限压式变量叶片泵
限压式内、外反馈变量叶片泵的特性分析上海市临港科技学校严军锋...
限压式内、外反馈变量叶片泵的特性分析上海市临港科技学校严军锋变量叶片泵具有结构紧凑、体积小、运动平稳、流量均匀等优点，在各种需要调速的液压系统中更具优越性。
但在实际应用过程中，采用不同形式的变量叶片泵对液压系统实际调速性能有不同的影响。
下面对限压式内、外反馈变量叶片泵二种结构形式在性能特性上作一分析比较。
一、限压式内反馈变量叶片泵内反馈式变量泵操纵力来自泵本身的排油压力，内反馈式变量叶片泵配流盘的吸，排油oo 窗口的布置如图A 。
由于存在偏角 ，排油压力对定子环的作用力可以分解为垂直于轴线1的分力F1及与之平行的调节分力F2，调节分力F2与调节弹簧的压缩恢复力、定子运动的摩擦力及定子运动的惯性力相平衡。
定子相对于转子的偏心距、泵的排量大小可由力的相对平衡来决定，变量特性曲线如图B所示。
图A 变量原理1-最大流量调节螺钉；2.弹簧预压缩量调节螺钉；3-叶片；4-转子；5-定子图B 变量特特性曲线当泵的工作压力所形成的调节分力F2小于弹簧预紧力时，泵的定子环对转子的偏心距保持在最大值，不随工作压力的变化而变，由于泄漏，泵的实际输出流量随其压力增加而稍有下降，如图B中线段AB；当泵的工作压力超过B p值后，调节分力F2大于弹簧预紧力，随工作压力的增加，力F2增加，使定子环向减小偏心距的方向移动，泵的排量开始下降。
当工作p时，与定子环的偏心量对应的泵的理论流量等于它的泄漏量，泵的实际排出流量压力到达C为零，此时泵的输出压力为最大。
改变调节弹簧的预紧力可以改变泵的特性曲线，增加调节弹簧的预紧力使B p 点向右移，BC 线则平行右移。
更换调节弹簧，改变其弹簧刚度，可改变BC 段的斜率，调节弹簧刚度增加，BC 线变平坦，调节弹簧刚度减弱，BC 线变徒。
调节最大流量调节螺钉，可以调节曲线A 点在纵座标上的位置。
内反馈式变量泵利用泵本身的排出压力和流量推动变量机构，在泵的理论排量接近零工况时，泵的输出流量为零，因此便不可能继续推动变量机构来使泵的流量反向，所以内馈式变量泵仅能用于单向变量。
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。
《液压与气动》作业参考答案
《液压与气动》作业参考答案作业一：1．液压与气压传动系统是由哪几部分组成的？各部分的作用是什么？答：（1）液压与气压传动系统均由以下五个部分组成：能源装置；执行装置；控制调节装置；辅助装置；工作介质。
（2）能源装置的作用是将原动机所输出的机械能转换成液体压力能的装置；执行装置的作用是将液体或气体的压力能转换成机械能的装置；控制调节装置的作用是对系统中流体的压力、流量、流动方向进行控制和调节的装置；辅助装置是指除上述三个组成部分以外的其他装置。
分别起散热、贮油、过滤、输油、连接、测量压力和测量流量等作用，是液压系统不可缺少的组成部分；工作介质的作用是进行能量的传递。
2.液压传动的优缺点有哪些？答：（1）液压传动与其它传动相比有以下主要优点：①液压传动可以输出大的推力或大转矩，可实现低速大吨位运动，这是其它传动方式所不能比的突出优点。
②液压传动能很方便地实现无级调速，调速范围大，且可在系统运行过程中调速。
③在相同功率条件下，液压传动装置体积小、重量轻、结构紧凑。
液压元件之间可采用管道连接、或采用集成式连接，其布局、安装有很大的灵活性，可以构成用其它传动方式难以组成的复杂系统。
④液压传动能使执行元件的运动十分均匀稳定，可使运动部件换向时无换向冲击。
而且由于其反应速度快，故可实现频繁换向。
⑤操作简单，调整控制方便，易于实现自动化。
特别是和机、电联合使用，能方便地实现复杂的自动工作循环。
⑥液压系统便于实现过载保护，使用安全、可靠。
由于各液压元件中的运动件均在油液中工作，能自行润滑，故元件的使用寿命长。
⑦液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造、维修和推广使用。
（2）液压传动与其它传动相比，具有以下缺点：①油的泄漏和液体的可压缩性会影响执行元件运动的准确性，故无法保证严格的传动比。
②对油温的变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度条件下工作。
③能量损失(泄漏损失、溢流损失、节流损失、摩擦损失等)较大，传动效率较低，也不适宜作远距离传动。
