叶片泵分为单作用
叶 片 泵
单作用叶片泵
结构组成 定子 内环为圆 转子 与定子存在偏心e，铣有z 个叶片槽 叶片 在转子叶片槽内自由滑动，宽度为B 左、右配流盘 铣有吸、压油窗口 传动轴
工作原理 排量公式
V= 4BzRe sin(π/z )
单作用叶片泵的特点
可以通过改变定子的偏心距 e 来调节泵的排量和流量。 径向液压作用力不平衡，因此限制了工作压力的提高。单作用叶片泵的额定压力一般不超 过7MPa。 叶片槽根部分别通油，叶片厚度对排量无影响。 因叶片矢径是转角的函数，瞬时理论流量是脉动的。叶片数取为奇数，以减小流量的脉动。 由于转子受有不平衡的径向液压作用力，所以这种泵一般不宜用于高压。
液压传动与气动技术
叶片泵
叶片泵又分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。双作用叶片泵只能作定量泵用，单作用叶片 泵可作变量泵用。 双作用叶片泵因转子旋转一周，叶片在转子叶片槽内滑动两次，完成两次吸油和压油而得 名。 单作用叶片泵转子每转一周，吸、压油各一次，故称为单作用。
双作用叶片泵
结构组成 定子 其内环由两段大半径R 圆弧、两段小半径 r 圆弧和四段过 渡曲线组成 转子 铣有Z个叶片槽，且与定子同心，宽度为B 叶片 在叶片槽内能自由滑动 左、右配流盘 开有对称布置的吸、压油窗口 传动轴
高压叶片泵
叶片槽根部全部通压力油会带来以下副作用： 定子的吸油腔部被叶片刮研，造成磨损； 减少了泵的理论排量； 可能引起瞬时理论流量脉动。 这样，影响了泵的寿命和额定压力的提高。
高压叶片泵
提高双作用叶片泵额定压力的措施： 采用浮动配流盘实现端面间隙补偿 减小通往吸油区叶片根部的油液压力（↓p） 减小吸油区叶片根部的有效作用面积 ➢ 阶梯式叶片（↓s ） ➢ 子母叶片（↓b ） ➢ 柱销式叶片 （↓b ）
叶片泵工作原理及应用
排量与流量计算
双作用叶片泵的排量为
式中，R，r-分别为定子圆弧部分的长短半径 θ-叶片的倾角 S-叶片的厚度
排量与流量计算
双作用叶片泵的实际流量为
叶片与流量脉动关系
叶片泵流量脉动率与叶片数、叶片厚度及叶片在槽内运动的加、减速度成正比。从转子强度与降低流量脉动两方面考虑，叶片数应该越少越好。但叶片数必须同过渡曲线形状匹配，且满足密封容腔的分隔要求，一般取8-18，以12、16为最佳。
柱销叶片方式
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：
02
03
04
01
2 改善叶片受力状况
某单作用叶片泵转子外径d=80mm,定子内径D=85mm，叶片宽度B=28mm，调节变量时定子和转子之间的最小间隙为0.5mm。求
该泵排量为V1=15mL/r时的偏心量e1
该泵的最大可能排量Vmax
一、单作用叶片泵
1－压油口 2－转子 3－定子 4-叶片 5—吸油口
叶片泵的工作原理如图1所示。泵的结构包括：转子、定子、叶片、配油盘和端盖等。定子的内表面是圆柱形孔。转子和定子之间存在偏心。
图1 双作用叶片泵工作原理
1.单作用叶片泵的工作原理
1.单作用叶片泵的工作原理
图1 双作用叶片泵工作原理
双作用叶片泵的工作原理
(二)双作用叶片泵的结构特点
图3.3.4 双作用叶片泵工作原理 1－定子 2－压油口 3－转子 4-叶片 5-吸油口
（1）定子和转子是同心的
（2）转子每转一周，每个密封工作腔完成吸油和压油动作各两次，所以称为双作用叶片泵
（3）泵的两个吸油区和两个压油区径向对称，作用在转子上的液压力径向平衡，所以又称作平衡式叶片泵
[工学]液压填空判断
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1、同一管道中流通面积大的地方液体流速小；流通面积小的地方则液体流速大。
