使用单、双叶片泵需注意

 单双作用叶片泵工作原理

(1)分类叶片泵是一种以挤子为叶片的壳体承压型液压泵，此种泵的发展历史悠久，在国内外许多古老的提水工具中常可以找到它的雏形。叶片泵的详细分类如图A所示。

(2)特点见下表。

叶片泵的特点

    3.1.2工作原理

    (l)单作用叶片泵的工作原理及应注意的几个问题

①工作原理单作用叶片泵的工作原理如图B所示。转子2的外表面和定子3的内表面均为圆柱形。转子中心和定子中心之间保持一个偏心距e。转子上开有均匀分布的径向滑槽，矩形叶片4装在转子的滑槽内并可灵活伸缩。这些叶片将前、后端盖和转子及定子间形成的环状空间沿圆周分割为与叶片数量相同（均为奇数）的密封工作腔。由于转子和定子间的径向距离沿圆周变化，故在转子旋转的过程中这些密封工作腔会发生周期性的扩大和缩小变化。在泵内安装有带腰形配流窗口的配流盘或在泵的端盖或定子上制有分隔开的腰形配流窗口，其中与正在扩大容积的工作腔相通的即为吸油腔，与正在减小容积的工作腔相通的则为排油腔。当原动机通过传动轴1带动转子2按图B所示方向旋转时，在离心力以及通入叶片根部压力油的作用下（有的还有弹簧力）右侧的叶片向外伸出，叶片的顶部贴紧在定子内表面上，密封工作腔容积逐渐增大，产生真空，通过吸油口和右侧腰形配流窗口将油液吸入。而左侧的叶片向里缩进，密封腔的容积逐渐缩小，密封腔中的油液通过左侧腰形配流窗口和压油口被压出而输送至系统中去。传动轴带动转子每转一周，每个密封的工作腔吸油和压油各一次。原动机带动泵连续运转时，泵便连续地压油。

    ②应注意的几个问题

    a．变量问题由于单作用叶片泵的转子中心和定子环中心之间保持偏心距e，而泵的排量与偏心距P相关，采用某种机构调节该偏心距，则可从零到某一方向zui大值之间或从零正反向到zui大值之间连续或有级地改变其供油排量。如果改变偏心距e的方向，也可在泵的转向不变情况下，使泵的吸、压油腔互换，实现反向供油。所以单作用叶片泵经常制成变量泵。还有为了满足系统对流量的不同要求，需要采用双联泵甚至多联泵，它们是由两个或多个单级泵安装在一个壳体内，在油路上并联而成的液压泵。

    b．不平衡作用力问题  由于转子、传动轴及轴承等机件上受单方向的液压不平衡作用力，轴承负载较大，寿命较短，不宜高压化，故单作用叶片泵又称非卸荷式泵。

c．叶片槽后倾为使叶片顶部可靠地和定子内表面相接触，压油腔一侧的叶片底部和压油腔相通，吸油腔一侧的叶片底部和吸油腔相通（图C）。为了使叶片能顺利向外甩出并始终紧贴定子，必须使叶片所受的切向惯性力与叶片的离心力等的合力尽量与叶片槽的方向一致（图D），以免侧向力的分力使叶片与定子间产生的摩擦力影响叶片的伸出，为此转子上的叶片槽应向后倾斜（倾斜方向与转向相反）一定角度口开出。

    d．困油问题为了防止吸、压油腔贯通，配流盘的吸、压油窗口间的密封角p应略大于两相邻叶片间的夹角。但是，由于单作用叶片泵的定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生变化时，会产生与齿轮泵相类似的困油现象。不过，单作用叶片泵的困油现象并不十分严重，通过配流盘排油窗口边缘开三角形卸荷槽（俗称眉毛槽）的方法可以消除困油现象所带来的危害。有时还利用困油时密封容腔的被压缩过程，当密封容腔中的油液被压缩到接近额定工作压力时，再把容腔接通压油腔，由于减小了和压油腔接通时的压差，故降低了液压冲击和噪声。

    (2)双作用叶片泵的工作原理及几个应注意的问题

①工作原理  图E所示为双作用叶片泵的工作原理。定子1的内表面形似椭圆形，由两段半径为R的大圆弧、两段半径为r的小圆弧以及连接大小圆弧的四段过渡曲线组成。转子2和定子1同心。转子上开有均匀分布的径向滑槽，矩形叶片3装在转子的滑槽内并可灵活伸缩。转子、叶片、定子都夹在前后两个配流盘中间。矩形叶片将两个配流盘和转子及定子间形成的空间沿圆周分割为与叶片数量（均为偶数）相同的密封工作腔。由于转子和定子间的径向距离在过渡区沿圆周变化，故在转子旋转的过程中这些密封工作腔会发生周期性的扩大和缩小变化。配油盘上开设的四个配流窗口分别与吸、压油窗口相通。在图E所示转子顺时针方向旋转时，叶片受离心力和叶片槽底部所通压力油的作用而紧贴定子内表面。当叶片从定子内表面的小圆弧区向大圆弧区移动时，密封工作腔的容积逐渐增大，通过配流盘上左上角和右下角的吸油窗口吸油；当从大圆弧区向小圆弧区移动时，密封工作腔的容积逐渐减小，通过配流盘上左下角和右上角的压油窗口压油。吸油区和压油区之间的一段封油区将吸、压油区隔开。转子每转一周，每一叶片在槽内往复滑动两次，每个密封工作腔完成吸油和压油动作各两次，故称为双作用叶片泵。基于同样的原理，可制成三作用甚至更多作用次数的叶片泵，但均很少见。

