定量葉片泵設(shè)計(jì)與計(jì)算

1、1雙作用葉片泵簡(jiǎn)介1.1 雙作用葉片泵組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)：定子、轉(zhuǎn)子、葉片、配油盤(pán)、傳動(dòng)軸、殼體等1.2 雙作用葉片泵工作原理閽31-19雙例朗掰舊繳唾作原理Fig1-1Dou呻-曬g£n拶刪P3-1C班伊驕燈片5-吸油口1一定子；2吸油口；3一轉(zhuǎn)子；4一葉片；5壓油口如圖1-1所示。它的作用原理和單作用葉片泵相似，不同之處只在于定子表面是由兩段長(zhǎng)半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過(guò)渡曲線八個(gè)部分組成，且定子和轉(zhuǎn)子是同心的。在圖示轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的情況下，密封工作腔的容積在左上角和右下角處逐漸增大，為吸油區(qū)，在左下角和右上角處逐漸減小，為壓油區(qū)；吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)把它們隔開(kāi)。

2、這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)密封工作腔完成吸油和壓油動(dòng)作各兩次，所以稱為雙作用葉片泵。泵的兩個(gè)吸油區(qū)和兩個(gè)壓油區(qū)是徑向?qū)ΨQ的，作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力徑向平衡，所以又稱為平衡式葉片泵。定子內(nèi)表面近似為橢圓柱形，該橢圓形由兩段長(zhǎng)半徑R兩段短半徑r和四段過(guò)渡曲線所組成。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片在離心力和建壓后根部壓力油的作用下在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)作徑向移動(dòng)而壓向定子內(nèi)表，由葉片、定子的內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子的外表面和兩側(cè)配油盤(pán)間形成若干個(gè)密封空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，處在小圓弧上的密封空間經(jīng)過(guò)渡曲線而運(yùn)動(dòng)到大圓弧的過(guò)程中，葉片外伸，密封空間的容積增大，要吸入油液；再?gòu)拇髨A弧經(jīng)過(guò)渡曲線運(yùn)動(dòng)到小圓弧的過(guò)程中，葉片被定子內(nèi)壁逐漸壓

3、進(jìn)槽內(nèi)，密封空間容積變小，將油液從壓油口壓出，因而，當(dāng)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)工作空間要完成兩次吸油和壓油，所以稱之為雙作用葉片泵，這種葉片泵由于有兩個(gè)吸油腔和兩個(gè)壓油腔，并且各自的中心夾角是對(duì)稱的，所以作用在轉(zhuǎn)子上的油液壓力相互平衡，因此雙作用葉片泵又稱為卸荷式葉片泵，為了要使徑向力完全平衡，密封空間數(shù)即葉片數(shù)應(yīng)當(dāng)是雙數(shù)。1.3 雙作用葉片泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1雙作用葉片泵的轉(zhuǎn)子與定子同心；2雙作用葉片泵的定子內(nèi)表面由兩段大圓弧、兩段小圓弧和四段定子過(guò)渡曲線組成；3雙作用葉片泵的圓周上有兩個(gè)壓油腔、兩個(gè)吸油腔，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸、壓油各兩次雙作用式04雙作用葉片泵的吸、壓油口對(duì)稱，轉(zhuǎn)子軸和軸承的徑向液壓作用力

4、基本平衡即徑向力平衡卸荷式。5雙作用葉片泵的所有葉片根部均由壓油腔引入高壓油，使葉片頂部可靠地與定子內(nèi)表面密切接觸。6M專統(tǒng)雙作用葉片泵的葉片通常傾斜安放，葉片傾斜方向與轉(zhuǎn)子徑向輻射線成傾角9,且傾斜方向不同于單作用葉片泵，而沿旋轉(zhuǎn)方向前傾，用于改善葉片的受力情況，最近觀點(diǎn)認(rèn)為傾角為0：最佳。1.4 雙作用葉片泵排量和流量計(jì)算R21.,.I:I-:!:，一s:r:rJTKr:r-W322軟W押M明博的流簟計(jì)算1-轉(zhuǎn)軍場(chǎng)2批片片33-籠手如圖1-2所示，泵的排量為22、Vp=2M-V2Z/(2n)=B(R-r)(1-1)式中R-一定子內(nèi)表面長(zhǎng)圓弧半徑；r定子內(nèi)表面短圓弧半徑；B一轉(zhuǎn)子或葉片寬度；

5、Z一葉片數(shù)。若葉片厚度為6,且傾斜9角安裝，則它在槽內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)造成葉片泵的排量損失為2(R-r)Z、.(R-r)Z、.B：-B：2二cos二二cos二雙作用葉片泵的真正排量為一31(m/rad)C.Z二cosV=B(Rr)(R+r)(1-2)(m3/s)(1-3)設(shè)計(jì)原始參數(shù)：額定排量：q=9.0ml/r額定壓力：p=7.0MPa額定轉(zhuǎn)速：n=1450r/min3設(shè)計(jì)方案分析與選定1.1.4 設(shè)計(jì)總體思路本設(shè)計(jì)為定量葉片泵的設(shè)計(jì)，葉片泵實(shí)現(xiàn)定量可以是定心的單作用葉片泵和雙作用葉片泵，此處選擇雙作用葉片泵進(jìn)行設(shè)計(jì)。以雙作用葉片泵本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)定量，并參考YB型葉片泵結(jié)構(gòu)，結(jié)合現(xiàn)有新技術(shù)和新

6、觀點(diǎn)進(jìn)行雙作用葉片泵的設(shè)計(jì)。1.2.4 泵體結(jié)構(gòu)方案分析與選定本設(shè)計(jì)為單級(jí)雙作用葉片泵，它分為單級(jí)圓形平衡式葉片泵和單級(jí)方形平衡式葉片泵兩種類型。1 圓形葉片泵圓形葉片泵的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和存在問(wèn)題：1采用固定側(cè)板，轉(zhuǎn)子側(cè)面與側(cè)板之間的間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償，高壓時(shí)泄漏嚴(yán)重。只能工作在7.0MPa以下的中、低壓。2進(jìn)、出油道都鑄造在泵體內(nèi)稱為暗油道,鑄造清沙困難。而且油道狹窄，高轉(zhuǎn)速時(shí)由于流速過(guò)快，流動(dòng)阻力大，容易出現(xiàn)吸空和氣蝕。3%則板與轉(zhuǎn)子均帶耳軸，雖然支承定心較好，但毛坯費(fèi)料，加工不方便。這種結(jié)構(gòu)裝配時(shí)對(duì)后泵蓋聯(lián)接螺釘擰緊扭矩的均勻性要求很嚴(yán)，否則容易導(dǎo)致側(cè)板和轉(zhuǎn)子的傾側(cè)，使側(cè)板與轉(zhuǎn)子端面的軸向間