2、单作用叶片泵可以通过改变转子和定子之间的偏心量来调节排量。
3、伯努利方程的物理意义是：在管内作稳定流动性的理想液体，具有在任一截面上能量总和保持不变的物性。
4、和齿轮泵相比，柱塞泵的容积效率较高，输出功率大，抗污染能力差。
5、液压系统的组成包括动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和传动介质元件。
6、液压传动装置由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件四部分组成，其中动力元件、执行元件为能量转换装置。
7、液压系统中，压力决定于负载，而执行元件的运动速度决定于流量。
8、雷诺数是判别液体流动状态的数，它是无量纲数。
在其它条件不变时，液体流速越大，雷诺数越大。
9、液压马达是执行元件，它把液压能转换成机械能，输出的主要参数是转速和转矩。
液压泵是动力元件，它把机械能转换成液压能，输出的主要参数是流量和压力。
10、帕斯卡定律：平衡液体内某一点的液体压力等值地传递到液体内各处。
11、液压传动中最重要的参数是压力和流量，前者代表力，后者代表速度，而二者的乘积则是功率。
12、锁紧回路除可利用单向阀和液控单向阀来实现外，还可用三位四通换向阀的O型、M型中位机能来完成。
13、液体在管道中存在两种流动状态，层流时粘性力起主导作用，紊流时惯性力起主导作用，液体的流动状态可用雷诺数来判断。
14、在研究流动液体时，把假设既无粘性又不可压缩的液体称为理想流体。
15、由于流体具有粘性，液流在管道中流动需要损耗一部分能量，它由沿程压力损失和局部压力损失两部分组成。
16、液流流经薄壁小孔的流量与小孔通流面积的一次方成正比，与压力差的1/2次方成正比。
通过小孔的流量对温度不敏感，因此薄壁小孔常用作可调节流阀。
17、变量泵是指排量可以改变的液压泵，常见的变量泵有单作用叶片泵、径向柱塞泵、轴向柱塞泵，其中单作用叶片泵和径向柱塞泵是通过改变转子和定子的偏心距来实现变量，轴向柱塞泵是通过改变斜盘倾角来实现变量。
叶片泵的工作原理
L R e r R e r 2e
利用等效法推导计算公式
从单作用叶片泵的工作过程可以看出，在离心 力的作用下，叶片的顶端一直与定子内壁接触， 由于定子内表面半径为R，则其周长为2πR，而 叶片的行程为2e, 故在转子转动一周的过程中， 任意相邻的两个叶片所围成的工作腔，在半径 方向上的变化幅度都等于2e. 在计算单作用叶片泵的排量时，可将其工作过 程等效视为：叶片的顶端先集中在长度为2πR 直线段上，然后同时沿着定子圆周的法线方向 移动2e的距离。则密封容积几何尺寸的变化量 可以等效为图2所示的长方体体积。故单作用叶 片泵的排量可以直接用如下的公式求得：
结构
• 如图所示双作用式叶片 泵是由定子、转子、叶 片、配流盘和泵体组成， 转子与定子同心安装， 定子的内曲线是由两段 长半径圆弧、两段短半 径圆弧和四段过度曲线 所组成，共有八段曲线。
工作原理
• 如图所示，转子做顺时针旋转，叶 片在离心力作用下径向伸出，其顶 部在定子内曲线上滑动。此时，由 两叶片、转子外圆、定子内曲线及 两侧配有盘所组成的密闭的工作腔 的容积在不断地变化，在经过右下 角以及左上角的配油窗口处时，叶 片伸出，工作腔容积增加，形成真 空，油液通过吸油窗吸入；在经过 右上角及左下角的配油窗口处时， 叶片回缩，工作腔容积变小，压强 增大，液压缸油液通过液压窗口输 出。
排量计算
双作用泵：
排量：V=2b(R-r)[π(R+r)-δz /cosθ] ×10-6 L/min
B —叶片宽度 δ—叶片厚度 z—叶片数 θ—叶片倾斜角
理论流量：Qt=2bn(R-r)[π(R+r)-δz /cosθ] ×10-6 L/min
