叶片泵与马达

2、子母叶片结构
子母叶片又称复合叶片，如图3-23所示。
图3-23 子母叶片结构 1-母叶片，2-转子，3-顶子，4-子叶片
母叶片的根部L腔经转子2上虚线所示的油 孔始终和顶部油腔相通，而子叶片4和母 叶片间的小腔C通过配流盘经K槽总与压力 油接通。在吸油区工作时，母叶片顶部和 根部L腔均为低压油，推动母叶片压向定 子3的力仅为小腔C的液压力，由于C腔的 面积较小，故压紧力也不大，但能保证叶 片与定子间的密封。
（五）高压叶片泵的特点
随着叶片泵的结构、材料、工艺等方面的 不断改进和完善，叶片泵的压力在不断地 提高。现在生产的双作用叶片泵的额定压 力可达14～21MPa，甚至更高。由前述YB 系列叶片泵可知，为保证叶片与定子内表 面的紧密接触，叶片根部与高压油相通。 在高压区由于叶片顶部也受高压油的作用， 叶片两端的液压力可以平衡掉一部分。
而在吸油区，只有叶片根部受高压油的作 用，这一作用力使叶片压向定子，并且随 工作压力的提高压向定子内表面的力也在 增大，在高速运转下加速了叶片和定子内 表面的磨损，降低了泵的寿命，因此这一 问题是影响叶片泵压力提高的主要因素。 为了提高叶片泵的压力，除了对有关零件 的材料选用和热处理等方面采取措施外， 在叶片的结构上也采取了多种卸荷形式。 常见高压叶片泵的叶片有以下几种形式：
第三节 叶片泵与叶片马达
叶片泵具有结构紧凑、体积小、重量轻、流 量均匀、噪声低、排量可以变化等优点；但 其对油液的污染比较敏感、自吸能力不强、 结构较齿轮泵复杂、对材质的要求较高。叶 片泵常用于工程机械对运动精度要求较高的 转向系统、加工精度高的机床液压系统等。
叶片泵按排量能否改变，分为定量叶 片泵和变量叶片泵两类。定量叶片泵 在工作时转子转动一周，任意相邻两 叶片所形成的工作容腔吸、排油各两 次，因而又称双作用叶片泵；变量叶 片泵的转子每转动一周，相邻两叶片 所形成的工作容腔吸、排油只一次， 所以又称单作用叶片泵。
由于叶片是沿旋转方向向前倾斜一个 角度安放，所以对已经装配完毕的叶 片泵不能反方向旋转。 现代又从理论上分析了上述推论存在 缺陷，从实践上也证明了当叶片径向 放置时叶片泵仍能正常工作。由于沿 袭了以前的结构，目前中低压叶片泵 多数还是采用叶片槽前倾布置。
3、径向液压力 由于双作用叶片泵的吸、压油窗口 对称布置，作用在转子以及轴承上 的径向液压力时平衡的，因此，双 作用叶片泵又称卸荷式或平衡式叶 片泵。
曲线分为两部分，前半部分为等加速曲线， 后半部分为等减速曲线。这种曲线允许选 用较大的R/r值，故在同样的体积下可获得 较大的排量。当转速稳定，在该曲线上滑 动的叶片数为偶数时，可得到均匀的瞬时 流量。这种曲线的缺点是在过渡曲线与圆 弧的连接点及过渡曲线的中点加速度有突 变，而发生“软冲现象”。泵工作时间较 长后会在三个软冲点有三道清晰的痕迹。
4、端面间隙的自动补偿 双作用叶片泵靠排油腔侧的配流盘的 背面始终通高压油，使配流盘在液压 推力的作用下压向定子，泵的工作压 力越高，配流盘越会贴紧定子。并且， 当配流盘与定子发生磨损时，可自动 补偿转子的端面间隙。
（四）双作用叶片泵的典型结构
1、YB-A※B-FL系列叶片泵 YB-A※B-FL系列叶片泵额定压力一般在7MPa 左 右，排量从6到36中间有6种规格。 YB – A ※ B – F L ① ②③④ ⑤⑥ ①代表单级叶片泵；②系列号，A-50系列，B150系列，C-250系列；③代表排量；④压力分 级，B-2～8MPa；⑤安装方式，F-法兰安装式， J-脚架安装式；⑥油口连接形式，F-法兰连接， L-螺纹连接。
1、双叶片结构 如图3-22所示，在转 子的每一槽内装有两 个叶片，叶片的顶端 及两侧边加工有倒角， 倒角相对形成V形通 道，叶片根部的压力 油经V形通道进入顶 图3-22 双叶片结构 部，使叶片顶部和根 1-叶片，2-转子，3-定子 部的液压力基本相等。
合理设计叶片顶部倒棱的宽度，使叶片顶 部的承压面积小于根部的承压面积，达到 既可保证叶片与定子内表面贴紧，又不产 生过大的压紧力，避免了泵在高压下运转 而造成定子内表面的过度磨损。
叶片泵的排量公式：
q0 = 2πb(R − r )
2 2
（3-21）
实际上叶片占有一定的容积空间，并且沿旋 转方向向前倾斜一个角度，其所占空间的容 积变化并不起吸排油作用，因此叶片泵的排 量要小于上述计算。叶片所占容积：
R−r q′ = 2z bδ cosθ
q = q0 − q′ = 2b π (R2 − r 2 ) − (R − r)δz
（三） 双作用叶片泵主要零件的特点