7、隙不均勻，造成局部磨損。1 方形葉片泵方形葉片泵主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與圓形葉片泵相比，主要有以下改進(jìn)：1簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，在同等排量的情況下，外形尺寸和重量比圓形泵大大減小。2取梢轉(zhuǎn)子和側(cè)板的耳軸，改善了加工工藝性，而且可節(jié)省毛坯材料。裝配時(shí)即使泵蓋四個(gè)螺栓的擰緊力矩不很均勻，也不致影響側(cè)板與轉(zhuǎn)子端面的均勻密合。3采用浮動(dòng)壓力側(cè)板，提高了容積效率和工作壓力。4進(jìn)油道設(shè)在泵體，排油道設(shè)在泵蓋，均為開(kāi)式油道，不僅鑄造方便，而且油道通暢，即使高轉(zhuǎn)速工作時(shí)流動(dòng)阻力也較小.5傳動(dòng)釉輸入端一側(cè)的支承較強(qiáng)，能夠承受徑向載荷，允許用皮帶或齒輪直接驅(qū)動(dòng)，有一定的耐沖擊和振動(dòng)能力。1 方案選定綜上所述，方形葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊，

8、體積小，能夠適應(yīng)高轉(zhuǎn)速和較高壓力工作，耐沖擊、振動(dòng)能力較強(qiáng)等特點(diǎn)，因此特別適用于工程車輛液壓系統(tǒng)。加之其加工工藝性也比圓形泵優(yōu)越得多，所以在一般工業(yè)機(jī)械上也獲得廣泛應(yīng)用，已逐步取代圓形泵。綜合考慮以上因素選定方形葉片泵為本設(shè)計(jì)的葉片泵類型。1.3.4 葉片傾斜角方案分析選定1 葉片傾角對(duì)葉片受力的影響圖3-1葉片頂端受力分解圖3-2轉(zhuǎn)子對(duì)葉片的作用力定子對(duì)葉片頂部產(chǎn)生的反作用合力F可以分解為Fp和Ft兩個(gè)分力見(jiàn)圖3-1>,其中橫向分力Ft枝葉片靠向轉(zhuǎn)于榴一側(cè)并形成轉(zhuǎn)子槽對(duì)葉片的接觸反力和摩擦阻力見(jiàn)圖3-2>,對(duì)葉片的自由滑動(dòng)十分不利，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)造成轉(zhuǎn)子槽的局部磨損，導(dǎo)致泄漏增加，甚

9、至因摩擦力太大而使葉片被咬住不能伸縮滑動(dòng)。止匕外，F(xiàn)t還使葉片懸伸部分承受彎矩作用，假如Ft力過(guò)大，或者葉片懸伸過(guò)長(zhǎng)，葉片還有可能折斷。因此，F(xiàn)t分力的存在對(duì)葉片泵的壽命和效率都很不利，設(shè)計(jì)上應(yīng)設(shè)法盡量減小其數(shù)值。由圖3-1和圖3-2(3-1)FP=FcosFtuFsin式中，e為合力F的作用方向與葉片間的夾角(3-2)Fi=frTiF2=frT2式中，fr為轉(zhuǎn)子槽與葉片摩擦系數(shù)。合力F與葉片之間的夾角小越小，則分力Ft越小。最理想的情況是令葉片的方向正好與F力的作用方向一致，這時(shí)e=0,，F(xiàn)t=0,由Ft引起的轉(zhuǎn)于對(duì)葉片的接觸反力和摩擦力亦為零，葉片的伸縮滑動(dòng)將完全不受轉(zhuǎn)于槽阻礙。圖3-3葉

10、片傾角與作用力方向在圖3-3中，a是定子曲線接觸點(diǎn)處法線方向與葉片方向的夾角，稱為壓力角，不是定子與葉片的摩擦角。由圖可見(jiàn)，各角度之間存在如下關(guān)系-(3-3)因此，要使4角為0應(yīng)使壓力角等于摩擦角yo由此得出結(jié)論；定子曲線與葉片作用的壓力角口等于摩擦角尸時(shí).對(duì)葉片產(chǎn)生的橫向作用力Ft最小，葉片與轉(zhuǎn)子槽之間的相互作用力和摩擦磨損量最小，所以壓力角的最優(yōu)值%p為-op=arctgf0=(3-4)當(dāng)摩擦系數(shù)f0=0.13時(shí)，0%=不=7。如圖3-3所示，在葉片向旋轉(zhuǎn)方向前傾放置的情況下，吸油區(qū)定子與葉片作用的用力角a為：一%(3-5)式中中為定子曲線接觸點(diǎn)A處的法線與半徑OA的夾角，區(qū)為葉片的傾斜角

11、,即葉片方向與半徑方向OA的夾角。3.3.2葉片傾角的兩種觀點(diǎn)1傳統(tǒng)觀點(diǎn)：平衡泵葉片應(yīng)具有一定的前傾角內(nèi)傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，平衡式葉片泵的葉片應(yīng)該向旋轉(zhuǎn)方向朝前傾斜放置。以往生產(chǎn)的大多數(shù)葉片泵亦按此原則設(shè)計(jì)制造，葉片前傾角其至達(dá)10CU14；0這種觀點(diǎn)的主要理由如圖3-4a所示：定子對(duì)葉片彳用的橫向分力Ft取決于法向接觸反力Fn和壓力角«,即Ft=FnSinot,為了使Fn盡可能沿葉片方向作用，以減小有害的橫向分Ft,壓力角0越小越好。因此令葉片相對(duì)于半徑方向傾斜一個(gè)角度01,傾斜方向是葉項(xiàng)沿旋轉(zhuǎn)方向朝前偏斜，使壓力角口小于中角，即a=甲-日1,否則壓力角a=中將較大。2新觀點(diǎn)：認(rèn)為取葉片

12、前傾角日1=0，更為合理影響壓力角«大小的因素包括定子曲線的形狀反映為中角的大小和葉片的傾斜角0。實(shí)際上定子曲線各點(diǎn)的中角是不同的，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，要使壓力角口在定子各接觸點(diǎn)均保持為最優(yōu)值a=a0p=尸，除非葉片傾斜角4能在不同轉(zhuǎn)角時(shí)取不同的值，且與中保持同步反值變化，而這在結(jié)構(gòu)上是不可能實(shí)現(xiàn)的。因此,葉片在轉(zhuǎn)子上安放的傾斜角只能取一個(gè)固定平均合理值，使得運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在定子曲線上有較多的壓力角接近于最優(yōu)值Uop=。由計(jì)算機(jī)對(duì)不同葉片泵所作的計(jì)算表明，為使壓力角口保持為最優(yōu)值，相府的葉片傾斜角仇通常需在正負(fù)幾度沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向朝后傾斜為負(fù)的范圍內(nèi)變化，其平均值接近于零度；加之從制遠(yuǎn)方便考慮，所