性能特点
叶片泵压力脉动小，因磨损而产生的工作压力下降较小， 运转平稳、噪音较小，结构紧凑，起动转矩小。但吸入条 件较差，运动部件的工作可靠性较低。 1．流量较均匀，运转平稳，噪声较低。 2．双作用叶片泵转子所受径向力是平衡的，轴承寿命长； 它的内部密封性也较好，容积效率较高；因此，一般额定 排出压力较高，可达7MPa左右。 3．结构紧凑，尺寸较小而流量较大。 4．对工作条件要求较严。叶片抗冲击较差，较容易卡住， 对油液的清洁程度和粘度都比较敏感。端面间隙或叶槽间 隙不合适都会影响正常工作。转速一般在500～2000r／min 范围内，太低则叶片可能因离心力不够而不能压紧在定子 表面，而太高则吸人时会产生“气穴现象”； 5．结构较复杂，零件制造精度要求较高。
第六章习题答案
6．1液压系统中为系统提供压力油的部件称为液压系统的能源部件或动力部件。
液压泵站一般由电动机、液压泵、油箱、安全阀等所组成，也可作为一个独立的液压装置，根据用户要求及依据使用条件配置集成块、设置冷却器、加热器、蓄能器以及相关电气控制装置。
6．2 液压泵按输出流量能否调节可以分为定量泵和变量泵；按压力分可分为低压泵、中压泵和高压泵；按结构形式分可以分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵。
6．3 容积式液压泵主要具有以下基本特点：（1）具有若干个密封且又可以周期性变化的空间液压泵的输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其它因素无关。
（2）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力这是容积式液压泵能够吸入油液的外部条件。
为保证液压泵正常吸油，油箱必须与大气相通，或采用的密闭的充压油箱。
（3）具有相应的配流机构配流机构可以将液压泵的吸油腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律地连续吸排液体。
不同结构的液压泵，其配流机构也不相同。
6．4 如采用密闭式油箱则必须对油箱进行处理充压处理，否则液压泵就会因吸油困难而无法正常工作。
6．5 外啮合齿轮泵的泵体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了密封工作腔，而啮合线又把它们分隔为两个互不串通的吸油腔和压油腔。
当齿轮按一个方向旋转时，下方的吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作容积逐渐增大，形成部分真空。
油箱中的油液在外界大气压力作用下，经吸油管进入吸油腔，将齿间槽充满。
随着齿轮旋转，油液被带到上方的压油腔内。
在压油腔一侧，由于轮齿在这里逐渐进入啮合，密封工作腔容积不断减小，油液被挤出来，由压油腔输进入压力管路供系统使用。
外啮合齿轮泵的优点是结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠，自吸能力强（允许的吸油真空度大），对油液污染不敏感，维护容易。
它的缺点是一些机件要承受不平衡径向力，磨损严重，泄漏大，工作压力的提高受到限制。
此外，它的流量脉动大，因而压力脉动和噪声都比较大。
第三节 叶片泵
调节流量调节螺钉， 可以改变定子的最大 偏心距emax，即改变泵 的最大流量，使曲线 AB上下平移；
改变弹簧刚度K，可以改变BC的斜率： K , C点向外移动
K , C点向内移动
因泵的最高压力限定为pC，故命名为限压式变量泵。
