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单、双叶片泵的不同原理功能

更新时间:2016-11-25点击次数:2533

1.工作原理

图 A所示为单作用式叶片泵的工作原理。它主要由转子1、定子2、叶片3、泵体4和配油盘5等零件组成。定子2的内表面为圆柱形,转子1上有均匀分布的径向窄槽,叶片3安装在槽内,可在槽内滑动,转子和定子偏心安装。在配油盘上开有两个腰形的配流窗口,其中一个与吸油口相通,另一个与压油口相通。叶片3在压油区依靠离心力和槽底压力油的作用下,紧贴在定子内壁上,而在吸油区,则只在离心力的作用下使叶片3顶部紧贴在定子内壁上。这样,两相邻的叶片、定子内表面、转子外表面和两端配油盘间构成了若干密封的工作容积。当转子按图示方向旋转时,右上部的叶片逐渐伸出,叶片间的工作容积也逐渐增大,形成局部真空,油箱中的油液在大气压力作用下,经配油盘上的吸油窗口进入密封工作容积,完成了泵的吸油过程。在图的左部,叶片被定子表面逐渐压回槽中,工作容积逐渐减小,将液压油油液经配油盘上的压油窗口排出,完成了泵的压油过程。这种泵的转子每转一周,每个工作容积完成一次吸、压油过程,因此称为单作用式叶片泵。因这种泵的转子受有单向的径向不平衡力,故又称为非平衡式叶片泵。如改变定子和转子之间的偏心距,便可改变泵的排量而成为变量泵。

 

 

2.排量和流量计算

如图B所示,单作用式叶片泵的转子每转一周时,每两相邻叶片间的密封容积变化量为V1-V2 。若近似把AB和CD看作是中心为O1的圆弧,设定子内径为D,则这两弧的半径分别为(D/2+e)和(D/2-e)。设转子的直径为d,叶片宽度为b,叶片数为z,两相邻叶片的夹角为β0则有

V1=π[(+e)2-(2]b      (A)

V1=π[(-e)2-(2]b      (B)

由以上三式可得出泵的排量V计算式为

V=(V1 -V2)z=2πbeD        (C)

实际流量为

q=2πbeDnηv         (D)

式中,q为输出流量;b为叶片宽度;e为偏心距;D为定子直径;n为转子的转速;ηv为叶片泵的容积效率。

由式(D)可知,单作用叶片泵的流量与偏心距成正比,调节偏心距e便可调节其输出流量。由于定子和转子偏心安置,运转时其容积变化是不均匀的,因此有流量脉动。理论计算可以证明,叶片数为奇数时流量脉动较小,故单作用式叶片泵的叶片数总取奇数,一般为13片或15片。

3.特点

单作用式叶片泵的结构特点如下。

①定子和转子相互偏置。改变其偏心距可调节其输出流量。

②径向液压力不平衡。这使泵的工作压力受到限制,所以这种泵不适于高压。

③叶片后倾。叶片底部油槽在压油区是与压油腔相通,在吸油区与吸油腔相通的,为了使叶片能顺利地向外运动并始终紧贴定子,必须使叶片所受的惯性力与叶片的离心力等的合力尽量与转子中叶片槽的方向一致,为此转子中叶片槽应向后倾斜一定的角度(一般为20°~30°)。

4.分类

单作用叶片泵按改变偏心方向的不同,而分为单向变量和双向变量两种,双向变量能在工作中变换进、出油口,使液压执行元件的运动反向。按改变偏心距方式的不同,可分为手动调节和自动调节,自动调节根据其工作特点的不同,又可分为恒流式、恒压式和限压式等变量形式。

5.限压式变量叶片泵

如图C所示为外反馈限压式变量叶片泵的工作原理。它是利用排油压力的反馈作用来实现流量自动调节的。转子2的中心O1是固定的,定子3可以左右移动,在限压弹簧5的作用下,定子被推向左侧,使定子中心O2和转子中心O1之间有一初始偏心距e0,它决定了泵的zui大流量(e0的大小可由螺钉1调节)。设活塞的有效面积为A,泵的压力为p,则活塞对定子施向右侧的反馈力为pA。当pA<F0(弹簧预压缩力)时,定子不动,仍保持zui大的偏心距e0,液压泵的流量也保持zui大值;当泵的压力升高到某一值pB时,使pBA=F0,pB称为泵的限定压力(pB可通过调节螺钉4设定),这也是泵保持zui大流量的zui高压力;当泵的压力升高到pA>F0时,反馈力克服弹簧力把定子推向右侧,偏心距减小,泵的流量也随之减小。压力越高,偏心距越小,泵的流量也越小。当泵的压力达到某一值时,反馈力把弹簧压缩到zui短,定子移动到zui右端位置,偏心距减到zui小,泵的实际输出流量为零,泵的压力便不再升高。

