图3-15定子的过渡曲线
由式(3-21)可求出叶片的径向速度dp/dt和径向加速度d2p/dt2,可知:当0＜θ＜α/2时,叶片的径向加速度为等加速度,当α/2＜θ＜α时等减速。由于叶片的速度变化均匀,故不会对定子内表面产生很大的冲击,但是,在θ=0、θ=α/2和θ=α处,叶片的径向加速度仍有突变,还会产生一些冲击,如图2-15(b)所示。所以在国外有些叶片泵上采用了三次以上的高次曲线作为过渡曲线。
(3)叶片的倾角。叶片在工作过程中,受离心力和叶片根部压力油的作用,使叶片和定子紧密接触。当叶片转至压油区时,定子内表面迫使叶片推向转子中心,它的工作情况和凸轮相似,叶片与定子内表面接触有一压力角为β,且大小是变化的,其变化规律与叶片径向速度变化规律相同,即从零逐渐增加到最大,又从最大逐渐减小到零,因而在双作用叶片泵中,将叶片顺着转子回转方向前倾一个θ角，使压力角减小到β′,这样就可以减小侧向力FT,使叶片在槽中移动灵活,并可减少磨损,如图3-16所示,根据双作用叶片泵定子内表面的几何参数,其压力角的最大值β
max
≈24°。一般取θ=(1/2)β
max
,因而叶片泵叶片的倾角θ一般
10°～14°。YB型叶片泵叶片相对于转子径向连线前倾13°。但近年的研究表明,叶片倾角并非完全必要,某些高压双作用叶片泵的转子槽是径向的,且使用情况良好。
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4.提高双作用叶片泵压力的措施
由于一般双作用叶片泵的叶片底部通压力油,就使得处于吸油区的叶片顶部和底部的液压作用力不平衡,叶片顶部以很大的压紧力抵在定子吸油区的内表面上,使磨损加剧,影响叶片泵的使用寿命,尤其是工作压力较高时,磨损更严重,因此吸油区叶片两端压力不平衡,限制了双作用叶片泵工作压力的提高。所以在高压叶片泵的结构上必须采取措施,使叶片压向定子的作用力减小。常用的措施有:
(1)减小作用在叶片底部的油液压力。将泵的压油腔的油通过阻尼槽或内装式小减压阀通到吸油区的叶片底部,使叶片经过吸油腔时,叶片压向定子内表面的作用力不致过大。
(2)减小叶片底部承受压力油作用的面积。叶片底部受压面积为叶片的宽度和叶片厚度的乘积,因此减小叶片的实际受力宽度和厚度,就可减小叶片受压面积。
减小叶片实际受力宽度结构如图3-17(a)所示,这种结构中采用了复合式叶片(亦称子母叶片),叶片分成母叶片1与子叶片2两部分。通过配油盘使K腔总是接通压力油,引入母子叶片间的小腔c内,而母叶片底部L腔,则借助于虚线所示的油孔,始终与顶部油液压力相同。这样,无论叶片处在吸油区还是压油区,母叶片顶部和底部的压力油总是相等的,当叶片处在吸油腔时,只有c腔的高压油作用而压向定子内表面,减小了叶片和定子内表面间的作用力。图3-17(b)所示的为阶梯片结构,在这里,阶梯叶片和阶梯叶片槽之间的油室d始终和压力油相通,而叶片的底部和所在腔相通。这样,叶片在d室内油液压力作用下压向定子表面,由于作用面积减小,使其作用力不致太大,但这种结构的工艺性较差。
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图3-17减小叶片作用面积的高压叶片泵叶片结构 1—母叶片2—子叶片3—转子4—定子5—叶片
(3)使叶片顶端和底部的液压作用力平衡。图3-18(a)所示的泵采用双叶片结构,叶片槽中有两个可以作相对滑动的叶片1和2,每个叶片都有一棱边与定子内表面接触,在叶片的顶部形成一个油腔a,叶片底部油腔b始终与压油腔相通,并通过两叶片间的小孔c与油腔a相连通,因而使叶片顶端和底部的液压作用力得到平衡。适当选择叶片顶部棱边的宽度,可以使叶片对定子表面既有一定的压紧力,又不致使该力过大。为了使叶片运动灵活,对零件的制造精度将提出较高的要求。