3、限压式变量叶片泵的典型结构 1）吸、压油区叶片根部的压力油是自动切换的； 2）叶片向后倾斜； 3）采用滑块+滚针，提高了定子移动的灵敏度； 4）采用浮动配流盘，减小了泄漏。 4、限压式变量叶片泵的应用 1）广泛应用于金属切削机床或压力机等快速轻载、 慢速重载变化频繁的系统中； 2）与高压大流量泵相比，减小了功耗和发热；与双 联叶片泵相比，简化了油路，节省了元件。
2）双作用叶片泵的流量为：
zS ( R r ) q 2 B[ ( R r ) ] n v cos
2 2
考虑流量的脉动（叶片厚度及叶片底部槽通 油影响），双作用叶片泵的叶片数为4的整数倍 时流量脉动率最小 ，一般为12或16片。
3.双作用叶片泵的结构特点 1）转子旋转一周, 吸压油各两次 吸压油腔两两对称，径向力平衡 双作用 卸荷式
4）配流盘 ①吸压油窗口：定子曲线圆 弧段圆心角β≥叶片间夹角 α（= 2π/z,封油角 ）。 ②减振槽：在吸压油腔转换 时，减少两叶片间的密闭容 积因压力突变而引起的压力 冲击，在配流盘的配流窗口 前端开有三角形减振槽。 ③环槽。
二、单作用叶片泵
（一）工作原理 1、单作用叶片泵的组成及工作原理
F pA
当F<Ft时，定子处于右极限位置，e=emax，泵输出 最大流量； 若泵的工作压力p随负载增大，导致F>Ft，定子将 向偏心减小的方向移动，泵的输出流量q减小。即：
p e q
叶片泵
限压式变量叶片泵的结构
限压式变量叶片泵与双作用叶片泵的区别：
• 定子和转子偏心安置，泵的出口压力可改变偏心距， 从而调节泵的输出流量(外反馈) • 在限压式变量叶片泵中，压油腔一侧的叶片底部油槽 和压油腔相通，吸油腔一侧的叶片底部油槽与吸油腔 相通，这样，叶片的底部和顶部所受的液压力是平衡 的。这就避免了双作用叶片泵在吸油区的定子内表面 出现磨损严重的问题 • 限压式变量叶片泵中叶片后倾 • 最高调定压力一般在7MPa左右
3.2双作用式叶片泵排量和流量计算
• 排量和流量:
V = 2π ( R 2 − r 2 ) B
q = 2π ( R 2 − r 2 ) BnηV
• 流量脉动.理论分析可知，流量脉动率在叶片 数为4的整数倍、且大于8时最小。故双作用叶 片泵的叶片数通常取为12 或16
3.2 双作用叶片泵的结构和特点
• • • • • • 配流盘:三角槽 定子内曲线:等加速等减速曲线 叶片的倾角:前倾角 端面间隙:间隙自动补偿措施 高压叶片泵的结构:为了提高压力，必须在结构上采取
措施，使吸油区叶片压向定子的作用力减小。 可以采取的措施有多种，一般采用复合叶片结构如双叶片结构 和子母叶片结构等
3.3 限压式变量叶片泵
第三节 叶片泵
单作用式(变量泵) 一般单作用 限压式 双作用式(定量泵) 中低压 高压
工作原理 结构和特点 限压式变量叶片泵
3.1单作用叶片泵(非平衡式) 工作原理
3.1单作用式叶片泵(非平衡式) 工作原理
特点：
• • • • 转子转一转，吸油压油各一次 改变定子和转子间的偏心量e，就可改变泵的排量(变量泵) 转子受有不平衡的径向液压力,且径向不平衡力随泵的工作压力提高而提 高，因此这种泵的工作压力不能太高 在压油腔，叶片底与压油腔相通，靠离心力和油压与定子靠紧；在吸油 腔，叶片与吸油腔相同，靠离心力与定子靠紧
叶片泵介绍
wangke
第三节 叶片泵 vane pump
二、 叶片泵的结构
T N
R
β
压力角β：定子对叶片作用力方 向与叶片伸缩方向之Байду номын сангаас的夹角。
N：定子对叶片的作用力； T：侧向力（垂直于叶片，使叶片产 生弯曲； R：内滑力（使叶片向内滑移）
T=NSin β R=NCos β
在一定的位置上N是不变的，β增大：侧推力 Ｔ减小(减小弯曲）、内滑力Ｒ增大（不被卡 阻）。
武汉理工大学 轮机工程系
wangke
第三节 叶片泵 vane pump
