叶片泵工作原理及应用.ppt

第三节第三节 叶片泵叶片泵 叶片泵按叶片在泵轴每转过程中在叶片小室的吸排油叶片泵按叶片在泵轴每转过程中在叶片小室的吸排油次数可分为单作用叶片泵、双作用叶片泵和多作用叶片泵；次数可分为单作用叶片泵、双作用叶片泵和多作用叶片泵；按排量是否可变，分为定量泵和变量泵；按叶片设置的部按排量是否可变，分为定量泵和变量泵；按叶片设置的部位不同，分为普遍叶片泵（叶片在转子上）和凸轮转子叶位不同，分为普遍叶片泵（叶片在转子上）和凸轮转子叶片泵（叶片在定子上）；按压力等级不同，分为中低压叶片泵（叶片在定子上）；按压力等级不同，分为中低压叶片泵（片泵（7MPa7MPa以下）、中高压叶片泵（以下）、中高压叶片泵（16MPa16MPa以下）和高压以下）和高压叶片泵（叶片泵（20-30MPa20-30MPa以下） 一、单作用叶片泵一、单作用叶片泵1.1.单作用叶片泵的工作原理单作用叶片泵的工作原理图图1 1 双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵工作原理 1 1－压油口－压油口 2 2－转子－转子 3 3－定子－定子 4-4-叶片叶片 5—5—吸油口吸油口 叶片泵的工作原理如叶片泵的工作原理如图图1 1所示。

泵的结构包括：所示泵的结构包括：转子、定子、叶片、配油转子、定子、叶片、配油盘和端盖等定子的内表盘和端盖等定子的内表面是圆柱形孔转子和定面是圆柱形孔转子和定子之间存在偏心子之间存在偏心1.1.单作用叶片泵的工作原理单作用叶片泵的工作原理图图1 1 双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵工作原理 1 1－压油口－压油口 2 2－转子－转子 3 3－定子－定子 4-4-叶片叶片 5—5—吸油口吸油口 叶片在转子的槽内可叶片在转子的槽内可以灵活滑动，在转子转动以灵活滑动，在转子转动时的离心力以及通入叶片时的离心力以及通入叶片根部压力油的作用下，叶根部压力油的作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面片顶部贴紧在定子内表面上，相邻叶片、配油盘、上，相邻叶片、配油盘、定子和转子间形成一个个定子和转子间形成一个个密闭的工作腔密闭的工作腔1.1.单作用叶片泵的工作原理单作用叶片泵的工作原理图图1 1 双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵工作原理 1 1－压油口－压油口 2 2－转子－转子 3 3－定子－定子 4-4-叶片叶片 5—5—吸油口吸油口 当转子按逆时针方向当转子按逆时针方向旋转时，图示中泵右侧的旋转时，图示中泵右侧的叶片会向外伸出，密封工叶片会向外伸出，密封工作腔容积逐渐增大，产生作腔容积逐渐增大，产生真空，于是通过吸油口真空，于是通过吸油口5 5和和配油盘上的窗口将油吸入。

配油盘上的窗口将油吸入1.1.单作用叶片泵的工作原理单作用叶片泵的工作原理图图1 1 双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵工作原理 1 1－压油口－压油口 2 2－转子－转子 3 3－定子－定子 4-4-叶片叶片 5—5—吸油口吸油口 在图示泵的左侧，叶在图示泵的左侧，叶片往内收缩，密封腔的容片往内收缩，密封腔的容积逐渐缩小，密封腔中的积逐渐缩小，密封腔中的油液经配油盘的另一窗口油液经配油盘的另一窗口和压油口和压油口1 1被压出而送入系被压出而送入系统中1.1.单作用叶片泵的工作原理单作用叶片泵的工作原理图图1 1 双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵工作原理 1 1－压油口－压油口 2 2－转子－转子 3 3－定子－定子 4-4-叶片叶片 5—5—吸油口吸油口 单作用泵的结构特点：单作用泵的结构特点：（（1 1）转子和定子间存在偏心）转子和定子间存在偏心（（2 2）泵在转子转一转的过程中，）泵在转子转一转的过程中，吸压油各一次吸压油各一次（（3 3）转子受到径向液压不平衡）转子受到径向液压不平衡作用力，故又称非平衡式泵作用力，故又称非平衡式泵1.1.单作用叶片泵的工作原理单作用叶片泵的工作原理图图1 1 双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵工作原理 1 1－压油口－压油口 2 2－转子－转子 3 3－定子－定子 4-4-叶片叶片 5—5—吸油口吸油口 单作用泵的结构特点：单作用泵的结构特点：（（4 4）改变转子和定子间的偏心）改变转子和定子间的偏心距，可以改变泵的排量。