13、以近期開(kāi)發(fā)的高性能葉片泵傾向于將葉片沿轉(zhuǎn)子徑向放置，即葉片的傾斜角以=0，。a>b>圖3-4葉片前傾時(shí)壓力角a壓油區(qū)b吸油區(qū)3.3.3我傾向的觀點(diǎn)新觀點(diǎn)：葉片傾角為0.理由：傳統(tǒng)觀點(diǎn)是靠經(jīng)驗(yàn)得出的值，而現(xiàn)代通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)能計(jì)算解決這類復(fù)雜問(wèn)題，并通過(guò)計(jì)算證明了傳統(tǒng)觀點(diǎn)的錯(cuò)誤。傳統(tǒng)觀點(diǎn)的錯(cuò)誤還在于：1在分析定子對(duì)葉項(xiàng)的作用力時(shí)未考感摩擦力Ff的影響，計(jì)算有害的橫向分力Ft使不是以反作用合力F為依據(jù)，而是以法向接觸反力匕為依據(jù)，因而得出壓力角口越小越好的錯(cuò)誤結(jié)論。實(shí)際上由于存在摩擦力Ff,當(dāng)壓力角a=0，時(shí),定子對(duì)葉頂?shù)姆醋饔煤狭并不沿葉片方向作用，即并非處于最有利的受力狀

14、態(tài)，這時(shí)轉(zhuǎn)子槽對(duì)葉片的接觸反力和摩擦力并不為零。2忽視了平衡式葉片泵的葉片在吸油區(qū)和壓油區(qū)受力情況大不相同，而且吸油區(qū)葉片受力較壓油區(qū)嚴(yán)重得多的現(xiàn)實(shí)，錯(cuò)誤地把改善葉片受力的著眼點(diǎn)放在壓油區(qū)而不是吸油區(qū)。葉片向前傾角4有利于成小壓力角的結(jié)論實(shí)際上只適用于壓油區(qū)。相反，由圖3-4b可見(jiàn)，在吸油區(qū)葉片前傾反而使壓力角口增大，變?yōu)?中+Q,使受力情況更加惡劣。3.3.4葉片傾角方案選定綜上，設(shè)計(jì)的平衡式葉片泵的葉片前傾角選擇4=0。3.4定子過(guò)渡曲線方案分析與選定平衡式葉片泵定子大、小圓弧之間過(guò)渡曲線的形狀和性質(zhì)決定了葉片的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)泵的性能和壽命影響很大，所以定子曲線問(wèn)題主要也就是大、小圓弧之間連

15、接過(guò)渡曲線的問(wèn)題。定子曲線的設(shè)計(jì)即指的這部分過(guò)渡曲線的設(shè)計(jì)。由于定子曲線對(duì)葉片泵的排量、輸出流量的脈動(dòng)、沖擊振動(dòng)、噪聲、效率和使用壽命都有重要影響，所以定子曲線是葉片泵設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。2 雙作用葉片泵性能對(duì)定子曲線的要求1使輸出流量脈動(dòng)小泵瞬時(shí)流量公式：_dV_2_2JdSj小八、Qtr=R-=B&（R-R）-2BtiZ（3-6）dtj=dtdSjdSj.d：（）而）二|jdtd:costd:由上式知泵輸出流星的均勻性取決于處在一個(gè)區(qū)段定子曲線范圍內(nèi)各葉片徑向運(yùn)動(dòng)速度之和是否變化，或者說(shuō)取決于定子曲線相應(yīng)各點(diǎn)的矢徑變化之和Z*是否能保持為常數(shù)。最簡(jiǎn)單的情況是定子曲線的速度特性v（中）在

16、整個(gè)a角范圍內(nèi)保持為常數(shù)，這時(shí)只要處于吸油區(qū)的葉片數(shù)k=常數(shù)，就有常數(shù)-02=常數(shù)，輸出流量的脈動(dòng)就為零。jjd2葉片不脫離定子雖然平衡式葉片泵在進(jìn)入工作狀態(tài)后主要靠根部壓力油的作用將葉片頂出與定子保待接觸，但在泵啟動(dòng)之初，由于根部壓力尚來(lái)建立，卻只能依靠離心力使葉片伸出。在這種情況下使葉片與定子保持接觸而不脫空的條件是R町-L«2-a0,即要求對(duì)定于曲線的徑向加速度加以限制，以保證葉片2的離心加速度大于定于曲線矢徑增長(zhǎng)的加速度。這樣，在根部無(wú)油壓作用的情況下，吸油區(qū)葉片的徑向運(yùn)動(dòng)才能跟上定子曲線矢徑的增長(zhǎng)，并對(duì)定子有適當(dāng)?shù)慕佑|壓力。值得注意的是，定子長(zhǎng)、短半徑的差值（R2-Ri）對(duì)

17、加速度值的影響很大，如果差值太大，即定子曲線的升程太大，則徑向運(yùn)動(dòng)的速度和加速度將很大，有可能會(huì)出現(xiàn)葉片的離心力不足以克服加速外伸運(yùn)動(dòng)的慣性力，以致跟不上定子曲線矢徑的增長(zhǎng)而脫離定子的現(xiàn)象。3葉片無(wú)沖擊振動(dòng)，低噪聲如果定子曲線在某些點(diǎn)上的徑向速度U發(fā)生突變，則曲線上該點(diǎn)的徑向加速度a在理論上等于無(wú)窮大。若a=+g,葉片在該點(diǎn)將出現(xiàn)瞬間脫離定子的現(xiàn)象；若a=*，則葉片對(duì)定于產(chǎn)生很大的沖擊力，二者均會(huì)引起撞擊噪聲和嚴(yán)重磨損。有些書(shū)中把這種現(xiàn)象稱為“硬沖”，是葉片泵正常工作所不允許的。為了消除徑向速度的突變，要求定子曲線處處光滑連續(xù)，與大、小圓弧的連接點(diǎn)處有公共切線。根據(jù)分?jǐn)?，定子曲線加速度a（2的

18、急劇變化和加速度變化率J（平）的突變也會(huì)使葉片對(duì)定子的壓緊力發(fā)生變化，是引起葉片振動(dòng)沖擊產(chǎn)生噪聲的重要原因。把因加速度突變而引起的沖擊稱為“軟沖”。無(wú)沖擊、低噪聲對(duì)定子曲線的要求是曲線的速度u、加速度a和加速度變化率J都連續(xù)光滑變化，沒(méi)有突變。止匕外，為了減輕閉死容積高壓回流或高壓噴流所引起的沖擊和高壓流體噪聲，往往還要求擴(kuò)大定子曲線的范圍角a,使定子曲線具有預(yù)壓縮或預(yù)擴(kuò)張的功能。4>>葉片的受力狀態(tài)良好圖3-5定子曲線的壓力角定子曲線某點(diǎn)矢徑以邛）與曲線該點(diǎn)的法線之夾角中稱為定于曲線的壓力角，如圖3-5所示。根據(jù)高等數(shù)學(xué)的知識(shí):tg，二d：（）：（：）d：(3-7)當(dāng)葉片沿轉(zhuǎn)子徑

19、向放置時(shí)，定子曲線的壓力角中也就是葉片與定子接觸的壓力角。壓力角過(guò)大會(huì)使定子對(duì)葉片的作用力與葉片方向之間的夾角巾增大，導(dǎo)致橫向分力Ft的增大見(jiàn)圖3-1、圖3-2,使葉片受力狀態(tài)惡化，影響泵的壽命和效率。由式tg5=d呼）可見(jiàn)dJl越大，相應(yīng)的P（CP）越小，則中越大。因止匕，（：）d：d:為了不使壓力角過(guò)大，應(yīng)限制定子曲線徑向速度的最大值。2 定子曲線應(yīng)具備的特性綜上所述，對(duì)定子曲線的速度、加速度和加速度變化率等特性和曲線升程的具體要求歸納如下：1速度特性：（：）要求速度特性曲線連續(xù)光滑，沒(méi)有突變。最大速度值受葉片與定子接觸壓力角合理值的限制。圖3-6定子曲線的速度組合為保證泵的輸出流量脈動(dòng)小

