任務(wù)三：葉片泵的使用

項目三：液壓動力元件任務(wù)三：葉片泵的使用授課教師：某某某任務(wù)概述知識與技能葉片泵的結(jié)構(gòu)較齒輪泵復雜，對油液污染較敏感，自吸性也較差。但其工作壓力較高，流量脈動小，工作平穩(wěn)，噪聲較小，密封性好，容積效率高，壽命較長。基于以上優(yōu)點，葉片泵被廣泛應(yīng)用于專業(yè)機床、自動線等中、低壓液壓系統(tǒng)中。葉片泵可分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵兩種類型。

了解單作用葉片泵和雙作用葉片泵的工作原理及結(jié)構(gòu)要點，掌握它的排量和流量的計算方法。目錄CATALOG單作用葉片泵01雙作用葉片泵02雙聯(lián)葉片泵0301單作用葉片泵一、單作用葉片泵單作用葉片泵的工作原理1圖3.15單作用葉片泵的工作原理1一轉(zhuǎn)子；2一定子；3—葉片如圖3.15所示為單作用葉片泵的工作原理圖。它由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3、配油盤(虛線所示為配流盤窗口)和端蓋(圖中未示出)等件組成?！锒ㄗ泳哂袌A柱形內(nèi)表面，轉(zhuǎn)子和定子間有一偏心距e，轉(zhuǎn)子上均布有相對于轉(zhuǎn)動方向后傾的轉(zhuǎn)子槽，葉片在轉(zhuǎn)子槽中可靈活滑動。★轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時受離心力的作用，葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上，于是由兩相鄰葉片、配油盤、定子、轉(zhuǎn)子以及端蓋形成了一個個密封空間?！锂斵D(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，圖中右側(cè)葉片向外伸出，密封工作腔容積逐漸增大，產(chǎn)生真空，油液通過吸油口和配油盤上的窗口吸入；在圖中左側(cè)，密封腔的容積逐漸減小，油液通過配油盤的另一個窗口和壓油口排出，輸送到系統(tǒng)中去。轉(zhuǎn)子不停地旋轉(zhuǎn)，泵就不停地吸油和壓油?！飯D3.15單作用葉片泵的工作原理1一轉(zhuǎn)子；2一定子；3—葉片這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周完成一次吸油和一次壓油，故稱為單作用葉片泵。★同時單作用葉片泵的轉(zhuǎn)子和軸承上還受到不平衡液壓力的作用，又稱為非平衡式液壓泵?！飭巫饔萌~片泵的偏心距和偏心方向可以通過手動或自動調(diào)節(jié)而改變，使之成為單向變量泵和雙向變量泵?！镫p向變量泵能在工作中變換吸、壓油口，使液壓執(zhí)行元件反向運動。★單作用葉片泵的排量和流量2圖3.16單作用葉片泵的排量計算圖由葉片泵的工作原理可知，葉片泵每轉(zhuǎn)一周所排出液體的體積即為排量。如圖3.16所示，若定子內(nèi)徑為D、定子寬度為b、定子與轉(zhuǎn)子偏心距為e，則其排量為若泵的轉(zhuǎn)速為n，容積效率為ηv時，則泵的實際流量qv為：(3-10)V=2πbeDqv=2πDbenηv(3-11)通過移動定子即可改變e,從而改變排量和流量。單作用葉片泵也有流量脈動，但當葉片數(shù)為奇數(shù)時脈動率較小。單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點301定子和轉(zhuǎn)子必須偏心安置02子和軸承受徑向不平衡力的作用，造成葉片泵壓力不能太高（p<7MPa)。03葉片應(yīng)后傾放置，傾斜方向與轉(zhuǎn)向相反，后傾角一般取α=24°。限壓式變量葉片泵4單作用葉片泵一般為自動調(diào)節(jié)式變量泵，它分為限壓式變量泵、穩(wěn)流量式變量泵等多種形式，限壓式變量葉片泵流量的改變是利用壓力的反饋來實現(xiàn)的。它有內(nèi)反饋和外反饋兩種形式，本內(nèi)容重點介紹外反饋限壓式變量葉片泵。外反饋式變量葉片泵變量原理①圖3.17外反饋式限壓式變量葉片泵的工作原理1一限壓螺釘,2—限壓彈簧；3-定子，4一葉片,5—轉(zhuǎn)子,6—反饋缸；7—流量調(diào)節(jié)螺釘如圖3.17所示轉(zhuǎn)子中心O1固定不動，定子中心O2沿軸線可左右移動。流量調(diào)節(jié)螺釘7調(diào)定后，定子在限壓彈簧2的作用下，被推向最右端與反饋缸6靠緊，使定子O2與轉(zhuǎn)子中心O1之間有了初始的偏心距e0，e0的大小可決定泵的最大流量。通過調(diào)節(jié)螺釘7改變e0的大小就可決定泵的最大流量。當具有一定壓力p的壓力油，經(jīng)管道接入反饋缸，作用于缸6的活塞上時（活塞面積設(shè)為A）,活塞對定子產(chǎn)生一個向左的作用力，它與限壓彈簧2的預緊力kx(k為彈簧的剛度系數(shù)，x為彈簧的預壓縮量）作用于一條直線上，且方向相反，具有使壓縮彈簧減小初始偏心距e0的作用。圖3.17外反饋式限壓式變量葉片泵的工作原理1一限壓螺釘,2—限壓彈簧；3-定子，4一葉片,5—轉(zhuǎn)子,6—反饋缸；7—流量調(diào)節(jié)螺釘當泵的出口壓力p小于或等于限定工作壓力時，則有pA≤kx0