    ②应注意的几个问题

    a．只能作定量泵与单作用叶片泵不同，双作用叶片泵的转子中心和定子中心之间同心，故双作用泵只能作定量泵使用。

    b．径向液压力相互平衡  由于双作用叶片泵的两个吸、压油区是径向对称的，故在转子、传动轴及轴承上所作用的径向液压力相互平衡，所以双作用叶片泵又称卸荷式泵。因此有利于泵的工作压力的提高，且寿命较长。

    c．定子内表面曲线及其角度分配  双作用叶片泵的定子内表面曲线对泵的流量均匀性、吸人性能和寿命有很大影响。由前述已知，定子内表面由两段半径为R的大圆弧、两段半径为r的小圆弧以及连接大小圆弧的四段过渡曲线所组成。

    为了保证工作平稳和输出流量均匀，理想的过渡曲线具备下列特征：应使叶片在槽中滑动时不“脱空”（与定子内表面脱离），以免发生撞击，产生噪声，降低泵的使用寿命；在泵转动到过渡曲线和圆弧交接处或沿过渡曲线滑行时，叶片伸缩的径向速度和加速度变化均匀，不会发生突变并引起硬冲现象，以减小冲击、噪声和磨损。过渡曲线有修正的阿基米德螺线、正弦加速曲线、等加速等减速曲线和高次曲线等几种。双作用叶片泵一般都使用综合性能较好的等加速等减速曲线作为过渡曲线；有些高性能泵的过渡曲线则采用高次曲线。

    圆弧区段一般取小圆弧半径r=r₀+(0.5～1)mm(r₀为转子半径)。增大大圆弧半径与小圆弧半径之差(R-r)可增大泵的排量，但受到叶片和转子强度及叶片不脱空条件的制约。分析计算表明，当叶片径向运动按等加速等减速规律变化时，允许选用较大的R/r值，因而可得到较大的(R-r)值，故定子内表面过渡曲线多采用等加速等减速曲线。

    为了保证吸油腔与压油腔之间的密封及避免困油现象，定子内表面曲线的角度分配应满足一定条件。图F所示为配流盘与定子曲线相对位置关系，可以看到：若泵的叶片数为z，为了保证吸油腔与压油腔之间的密封，大圆弧区段及小圆弧区段的吸、排油腔之间的密封角α₁和α₂应满足的条件为α₁≥2π/z和α₂≥2π/z。为了避免发生困油现象，应使两封油叶片之间的容腔在α1和α₂角度范围内移动时（此时容腔与高、低压腔均不相通），其容积大小保持不变，即保证大圆弧区段及小圆弧区段对应的中心角β_l和β₂满足β_l≥a₁和β₂≥α₂。

    d．压力冲击及减振  若泵的转子顺时针转动，当两相邻叶片间的工作腔从吸油区进人大圆弧区时，油腔中的压力保持为zui低。当此工作腔转至开始与排油区接通时，高压油液流人此密封容腔并压缩其中的油液，因此压力骤升。这个过程将引起压力冲击和噪声。解决这个问题的常用方法是设置三角减振槽（图F），使高、低压油逐渐接通，高压油进入密封容腔时受到节流阻尼，从而减缓压力冲击现象，起消振作用。

e．叶片前倾安放  当叶片在压油区沿定子曲线滑动时，定子内表面对叶片的法向接触反力F_n可分解为沿叶片槽方向的分力F_p和横向分力F_t，由于叶片的外伸部分是悬臂梁结构，故横向分力会在叶片与槽侧壁的接触处产生较大的摩擦力，叶片与定子曲线的接触压力角α（定子曲线接触点处的法线方向与叶片方向的夹角）越小，横向分力F_t=F_nsinα越小，越有利于叶片在其槽内自如滑动，并减小摩擦力从而减少叶片与槽之间的磨损。故叶片槽不径向开设，而是顺转向前倾一个角度θ（通常θ=10°～14°）开设，使α＜φ，即α=φ-θ[图G(a)]。否则，压力角a=φ将较大，F_t也较大。但这样做的结论并不适用于吸油区[图G(b)]，一方面在吸油区叶片槽前倾反而使压力角α增大，变为α=φ+θ，使叶片的受力情况更加恶化；另一方面叶片沿定子曲线滑动时，其顶部实际上除了受到定子内表面反作用力外，还受到与滑动方向相反的摩擦力Ff作用，两者的合力F才是计算有害横向分力F_t的依据，故上述仅以法向接触反力Fn作为依据势必得出压力角越小越好的错误结论。新的观点认为取θ=0°更为合理，目前国外一些双作用叶片泵的叶片槽是径向开设的，所以关于叶片安放角问题仍值得进行深入探讨。威斯特小编敬上