20、.要求相鄰間隔為葉片間隔角的任意點(diǎn)之速度組合等于或近于常數(shù)。例如如圖3-6所示，設(shè)葉片的間隔角為P,吸油區(qū)范圍內(nèi)有兩塊葉片，其所在點(diǎn)是1-2,或1）-2）,或1-2等。要求''""52%+%,2.%常數(shù)2加速度特性a*要求加速度特性曲線連續(xù)光滑，沒(méi)有突變，不出現(xiàn)加速度為無(wú)窮大的點(diǎn)。最大加速度值受葉片不脫離定子條件的限制。3加速度變化用J（2要求jT）曲線連續(xù)光滑，沒(méi)有突變，不出現(xiàn)j值為無(wú)窮大的點(diǎn)。jF）的最大值受低噪聲性能要求的限制。J值在較小范圍內(nèi)變化且保持連續(xù)的定子曲線能在一定程度上控制葉片的振動(dòng)，稱為低噪聲曲線。不但BM制J值連續(xù)變化的大小，而且在曲線

21、端點(diǎn)上也不出現(xiàn)J值突變的曲線能消除激振作用，更好地實(shí)現(xiàn)葉片無(wú)沖擊的徑向運(yùn)動(dòng)，稱為無(wú)沖擊低噪聲曲線。4升程當(dāng)定子長(zhǎng)半徑R2一定時(shí)，增大升程（R2-R）可以不增大泵的外形尺寸而獲得較大的排量。但無(wú)論何定子曲線，其%ax、amax、Jmax均與（R2-R）成正比，故前述有關(guān)限制ax、amax、Jmax值的要求同時(shí)也限制了允許的最大升程。由于不同類型曲線的%ax、amax、Jmax值與濕2-R）之間的比例系數(shù)不同，所以采取不同的定子曲線時(shí)，允許的最大升程即允許的長(zhǎng)、短半徑之差也不同。值得注意的是，上述對(duì)u、a、J特性的要求也應(yīng)包括定子曲線與長(zhǎng)、短徑圓弧的連接點(diǎn)在內(nèi)，當(dāng)定子曲線在端點(diǎn)上不能按上述特性要求

22、與圓弧段光滑連接時(shí)，在連接處應(yīng)設(shè)一小段經(jīng)修正的連接過(guò)渡曲線。2 各種定子曲線的分析、比較和選擇1等加速等減速曲線等加速等減速曲線是目前應(yīng)用的最廣泛的一種曲線，它的優(yōu)點(diǎn)是在葉片不“脫空”的條件下，可以得到最大的R值，止匕外，因叱曲線是斜直線，容易組rd:合成V（X）=常數(shù)的情形，即容易實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)流量均勻。其缺點(diǎn)是最大壓力角偏d:ior大，在邛=0、華=一和中=C（三點(diǎn)存在“軟沖”點(diǎn)。2a>b>圖3-7等加速等減速曲線的速度組合a>u=2P,k=2b>a=4p,k=4如圖3-7所示，只要定子曲線范圍角«正好是葉片間隔角2=2n/z的偶倍數(shù)，即處在定子曲線范圍內(nèi)的葉片

23、數(shù)k保持為某個(gè)偶數(shù)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中葉片所在點(diǎn)的速度組合就能保持為常數(shù)，使輸出流量脈動(dòng)為零。當(dāng)口=2時(shí)，k=2圖3-7a>,有-2(0e=常數(shù)max當(dāng)ot=4P時(shí)，k=4圖3-7b>，有晨=2嗔=4（5旦0=常數(shù)jJ：由圖，等加速等減速曲線的U特性曲線雖然連續(xù)，但有不光滑的折點(diǎn)。在邛=0、a/2和豆三處出現(xiàn)加進(jìn)度a的突變，使J為無(wú)窮大，產(chǎn)生很大的沖擊振動(dòng)。最大加速度amax值以等加速曲線為最小，因而不易出現(xiàn)葉片與定子的脫空；或者說(shuō)，在滿足葉片不脫空條件的情況下，等加速曲線允許定于長(zhǎng)、短半徑有較大的差值。2>正弦加速曲線正弦加速曲線雖然消除了加速度的突變，但在曲線端點(diǎn)平=0和5=a處

24、仍有J的突變，存在激振作用。圖3-8等加速與正弦加速的過(guò)渡曲線圖圖中點(diǎn)劃線為等加速曲線、實(shí)線為正弦加速曲線3弦加速曲線在定子長(zhǎng)、短半徑R2、Ri和曲線范圍角a一定的情況下.余弦曲線的Umax值和最大壓力角中max較小，葉片受力情況較好。但曲線在邛=0和5=a處存在加速度a的突變，該兩處的J為無(wú)窮大，激振嚴(yán)重。4修正的阿基米德螺線修正范圍角圖3-9“圓修”的阿基米德螺線其中虛線段式表示“圓修”過(guò)以后的修正段對(duì)于阿基米德螺線，如果兩端不作修正，則在整個(gè)«角范圍內(nèi)速度V=絲&切=常數(shù),只要«角等于葉片間隔角P的整數(shù)倍，速度組合就等于a常數(shù)。但這種曲線在中=0和邛=0（的端

25、點(diǎn)上速度U有突變，以致加速度a出現(xiàn)無(wú)窮大，所以必須對(duì)曲線兩端進(jìn)行修正。圖4-4采取的是正弦加速修正，修正后兩端平角范圍內(nèi)的速度是變化值，這時(shí)只要適當(dāng)配置修正范圍角平和葉片數(shù)，仍可獲得較理想的速度組合。修正的阿基米德螺線雖然u、a特性曲線均連續(xù)無(wú)突變，但在平=0、A6（u中卜a等處加速度特性曲線出現(xiàn)不光滑的折點(diǎn)，所以J有突變，仍然有激振作用。增大修正范圍角A中，可以減小J值突變的幅度。5高次型曲線高次曲線能夠充分滿足葉片泵對(duì)定子曲線徑向速度、加速度和加速度變化率等項(xiàng)特性的要求，尤其在控制葉片振動(dòng)、降低噪聲方面具有突出的優(yōu)越性，為現(xiàn)代高性能低噪聲葉片泵廣泛采用。高次曲線的一般表達(dá)式為nA中)=z句

26、=%+a3+a2中2+ann(3-8)i=0為了使P即)的三階導(dǎo)數(shù)存在而且連續(xù)光滑變化，方程的次數(shù)至少不得低于5次，即要求n>50d3二當(dāng)n=5時(shí)，矢徑的三階導(dǎo)數(shù)為J=6a3+24a4中+60a即2,是一個(gè)二次多d3d3：項(xiàng)式，還可以進(jìn)一步求解兩次導(dǎo)數(shù)。因此三是一條光滑連續(xù)的曲線。若nW4,d3則不能滿足此要求。但是，隨著方程次數(shù)的增高，矢徑P二階、三階導(dǎo)數(shù)的最大值UmaxGmax增大。因此，為了限制+ax、amax值，以保證葉片受力良好，不脫離定子，方程次數(shù)也不宜太高，一股取nE8?？紤]加工難度，這里主要分析典型高次曲線即5次曲線。為了使定子曲線兩端與大、小圓弧連續(xù)光滑銜接，5次曲線必

