液压-第02章3叶片泵ppt课件

1、2.3 2.3 叶片泵叶片泵单作用叶片泵单作用叶片泵双作用叶片泵双作用叶片泵图中为泵的转子和定子实物图中为泵的转子和定子实物2.3.1 单作用叶片泵单作用叶片泵2.3.1.1 工作原理工作原理 图图2.7为单为单作用叶片泵的工作用叶片泵的工作原理。作原理。 泵由转子泵由转子2、定、定子子3、叶片、叶片4和配和配流盘等件组成。流盘等件组成。 图图2.7单作用叶片泵工作原理单作用叶片泵工作原理1-压油口压油口;2-转子转子;3-定子定子;4-叶片叶片;5-吸油口吸油口 压油窗口压油窗口定子定子吸油窗口吸油窗口压油口压油口吸油口吸油口演示演示51243e 定子的内表面是圆柱面，转子和定子中心之间存在

2、着定子的内表面是圆柱面，转子和定子中心之间存在着偏心，叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离偏心，叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及叶片根部油压力作用下，叶片顶部贴紧在定子内心力以及叶片根部油压力作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子便形成了表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子便形成了一个密封的工作腔。一个密封的工作腔。 泵在转子转一转泵在转子转一转的过程中，吸油、的过程中，吸油、压油各一次，故称压油各一次，故称单作用叶片泵。单作用叶片泵。转子单方向受力，转子单方向受力，轴承负载大。轴承负载大。改变偏心距，可改变偏心距，可改变泵排量

3、，形成改变泵排量，形成变量叶片泵。变量叶片泵。 2.3.1.2 2.3.1.2 单作用叶片单作用叶片泵的平均流量计算泵的平均流量计算eRBBeReRV4)()(22单作用叶片泵排量为vveRBnVnq4流量为BeRZ2)(为容积BeRZ2)(为容积BeRZBeRZV22)()(的油液一个叶片密封容积排出BeReRVZV22)()(Z个叶片时当泵有2.3.1.3 单作用叶片泵和变量原理单作用叶片泵和变量原理变量叶片泵有内反馈式和外反馈式两种。变量叶片泵有内反馈式和外反馈式两种。 （1） 限压式内反馈变量叶片泵限压式内反馈变量叶片泵 内反馈式变内反馈式变量泵操纵力来自量泵操纵力来自泵本身的排油压泵

4、本身的排油压力，内反馈式变力，内反馈式变量叶片泵配流盘量叶片泵配流盘的吸、排油窗口的吸、排油窗口的布置如图的布置如图2.9。 图图2.9 变量原理变量原理 1-最大流量调节螺钉；最大流量调节螺钉；2-弹簧预压缩量调节螺钉；弹簧预压缩量调节螺钉；3-叶片；叶片；4-转子；转子；5-定子定子 由于存在偏角由于存在偏角，排油压力对定子环的作用力可以分解为垂，排油压力对定子环的作用力可以分解为垂直于轴线直于轴线OO1的分力的分力F1及与之平行的调节分力及与之平行的调节分力F2，调节分力，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与调节弹簧的压缩恢复力、定子运动的摩擦力及定子运动

5、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，变量特性曲线如图所示。的相对平衡来决定，变量特性曲线如图所示。 当泵的工作压力所形成的调节分力当泵的工作压力所形成的调节分力F2小于弹簧预紧小于弹簧预紧力时，泵的定子环对转子的偏心距保持在最大值，不随工力时，泵的定子环对转子的偏心距保持在最大值，不随工作压力的变化而变，由于泄漏，泵的实际输出流量随其压作压力的变化而变，由于泄漏，泵的实际输出流量随其压力增加而稍有下降，如上图中力增加而稍有下降，如上图中AB段。段。 定量段，变定量段，变量压力小于量压力小于弹簧预压力弹

6、簧预压力 图图2.10开始变量点开始变量点变量段，变变量段，变量压力大于量压力大于弹簧预压力弹簧预压力 当泵的工作压力当泵的工作压力P超过超过PB后，后，调节分力调节分力F2大于弹簧预紧力，使定大于弹簧预紧力，使定子环向减小偏心距的方向移动，泵子环向减小偏心距的方向移动，泵的排量开始下降变量）。的排量开始下降变量）。 改变弹簧预紧力改变弹簧预紧力1可以可以改变曲线的改变曲线的B点；调节最点；调节最大流量调节螺钉大流量调节螺钉2，可以调，可以调节曲线的节曲线的A点。点。 (2) 限压式外反馈变量叶片泵限压式外反馈变量叶片泵图图2.11外反馈限压式变量叶片泵外反馈限压式变量叶片泵1-转子；转子；2