故单距，可以改变泵的排量故单作用叶片泵都是变量泵作用叶片泵都是变量泵2.2.排量与流量计算排量与流量计算 单单作用叶片作用叶片泵泵的的排量排量VpVp近似等于两相近似等于两相邻邻叶片叶片间间密封容密封容积积的最大的最大值值与最小与最小值值之差乘以叶片数，如之差乘以叶片数，如计计算算简图简图示，示，则则有有式中，式中，B-B-叶片叶片宽宽度度 D-D-定子内径定子内径 e-e-偏心距偏心距单作用叶片泵排量计算简图单作用叶片泵排量计算简图2 2. .排量与流量计算排量与流量计算由上式可以得到由上式可以得到单单作用叶片作用叶片泵泵的的实际输实际输出流量出流量为为式中，式中，n-n-泵泵的的转转速速 ηηV V- -泵泵的容的容积积效率效率2 2. .排量与流量计算排量与流量计算 单单作用叶片作用叶片泵泵的瞬的瞬时时流量是脉流量是脉动动的，的，泵泵内叶片数越内叶片数越多，流量脉多，流量脉动动率越小此外，奇数叶片率越小此外，奇数叶片泵泵的脉的脉动动率比偶率比偶数叶片数叶片泵泵的脉的脉动动率小，所以率小，所以单单作用叶片作用叶片泵泵的叶片数一般的叶片数一般为为1313片或片或1515片。

片3.3.外反馈限压式变量泵及其工作原理外反馈限压式变量泵及其工作原理 如如图图所示所示为为一种一种单单作用叶片作用叶片泵泵典型典型结结构构- -外反外反馈馈式式限限压压式式变变量叶片量叶片泵泵3.3.外反馈限压式变量泵及其工作原理外反馈限压式变量泵及其工作原理图图3.3.2 外反馈限压式变量叶片泵工作原理外反馈限压式变量叶片泵工作原理1-变量活塞变量活塞 2-调节弹簧调节弹簧 3-压力调节螺钉压力调节螺钉 4-流量调节螺钉流量调节螺钉 在定子的右侧作用有在定子的右侧作用有一调节弹簧（弹性系数为一调节弹簧（弹性系数为k k，预压缩量为，预压缩量为X X0 0）；在定）；在定子的左侧有一控制活塞子的左侧有一控制活塞（有效作用面积为（有效作用面积为A A），控），控制活塞油室通泵的出口压制活塞油室通泵的出口压力为力为P P作用在控制活塞上作用在控制活塞上的液压力的液压力F=F=pApA，弹簧弹力，弹簧弹力为为F Ft t=kX=kX0 0. .3.3.外反馈限压式变量泵及其工作原理外反馈限压式变量泵及其工作原理图图3.3.2 外反馈限压式变量叶片泵工作原理外反馈限压式变量叶片泵工作原理1-变量活塞变量活塞 2-调节弹簧调节弹簧 3-压力调节螺钉压力调节螺钉 4-流量调节螺钉流量调节螺钉 当当F