，定子不移動，初始偏心距e0保持最大，泵的輸出流量也是最大；隨著外負載的增大，泵的出口壓力逐漸增大，直到大于泵的限定壓力PB時，PBA>kx0

，限壓彈簧被壓縮，定子左移，偏心距e減小，泵的流量隨之減小。泵建立的工作壓力越高，而e越小，則泵的流量就越小。當泵的壓力大到某一極限壓力pc時，限定彈簧被壓縮到最短，定子移動到最左端位置，e減到最小，泵的流量也達到了最小，此時的流量僅用于補償泵的泄漏量。限壓式變量葉片泵流量（功率）-壓力特性②圖3.18限壓式變量葉片泵的流量（功率）壓力特性曲線如圖圖3.18所示，pB限定壓力，pc為極限壓力，當泵的工作壓力p≤pB

時，液壓作用力不能克服限壓彈簧2的作用力，這時定子的偏心距保持最大，泵的輸出流量將保持最大值。因供油壓力的增大將使泵的泄露流量也增加，所以泵的實際輸出流量會隨著供油壓力的增大略有減少，如圖3.18中的工作曲線AB段所示。當p>pB時，液壓作用超過限壓彈簧2的作用力，此時限壓彈簧2開始壓縮，定子向減少偏心量的方向移動，泵的輸出流量減小，如圖3.18中的工作曲線BC段所示。限壓式變量葉片泵的應(yīng)用③限壓式變量葉片泵一般用在執(zhí)行元件有快、慢速要求（低壓高速和高壓低速）的場合，它比定量泵節(jié)能降耗，并可使液壓系統(tǒng)簡單化。02雙作用葉片泵二、雙作用葉片泵雙作用葉片泵的工作原理1圖3.19雙作用葉片泵的工作原理1—定子；2—轉(zhuǎn)子；3—葉片