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
4、双作用叶片泵的结构特点
YB型叶片泵是国产性能较好的一种双作用叶片泵，容积效 率可达90%以上。结构如图以此为实例，再对双作用叶 片泵的结构特点作一下了解、归纳。
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船舶辅机第8-2章叶片泵 [Vane Pump]
4、双作用叶片泵的结构特点
定子、转子和叶片
定子型线由4段圆弧和4段过渡曲线构成。过渡曲线前半 段是等加速曲线，后半段是等减速曲线，以降低叶片在 槽中的加速度，防止冲击。
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船舶辅机第8-2章叶片泵 [Vane Pump]
3、排量和流量的计算
双作用叶片泵的排量计算简图如图8-24-1所示 因为叶片每伸缩一次，每两叶片间油液的排出量为 ： V密maxV密min ；所以（V密max—V密min）Z即泵一转压出油液的体积， 即等于一环形体积。
图8-24-1双作用叶片泵排量计算简图
R：内滑力（使叶片向内滑 移）
T=NSin β
β
图8-26-1
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）。
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船舶辅机第8-2章叶片泵 [Vane Pump]
（3）、叶片的倾角和倒角
图8-26
叶片与径向的夹 角为前倾角()。
有前倾角后，压 力角
动画演示11种泵的工作原理，很直观易懂！
动画演示11种泵的工作原理，很直观易懂！更多好内容：化工707网下载此文档：化工707论坛在化工生产中，泵是一种特别重要的设备，了解泵的工作原理不仅能够预防和减少流体泄漏事故、冒顶事故、错流或错配事故。
还能够在泵运行故障中快速诊断。
因此了解泵的工作原理是一件非常重要的事，今天小七就带领大家了解一下各种泵的工作原理，希望能够对大家有所帮助。
液压泵工作原理液压泵是靠密封容腔容积的变化来工作的。
上图是液压泵的工作原理图。
当凸轮1由原动机带动旋转时，柱塞2便在凸轮1和弹簧4的作用下在缸体3内往复运动。
缸体内孔与柱塞外圆之间有良好的配合精度，使柱塞在缸体孔内作往复运动时基本没有油液泄漏，即具有良好的密封性。
柱塞右移时，缸体中密封工作腔a的容积变大，产生真空，油箱中的油液便在大气压力作用下通过吸油单向阀5吸入缸体内，实现吸油;柱塞左移时，缸体中密封工作腔a的容积变小,油液受挤压，便通过压油单向阀6输送到系统中去,实现压油。
如果偏心轮不断地旋转，液压泵就会不断地完成吸油和压油动作，因此就会连续不断地向液压系统供油。
从上述液压泵的工作过程可以看出，其基本工作条件是：1.具有密封的工作容腔;2. 密封工作容腔的容积大小是交替变化的，变大、变小时分别对应吸油、压油过程；3. 吸、压油过程对应的区域不能连通。
基于上述工作原理的液压泵叫做容积式液压泵，液压传动中用到的都是容积式液压泵。
齿轮泵的工作原理上图是外啮合齿轮泵的工作原理图。
由图可见，这种泵的壳体内装有一对外啮合齿轮。
由于齿轮端面与壳体端盖之间的缝隙很小，齿轮齿顶与壳体内表面的间隙也很小，因此可以看成将齿轮泵壳体内分隔成左、右两个密封容腔。
当齿轮按图示方向旋转时，右侧的齿轮逐渐脱离啮合，露出齿间。
因此这一侧的密封容腔的体积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经泵的吸油口进入这个腔体，因此这个容腔称为吸油腔。
随着齿轮的转动，每个齿间中的油液从右侧被带到了左侧。
2020年中国石油大学北京网络学院 液压传动与控制-第一次在线作业 参考答案
中国石油大学北京网络学院
液压传动与控制-第一次在线作业
参考答案
1.（
2.5分）在变量泵一定量马达的容积调速回路中，如果液压马达的功率减小，若不考虑泄漏的影响，试判断马达转速（）
A、A)增大
B、B)减小
C、C)不变
D、D)无法判断
我的答案：A 此题得分：2.5分
2.（2.5分）双作用叶片泵的叶子在转子槽中的安装方向是（）
A、A)沿着径向方向安装
B、B)沿着转子旋转方向前倾一角度
C、C)沿着转子旋转方向后倾一角度
我的答案：B 此题得分：2.5分
3.（2.5分）下面关于换向阀最正确的描述是（）
A、A)三位四通换向阀
B、B)二位三通换向阀