当泵的出口压出流量最大当泵的出口压力力p p增大，定子将向着使偏增大，定子将向着使偏心减小的右方向移动设位心减小的右方向移动设位移为移为x x，则弹簧弹力增加到，则弹簧弹力增加到F Ft t=k(x+x=k(x+x0 0).).当弹簧弹力与液当弹簧弹力与液压力平衡时，定子和转子的压力平衡时，定子和转子的偏心量偏心量e=e=e emaxmax-x-x, ,泵输出流量泵输出流量最小3.3.外反馈限压式变量泵及其工作原理外反馈限压式变量泵及其工作原理 图图3.3.33.3.3为压力流量特性为压力流量特性曲线途中曲线途中B B点为拐点，对点为拐点，对应压力应压力p pB B=kx=kx0 0/A/A；在；在ABAB段，段，作用在控制活塞上的液压力作用在控制活塞上的液压力小于弹簧的预压紧力，定子小于弹簧的预压紧力，定子的偏心量最大，泵的输出流的偏心量最大，泵的输出流量最大 随着输出压力增大，泵随着输出压力增大，泵的泄漏量增加，泵的实际输的泄漏量增加，泵的实际输出量较小，因此出量较小，因此ABAB段下倾3.3.外反馈限压式变量泵及其工作原理外反馈限压式变量泵及其工作原理 BCBC段是泵的变量段，泵段是泵的变量段，泵的实际输出流量随工作压力的实际输出流量随工作压力额增加而迅速减小。

额增加而迅速减小 调节限压式变量叶片泵的调节限压式变量叶片泵的流量调节螺钉，可改变其最流量调节螺钉，可改变其最大偏心距，从而改变泵的最大偏心距，从而改变泵的最大输出流量；调节泵的压力大输出流量；调节泵的压力调节螺钉，可以改变调节螺钉，可以改变p pB B的大的大小，使曲线小，使曲线BCBC段左右移动；段左右移动；改变弹簧的刚度，可以改变改变弹簧的刚度，可以改变BCBC段的斜率：段的斜率：刚度越大，曲刚度越大，曲线越平缓；越小，曲线越陡线越平缓；越小，曲线越陡二、双作用叶片泵二、双作用叶片泵( (一一) )双作用叶片泵的工作原理双作用叶片泵的工作原理图图3.3.4 双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵工作原理1－定子－定子 2－压油口－压油口 3－转子－转子 4-叶片叶片 5-吸油口吸油口 作用原理跟单作用叶作用原理跟单作用叶片泵相似，不同之处在于片泵相似，不同之处在于定子表面由两段长半径圆定子表面由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲线等八个部分组段过渡曲线等八个部分组成，且定子和转子式同心成，且定子和转子式同心的( (一一) )双作用叶片泵的工作原理双作用叶片泵的工作原理图图3.3.4 双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵工作原理1－定子－定子 2－压油口－压油口 3－转子－转子 4-叶片叶片 5-吸油口吸油口 当转子转动时，叶片当转子转动时，叶片在离心力和底部压力油作在离心力和底部压力油作用下，在叶片槽内作径向用下，在叶片槽内作径向运动并压向定子内表面。

运动并压向定子内表面由叶片、定子内表面、转由叶片、定子内表面、转子外表面和两侧配油盘组子外表面和两侧配油盘组成若干密封空间成若干密封空间( (一一) )双作用叶片泵的工作原理双作用叶片泵的工作原理图图3.3.4 双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵工作原理1－定子－定子 2－压油口－压油口 3－转子－转子 4-叶片叶片 5-吸油口吸油口 当转子按图示方向转当转子按图示方向转动时，密封工作腔的容积动时，密封工作腔的容积在左上角和右下角处逐渐在左上角和右下角处逐渐增大，为吸油区，在左下增大，为吸油区，在左下角和右上角逐渐减小，为角和右上角逐渐减小，为压油区；吸油区与压油区压油区；吸油区与压油区间由一段封油区把它们隔间由一段封油区把它们隔开( (二二) )双作用叶片泵的结构特点双作用叶片泵的结构特点图图3.3.4 双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵工作原理1－定子－定子 2－压油口－压油口 3－转子－转子 4-叶片叶片 5-吸油口吸油口（（1 1）定子和转子是同心的）定子和转子是同心的（（2 2）转子每转一周，每个）转子每转一周，每个密封工作腔完成吸油和压密封工作腔完成吸油和压油动作各两次，所以称为油动作各两次，所以称为双作用叶片泵双作用叶片泵（（3 3）泵的两个吸油区和两）泵的两个吸油区和两个压油区径向对称，作用个压油区径向对称，作用在转子上的液压力径向平在转子上的液压力径向平衡，所以又称作平衡式叶衡，所以又称作平衡式叶片泵片泵（三）（三）. .排量与流量计算排量与流量计算 双作用叶片双作用叶片泵泵的排量的排量为为式中，式中，R R，，r-r-分分别为别为定子定子圆圆弧部分的弧部分的长长短半径短半径 θ-θ-叶片的叶片的倾倾角角 S-S-叶片的厚度叶片的厚度（三）（三）. .排量与流量计算排量与流量计算 双作用叶片双作用叶片泵泵的的实际实际流量流量为为（四）叶片与流量脉动关系（四）叶片与流量脉动关系 叶片叶片泵泵流量脉流量脉动动率与叶片数、叶片厚度及叶片在槽率与叶片数、叶片厚度及叶片在槽内运内运动动的加、减速度成正比。

