液壓與氣動(dòng)02葉片泵.ppt

1、2-3 葉片泵,葉片泵是利用葉片的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來改變密封工作容積實(shí)現(xiàn)吸油和排油的。 一、 葉片泵特點(diǎn)和類型 1) 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，工作壓力較高，流量脈動(dòng)小，工作平穩(wěn)，噪聲小，壽命較長。 缺點(diǎn)：泵吸油特性不太好，轉(zhuǎn)速不宜太高；對油液的污染也比較敏感，工作可靠性較差；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求比較高，成本較高。,楊陽,2-3 葉片泵,2) 葉片泵類型 葉片泵根據(jù)作用次數(shù)的不同，可分為單作用和雙作用兩種。 根據(jù)排量是否可變，單作用葉片泵可分為定量葉片泵和變量葉片泵兩種。 （1）單作用葉片泵：轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周完成吸、排油各一次。 （2）雙作用葉片泵：轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周完成吸、排油各二次。 與單作用葉片泵相比，雙作

2、用葉片泵其流量均勻性好，轉(zhuǎn)子體所受徑向液壓力基本平衡。雙作用葉片泵一般為定量泵;單作用葉片泵一般為變量泵。,楊陽,2-3 葉片泵,二、 葉片泵工作原理 1. 單作用葉片泵 1) 基本構(gòu)成 ：輸入軸、定子、轉(zhuǎn)子、葉片、配流盤、泵體和端蓋等。 定子和轉(zhuǎn)子存在偏心；定子具有圓柱形內(nèi)表面；轉(zhuǎn)子上開有均勻分布的槽，矩形葉片安放在葉片槽內(nèi)并可在槽內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；排油區(qū)的葉片底部始終通入壓力油，以平衡葉片頂部的油液壓力。配流盤上開有兩只腰形窗口，分別與吸油口和排油口相通。,楊陽,2-3 葉片泵,楊陽,2-3 葉片泵,楊陽,2-3 葉片泵,工作原理 定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面、兩只相鄰葉片和前后配流盤的內(nèi)側(cè)面密封工

3、作容積（z個(gè)）。 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，（ ），在底部油壓力和葉片離心力作用下，葉片逐漸伸出，密封工作容積增加，形成局部真空，油液自油箱進(jìn)入吸油腔吸油過程。 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，（ ），在定子內(nèi)表面作用下被壓縮回槽內(nèi)，密封工作容積減小，工作腔內(nèi)的液體受到擠壓，通過配流盤窗口將油液壓出排油過程。 隨著轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，各密封工作容積依次發(fā)生容積增加和減小，依次完成吸油和排油過程。,楊陽,2-3 葉片泵,楊陽,單作用葉片泵,2-3 葉片泵,（1）葉片的運(yùn)動(dòng)與凸輪機(jī)構(gòu)中的推桿運(yùn)動(dòng)相似。 （2）葉片泵滿足一般液壓泵的基本工作條件。 （3）在葉片處于排油區(qū)時(shí)，頂部受高壓油作用，可能大于葉片離心力使葉片縮回，為保證葉片與定子

4、表面的密切接觸，在壓油區(qū)內(nèi)葉片底部應(yīng)通入壓力油，而在吸油區(qū)的葉片底部與吸油區(qū)相通。 （4）配流盤上兩配流窗口間有一段密封區(qū)，把吸排油窗口隔開（過渡區(qū)），過渡區(qū)弧長所對應(yīng)的圓心角應(yīng)大于相鄰葉片的夾角（存在困油現(xiàn)象）。,楊陽,2-3 葉片泵,（5）轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，各密封工作容積完成一次吸排油過程單作用式葉片泵； （6）作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力徑向不平衡，使軸和軸承受有較大的徑向載荷，軸承工作壽命較短，工作壓力較低非卸荷式葉片泵； （7）葉片傾角為后傾，有利于葉片在離心力作用下向外伸出； （8）在結(jié)構(gòu)上可改變轉(zhuǎn)子和定子間的偏心距e，e增加，排量增大，反之排量減小變量葉片泵（應(yīng)用較多）。,楊陽,2-3 葉

