叶片泵综述

叶片泵综述

1引言

1．1应用

高压低能耗是现代工业产品的一大特征——液压传动与控制技术的

广泛应用；高速、高压、低噪声液压泵是新一代机床、船舶、冶金、轻工与工程机械液压系统配套的必需产品；液压泵是一种将电动机或发动机的旋转机械能转换成容积式流体能的装置，并通过控制元件来实现液压机械的自动化或半自动化；叶片泵因噪声低、寿命长、压力脉动小、自吸性能较好而优越于齿轮泵(外啮合式)和柱塞泵。

1．2发展史

半个世纪前VICKERS开创了圆形叶片泵(压力7 MPa、排量7-200 mL／r、转速600～1800 r／min)，首先用于机床液压传动。为满足二次大战战舰配套需要，VICKERS又发展了方型叶片泵(压力10．5 MPa)。

上世纪70～80年代，美国、德国、日本等相继研制成功了弹簧叶片叶片泵、双叶片叶片泵、母子叶片泵、圆弧头叶片泵、柱销叶片泵和定比减压阀叶片泵等各类中高压叶片泵(压力16—21 MPa)。上世纪末，以DENISON为代表的柱销式高压叶片泵(压力24—32 MPa、排量5．8—268 mL／r、转速600—3600 r／min)进入全球液压产品市场并取得液压界的关注。

1.3叶片泵品牌

美国DENISON丹尼逊

美国VICKERS威格士

美国Parker派克

日本油研YUKEN

日本TOKIMEC

德国Rexroth力士乐

日本TOYOOKI丰兴

德国WOERNER温纳

2高压叶片泵的分类

在液压泵零件机械强度足够与液压泵密封性可靠的情况下，叶片泵的高压化取决于叶片与定子这对摩擦副的寿命。

高压叶片泵的分类，则是按卸除部分叶片对定子内曲面作用力的不同结构形式来区分。

卸除叶片根部的部分负载，减少叶片对定子内曲面接触比压的不同结构设计，便是各种形式高压叶片泵的类别。

2．1接触比压N

叶片对定子内曲面的接触比压可用下式表示：

式中b为叶片接触定子的长度cm；△p为叶片根部与头部之压力差kgf ／cm2；60为卸作用的叶片长度cm；t。为△p作用的叶片厚度cm。一般可取Ⅳ≤24 kgf／cm

2．2高压叶片泵的分类

世界上现有七种高压叶片泵：

圆弧头叶片式高压叶片泵；

双叶片式高压叶片泵；

阶梯叶片式高压叶片泵；

母子叶片式高压叶片泵；

弹簧叶片式高压叶片泵；

柱销叶片式高压叶片泵；

定比减压阀式高压叶片泵。

3.单作用叶片泵

3.1工作原理：

单作用叶片泵也是由转子、定子、叶片和配油盘等零件组成。与双作用叶片泵明显不同之处是，定子的内表面是圆形的，转子与定子之间有一偏心量e，配油盘只开一个吸油窗口和一个压油窗口。单作用叶片泵的转子回转时，由于离心力的作用，使叶片紧靠在定子内壁，这样在定子、转子、叶片和两侧配油盘间就形成若干个密封的工作区间，当转子按图示的方向回转时，叶片逐渐伸出，叶片间的工作空间逐渐增大，从吸油口吸油，这就是吸油腔。叶片被定子内壁逐渐压进槽内，工作空间逐渐减小，将油液从压油口压出，这就是压油腔。叶片泵转子每转一周，每个工作空间完成一次吸油和压油，称单作用叶片泵。

3.2排量计算：

下图是单作用叶片泵排量和流量计算简图。定子、转子直径分别为D 和d，宽度为B，两叶片间夹角为β，叶片数为Z，定子与转子的偏心量为e。当泵的转子转一转时，两相邻叶片间的密封容积的变化量为V1-V2。若把AB和CD看作是以O1为中心的圆弧，则有

所以，单作用叶片泵的排量为

泵的实际流量q为

式中，n—转子转速；ηpv—泵的容积效率。

为了使叶片运动自如、减小磨损，叶片槽通常向后（注意，这里与双作用叶片泵不同）倾斜20o～

30o。下图为单作用叶片泵的配油盘和

转子结构简图。

3.3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。

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。

4.双作用叶片泵

4.1作用柱销式叶片泵结构

对某型号柱销式油压叶片泵进行了仿制，整个泵体为不锈钢，叶片采用高分子材料(聚酰亚胺或PEEK)，定子端面喷涂陶瓷以增加耐磨度，由于水的渗漏性强，取消柱销式叶片泵原有端面上进出口之间的V型减压槽。柱销式水压叶片泵由左右泵体、定子、转子、叶片、泵芯组成，其泵芯包括上下端盖，外侧与泵出口相通，高压时与缸体压紧，以减少缝隙，内侧与泵入口相通，双作用叶片泵结构如图1所示。

4.2 高压叶片泵流体泄漏研究

(1)在其它情况相同的情况下，轴向间隙是泄漏的主要影响因素，减少泄漏量最直接的方法是通过提高加工精度减少配合间隙，但是加工精度的提高势必会造成成本的增加，这就要求在设计制造过程中选择合理的公差配合及加工精度；

(2)温度较低时液体粘度较大，液体较稠，通过缝隙的泄漏量小，容积效率就高，考虑到工作过程中水温变化带来液体粘度系数变化从而影响泵的容积效率，故泵运行过程中保证系统控制温度，使用换热器使水在运行过程中产生的热量及时散发出去；

(3)高压叶片泵的材料、热处理与表面处理技术的选择和应用，是着重于满足泵内三对摩擦副(叶片顶部与定子内曲面摩擦副、叶片二平面与转子槽两侧面摩擦副、配油盘侧面与叶片和转子两侧面摩擦副)的抗疲劳强度、抗咬合性、高耐磨性与刚性等要求。必须合理选择材料、采用合理的设计原理、设计结构、正确选用设计方法、运用先进

的制造工艺提高加工要求和加工精度。有关摩擦副水润滑方面的问题

还需要更深一步的研究。

4.3单作用叶片泵与双作用叶片泵的区别:

一：单作用

1、单数叶片（使流量均匀）

2、定子、转子和轴受不平衡径向力

3、轴向间隙大，容积效率低

4、叶片底部的通油槽采取高压区通高压、低压区通低压，以使叶片底部和顶部的受力平衡，叶片靠离心力甩出。

5、叶片常后倾（压力角较小）

二：双作用

1、双数叶片（使流量均匀）

2、定子、转子和轴受平衡径向力

3、叶片底部的通油槽均通以压力油（定子曲线矢径的变化率较大，在吸油区外伸的加速度较大，叶片的离心力不足以克服惯性力和摩擦力）

4、叶片常前倾（叶片在吸油区和压油区的压力角变化较大）

总结：叶片泵流量大，压力大、压力稳定、噪音小。缺点：工作时易发热。制作精度高，成本高。

它是目前液压系统中应用最广的一种低噪音油泵。目前还没有能代替它的油泵，发展前景受到液压系统的限制，一般一套液压系统只用一台叶片泵。