一、叶片泵的工作原理
2. 双作用叶片泵工作原理
双作用叶片泵与单作用叶片泵相比， 其流量均匀性好，转子体所受径向 液压力基本平衡。双作用叶片泵一 般为定量泵；单作用叶片泵一般为 变量泵。
武汉理工大学 轮机工程系
wangke
第三节 叶片泵 vane pump
θ
叶片和定子间的密封性，减小叶片的伸缩
力，所以使之后倾，加大压力角，使伸缩
力（内滑力）R减小。
武汉理工大学 轮机工程系
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第三节 叶片泵 vane pump
三、 叶片泵的流量
理论排量： 单作用泵
Q 4π Re Bn106 t
L / min
双作用泵
Q t
2BnR
r
π
R
r
σZ cosθ
106
排出口
吸入口
泵的两个吸油区和两个压油区是径向 对称的，作用在转子上的液压力径向 平衡，所以又称为平衡式叶片泵。
武汉理工大学 轮机工程系
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第三节 叶片泵 vane pump
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叶 片泵分为单 作用叶片泵 和双作用叶 片泵两种。 前者为变量 泵，后者为 定量泵。 2、工作原 理
泵体
组成：主要由泵体、转子、定子、叶片、配油盘等组成。 组成：主要由泵体、转子、定子、叶片、配油盘等组成。
• 工作过程：转子上开有均布的径向倾斜沟槽，装在沟槽内 工作过程： 的叶片能在槽内自由滑动，转子装在定子内，两者轴线有 一偏心距ｅ，转子的两侧装有固定的配油盘。当转子回转 时，由于惯性力和叶片根部压力油的作用，使叶片顶部紧 靠在定子的内表面上，这样就在定子、转子、叶片和配油 盘、端盖间形成若干个密封容积，配油盘上开有两个互不 相通的油窗，吸油窗与泵的压油口相通，当转子按图示方 向回转时，在吸油区一侧叶片逐渐伸出，密封容积增大， 形成局部真空，从吸油窗吸油，在压油区的一侧，叶片逐 渐被定子内表面压进转子沟槽内，密封容积逐渐减小，将 油液从压油窗压出，在吸油区和压油区之间，有一段封油 区将它们分开。
• 叶片泵的优缺点
优点： 、输出流量比齿轮泵均匀，运转平衡，噪声小。 优点：1、输出流量比齿轮泵均匀，运转平衡，噪声小。 2、工作压力高，容积效率也高。 、工作压力高，容积效率也高。 3、单作用叶片泵易实现流量调节，双作用叶片泵使 、单作用叶片泵易实现流量调节， 用寿命长。 用寿命长。 4、结构紧凑，轮廓尺寸小，流量大。 、结构紧凑，轮廓尺寸小，流量大。 缺点： 、自吸性能较齿轮泵差。 缺点：1、自吸性能较齿轮泵差。 2、对油液污染敏感，工作可靠性差。 、对油液污染敏感，工作可靠性差。 3、结构复杂，价格高。 、结构复杂，价格高。 应用场合：一般用于中压（ 应用场合：一般用于中压（6.3MPa）液压系统中。 ）液压系统中。
双作用叶片泵
其工作原理与单作用叶片泵相似，只是结构 上，双作用式叶片泵的转子、定子中心重合，定 子内表面是两段长半径圆弧，两段短半径圆弧及 连接它们的四段过渡曲线组成，两端侧盖上分别 开两个吸油窗口和压油窗口。在图示转子旋转下， 右上角、左下角密封工作腔容积变大为吸油腔， 左上角、右下角则为压油腔。这样转子转一周， 每个工作腔则完成两次吸压油动作，由此称为双 作用式叶片泵。这种叶片泵由于有两个吸油腔和 两个压油腔,并且各自的中心夹角是对称的,所以作 用在转子上的油液压力相互平衡,因此双作用叶片 叶片 泵又称为卸荷式叶片泵,为了要使径向力完全平衡, 叶片泵 密封空间数(即叶片数 应当是双数 。 叶片数)应当是双 叶片数 双作用叶片泵为定量泵。 双作用叶片泵为定量泵。