27、須滿足的最基本的邊界條件是：當(dāng)中=0時(shí).'2：(0)=R/(0)=：(0)=0,a(0)=：(0)=0當(dāng)=：時(shí).一一'2：(：)=R1,.(：)=,：-(：)=0,a(：)='：-(二)二0滿足以上兩組六項(xiàng)邊界條件的高次曲線方程是5次曲線方程：P()=%+aF+a2平2+a353+a44+a5邛5(3-9)根據(jù)邊界條件1>,確定前三項(xiàng)系數(shù)為a0=R1,a1=0,a2=0故曲線方程變?yōu)椋?)=Ra：3a"船"為了方便后面進(jìn)一步計(jì)算各項(xiàng)系數(shù)，將方程改寫(xiě)為一：3：4J()=Ri(R2Ri)C3(一)C4(一)Cs(一)(3-10)aaa相應(yīng)有.（R2

28、R1）:2;：3:4（;：）-3C3（-）4c4（一）5C5（）（3-11）aaaaa（）（R22F）6C3（-）12C4（-）220C5（-）3（3-12）aaaa(p根據(jù)邊界條件，當(dāng)甲=a,即一=1時(shí)，可列出線性代數(shù)方程組：0(C3c4c5=13c34c45C5-06C312C420C5=0解此方程組得到其余三項(xiàng)系數(shù)為C3=10,C4=-15,C5=6因此滿足前述基本邊界條件的5次曲線方程為cpcpcp7(:)=B(R2-B)10(一)3-15(-)46(一)5(3-13)CLCLCL這是適用于葉片泵定子的最簡(jiǎn)單的高次曲線方程，稱為典型高次曲線方程。典型高次曲線方程的各項(xiàng)特性見(jiàn)圖4-5。與

29、等加速等減速曲線相比，這種曲線Uma*值略小，amax值略大，輸出的流量均勻性基本相同，而Jmax值較小。由于建立方程時(shí)用邊界條件約束了曲線兩端的u、a值，所以u(píng)、a特性不僅在曲線自身范圍內(nèi)連續(xù)光滑，而且在端點(diǎn)上也沒(méi)有突變，完全消除了“硬沖”“軟沖)是一種綜合性能較好的曲線，能獲得較好的低噪聲效果。但是由于在邊界上沒(méi)有設(shè)置約束加速度變化率J的條件，所以盡管J在曲線自身范圍內(nèi)連續(xù)光滑，但在兩均與R、R2圓弧銜接處仍有一定的突變，即端點(diǎn)上仍有一定的激振沖擊。a>5次曲線的矢徑d>5次曲線的加速度變化率圖3-105次曲線各項(xiàng)特性2 定子過(guò)渡曲線方案綜合分析、選定等加速等減速曲線、正弦加速

30、曲線、余弦加速曲線、修正的阿基米德螺線4種曲線，雖然基本上都能較好地滿足輸出流量脈動(dòng)小、限制壓力角和葉片不脫離定子的要求，但是它們的力學(xué)特性和振動(dòng)特性卻不甚理想。從控制葉片的振動(dòng)和噪聲來(lái)說(shuō)，上述幾種定子曲線都不具備良好的特性，對(duì)這些曲線進(jìn)行適當(dāng)修正雖然可以使特性得到某種程度的改善，促仍然很難根除加速度變化率J的突變和由此產(chǎn)生的激振，北比制造時(shí)不易準(zhǔn)確控制修正段的長(zhǎng)短，所以實(shí)際很少應(yīng)用。而5次曲線：*值略小，amax值略大，輸出的流量均勻性基本相同，而Jmax值較小。由于建立方程時(shí)用邊界條件約束了曲線兩端的5a值，所以u(píng)、a特性不僅在曲線自身范圍內(nèi)連續(xù)光滑，而且在端點(diǎn)上也沒(méi)有突變，完全消除了“硬

31、沖”、“軟沖）是一種綜合性能較好的曲線，能獲得較好的低噪聲效果。其次，數(shù)控機(jī)床的普及為加工復(fù)雜高次曲線創(chuàng)造了條件，如今非高次曲線由于其較差的力學(xué)和振動(dòng)特性，實(shí)際中已經(jīng)很少使用。加之，本設(shè)計(jì)平衡式葉片泵為普通葉片泵，普通葉片泵一般壓力范圍在6.3MPa|_7.0MPa,而本設(shè)計(jì)額定壓力為7.0MPa,壓力較高，為改善其力學(xué)與振動(dòng)性能，故選擇綜合性能較好的5次曲線作為葉片泵的定子曲線。綜合以上各種定子曲線特性，選擇以典型高次曲線即5次曲線作為定子曲線的設(shè)計(jì)方案4參數(shù)的計(jì)算3.4.4 流量計(jì)算3 平均理論流量(4-1)Qth=nq=14509.01013.05L/min3 實(shí)際流量葉片泵為固定側(cè)板型

32、，壓力7.0MPa,查泵資料得：容積效率取v=84%貝UQ=Qthv=13.0584%L/min=10.962L/min(4-2)3.5.4 功率計(jì)算3 輸入功率軸功率Ns=，入葉10'三(二nT/30)10,kw=1.586kw(4-3)式中，T為作用在泵軸的扭矩，單位為N|_m；*為角速度，單位為rad/s;n為轉(zhuǎn)速，單位為r/min。3 有效輸出功率液壓功率Nh=pQ/60=(Pi-p2)Q/60kw=pQ/60kw=1.279kw(4-4)式中，p為泵進(jìn)出口之間的壓力差，取值為6.3Mpa；P2為出油口壓力；Pi為進(jìn)口壓力，單位均為MpaQ為泵輸出的流量，單位為l/min。3

33、理論功率(4-5)Nth=(：pnq/60)10,=1.523kw3.6.4 扭矩計(jì)算3 理論扭矩在沒(méi)有摩擦損失和泄漏損失的理想情況下，軸功率與液壓功率相等，所計(jì)算出的功率值為泵的理論功率。這時(shí)作用在泵軸上的扭矩是理論扭矩Tth,泵輸(4-6)出的流量是理論流量Qth,因此理論功率可表示Nth=(Ns»=(Nh)th其中(Ns)th=Tth10"=(二nTth/30)10J(kw)(Nh)th=.：pQth/60=(.：pnq/60)10丸kw)式中，(Ns)th為理論軸功率；(Nh)th為理論液壓功率；q為泵的排量，單位為ml/r。由前面的式子導(dǎo)出驅(qū)動(dòng)泵的理論扭矩為T(mén)th

