。当转子转动时
,叶片在离心力和(建压后)根部压力油的作用下
,在转子槽内向外移动而压向定子内表面
,由叶片
、定子的内表面
、转子的外表面和两侧配油盘间就形成若干个密封空间
,当转子按图示方向顺时针旋转时
,处在小圆弧上的密封空间经过渡曲线而运动到大圆弧的过程中
,叶片外伸
,密封空间的容积增大
,要吸入油液
;再从大圆弧经过渡曲线运动到小圆弧的过程中
,叶片被定于内壁逐渐压过槽内
,密封空间容积变小
,将油液从压油口压出
。因而
,转子每转一周
,每个工作空间要完成两次吸油和压油
,称之为双作用叶片泵
。这种叶片泵由于有两个吸油腔和两个压油腔,并且各自的中心夹角是对称的
,作用在转子上的油液压力相互平衡.因此双作用叶片泵又称为卸荷式叶片泵
,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。
2
、 排量和流量
由于转子在转一周的过程中
,每个密封空间完成两次吸油和压油
,当定子的大圆弧半径为R
,小圆弧半径为r
,定子宽度为B
,两叶片间的夹角为弧度β=2π/z时,每个密封容积排出的油液体积为半径为R和r
、扇形角为β
、厚度为B的两扇形体积之差的两倍
,在不考虑叶片的厚度和倾角影响时双作用叶片泵的排量为
转速为n,容积效率为ηv时
,双作用叶片泵的理论流量和实际流量分别为
q= qtηv
双作用叶片泵的叶片数为12或16片
。
3
、 结构特点
(1)叶片倾角
。沿旋转方向前倾10-14度
,以减小压力角
。
(2)叶片底部通以压力油
,防止压油区叶片内滑
。
(3)转子上的径向负荷平衡-称卸荷式
。
(4)防止压力跳变
,配油盘上开有三角槽(眉毛槽)
,同时避免困油
。
(5)双作用泵不能改变排量
,只作定量泵用
。
三 限压式变量叶片泵
1
、结构和工作原理
限压式变量叶片泵是单作用叶片泵
。根据前面介绍的单作用叶片泵的工作原理
,改变定子和转子间的偏心距e
,就能改变泵的输出流量
,限压式变量叶片泵能借助输出压力大小自动改变偏心距e的大小来改变输出流量
。当压力低于某一可调节的限定压力时
,泵的输出流量最大
;当压力高于限定压力时
,随着压力的增加,泵的输出流量线性地减少
,其工作原理如图2-19所示
。
图中 ,1为转子 ,在转子槽中装有叶片 ,2为定子 ,3为配油盘上的吸油窗口 ,8为压油窗口 ,9为调压弹簧 ,10为调压螺钉 ,4为柱塞 ,5为调节流量螺钉 。泵的出口经通道7与柱塞缸6相通 。在泵未运转时 ,定子在弹簧9的作用下 ,紧靠柱塞4 ,并使柱塞4靠在螺钉5上 。这时 ,定子和转子有一偏心量e0 。调节螺钉5的位置 ,便可改变e0 。当泵的出口压力p较低时 ,则作用在柱塞4上的液压力也较小 ,若此液压力小于上端的弹簧作用力 ,当柱塞的面积为A ,调压弹簧的刚度为ks,预压缩量为x0时 ,有
pA<ksx0
此时 ,定子相对于转子的偏心量最大 ,输出流量最大 。随着外负载的增大,液压泵的出口压力P也将随之提高 ,当压力升至与弹簧力相平衡的控制压力pB时,有
pB= ks x0
当压力进一步升高
,就有pA>ks x0
,这时若不考虑定子移动时的摩擦力
,液压作用力就要克服弹簧力推动定子向上移动
,随之泵的偏心量减小
,泵的输出流量也减小
。 pB称为泵的限定压力
,即泵处于最大流量时所能达到的最高限定压力
,调节调压螺钉10
,可改变弹簧的预压缩量 x0
,即可改变pB的大小
。
设定子的最大偏心量为e0
,偏心量减小时
,弹簧的附加压缩量为x
,则定子移动后的偏心量e为
e= e0-x 。
定子的受力平衡方程式为
pA= ks( x0+x)
可以看出 ,泵的工作压力愈高 ,偏心量愈小 ,泵的输出流量也愈小 。
3 、特性曲线
图2-20为限压式变量叶片泵的特性曲线 。
AB段
:工作压力p< pB ,输出流量qA不变
,但供油压力增大
,泄漏流量ql也增加
,故实际流量q减少
BC段
:工作压力p> pB ,弹簧压缩量增大
,偏心量减少
,泵的输出流量减少
。当定子的偏心量e=0,则pc = pmax ,此时的压力为截止压力
。调节弹簧的刚度ks
,可改变BC段的斜率
。