C、C)一位二通换向阀
D、D)二位四通液动换向阀
我的答案：C 此题得分：0.0分
4.（2.5分）下面可以构成差动连接油路，使单活塞杆缸的活塞增速的滑阀机能是（）型。
A、A) O
B、B) P
C、C) Y
D、D）M
我的答案：B 此题得分：2.5分
5.（2.5分）0型机能的三位四通电液换向阀中的先导电磁阀的中位机能是（）型。
液压第二章习题答案
练习一、填空题：1.变量泵是指（）可以改变的液压泵，常见的变量泵有( )、( )、( )其中（）和（）是通过改变转子和定子的偏心距来实现变量，（）是通过改变斜盘倾角来实现变量。
（排量；单作用叶片泵、径向柱塞泵、轴向柱塞泵；单作用叶片泵、径向柱塞泵；轴向柱塞泵）2．液压泵的实际流量比理论流量（）；而液压马达实际流量比理论流量（）。
（小；大）3．斜盘式轴向柱塞泵构成吸、压油密闭工作腔的三对运动摩擦副为（）与（）、（）与（）、（）与（）。
（柱塞与缸体、缸体与配油盘、滑履与斜盘）4．外啮合齿轮泵的排量与（）的平方成正比，与的（）一次方成正比。
因此，在齿轮节圆直径一定时，增大（），减少（）可以增大泵的排量。
（模数、齿数；模数齿数）5．外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱开啮合的一侧是（）腔，位于轮齿逐渐进入啮合的一侧是（）腔。
（吸油；压油）6．为了消除齿轮泵的困油现象，通常在两侧盖板上开（），使闭死容积由大变少时与（）腔相通，闭死容积由小变大时与（）腔相通。
（卸荷槽；压油；吸油）7．齿轮泵产生泄漏的间隙为（）间隙和（）间隙，此外还存在（）间隙，其中（）泄漏占总泄漏量的80%～85%。
（端面、径向；啮合；端面）8．双作用叶片泵的定子曲线由两段（）、两段（）及四段（）组成，吸、压油窗口位于（）段。
（长半径圆弧、短半径圆弧、过渡曲线；过渡曲线）9．调节限压式变量叶片泵的压力调节螺钉（弹簧预压缩量），可以改变泵的压力流量特性曲线上（）的大小，调节最大流量调节螺钉，可以改变（）。
（拐点压力；泵的最大流量）二、选择题：1．双作用叶片泵从转子_径向力_平衡考虑，叶片数应选_偶数__；单作用叶片泵的叶片数常选__奇数__，以使流量均匀。
(a) 轴向力、(b)径向力；(c) 偶数；(d) 奇数。
2、_________叶片泵运转时，存在不平衡的径向力；___________叶片泵运转时，不平衡径向力相抵消，受力情况较好。
(a) 单作用；(b) 双作用。
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图 3-10 外反馈限压式变量叶片泵的工作原理图 1—转子；2 —弹簧；3 —定子；4 —滑块滚针轴承； 5 —反馈柱塞；6 —流量调节螺钉
三、外反馈限压式变量叶片泵的特性曲线
当P<PB时，
PA<KsX0 定量 泵
3-11 限压式变量叶片泵特 性曲线
当P>PB时，
三、外反馈限压式变量叶片泵的特性曲线
图3-9 单作用叶片泵工作原 理
一、外反馈限压式变量叶片泵的结构
那么他是怎么实现限压？又是怎样实现外反馈的 呢？
结构组成： 变量泵主体、限压弹簧、 调节机构（螺钉）、反馈 液压缸 转子固定不动，定子可以 水平移动
图3-9 外反馈限压式变量叶片泵的结构 1-调节螺钉；2-弹簧；3-泵体；4-转子；5-定子； 6-滑块；7-泵轴；8-叶片；9-柱塞；10-最大偏心调 节螺钉
二、外反馈限压式变量叶片泵的工作原理
设活塞的面积 为A、调压弹簧的 刚度Ks、预压缩量 为X0 （1）pA＜KsX0 此时e最大，q最大 （2）pBA=KsX0 此时e和q处于相对 平衡的状态。 （3）pA＞KsX0, 液压作用力就要克 服弹簧力推动定子 向左移动,随之泵的 偏心量减小,泵的输 出流量也减小.
四、外反馈限压式变量叶片泵的应用
执行机构有快、慢速要求的场合， 也可用于定位、夹紧系统。 快进或快退：用AB段 如：组合机床动力滑台进给系统 < 工进：用BC段 实现快进、工进、快退等
作业
项目三 液压动力元件
外反馈限压式变量叶片泵
外Байду номын сангаас馈限压式变量叶片泵
一、外反馈限压式变量叶片泵的结构 二、外反馈限压式变量叶片泵的工作原理 三、外反馈限压式变量叶片泵的特性曲线 四、外反馈限压式变量叶片泵的应用
复习回顾引题
限压式变量叶片泵能 根据输出压力的大小 自动改变偏心距的大 小来改变输出流量。 限压式变量叶片泵有 内反馈式和外反馈式 两种形式。