7、-弹簧；弹簧；3-定子；定子；4-滑块滚针支承；滑块滚针支承；5-反馈柱塞；反馈柱塞；6-流量调节螺钉流量调节螺钉 设泵转子和定子间的最大偏心距为设泵转子和定子间的最大偏心距为emax，此时弹簧的，此时弹簧的预压缩量为预压缩量为x0，弹簧刚度为，弹簧刚度为kx，泵的偏心预调值为，泵的偏心预调值为e0，当压力逐渐增大，使定子开始移动时压力为当压力逐渐增大，使定子开始移动时压力为PB，则有，则有（2.13） )(0max0eexkApxxB 当泵压力为当泵压力为p时，定子移动了时，定子移动了x距离，也即弹簧压缩量增距离，也即弹簧压缩量增加加x，这时，这时 ：xee0（2.15） (2.14） )(

8、0max0 xeexkpAxx)(max0eexAkpxx（2.16） 压力为压力为P下真实偏心距下真实偏心距 2.3.2 双作用叶片泵双作用叶片泵 2.3.2.1 工作原理工作原理 双 作 用 叶双 作 用 叶片泵的原理和片泵的原理和单作用叶片泵单作用叶片泵相似，不同之相似，不同之处在于定子内处在于定子内表面是由两段表面是由两段长半径圆弧、长半径圆弧、两段短半径圆两段短半径圆弧和四段过渡弧和四段过渡曲线组成，且曲线组成，且定子和转子是定子和转子是同心的。同心的。 双作用叶片泵双作用叶片泵 2.3.2.1 工作原理工作原理 图中，当转子顺时图中，当转子顺时针方向旋转时，密针方向旋转时，密封工作

9、腔的容积在封工作腔的容积在左上角和右下角处左上角和右下角处逐渐增大，为吸油逐渐增大，为吸油区，在左下角和右区，在左下角和右上角处逐渐减小，上角处逐渐减小，为压油区；吸油区为压油区；吸油区和压油区之间有一和压油区之间有一段封油区将吸、压段封油区将吸、压油区隔开。油区隔开。 图图2.12 双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵工作原理1-定子；定子；2-压油口；压油口；3-转子；转子；4-叶片；叶片；5-吸油口吸油口 2.3.2.1 工作原理工作原理 这 种 泵 的这 种 泵 的转子每转一转，转子每转一转，每个密封工作腔每个密封工作腔完成吸油和压油完成吸油和压油动作各两次，所动作各两次，所以称为双作用叶

10、以称为双作用叶片泵。片泵。图图2.12 双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵工作原理1定子；定子；2 压油口；压油口；3 转子；转子；4 叶片；叶片；5 吸油口吸油口2.3.2.2 双作用叶片泵的平均流量计算双作用叶片泵的平均流量计算 当两叶片从当两叶片从a，b位位置转置转c，d位置时，排位置时，排出容积为出容积为M的油液；的油液；从从c，d转到转到e，f 时，时，吸进了容积为吸进了容积为M的油的油液。从液。从e，f 转到转到g，h时又排出了容积为时又排出了容积为M的油液；再从的油液；再从g，h转转回到回到a，b时又吸进了时又吸进了容积为容积为M的油液。的油液。 图图2.13 双作用叶片泵平均流量

11、计算原理双作用叶片泵平均流量计算原理 转子转一周，两叶转子转一周，两叶片间吸油两次，排油两片间吸油两次，排油两次，每次容积为次，每次容积为M；当；当叶片数为叶片数为Z时，转动一时，转动一周所有叶片的排量为周所有叶片的排量为2Z个个M容积，若不计叶片容积，若不计叶片几何尺度，此值正好为几何尺度，此值正好为环行体积的两倍。故泵环行体积的两倍。故泵的排量为：的排量为：BrRV)(222式中：式中： R-定子长半径；定子长半径； R-定子短半径；定子短半径；B-转子厚度。转子厚度。 实际平均流量实际平均流量为：为： vBnrRq)(222 考虑叶片厚度影响后，双作用叶考虑叶片厚度影响后，双作用叶片泵精

12、确流量计算公式为：片泵精确流量计算公式为：vBnbzrRrRqcos)( 2)(2 22（2.23） 2.3.2.3 叶片泵的高压化趋势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成随着技术的发展，双作用叶片的最高工作压力已达成2030MPa，这是因为双作用叶片泵转子上的径向力基本，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；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