34、=i-p(NLm)=10.268Nm(4-7)2二3 實(shí)際扭矩實(shí)際上，泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要消耗一部分附加扭矩去克服摩擦阻力，所以驅(qū)動(dòng)泵軸所需的實(shí)際扭矩比Tth大，實(shí)驗(yàn)測(cè)得取值"m=96%T=Tth+T=Th=10.445Nm(4-8)m式中，|_T為損失扭矩；P為電動(dòng)機(jī)功率，本次設(shè)計(jì)中用的是10KW0m為反映摩擦損失的機(jī)械效率。3.7.4 雙作用葉片泵設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)表由上計(jì)算得：額定排量qMl/r額定壓力pMPa額定轉(zhuǎn)速nr/min平均理論流量QthL/min實(shí)際扭矩TNm9.07.0145013.0510.445輸入功率Nskw后效輸出功率Nhkw理論功率Nthkw實(shí)際流量QL/min實(shí)際扭

35、矩TNm1.5861.2791.52310.96210.4455整體設(shè)計(jì)計(jì)算6.1.4 轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)6 材料選擇轉(zhuǎn)子材料選擇：20Cr6 轉(zhuǎn)子半徑轉(zhuǎn)子作為與軸的連接部分，主要是力的承受著，葉片鑲嵌在轉(zhuǎn)子里，它承載著葉片，帶動(dòng)葉片做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，葉片同時(shí)在其中做伸縮運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子半徑r應(yīng)根據(jù)花鍵軸孔尺寸和葉片長(zhǎng)度L考慮，取花鍵軸直徑d0=19.0mm初選rz'=(0.91)d0=19.0mm(5-1)再根據(jù)初選值計(jì)算彳#到的葉片長(zhǎng)度L調(diào)整r的大小。初選轉(zhuǎn)子半徑寸計(jì)算得到葉片泵葉片的長(zhǎng)度L為，由式(5-7)得L=10.0mm由于葉片鑲嵌在轉(zhuǎn)子內(nèi)，且嵌入葉片的槽長(zhǎng)度略等于葉片的長(zhǎng)度L,根據(jù)葉片長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)

36、子強(qiáng)度考慮，調(diào)整轉(zhuǎn)子半徑rz為rz=rzL=29.0mm(5-2)6 轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾绒D(zhuǎn)子、葉片和定子都有一個(gè)共同的軸向?qū)挾菳,B增加可減少端面泄漏的比例，使容積效率增加，但B增加會(huì)加大油窗孔的過(guò)流速度，轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾菳與流量成正比。在系列設(shè)計(jì)中，確定徑向尺寸后，取不同的寬度B,可獲得一組排量規(guī)格不同的泵。對(duì)于徑向尺寸相同的泵，B增大會(huì)使配油窗口的過(guò)流速度增大，流動(dòng)阻力增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料可略取B=(0.45.1)R=20mm(5-3)式中R定子小半徑。由式(5-2),rz=29mm,最終確定B=0.83父R1=24.9mm,取B=25mm5.1.4轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子軸孔葉片槽圖5-1轉(zhuǎn)子主要結(jié)構(gòu)

37、1轉(zhuǎn)子基本尺寸由計(jì)算得到的尺寸，轉(zhuǎn)子的軸向?qū)挾菳=25mm根據(jù)轉(zhuǎn)子半徑rz=29mm,則考慮轉(zhuǎn)子工作強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子上螺釘孔，取轉(zhuǎn)子的大徑尺寸D=58mm2轉(zhuǎn)子軸孔尺寸花鍵軸孔直徑d0=19mm,由傳動(dòng)軸花鍵設(shè)計(jì)及花鍵齒工作高度h=2mmt導(dǎo)內(nèi)花鍵大徑：D0=23mm花鍵軸段設(shè)計(jì)的鍵齒寬為5mm故轉(zhuǎn)子花鍵孔上齒寬也為5mm3葉片槽尺寸由葉片的設(shè)計(jì)葉片數(shù)z=10;葉片厚t=2mm葉片長(zhǎng)L=10mm葉片安放角日=0平衡式葉片泵轉(zhuǎn)子所受徑向力平衡，主要承受扭轉(zhuǎn)力的作用。由z=10，設(shè)計(jì)相鄰葉片槽夾角2二二r1：c=一=一=36"z5由葉片長(zhǎng)度L和葉片根部通壓力油的孔設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子槽和轉(zhuǎn)子槽根部通壓力油

38、孔位置。葉片長(zhǎng)度L=10mm各通壓油孔圓心所在圓上的圓直徑為rtM58mm-210mm=38mm考慮壓油孔直徑尺寸，取rt=35mm由葉片厚t=2mm葉片底部通壓油孔直徑值取dt=3mm,槽寬為2mm轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾菳=25mm得槽長(zhǎng)度為25mm4校核轉(zhuǎn)子槽根強(qiáng)度圖5-2轉(zhuǎn)子槽受力情況葉片和轉(zhuǎn)子槽相互工作面間的作用方式為擠壓和磨損由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第4篇表4-3-17查得材料的許用擠壓應(yīng)力為4=40MPaHH計(jì)算轉(zhuǎn)子的最大工作應(yīng)力(5-4)2Tp二DBl式中，T為實(shí)際轉(zhuǎn)矩，NmmD轉(zhuǎn)子直徑，mmB轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾?，mml葉片伸出長(zhǎng)度，mm當(dāng)轉(zhuǎn)子剛剛離開(kāi)壓油區(qū)時(shí)，轉(zhuǎn)子承受最大擠壓應(yīng)力2T210.445103

39、PmaxMPaDB(Ri-rz)5825(30-29)(5-5)=14.407MPa"pp故轉(zhuǎn)子槽根滿足強(qiáng)度條件。5.2葉片的設(shè)計(jì)葉片材料選擇葉片材料選擇：高速鋼Wl8Cr14V材料特性：高硬度和耐磨性高速鋼是一種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的工具鋼，又稱高速工具鋼或鋒鋼。高速鋼的工藝性能好，強(qiáng)度和韌性配合好，因此主要用來(lái)制造復(fù)雜的薄刃和耐沖擊的金屬切削刀具，也可制造高溫軸承和冷擠壓模具等。W18Cr4v,常用的鴇系高速鋼的一種，它屬于萊氏體鋼，是高速鋼應(yīng)用最長(zhǎng)久的一種。和其它高速鋼一樣，常被稱為“白鋼”、“鋒鋼”或“風(fēng)鋼”空冷即可淬火。葉片數(shù)葉片數(shù)通常取8MzM12Z過(guò)小，定子曲

40、線對(duì)應(yīng)的幅角a小，吸、壓油腔區(qū)間小，過(guò)流面積小，容易造成吸空并使排油阻力增大。Z過(guò)大，葉片占用工作容腔的有效容積量大，影響泵的排量，而且轉(zhuǎn)子槽數(shù)增多，也影響轉(zhuǎn)子強(qiáng)度，并增加了加工工作量。從轉(zhuǎn)子、定子所受徑向力的對(duì)稱平衡考慮，z應(yīng)取偶數(shù)。再考慮平衡式葉片泵的輸出流量均勻性，在定子曲線上，葉片數(shù)z與定子曲k線U特性適當(dāng)匹配，即要使處于定子曲線范圍內(nèi)各葉片的徑向速度之和Z%保jm持或近似于常數(shù)。由方案設(shè)計(jì)的選擇5次曲線作為定子曲線，則由該曲線性質(zhì)，它輸出流量的均勻性基本相同，且當(dāng)選高次曲線作定子葉片泵時(shí)，葉片一般選擇z=10或z=12。綜合以上幾點(diǎn)，此處選擇葉片數(shù)為Z=105.2.3葉片安放角葉片前