5、片泵,2.單作用葉片泵排量和流量 1)單作用葉片泵排量 D定子內(nèi)圓直徑；e定子與轉(zhuǎn)子間的偏心距；B葉片寬度。 未考慮因葉片厚度所占體積的影響，實(shí)際上葉片厚度對排量計(jì)算無影響（葉片頂部容積也參與了吸排油且于密封工作腔的吸排油相適應(yīng)，相當(dāng)于一小液壓泵） 改變偏心距e的大小，可實(shí)現(xiàn)葉片泵排量的變化，在結(jié)構(gòu)上可稱為變量葉片泵。,楊陽,2-3 葉片泵,2) 單作用葉片泵流量脈動(dòng) 在一個(gè)周期內(nèi)，每一瞬時(shí)的輸出流量是不同的，存在著流量脈動(dòng)。 葉片數(shù)為偶數(shù)時(shí)，流量脈動(dòng)系數(shù) 葉片數(shù)為奇數(shù)時(shí)，流量脈動(dòng)系數(shù) 葉片泵排量相近時(shí)，奇數(shù)葉片泵的流量脈動(dòng)要比偶數(shù)葉片泵的流量脈動(dòng)要小。一般取z13或15，流量脈動(dòng)系數(shù)分別為

6、（遠(yuǎn)小于齒輪泵流量脈動(dòng)）。 2) 單作用葉片泵平均輸出流量,楊陽,2-3 葉片泵,2. 雙作用葉片泵的工作原理 1) 基本構(gòu)成：定子、轉(zhuǎn)子、輸入軸、葉片、配流盤、殼體和前后端蓋等組成。 定子和和轉(zhuǎn)子同心； 定子內(nèi)表面不是圓而是由4段R和r和4段過渡曲線構(gòu)成的內(nèi)曲面； 葉片底部始終通入壓力油，保證葉片的可靠伸出并與定子內(nèi)表面密切接觸； 配流盤上開有兩組吸油窗口和排油窗口，分別與吸排油口相通。,楊陽,2-3 葉片泵,楊陽,2-3 葉片泵,楊陽,雙作用葉片泵,2-3 葉片泵,楊陽,雙作用葉片泵,2-3 葉片泵,2) 工作原理 定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面、兩只相鄰葉片和前后配流盤的內(nèi)側(cè)面密封工作容積（z個(gè)

7、）。 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（ ），在底部油壓力和葉片離心力作用下，葉片逐漸伸出（由r向R），相鄰葉片組成的密封工作容積增加，形成局部真空，油液自油箱進(jìn)入吸油腔吸油過程1。 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（ ），在定子內(nèi)表面作用下被壓縮回槽內(nèi)（由R向r），相鄰葉片組成的密封工作容積減小，工作腔內(nèi)的液體受到擠壓，通過配流盤窗口將油液壓出排油過程1。 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（ ），在底部油壓力和葉片離心力作用下，葉片逐漸伸出（由r向R），相鄰葉片組成的密封工作容積增加，形成局部真空，油液自油箱進(jìn)入吸油腔吸油過程2。 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（ ），在定子內(nèi)表面作用下被壓縮回槽內(nèi)（由R向r），相鄰葉片組成的密封工作容積減小，工作腔內(nèi)的液體受到擠壓，通過配流盤窗口將

8、油液壓出排油過程 2。,楊陽,2-3 葉片泵,葉片的運(yùn)動(dòng)與凸輪機(jī)構(gòu)中的推桿運(yùn)動(dòng)相似； 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，各密封工作容積完成兩次吸排油過程雙作用式葉片泵； 葉片底部始終通入壓力油，由于葉片伸出次數(shù)較多以保證葉片與定子表面的密切接觸。 配流盤上兩相鄰配流窗口間有一段密封區(qū)，把吸排油窗口隔開（過渡區(qū)），過渡區(qū)弧長所對應(yīng)的圓心角應(yīng)大于相鄰葉片的夾角（存在困油現(xiàn)象）； 由于有兩個(gè)吸油腔和壓油腔，并且各自的中心夾角是對稱的，所以作用在轉(zhuǎn)子上的油液壓力相互平衡卸荷式葉片泵（工作壓力較高）； 轉(zhuǎn)子與定子同心，泵的排量一定定量泵； 葉片傾角為前傾，有利于排油區(qū)葉片所受的橫向力，防止葉片卡死或折斷。,楊陽,2-3

9、葉片泵,2. 雙作用葉片泵的排量和流量 1）雙作用葉片泵的排量 （1）不計(jì)葉片厚度 （2）考慮葉片厚度 葉片所占的體積 葉片泵排量,楊陽,2-3 葉片泵,2) 考慮泵的容積效率，雙作用葉片泵的流量 泵的排量取決于定子內(nèi)表面曲線的半徑差（R-r）和葉片的寬度B，而與過渡曲線的形狀無關(guān)。 葉片工作高度（R-r）越大，流量和排量越大；如果轉(zhuǎn)子半徑r和葉片寬度B保持不變，改變R即可得到不同排量的液壓泵，但（R-r）的變化受到葉片脫空和卡死的限制。,楊陽,2-3 葉片泵,3)瞬時(shí)流量和流量脈動(dòng) 瞬時(shí)流量 z0位于排油區(qū)內(nèi)的葉片數(shù)。 的值與過渡曲線的形狀的性質(zhì)有關(guān)，葉片泵瞬時(shí)流量均勻與 是否等于常數(shù)有關(guān)，

