一、葉片泵的工作原理
葉片泵,是轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的葉片與泵殼(定子環(huán))相接觸,將吸入的液體由進油側(cè)壓向排油側(cè)的泵。葉片泵轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,葉片在離心力和壓力油的作用下,尖部緊貼在定子內(nèi)表面上。這樣兩個葉片與轉(zhuǎn)子和定子內(nèi)表面所構(gòu)成的工作容積,先由小到大吸油后再由大到小排油,葉片旋轉(zhuǎn)一周時,完成一次吸油與排油。按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周吸排次數(shù)的不同,分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵。
1、單作用葉片泵的工作原理
泵由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3、配油盤和端蓋等部件所組成。定子的內(nèi)表面是圓柱形孔。轉(zhuǎn)子和定子之間存在著偏心。葉片在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可靈活滑動,在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的離心力以及通入葉片根部壓力油的作用下,葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上,于是兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉(zhuǎn)子間便形成了一個個密封的工作腔。當轉(zhuǎn)子按逆時針方向旋轉(zhuǎn)時,右側(cè)的葉片向外伸出,密封工作腔容積逐漸增大,產(chǎn)生真空,于是通過吸油口6和配油盤5上窗口將油吸入。而在左側(cè),葉片往里縮進,密封腔的容積逐漸縮小,密封腔中的油液經(jīng)配油盤另一窗口和壓油口1被壓出而輸出到系統(tǒng)中去。這種泵在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)過程中,吸油壓油各一次,故稱單作用泵。轉(zhuǎn)子受到徑向液壓不平衡作用力,故又稱非平衡式泵,其軸承負載較大。改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心量,便可改變泵的排量,故這種泵都是變量泵。
2、雙作用葉片泵的工作原理
它的作用原理和單作用葉片泵相似,不同之處只在于定子表面是由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線八個部分組成,且定子和轉(zhuǎn)子是同心的。在轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn)的情況下,密封工作腔的容積在左上角和右下角處逐漸增大,為吸油區(qū),在左下角和右上角處逐漸減小,為壓油區(qū);吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)把它們隔開。這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),每個密封工作腔完成吸油和壓油動作各兩次,所以稱為雙作用葉片泵。泵的兩個吸油區(qū)和兩個壓油區(qū)是徑向?qū)ΨQ的,作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力徑向平衡,所以又稱為平衡式葉片泵。
雙作用葉片泵的瞬時流量是脈動的,當葉片數(shù)為4的倍數(shù)時脈動率小。為此,雙作用葉片泵的葉片數(shù)一般都取12或16。
二、葉片泵的性能參數(shù)有哪些
葉片泵的主要性能有壓力、排量、轉(zhuǎn)速、效率和壽命等,主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有定子滑道曲面的長、短半徑(雙作用葉片泵)。
1、壓力
單作用變量葉片泵的工作壓力一般不超過17.5MPa。雙作用定量葉片泵的最高工作壓力現(xiàn)已達28~30MPa,略低于齒輪泵。凸輪轉(zhuǎn)子葉片泵的工作壓力可達21MPa。
2、排量的估算及范圍
葉片泵的排量主要取決于定子和轉(zhuǎn)子的寬度、定子的內(nèi)徑及偏心距(單作用葉片泵)、定子滑道曲面的長、短半徑(雙作用葉片泵)及葉片數(shù)、葉片厚度、葉片傾角等。
已知常見變量葉片泵產(chǎn)品排量范圍為6~120mL/r。雙作用葉片泵產(chǎn)品的排量范圍為0.5~4200mL/r,但常用排量為2.5~300mL/r。
3、轉(zhuǎn)速
常用單作用變量泵的最高轉(zhuǎn)速約3000r/min,其同時還有最低轉(zhuǎn)速的限制(一般為600~900r/min),以保證有足夠的離心力可靠地甩出葉片。小排量的雙作用定量葉片泵的最高轉(zhuǎn)速達8000~10000r/min,但一般產(chǎn)品只有1500~2000r/min,一般低于齒輪泵。
4、效率
單作用定量葉片泵在額定工況下的容積效率可達92%;雙作用定量葉片泵在額定工況下的容積效率可超過94%,均略低于齒輪泵,但葉片泵的機械效率一般較高。故兩者的總效率相差無幾。
5、壽命
由于軸承負荷較小和配流盤受力均衡等原因,高壓葉片泵的使用壽命一般均比齒輪泵長,可達5000h以上。
6、噪聲
單作用變量葉片泵的噪聲比較高,僅略低于變量柱塞泵。雙作用定量葉片泵的噪聲很低,與內(nèi)齒輪泵水平相當。
7、功率密度
由于雙作用葉片泵單位結(jié)構(gòu)體積中可設(shè)置的工作容積較大(“雙作用”的特點),因此在排量相同時,尺寸有可能比齒輪泵更??;但后者許用壓力和轉(zhuǎn)速較高,且外齒輪泵多用鋁合金殼體,故在功率密度方面仍然是齒輪泵占優(yōu)勢。
8、主要結(jié)構(gòu)參數(shù)
對于雙作用定量葉片泵,定子滑道曲面大、小半徑之比一般為R/r=1.06~1.15。增大轉(zhuǎn)、定子寬度B可減少沿端面的泄漏占總輸出流量的比例,對提高容積效率有利,但B值過大時將使配流窗口中流速過高,壓力損失增大,對于單作用泵還會使軸承受力惡化,一般為B/r=0.45~1。例如,流量為25~200L/min的YB系列葉片泵B=20~40mm。單作用泵的偏心距一般為e/D=0.025~0.03。
滿足分隔工作容積密封條件的最小葉片數(shù)(應取偶數(shù))Zmin=6,從轉(zhuǎn)子強度考慮,葉片數(shù)以少為好,但為了減小流量脈動等,Z值尚須與定子滑道曲面中過渡段的形狀相匹配,一般取2=8~18,并以Z=10和12者為多。為了降低流量脈動,單作用泵的葉片數(shù)則應為奇數(shù)(常取Z=9~21)。
葉片厚度在滿足強度要求和工藝可能性的前提下應盡可能地薄,一般為b=1.8~2.5mm。例如,流量為12~200L/min的YB系列葉片泵的葉片厚度b=2.25mm。
單作用泵的后傾角一般為θ=O°~24°。雙作用泵的葉片前傾角通常為θ=0°~14°。例如,流量為10~100L/min的YB系列葉片泵的葉片前傾角為θ-13°。