雙作用葉片泵
1.工作原理
圖A所示為雙作用葉片泵的工作原理。其工作原理與單作用葉片泵相似,不同之處在于雙作用葉片泵的定子內(nèi)表面似橢圓,由兩大半徑R圓弧、兩小半徑r圓弧和四段過渡曲線組成,且定子和轉(zhuǎn)子同心。配油盤上開兩個(gè)吸油窗口和兩個(gè)壓油窗口。當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),葉片由小半徑r處向大半徑R處移動(dòng)時(shí),兩葉片間容積增大,通過吸油窗口a吸油;當(dāng)葉片由大半徑R處向小半徑r處移動(dòng)時(shí),兩葉片間容積減小,液壓油油液壓力升高,通過壓油窗口b壓油。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周,每一葉片往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次。故這種泵稱為雙作用葉片泵。雙作用葉片泵的排量不可調(diào),是定量泵。
2.排量和流量的計(jì)算
由圖A可知,葉片泵每轉(zhuǎn)一周,兩葉片組成的工作腔由最小到最大變化兩次。因此,葉片泵每轉(zhuǎn)一周,兩葉片間的油液排出量為大圓弧段R處的容積與小圓弧段r處的容積的差值的兩倍。若葉片數(shù)為z,當(dāng)不計(jì)葉片本身的體積時(shí),通過計(jì)算可得雙作用葉片泵的排量為
V=2π(R2-r2)b (1)
泵的流量為
q=2π(R2-r2)bnηv (2)
式中,R為定子的長半徑;,r為定子的短半徑;b為葉片的寬度;n為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速;ηv為葉片泵的容積效率。
由上述的流量計(jì)算公式可知,流量的大小由泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定,當(dāng)轉(zhuǎn)速選定后,液壓泵的流量也就確定了。因此,雙作用葉片泵的流量不能調(diào)節(jié),是定量泵。如果不考慮葉片厚度的影響,其瞬時(shí)流量應(yīng)該是均勻的。但實(shí)際上葉片具有一定的厚度,長半徑圓弧和短半徑圓弧也不可能完全同心,泵的瞬時(shí)流量仍將出現(xiàn)微小的脈動(dòng),但其脈動(dòng)率較其他形式的泵小得多,只要合理選擇定子的過渡曲線及與其相適應(yīng)的葉片數(shù)(為4的倍數(shù),通常為12片或16片),理論上可以做到瞬時(shí)流量無脈動(dòng)。
3.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
(1)定子過渡曲線定子曲線是由四段圓弧和四段過渡曲線組成的,定子所采用的過渡曲線要保證葉片在轉(zhuǎn)子槽中滑動(dòng)時(shí)的速度和加速度均勻變化,以減小葉片對定子內(nèi)表面的沖擊和噪聲。目前雙作用葉片泵定子廣泛采用性能良好的等加速等減速曲線,但還會(huì)產(chǎn)生一些柔性沖擊。為了更好地改善這種情況,有些葉片泵定子過渡曲線采用了高次曲線。
(2)徑向液壓力平衡 由于吸、壓油口對稱分布,轉(zhuǎn)子和軸承所受到的徑向壓力是平衡的,所以這種泵又稱為平衡式葉片泵。
(3)端面間隙自動(dòng)補(bǔ)償 如圖B所示為中壓雙作用葉片泵的典型結(jié)構(gòu)。由圖可見,為了減小端面泄漏,采取的間隙自動(dòng)補(bǔ)償措施是將右配流盤的右側(cè)與壓油腔相通,使配流盤在液壓推力作用下壓向定子。泵的工作壓力越高,配流盤就會(huì)越加貼緊定子,因此使容積效率得到一定的提高。
(4)提高工作壓力的措施一般的雙作用葉片泵為了保證葉片與定子內(nèi)表面緊密接觸,葉片底部都是通壓油腔的(在圖A中,葉片底部b腔通過右配流盤上的環(huán)形槽a與壓油腔連通),但當(dāng)葉片處在吸油腔時(shí),葉片底部作用著壓油腔的壓力、頂部作用著吸油的壓力,這一壓力差使葉片以很大的力壓向定子內(nèi)表面,加速了定子內(nèi)表面的磨損,影響了泵的壽命。對高壓泵來說,這一問題更為突出,所以高壓葉片泵必須在結(jié)構(gòu)上采取措施,使葉片壓向定子的作用力減小,常用的有雙葉片結(jié)構(gòu)、子母葉片結(jié)構(gòu)及階梯葉片結(jié)構(gòu)等。圖C所示為雙葉片結(jié)構(gòu),在轉(zhuǎn)子的每一葉片槽內(nèi)裝有兩個(gè)可相互滑動(dòng)的葉片1、2,葉片頂部倒角部分形成油室,經(jīng)葉片中間小孔c與葉片底部b油室相通,使葉片上、下油壓作用力基本相等。圖D為子母葉片結(jié)構(gòu),母葉片1的根部L腔經(jīng)轉(zhuǎn)子2上虛線所示的油孔始終與頂部油腔相通,而子葉片4和母葉片1之間的小腔C通過配流盤經(jīng)K槽始終和壓力油相通。這樣在吸油區(qū),葉片壓向定子內(nèi)表面的力只是小腔C的液壓力,從而避免產(chǎn)生過大的壓緊力。
(5)葉片前傾為解決葉片在高壓排油區(qū)退回困難,使轉(zhuǎn)子槽按旋轉(zhuǎn)方向傾斜一角度(通常10°~14°),可以減少與葉片垂直的力,使葉片在轉(zhuǎn)子槽移動(dòng)靈活。