10、因此流量的均勻性取決于定子過渡曲線的形狀和葉片數(shù)z。葉片數(shù)與定子曲線的適當(dāng)匹配可使瞬時(shí)幾何流量均勻。 對于定子過渡曲線為阿基米德螺線和等加速曲線，雙作用液壓泵的葉片數(shù)通常為4的整數(shù)倍，即z4(n+1)，一般葉片數(shù)通常為z12、16和20。,楊陽,2-3 葉片泵,三、雙作用葉片泵結(jié)構(gòu)的共性問題 1. 葉片的放置和傾角q： 壓力角a： 定子對葉片的法向反力FN與葉片運(yùn)動(dòng)方向的夾角。 傾角q：葉片與徑向半徑的夾角。,楊陽,定子對葉片反力N可以分解為沿葉片運(yùn)動(dòng)方向的力P和垂直于葉片運(yùn)動(dòng)方向的力T，P與葉片底部的油壓力平衡，T與該位置時(shí)葉片的壓力角有關(guān)，壓力角越大， T越大，容易使葉片運(yùn)動(dòng)不靈活，增加磨

11、損，甚至出現(xiàn)卡死和折斷。,2-3 葉片泵,雙作用葉片泵的葉片沿著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向前傾一個(gè)角度，從而減小壓力角（aq），減小葉片所收的橫向力T，使葉片在槽中移動(dòng)靈活，防止卡死或折斷并可減少磨損。 雙作用葉片泵的葉片傾角一般取為1014。由于葉片有傾角，不能反轉(zhuǎn)，不能作馬達(dá)。,楊陽,單作用葉片泵的葉片沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向后傾一個(gè)角度，傾角一般取為2030。主要原因在于防止葉片脫空，增加轉(zhuǎn)子強(qiáng)度。,2-3 葉片泵,2. 定子過渡曲線 定子過渡曲線的形狀直接影響葉片泵的流量和壓力均勻性、定子內(nèi)表面的磨損和噪聲等。 定子曲線的選擇原則： 使葉片不產(chǎn)生脫空（葉片脫離定子曲面）現(xiàn)象，否則會(huì)引起振動(dòng)沖擊和噪聲。 使葉片

12、受力較好，壓力角小，減小沖擊和磨損； 使瞬時(shí)幾何流量均勻，減小脈動(dòng)。,楊陽,2-3 葉片泵,過渡曲線的類型： 阿基米德螺線：壓力角較小，存在剛性沖擊； 等加速曲線：壓力角變化且較大，柔性沖擊，應(yīng)用較多； 正弦曲線； 高次曲線。,楊陽,2-3 葉片泵,3.端面配流與配流盤,楊陽,封油區(qū)所對應(yīng)的夾角必須等于或稍大于兩個(gè)葉片之間的夾角，防止吸排油腔互通； 葉片根部與高壓油腔相通，保證葉片緊壓在定子內(nèi)表面上，在配流盤與葉片根部相接觸的地方開有一道環(huán)形槽并與排油腔相通。,配流盤在結(jié)構(gòu)上應(yīng)解決以下問題：,2-3 葉片泵,由于兩窗口夾角大于相鄰葉片夾角，位于過渡區(qū)的工作腔存在輕微的困油現(xiàn)象； 工作腔由過渡區(qū)

13、轉(zhuǎn)向與排油口相通時(shí)，工作腔壓力急劇升高，油液受壓，使高壓腔壓力油倒流； 當(dāng)工作腔由過渡區(qū)轉(zhuǎn)向與吸油口相通時(shí)，工作腔壓力急劇降低。兩者均引起瞬時(shí)流量變化、壓力沖擊和振動(dòng)噪聲。,楊陽,在配流盤兩腰形窗口間開三角槽，可使壓力均勻升高或降低，便能避免以上問題。,2-3 葉片泵,4.內(nèi)部泄漏與間隙補(bǔ)償 葉片泵的內(nèi)部泄漏主要有：高壓腔油液通過葉片與定子接觸處的縫隙向低壓腔泄漏（徑向間隙泄漏）；排油區(qū)油液通過轉(zhuǎn)子與配流盤的軸向間隙向軸承腔泄漏（軸向間隙泄漏）。葉片泵中，軸向間隙引起的泄漏是泵泄漏的主要部分。 措施：采用浮動(dòng)配流盤，實(shí)現(xiàn)軸向間隙自動(dòng)補(bǔ)償。,楊陽,2-3 葉片泵,將排油口壓力油引入浮動(dòng)配流盤的背