如圖3.19所示為雙作用葉片泵的工作原理圖。定子的內(nèi)表面由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲面組成，定子與轉(zhuǎn)子同心，轉(zhuǎn)子上均勻分布著相對旋轉(zhuǎn)方向前傾的徑向斜槽。轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn)時，左上角和右下角處的密封容積逐漸增大，形成真空，為吸油區(qū)；左下角和右上角處的密封容積逐漸減小，油液受壓，為壓油區(qū)；吸油區(qū)和壓油區(qū)之間被一段封油區(qū)隔開，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個密封工作腔各完成兩次吸油和壓油，這種泵稱為雙作用葉片泵。這種泵的吸、壓油腔的布局徑向?qū)ΨQ，作用在轉(zhuǎn)子上的徑向液壓力平衡，又稱為平衡式葉片泵。因轉(zhuǎn)子和定子同心，所以油泵排量不可調(diào)，是定量泵。雙作用葉片泵的排量和流量2圖3.19雙作用葉片泵的工作原理1—定子；2—轉(zhuǎn)子；3—葉片如圖3.20所示，在不計葉片所占容積時，設(shè)定子曲線長半徑為R，短半徑為r，葉片寬度為b，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n，則葉片泵的排量和流量近似為葉片泵也有流量脈動，但其脈動率是除螺桿泵外所有液壓泵中最小的。V=2π（R2-r2）b(3-12)qv=Vnηv(3-13)雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點3圖3.21YB1型葉片泵的結(jié)構(gòu)1、5-配油盤；2、8-球軸承；3-傳動軸；4-定子；6、7-泵體；9-密封圈；10-蓋板；11-葉片；12-轉(zhuǎn)子；13-螺釘圖3.21為YB型雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)圖。01在后泵體6和前泵體7內(nèi)裝有轉(zhuǎn)子12、定子4和配油盤1與5，轉(zhuǎn)子12由傳動軸3帶動旋轉(zhuǎn)，傳動軸由滾動軸承支承。02轉(zhuǎn)子上均勻地開有12條順轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向傾斜一定角度的槽，葉片11在槽中靈活滑動。配油盤與定子緊密相連并用定位銷定位。03轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，密封工作腔的容積不斷變化，通過配油盤上的四個配油窗口實現(xiàn)吸油和壓油。定子內(nèi)表面的過渡曲線①如圖3.22所示，圓形轉(zhuǎn)子與定子同軸。定子內(nèi)表面形似橢圓形，由兩段半徑為R的大圓弧、兩段半徑為r的小圓弧及連接四段圓弧的過渡曲線組成，四段過渡曲線為等加速等減速曲線。圖3.22雙作用葉片泵定子曲線徑向作用力平衡②因吸、壓油口對稱分布，轉(zhuǎn)子、傳動軸及軸承上所作用的徑向液壓力相互平衡，有利于工作壓力的提高。葉片應(yīng)前傾(θ=10°?14°)③如圖3.23所示，前傾的作用是使葉片能在槽內(nèi)自如滑動，防止葉片折斷。端面間隙的自動補償④如圖3.24所示結(jié)構(gòu)，右配流盤6的右側(cè)與壓油腔相通，葉片根部全部直通高壓油。當右配流盤左側(cè)面由于磨損造成間隙時，右側(cè)高壓油自動推動配流盤向左側(cè)移動，而把間隙自動補償?shù)?。圖3.23雙作用葉片泵葉片傾角圖3.24雙作用葉片泵端面間隙自動補償結(jié)構(gòu)1、7—泵體；2—左配流盤；3—定子；4—葉片；5—轉(zhuǎn)子；6—右配流盤；8—泵軸提高工作壓力的措施⑤雙作用葉片泵的受力是平衡的，間隙也能得到補償，在齒輪泵中存在的兩個限定壓力的問題在葉片泵中得以解決。泵的壓力還是不能太高，其關(guān)鍵是葉片槽根部全部通高壓油，當葉片頂部處于吸油區(qū)時，葉片根部的壓力使其頂部以很大的壓緊力抵在定子的內(nèi)表面上，磨損加劇，故其壓力一般不應(yīng)超過6.3MPa。提高此種泵的壓力，可以采取減小在吸油區(qū)時葉片根部壓力，或是減小吸油區(qū)葉片根部的有效作用面積。因根部壓力是工作負載決定的，往往不易改變，所以一般采取第二種方法，即減少根部的面積來達到提高壓力的目的，具體措施是主要采用雙葉片結(jié)構(gòu)、字母葉片結(jié)構(gòu)、階梯葉片結(jié)構(gòu)、彈簧葉片結(jié)構(gòu)。03雙聯(lián)葉片泵三、雙聯(lián)葉片泵雙聯(lián)葉片泵是由兩個雙作用葉片泵組合而成的組合泵，其兩個泵同軸驅(qū)動，采用一個吸油口，兩個出油口。兩出油口流量可以合并使用，也可以單獨使用。用于有快、慢速要求的機床進給系統(tǒng)(低壓高速及高壓低速)，能降低功率消耗，減少發(fā)熱。雙聯(lián)泵葉片泵的圖形符號如圖3.25所示。圖3.25雙聯(lián)葉片泵的符號訓練5進入實驗室，通過拆裝葉片泵的實體，了解它的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用。圖3.27為雙作用葉片泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。技能訓練圖3.27雙作用葉片泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖技能訓練訓練6有一系統(tǒng)采用的是限壓式變量泵，泵的總效率為0.75，泵的流量-壓力特性曲線ABC如圖3.28所示。若系統(tǒng)開始工作，快速工作進給時，泵的流量、壓力分別為20L/min、l.5MPa;工作進給時，泵的流量和壓力分別為3L/min和5MPa。分析泵的特性曲線形狀，計算泵的最大驅(qū)動功率。圖3.28限壓式變量葉片泵的流量-壓力特性曲線解：①泵的特性曲線。由快進時的流量