从的加、减速度成正比从转转子子强强度与降低流量脉度与降低流量脉动动两方面考两方面考虑虑，叶片数，叶片数应该应该越少越好但叶片数必越少越好但叶片数必须须同同过过渡曲渡曲线线形状匹配，且形状匹配，且满满足密封容腔的分隔要求，一般足密封容腔的分隔要求，一般取取8-188-18，以，以1212、、1616为为最佳 叶片厚度越薄，叶片厚度越薄，对对降低流量脉降低流量脉动动率越好但率越好但应满应满足足强强度和度和刚刚度要求，一般取度要求，一般取1.8-2.5mm1.8-2.5mm三、提高叶片泵工作压力的方法三、提高叶片泵工作压力的方法 为了保证叶片与定子内表面可靠接触，形成密封容为了保证叶片与定子内表面可靠接触，形成密封容积，使泵正常工作，叶片根部一般通以压力油积，使泵正常工作，叶片根部一般通以压力油 当叶片处于排油区时，其顶部受高压作用，叶片靠当叶片处于排油区时，其顶部受高压作用，叶片靠离心力被甩出贴向定子内表面；当处于吸油区时，顶部离心力被甩出贴向定子内表面；当处于吸油区时，顶部为吸油压力，根部为排油压力，这一压差使叶片以很大为吸油压力，根部为排油压力，这一压差使叶片以很大的压力压向定子内表面。

随着运行，这一压差增大，加的压力压向定子内表面随着运行，这一压差增大，加速了定子内表面吸油区的磨损速了定子内表面吸油区的磨损 因此，为减小定子内表面的磨损及提高工作压力，因此，为减小定子内表面的磨损及提高工作压力，采用以下措施：采用以下措施：1 双级叶片泵双级叶片泵在一个泵体内，一根转动轴上连接两组定子和转子，形在一个泵体内，一根转动轴上连接两组定子和转子，形成两个叶片泵两个叶片泵为串联形式，即一级泵的排成两个叶片泵两个叶片泵为串联形式，即一级泵的排油口也是二级泵的吸油口，从而提高整个泵出油口的压油口也是二级泵的吸油口，从而提高整个泵出油口的压力两泵之间装有面积比为力两泵之间装有面积比为2:1的定比压力阀，使两泵进的定比压力阀，使两泵进出口压差相等出口压差相等 因此，为减小定子内表面的磨损及提高工作压力，因此，为减小定子内表面的磨损及提高工作压力，采用以下措施：采用以下措施：2 改善叶片受力状况改善叶片受力状况（（1）） 字母叶片方式字母叶片方式（（2）） 双叶片方式双叶片方式（（3）） 柱销叶片方式柱销叶片方式练习练习3-3 某单作用叶片泵转子外径某单作用叶片泵转子外径d=80mm,定子内径定子内径D=85mm，叶片宽度，叶片宽度B=28mm，调节变量时定子，调节变量时定子和转子之间的最小间隙为和转子之间的最小间隙为0.5mm。

求求（（1）该泵排量为）该泵排量为V1=15mL/r时的偏心量时的偏心量e1（（2）该泵的最大可能排量）该泵的最大可能排量Vmax。