13、的磨损。表面的磨损。叶片倾角叶片倾角 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：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： （1双叶片结构双叶片结构 定子转子叶片 各转子槽内装有两个经过倒角的叶片。两叶片的倒角部各转子槽内装有两个经过倒角的叶片。两叶片的倒角部分构成从叶片底部通向头部的分构成从叶片底部通向头部的V型油道，因而作用在叶片底、型油道，因而作用在叶片底、头部的油压力相等，合理设计叶片头部的形状，使叶片头部头部的油压力相等，合理设计叶片头部的形状，使叶片头

14、部承压面积略小于叶片底部承压面积。这个承压面积的差值就承压面积略小于叶片底部承压面积。这个承压面积的差值就形成叶片对定子内表面的接触力。形成叶片对定子内表面的接触力。 （2 2弹簧负载叶片结构弹簧负载叶片结构 叶片的底面上开有叶片的底面上开有三个弹簧孔，通过叶片三个弹簧孔，通过叶片头部和底部相连的小孔头部和底部相连的小孔及侧面的半圆槽使叶片及侧面的半圆槽使叶片底面与头部沟通。底面与头部沟通。接触压力为：叶片离心接触压力为：叶片离心力、惯性力和弹簧力。力、惯性力和弹簧力。 不过，弹簧在工作不过，弹簧在工作过程中频繁受交变压缩，过程中频繁受交变压缩，易引起疲劳损坏。易引起疲劳损坏。 图图2.15

15、弹簧负载叶片结构弹簧负载叶片结构弹簧转子 叶片定子 （3子母叶片结构子母叶片结构 图图2.16子母叶片结构子母叶片结构 t 子叶片母叶片压力油道中间压力腔压力平衡孔转子定子Bp1p1p21接压油腔接压油腔t 子叶片母叶片压力油道中间压力腔压力平衡孔转子定子Bp1p1p21叶片槽中装有母叶片和子叶片，母、子叶片能自由地相对叶片槽中装有母叶片和子叶片，母、子叶片能自由地相对滑动，正确选择子叶片和母叶片的宽度尺寸之比可使母叶片和滑动，正确选择子叶片和母叶片的宽度尺寸之比可使母叶片和定子的接触压力适当；定子的接触压力适当；转子上的压力平衡孔使母叶片的头部和底部液压力相等，转子上的压力平衡孔使母叶片的头

16、部和底部液压力相等，泵的排油压力通到母、子叶片之间的中间压力腔；泵的排油压力通到母、子叶片之间的中间压力腔；叶片作用在定子上的力为：叶片作用在定子上的力为： )(12ppbtF（2.24） 有阻力孔有阻力孔（4 4阶梯叶片结构阶梯叶片结构 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

17、较少。叶片及槽的形状较为复杂，加工工艺性较差，应用较少。 图图2.17 1定子；定子；2 转子；转子；3 中间油腔；中间油腔；4 压力平衡油道压力平衡油道 2431有阻力孔有阻力孔 2.3.3 2.3.3 单双叶片泵的特点比较单双叶片泵的特点比较 2.3.3.1 单作用叶片的特点单作用叶片的特点 l 存在困油现象存在困油现象 配流盘的吸、排油窗口间配流盘的吸、排油窗口间的密封角略大于两相邻叶片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，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因此，当上述被封闭的容腔发生变化时，会产生

18、与齿轮泵相生变化时，会产生与齿轮泵相类似的困油现象。类似的困油现象。 通常，通过配流盘排油窗通常，通过配流盘排油窗口边缘开三角卸荷槽的方法来口边缘开三角卸荷槽的方法来消除困油现象。消除困油现象。 l 配油盘：盘上有配油盘：盘上有1个吸油窗口和个吸油窗口和1个压油个压油窗，窗口之间为封油区，通常应使封油窗，窗口之间为封油区，通常应使封油区对应的中心角稍大于或等于两个叶片区对应的中心角稍大于或等于两个叶片之间的夹角，否则会使吸油腔和压油腔之间的夹角，否则会使吸油腔和压油腔连通，造成泄漏。当两个叶片间密封油连通，造成泄漏。当两个叶片间密封油液从吸油区过渡到封油区时，压力基本液从吸油区过渡到封油区时，