14、壓室，產(chǎn)生壓緊力使配流盤緊貼轉(zhuǎn)子和葉片端面，只要選擇合適的壓緊面積和形狀，就能夠保持軸向間隙為最佳（泄漏最小和磨損最小）（原理與齒輪泵浮動(dòng)側(cè)板相似）。,楊陽,2-3 葉片泵,由于葉片底部始終通入壓力油，葉片處于吸油區(qū)時(shí)，葉片與定子內(nèi)避免間的壓緊力過大，當(dāng)葉片在定子避免上高速滑動(dòng)時(shí)，葉片與定子間磨損較大，影響泵的壽命并產(chǎn)生噪聲。 措施：減小低壓區(qū)內(nèi)葉片與定子間的壓緊力葉片卸荷,楊陽,5.吸油區(qū)葉片受力和葉片卸荷,2-3 葉片泵,（1）減小作用在吸油區(qū)的葉片底部油液壓力減小油液壓力 將排油腔的壓力油通過阻尼孔或內(nèi)置式減壓閥進(jìn)入處于吸油區(qū)葉片的底部，使葉片壓向定子內(nèi)表面的作用力不致過大。 （2）減小

15、吸油區(qū)葉片底部的油壓作用面積改善葉片結(jié)構(gòu) 原則：葉片處于排油區(qū)內(nèi)，葉片底部為原油壓作用面積；葉片處于吸油區(qū)時(shí)，葉片底部油壓作用面積減小。 措施：階梯葉片；子母葉片。 （3）使葉片頂部和底部的油壓力平衡改善葉片結(jié)構(gòu) 措施：雙葉片；彈簧葉片。,楊陽,2-3 葉片泵,楊陽,2-3 葉片泵,楊陽,2-3 葉片泵,楊陽,2-3 葉片泵,楊陽,2-3 葉片泵,楊陽,2-3 葉片泵,四、提高葉片泵工作壓力的措施 1. 提高葉片泵工作壓力要解決的關(guān)鍵問題 1) 壓力升高，內(nèi)部泄漏增加，泵的容積效率降低，嚴(yán)重時(shí)不能建立必要的工作壓力，其中軸向間隙泄漏所占比例最大容積效率低； 2)低壓區(qū)時(shí)葉片與定子間的壓緊力過大

16、，加快葉片與定子間的磨損，降低泵的使用壽命定子與葉片的磨損。,楊陽,2-3 葉片泵,2.提高葉片泵工作壓力采取的措施 1) 采用浮動(dòng)配油盤，實(shí)現(xiàn)軸向間隙的自動(dòng)補(bǔ)償，減小泄漏，保證高壓下泵的容積效率 。 2)減小吸油區(qū)葉片與定子間的接觸壓力，減小葉片與定子間的磨損，保證高壓下泵的使用壽命。 （1）減小作用在葉片底部的油液壓力阻尼槽，內(nèi)裝式小減壓閥 （2）減小葉片底部承受壓力油的作用面積母子葉片，階梯式葉片 （3）使葉片頂端和底部的液壓作用力相平衡雙葉片，彈簧式葉片,楊陽,2-3 葉片泵,五、變量葉片泵 （公式說明）,楊陽,改變轉(zhuǎn)子與定子間的偏心距e，可以改變?nèi)~片泵的排量和流量，單作用葉片泵可制成變量式葉片泵。,單作用葉片泵排量,單作用葉片泵流量,2-3 葉片泵,楊陽,手動(dòng)變量葉片泵,限壓式變量葉片泵,2-3 葉片泵,外反饋限壓式變量葉片泵（壓力補(bǔ)償變量泵） pAksx0時(shí)，定子與轉(zhuǎn)子的偏心量減小，輸出流量減?。?當(dāng)pBA=ksx0時(shí)為轉(zhuǎn)折點(diǎn)（ pBA為轉(zhuǎn)折壓力）。 利用泵出口壓力的變化來調(diào)節(jié)泵的排量，當(dāng)壓力小于調(diào)定值時(shí)，泵排量和流量基本不變；當(dāng)壓力小于調(diào)定值時(shí)，泵排量和流量迅速減少，通過減少泵的流量來限制壓力的升高。,楊陽,2-3 葉片泵,楊陽,手動(dòng)變量葉片泵,變量葉片泵,2-3 葉片泵,2-3 葉片泵,楊陽,限壓式變量葉片泵,2-