41、傾角度為0圖5-3葉片前傾角度由設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)選擇，設(shè)計(jì)采用新觀點(diǎn)的葉片安放方式，即-0葉片的厚度葉片厚度t應(yīng)保證在最大壓力下工作時(shí)具有足夠的抗彎強(qiáng)度和鋼度。在強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子槽制造工藝條件允許的前提下應(yīng)盡量減薄，以減小葉片根部承受壓力作用的面積，減輕對(duì)定子的壓緊力。葉片厚度，一般取t=1.81_2.5mm此處，取t=2mm葉片的長(zhǎng)度為使葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)靈活，葉片伸縮式留在槽內(nèi)的最小長(zhǎng)度應(yīng)不小于葉片總長(zhǎng)的2/3,即L(Rrz)、L(5-6)貝UL3(R2-rz)=10mm(5-7)調(diào)整轉(zhuǎn)子半徑rz后，驗(yàn)算葉片長(zhǎng)度值Ly=3(R2-rz)=6.09mmLLy故葉片長(zhǎng)度L=10mml足要求。葉片的結(jié)構(gòu)

42、尺寸設(shè)計(jì)/圖5-4葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)葉片結(jié)構(gòu)如圖5-4所示，由設(shè)計(jì)計(jì)算得到葉片尺寸:長(zhǎng)乂寬父高=25mm黑2mm乂10mm葉片倒角查材料取245；葉片的強(qiáng)度校核圖5-5葉片受剪切力圖葉片在工作狀態(tài)下主要承受剪切應(yīng)力，如圖5-5。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第4篇表4-3-17查得材料的許用剪應(yīng)力為“=90MPap則葉片工作最大切應(yīng)力故Ty=qp1.25(N_m)=1.25T=13.056MPa(5-8)2Tymax,DtB2二m213.056103:9.0MPa58225式中，T為實(shí)際轉(zhuǎn)矩，NmmD轉(zhuǎn)子直徑，mmB轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾龋琺mt葉片厚度，mm葉片強(qiáng)度校核至少應(yīng)按額定壓力的1.25倍考慮由式(5-8)得小a

43、x<1p故葉片滿足強(qiáng)度要求。5.3定子的設(shè)計(jì)定子過(guò)渡曲線圖5-6定子曲線定子材料選擇定子材料：Cr12MoV定子短半徑Ri定子的短半徑通常取R=rz(0.511)mm=20.0mm(5-9)調(diào)整轉(zhuǎn)子半徑rz過(guò)后，得最終設(shè)計(jì)結(jié)果W=rZ（0.5|_1）mm=30.0mm(5-10)5.3.3定子長(zhǎng)半徑根據(jù)平均流量公式Qth=2Bn(喏R2)二(R2-R)ztcos?(5-12)葉片數(shù)z,葉片厚t代Qth=2Bn(R；R2)二一低R)zt將由初選轉(zhuǎn)子半徑r計(jì)算得出B'、R'及額定轉(zhuǎn)速n,入上式得2R22-6.366R2-344.296=0解方程得bb2-4acR2=22.00

44、9mm2a調(diào)整轉(zhuǎn)子半徑rz后，得到最終定子長(zhǎng)半徑R22-6.366R2-766.296=0解方程得-b；b2-4acR2=31.035mm2a定子大、小圓弧角大圓弧所對(duì)應(yīng)的幅角印和小圓弧對(duì)應(yīng)的幅角久，通常可取相同值，且等于相鄰葉片間隔角P,即-2=立=三=36：z5(5-13)定子過(guò)渡曲線的幅角定子過(guò)渡曲線對(duì)應(yīng)的幅角通常為z10二54(5-14)定子過(guò)渡曲線設(shè)計(jì)定子過(guò)渡曲線方程為5次曲線方程，由式（3-10）得:5叱）cpcp：(：)=R(R2-R)10(.)3-15(一)4由上邊方程計(jì)算得到:曲線的最大速度：(R2-R1)，,、max=1.88123，(5-15)a曲線的最大加速度：amax

45、=5.77(RR),2(5-16)a曲線的最大加速度變化率：Jmax=60(R2ZRi),3(5-17)a(5-18)代入R、R2、a,得雙作用葉片泵定子曲線方程為?()=4.618512.24948.665330式中中的單位為弧度。曲線特性：則由式(5-18)和(5-15)(5-16)(5-17)得，1速度特性(5-19)d：d：(：)od：(：)()2ndtd：60d：該設(shè)計(jì)的曲線的速度特性：2二n4Q(:)=(23.09448.996：325.995：2)60=58.4354123.9963-65.7862maxi88".-.88()(J=1.88(31.035-30)(2二1

46、4503二)：6010=278.462mms2該設(shè)計(jì)曲線的加速度特性:a(V2d2：(：)2d2?(：)二(2孫)2:2602d2(5-20)a()=/dj"=(260n)2(58.4354123.996365.7862)=5389221.36938576733.45923033587.037:amax=5.77(R2R)2=5.77(R2-R1)(60：)2=5.77(31.035-30)(2二14503二：:6010)22二122307.097mm/s23該設(shè)計(jì)曲線的加速度變化率特性:d3：3J()3-，dt33d3：(：)=(2二n)33603d3(5-21)J(".

47、(60)3(5389221.36938576733.459;：23033587.037)=(5.6601013)2(6.0051013):1.0621013Jmax=60(R2-R)3Ot3_2二n33=60(R2-R1)()360：=60(31.035-30)(2二145010-182009829.5mm/s33二60)35.3.7校核定子曲線1葉片不脫離定子的條件葉片泵正常工作的必要條件之一是葉片頂部與定子內(nèi)表面保持可靠的接觸密封，以形成密閉的工作容積。根據(jù)葉片受力分析，可以推導(dǎo)出葉片與定子保持可靠接觸而不出現(xiàn)“脫空”現(xiàn)象的條件。圖5-7吸油區(qū)時(shí)作用在葉片的徑向力一般認(rèn)為，葉片進(jìn)入排油區(qū)段

48、之后，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角中的增加，葉片與定子內(nèi)曲線接觸點(diǎn)A距轉(zhuǎn)子中心的矢徑P伴)=OA越來(lái)越短，葉片是在定子內(nèi)表面的強(qiáng)制作用下逐漸縮進(jìn)轉(zhuǎn)子槽中，一般不會(huì)出現(xiàn)“脫空”現(xiàn)象。而在吸油區(qū)段見(jiàn)圖5-7>,隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角邛的增加，葉片與定于內(nèi)曲線接觸點(diǎn)A的矢徑P即)=OA越來(lái)越長(zhǎng)，如果葉片在離心力作用下產(chǎn)生的沿轉(zhuǎn)子槽滑動(dòng)伸出的運(yùn)動(dòng)跟不上定子曲線P(2的增長(zhǎng)、葉片與定子內(nèi)表面之間將會(huì)出現(xiàn)“脫空”。根據(jù)圖5-7,征忽略液壓作用力和摩擦力的情況下，葉片在轉(zhuǎn)子半徑方向上所受的力有離心力F.、定子對(duì)葉頂接觸反力匕的徑向分力Fp、葉片以加速度a向外伸出滑動(dòng)需克服的慣性力Fa。列出徑向力平衡方程式如下：Fr-Fp=Fa