19、压力基本上与吸油压力相同，但当转子再继续旋上与吸油压力相同，但当转子再继续旋转一个微小角度时，使该密封腔突然与转一个微小角度时，使该密封腔突然与压油腔相通，其中压力突然升高，油液压油腔相通，其中压力突然升高，油液的体积突然收缩，压油腔中的油倒流进的体积突然收缩，压油腔中的油倒流进该腔，泵瞬时流量突然减小，引起液压该腔，泵瞬时流量突然减小，引起液压泵的流量脉动、压力脉动和噪声。泵的流量脉动、压力脉动和噪声。l三角槽三角槽(又称眉毛槽又称眉毛槽)：在配油盘的压油窗口靠叶片从封油区进入压油：在配油盘的压油窗口靠叶片从封油区进入压油区的一边开有一个，使两叶片之间的封闭油液在未进入压油区之前就通区的一边

20、开有一个，使两叶片之间的封闭油液在未进入压油区之前就通过该三角槽与压力油相连，其压力逐渐上升，因而缓减流量和压力脉动，过该三角槽与压力油相连，其压力逐渐上升，因而缓减流量和压力脉动，并降低了噪声。并降低了噪声。1,3-压油窗口；压油窗口；2,4-吸油窗口；吸油窗口； c-环形槽环形槽 l叶片沿旋转方向向后倾斜：为了更有利于叶片在惯性力叶片沿旋转方向向后倾斜：为了更有利于叶片在惯性力作用下向外伸出，而使叶片有一个与旋转方向相反的倾斜作用下向外伸出，而使叶片有一个与旋转方向相反的倾斜角，称后倾角，一般为角，称后倾角，一般为2424。 l转子承受径向液压力：单作用叶片泵转子上的径向液压转子承受径向液

21、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。高均受到限制。 l叶片顶、底部通油情况：压油腔一侧的叶片底部要通叶片顶、底部通油情况：压油腔一侧的叶片底部要通过特殊的沟槽和压油腔相通；吸油腔一侧的叶片底部要过特殊的沟槽和压油腔相通；吸油腔一侧的叶片底部要和吸油腔相通，这里的叶片仅靠离心力的作用顶在定子和吸油腔相通，这里的叶片仅靠离心力的作用顶在定子内表面上。内表面上。 l流量的脉动性：泵内叶片数越多，流量脉动率越小，此流量的脉动性：泵内叶片数越多，流量脉动率越小，此外，奇数叶片的泵的脉动率比偶数

22、叶片的泵的脉动率小，外，奇数叶片的泵的脉动率比偶数叶片的泵的脉动率小，所以单作用叶片泵的叶片数均为奇数，一般为所以单作用叶片泵的叶片数均为奇数，一般为13或或15片。片。2.3.3.2 双作用叶片泵的结构特点双作用叶片泵的结构特点 l定子过度曲线定子过度曲线 定子内表面的定子内表面的曲线由四段圆弧和曲线由四段圆弧和四段过渡曲线组成。四段过渡曲线组成。l定子曲线：它直接影响着定子曲线：它直接影响着泵的流量均匀性、噪声、磨泵的流量均匀性、噪声、磨损等，同时过渡曲线应保证损等，同时过渡曲线应保证叶片贴紧在定子内表面上叶片贴紧在定子内表面上, ,保证叶片在转子槽中径向运保证叶片在转子槽中径向运动时速度

23、和加速度的变化均动时速度和加速度的变化均匀匀, ,使叶片对定子的内表面使叶片对定子的内表面的冲击尽可能小。的冲击尽可能小。过渡曲线如采用阿基米德螺旋线，则叶片泵的流量理论上没有脉过渡曲线如采用阿基米德螺旋线，则叶片泵的流量理论上没有脉动，可是叶片在大、小圆弧和过渡曲线的连接点处产生很大的动，可是叶片在大、小圆弧和过渡曲线的连接点处产生很大的径向加速度，对定子产生冲击，造成连接点处严重磨损径向加速度，对定子产生冲击，造成连接点处严重磨损,并发生并发生噪声。在连接点处用小圆弧进行修正，可以改善这种情况，在噪声。在连接点处用小圆弧进行修正，可以改善这种情况，在较为新式的泵中采用较为新式的泵中采用“等

24、加速等加速-等减速曲线如图）。高次曲等减速曲线如图）。高次曲线和余弦曲线等也是目前得到较广泛应用的几种曲线。线和余弦曲线等也是目前得到较广泛应用的几种曲线。 l叶片安放角叶片安放角 叶片在工作过程中，受离心力和叶片叶片在工作过程中，受离心力和叶片根部压力油的作用根部压力油的作用,使叶片和定子紧密使叶片和定子紧密接触。当叶片转至压油区时，定子内接触。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其变化规律与叶片径向速度变化规律相同律相同-即从零逐渐增加到最大，又从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。当叶片有安动灵活，