接下来威斯特小编继续给大家介绍双作用叶片泵

 

 

1.工作原理

图A所示为双作用叶片泵的工作原理。其工作原理与单作用叶片泵相似,不同之处在于双作用叶片泵的定子内表面似椭圆,由两大半径R圆弧、两小半径r圆弧和四段过渡曲线组成,且定子和转子同心。配油盘上开两个吸油窗口和两个压油窗口。当转子按图示方向转动时,叶片由小半径r处向大半径R处移动时,两叶片间容积增大,通过吸油窗口a吸油;当叶片由大半径R处向小半径r处移动时,两叶片间容积减小,液压油油液压力升高,通过压油窗口b压油。转子每转一周,每一叶片往复运动两次。故这种泵称为双作用叶片泵。双作用叶片泵的排量不可调,是定量泵。

    2.排量和流量的计算

由图A可知,叶片泵每转一周,两叶片组成的工作腔由zui小到zui大变化两次。因此,叶片泵每转一周,两叶片间的油液排出量为大圆弧段R处的容积与小圆弧段r处的容积的差值的两倍。若叶片数为z,当不计叶片本身的体积时,通过计算可得双作用叶片泵的排量为

V=2π(R2-r2)b    (1)

    泵的流量为

q=2π(R2-r2)bnηv    (2)

    式中,R为定子的长半径;,r为定子的短半径;b为叶片的宽度;n为转子的转速;ηv为叶片泵的容积效率。

    由上述的流量计算公式可知,流量的大小由泵的结构参数所决定,当转速选定后,液压泵的流量也就确定了。因此,双作用叶片泵的流量不能调节,是定量泵。如果不考虑叶片厚度的影响,其瞬时流量应该是均匀的。但实际上叶片具有一定的厚度,长半径圆弧和短半径圆弧也不可能*同心,泵的瞬时流量仍将出现微小的脉动,但其脉动率较其他形式的泵小得多,只要合理选择定子的过渡曲线及与其相适应的叶片数(为4的倍数,通常为12片或16片),理论上可以做到瞬时流量无脉动。

    3.结构特点

    (1)定子过渡曲线定子曲线是由四段圆弧和四段过渡曲线组成的,定子所采用的过渡曲线要保证叶片在转子槽中滑动时的速度和加速度均匀变化,以减小叶片对定子内表面的冲击和噪声。目前双作用叶片泵定子广泛采用性能良好的等加速等减速曲线,但还会产生一些柔性冲击。为了更好地改善这种情况,有些叶片泵定子过渡曲线采用了高次曲线。

    (2)径向液压力平衡  由于吸、压油口对称分布,转子和轴承所受到的径向压力是平衡的,所以这种泵又称为平衡式叶片泵。

    (3)端面间隙自动补偿  如图B所示为中压双作用叶片泵的典型结构。由图可见,为了减小端面泄漏,采取的间隙自动补偿措施是将右配流盘的右侧与压油腔相通,使配流盘在液压推力作用下压向定子。泵的工作压力越高,配流盘就会越加贴紧定子,因此使容积效率得到一定的提高。

 

    (4)提高工作压力的措施一般的双作用叶片泵为了保证叶片与定子内表面紧密接触,叶片底部都是通压油腔的(在图A中,叶片底部b腔通过右配流盘上的环形槽a与压油腔连通),但当叶片处在吸油腔时,叶片底部作用着压油腔的压力、顶部作用着吸油的压力,这一压力差使叶片以很大的力压向定子内表面,加速了定子内表面的磨损,影响了泵的寿命。对高压泵来说,这一问题更为突出,所以高压叶片泵必须在结构上采取措施,使叶片压向定子的作用力减小,常用的有双叶片结构、子母叶片结构及阶梯叶片结构等。图C所示为双叶片结构,在转子的每一叶片槽内装有两个可相互滑动的叶片1、2,叶片顶部倒角部分形成油室,经叶片中间小孔c与叶片底部b油室相通,使叶片上、下油压作用力基本相等。图D为子母叶片结构,母叶片1的根部L腔经转子2上虚线所示的油孔始终与顶部油腔相通,而子叶片4和母叶片1之间的小腔C通过配流盘经K槽始终和压力油相通。这样在吸油区,叶片压向定子内表面的力只是小腔C的液压力,从而避免产生过大的压紧力。

(5)叶片前倾为解决叶片在高压排油区退回困难,使转子槽按旋转方向倾斜一角度(通常10°~14°),可以减少与叶片垂直的力,使叶片在转子槽移动灵活。

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