49、(5-22)其中Fr=mPW)-o2(5-23)2Fp二Fncos:(5-24)Fa=ma(5-25)所以mP(中)-L62-Fncosu=ma(5-26)2m?()-L2-aFn2cos：顯然，要使葉片與定子內(nèi)表面保持接觸，接觸反力Fn必大于零，所以，葉片與定子不“脫空”的條件是Fn0又因?yàn)閴毫?#171;<90C,即cosotA0,所以上述條件又可以表述為：()-2-a0(5-27)2上式中P(9)-：仲2式離心力作用所能產(chǎn)生的徑向力加速度，數(shù)值上等于葉片隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的向心力加速度；a是定子內(nèi)曲線矢經(jīng)PW)增長(zhǎng)的加速度，取決于定子曲線的特性。2>葉片不脫離定子的校核由葉片不脫離

50、定子的條件式5-27得、.L2：（）-a02要使平衡式葉片泵的葉片在定子曲線上工作時(shí)不脫離定子，即P（2L，a恒大于0,則有2L_2>（）_,-aamax2式中amax為設(shè)計(jì)的定子曲線的最大加速度，由5次曲線最大加速度計(jì)算式（5-16）得amax=5.77(R2-R)則有又由；(：)min=30mm.(：)=d：dtd：（：）d：三2二nd：L)60d：聯(lián)立求得，定子曲線上葉片不脫離定子條件定子長(zhǎng)、短徑最大允許比值(R2/R)max=15(5-28)因此計(jì)算得到平衡式葉片泵長(zhǎng)、短半徑值比值R2R1=31.03530=1.0345<1.15即校核得所設(shè)計(jì)定子曲線滿足葉片在該曲線段工作

51、時(shí)不脫離定子條件3>定子曲線最大壓力角的驗(yàn)算定子曲線某點(diǎn)矢徑P（中）與曲線該點(diǎn)的法線之夾角中稱為定子曲線的壓力角，如圖3-5所示。根據(jù)高等數(shù)學(xué)的知識(shí)：tg=d：（）（5-29）gI：）d：（）當(dāng)葉片沿轉(zhuǎn)子徑向放置時(shí)，定子曲線的壓力角中也就是葉片與定子接觸的壓力角。根據(jù)式3-3>和式3-5>,壓力角過(guò)大會(huì)使定子對(duì)葉片的作用力與葉片方向之間的夾角力增大，導(dǎo)致橫向分力Ft的增大見(jiàn)圖3-1、圖3-2>,使葉片受力狀態(tài)惡化，影響泵的壽命和效率。由式）5-29）可見(jiàn)，駕口越大，相應(yīng)的P（中）越小，則中越大。因此，為了d：不使壓力角過(guò)大，應(yīng)限制定子曲線徑向速度的最大值。平衡式葉片泵定

52、子曲線為定子上大、小圓弧的過(guò)渡曲線，即有(5-30)R=30mm三：、()三&=31.035mmd；(：)_(：)_60.(:)dg2二n(5-31)d；(：).(：)max60.(：)max)max二二八d，2二n(R2-Ri)2二nmax=1.88=1.88(R2-R)()60：=278.462mms(3)3=2.0646mm/s;tg，=kd：(：)darctg(d：()：(；)d)d7()1一1由上max-arctg(：)max'=arctg2.0646=3.937d(.)min30葉片泵最大壓力角不能過(guò)大，壓力角過(guò)大則葉片工作狀況惡劣，故由上式得中maxW3.937,

53、故定子曲線滿足設(shè)計(jì)要求。5.3.8定子結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)1定子基本尺寸圓弧角度:由設(shè)計(jì)計(jì)算已獲得的定子尺寸，如圖5-6定子長(zhǎng)半徑R2=31.035mm,對(duì)應(yīng)的圓弧角P2=二=365定子短半徑W=30.0mm,對(duì)應(yīng)的圓弧角=-=65定子曲線角度：大、小圓弧過(guò)渡曲線即定子曲線方程中的單位以弧度表示為：(：)=4.618"12.24948.665330定子曲線對(duì)應(yīng)的幅度支=a-=5410具體曲線間位置布置如圖5-6所示。定子外徑：平衡式葉片泵裝配時(shí)，定子、轉(zhuǎn)子和左、右配油盤(pán)用螺釘組裝成一份零件后再裝入泵體內(nèi)，由定子最大內(nèi)半徑R2=31.035mm,按定子所需強(qiáng)度和工作要求，和配流盤(pán)配合時(shí)油窗大小

54、，結(jié)合定子上螺釘?shù)牟贾玫惹闆r，取定子外徑4=85mm2螺釘孔尺寸螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)選擇：參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(單行本)一第4篇連接與緊固表4-1-104,選取十字槽圓柱頭螺釘(GB/T822-2000)作為定子和配流盤(pán)連接用螺釘。螺釘型號(hào)：M3M70;螺紋徑為3mm,螺紋長(zhǎng)度70mm螺釘孔設(shè)計(jì)：由選擇的螺釘型號(hào)，定子上螺釘孔直徑設(shè)計(jì)為dw=1.1d=3.3mm,2個(gè)螺釘孔位置在分布在直徑477的圓上，分別位于過(guò)渡定子曲線夾角的中心點(diǎn)上。通孔設(shè)計(jì)：在吸油口端連接兩配流盤(pán)的2個(gè)通孔直徑選為3.3mm5.4左配流盤(pán)的設(shè)計(jì)左配油盤(pán)封油區(qū)夾角為了保證葉片泵工作時(shí)吸、壓油腔不發(fā)生溝通，側(cè)板配流盤(pán)上的吸油窗口和排油竊口之間的間隔所對(duì)應(yīng)的圓心角P。必須大于或等于相鄰兩葉片之間的圓心角P二文見(jiàn)圖3-32>0這樣，當(dāng)葉片尚未進(jìn)入排油窗時(shí)，葉片2已脫離吸油z窗，才能處吸、壓油腔不互相連通。豆角與P角的比值稱為遮蓋比，故-0.-1(5-32)通常取遮蓋比為1.1左右故久=1=39.61取仇=40,左配流盤(pán)V形尖梢正因?yàn)閍/P之1,當(dāng)相鄰兩葉片同時(shí)處于P。角范圍內(nèi)時(shí)，由兩葉片、轉(zhuǎn)子、定子和側(cè)板所圍成的容積cdef圖中帶點(diǎn)部分與吸、排油窗均隔離，出現(xiàn)閉死現(xiàn)象。如果是從吸油區(qū)轉(zhuǎn)向壓油區(qū)，例如在平衡式葉片泵