图3-18(b)所示为叶片装弹簧的结构,这种结构叶片1较厚,顶部与底部有孔相通,叶片底部的油液是由叶片顶部经叶片的孔引入的,因此叶片上下油腔油液的作用力基本平衡,为使叶片紧贴定子内表面,保证密封,在叶片根部装有弹簧。
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图3-18叶片液压力平衡的高压叶片泵叶片结构
1，2—叶片3—定子4—转子
三、双级叶片泵和双联叶片泵
1.双级叶片泵为了要得到较高的工作压力,也可以不用高压叶片泵,而用双级叶片泵,双级叶片泵是由两个普通压力的单级叶片泵装在一个泵体内在油路上串接而成的,如果单级泵的压力可达7.0MPa,双级泵的工作压力就可达14.0MPa。
图3-19双级叶片泵的工作原理 1，2—管路
双级叶片泵的工作原理如图3-19所示,两个单级叶片泵的转子装在同一根传动轴上,当传动轴回转时就带动两个转子一起转动。第一级泵经吸油管从油箱吸油,输出的油液就送入第二级泵的吸油口,第二级泵的输出油液经管路送往工作系统。设第一级泵输出压力为p1,第二级泵输出压力为p2。正常工作时p2=2p1。但是由于两个泵的定子内壁曲线和宽度等不可能做得完全一样,两个单级泵每转一周的容量就不可能完全相等。如查第二级泵每转一周的容量大于第一级泵,第二级泵的吸油压力(也就是第一级泵的输出压力)就要降低,第二级泵前后压力差就加大,因此载荷就增大;反之,第一级泵的载荷就增大,为了平衡两个泵的载荷,在泵体内设有载荷平衡阀。第一级泵和第二级泵的输出油路分别经管路1和2通到平衡阀的大滑阀和小滑阀的端面,两滑阀的面积比A1/A2=2。如第一级泵的流量大于第二级时,油液压力p1就增大,使p1＞1/2p2,因此p1A1＞p2A2,平衡阀被推向右,第一级泵的多余油液从管路1经阀口流回第一级泵的进油管路,使两个泵的载荷获得平衡;如果第二级泵流量大于第一级时,油压p1就降低,使p1A1＜p2A2,平衡阀
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被推向左,第二级泵输出的部分油液从管路2经阀口流回第二级泵的进油口而获得平衡,如果两个泵的容量绝对相等时,平衡阀两边的阀口都封闭。
2.双联叶片 泵双联叶片泵是由两个单级叶片泵装在一个泵体内在油路上并联组成。两个叶片泵的转子由同一传动轴带动旋转,有各自独立的出油口,两个泵可以是相等流量的,也可以是不等流量的。
双联叶片泵常用于有快速进给和工作进给要求的机械加工的专用机床中,这时双联泵由一小流量和一大流量泵组成。当快速进给时,两个泵同时供油(此时压力较低),当工作进给时,由小流量泵供油(此时压力较高),同时在油路系统上使大流量泵卸荷,这与采用一个高压大流量的泵相比,可以节省能源,减少油液发热。这种双联叶片泵也常用于机床液压系统中需要两个互不影响的独立油路中。
四、限压式变量叶片泵
图 3-20限压式变量叶片泵的工作原理
1—转子2—定子3—吸油窗口4—活塞5—螺钉6—活塞腔
7—通道8—压油窗口9—调压弹簧10—调压螺钉
1.结构特点:弹簧、反馈柱塞、限位螺钉。
转子中心固定，定子可以水平移动，外反馈、限压。
2.工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小，来改变流量。
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