1、定子的过渡曲线 定子的内表面的曲线是由四段圆弧和四段 过渡曲线组成的。理想的过渡曲线不仅使 叶片在槽内滑动时的径向速度和加速度变 化均匀，而且使叶片在过渡曲线与圆弧的 交接点处的径向速度无突变、径向加速度 无大的突变。
如果径向速度有突变，则径向加速度为无 穷大，径向惯性力也会无穷大，这样便发 生“硬冲”或脱空现象；如果径向加速度 突变不大，则径向力也会发生突变但不大， 这种情况称为“软冲”。 目前生产的双作用叶片泵广泛应用综合性 能较好等加速等减速曲线。所谓等加速等 减速是指当转子速度恒定时，叶片在两段 曲线上作径向运动的加速度或减速度值恒 定，即径向惯性力恒定。
YB-A※B-FL系列叶片泵 图3-19 YB-A※B-FL系列叶片泵 1、11-轴承，2、6-左右前配流盘，3-后泵盖，4叶片，5-定子，7-泵体，8-端盖，9-传动轴，10-密封圈， 12-螺钉，13-转子
如图3-19所示。前、后配流盘与转子通过定位销 定位于泵体上，一般在泵体和前、后配流盘上有 两个夹90º角的定位孔，而定子上加工一个定位 销孔，生产厂家在组装时可根据需要来装配两种 转向的泵。该泵若需反方向旋转，可将定子旋转 90º，变换定位销的位置，再将转子连同叶片翻 转过来组装。
图3-14 双作用叶片泵工作原理 1-壳体，2-定子，3-转子，4-叶片 壳体， 定子， 转子，
双作用叶片泵工作原理.avi
转子转动时，叶片随转子转动过程中，在 离心力和根部高压油液压力的作用下贴紧 定子内表面，并在内表面上滑动，于是叶 片将定子、转子和配流盘所围成的空间分 割成许多密封工作容腔。当叶片从小半径 圆弧经过度曲线向大半经圆弧运动过程， 叶片不断向外伸出，两相邻叶片所形成的 工作容腔容积不断增大，产生一定的真空 度，液压油箱内的油通过配流窗口进入此 容腔，实现吸油；
一、双作用叶片泵
（一） 组成与工作原理 如图3-14所示为双作用叶片泵的工作原理图。 定子2的内表面由两段大半径的圆弧面、两 段小半径圆弧面以及四段过渡曲面组成； 转子3与定子同心，转子上铣有叶片槽，槽 内装有叶片4；定子与转子两侧有配流盘， 配流盘与定子通过定位销定位于泵体上， 配流盘上开设两个相对的进油窗口和两个 相对的排油窗口，泵壳体上的进、排油口 通过两对配流窗口与叶片的工作腔连通。
3、柱销式叶片结构 如图3-24a所示为空心柱销式叶片结构。
图3-24 柱销式叶片结构（a-空心柱销，b-实心柱销） 1-定子，2-叶片，3-叶片小孔，4-阻尼孔，5-叶片底部容 腔，6-柱销，7-环状油室，8-转子
叶片2顶部加工成弧槽，弧槽内钻有两个小 孔3通入叶片根部，使叶片顶部与底部容腔 5始终相通，在低压区基本不产生压紧力。 柱销6沿转子8的半径线方向安装，上端顶 在叶片底部，下部嵌在转子的柱销孔内可 以相对滑动。柱销下端转子的环状油室7始 终与压力油相通，在此液压力的作用下柱 销顶着叶片贴紧定子内表面，一般选择柱 销截面积为叶片截面积的1/5左右，因此大 大减小了叶片在低压区对定子的压紧力， 减少了定子内表面的磨损。
cosθ
Байду номын сангаас
如果不考虑叶片厚度，理论上讲双作用叶 片泵无流量脉动。这是因为在压油区位于 压油窗口的叶片前后两个工作腔通过配流 窗口已连通，形成了一个组合密封工作腔。 随着转子的匀速转动，位于大、小半经圆 弧处的叶片均在圆弧上滑动，因此组合密 封工作容腔的容积变化率是均匀的。实际 上由于存在加工误差，两圆弧有不圆度， 也不可能完全同心；又因叶片有一定厚度， 根部又通入高压油，这也会造成密封容积 瞬时变化率不同，引起少量流量脉动。
当两相邻叶片同时进入小半经圆 弧区时，工作容腔脱离排油窗口 而又与排油窗口不相通，容腔容 积最小，排油过程结束；叶片再 继续转动到一周处又会完成一次 吸油和一次排油。由此看出，任 意两相邻叶片每转动一周即实现 两次吸油和两次排油，因而称其 为双作用叶片泵。
（二） 双作用叶片泵的排量和流量
从叶片泵的工作原理可知，当叶片每伸缩一次时， 每两叶片间油液的排出量等于大半经R圆弧段的 容积与小半径r圆弧段的容积差；又因叶片间的 容积在转子每转一周中都要变化两次，若叶片个 数为z，则双作用叶片泵的单转排量应等于上述 容积差的两倍。假设叶片的宽度为b，当忽略叶 片本身所占的体积时， 双作用叶片泵的排量即为 大、小半经圆所围环形容 积的两倍，表达式为：
当两相邻叶片同时进入大半经圆弧区 时，工作容腔脱离吸油窗口而又未与 排油窗口相通，容腔容积最大，吸油 过程结束；叶片继续转动便进入过渡 区向小半径圆弧滑动，由于定子的强 制作用叶片向槽内缩回，两相邻叶片 所形成的工作容腔容积不断变小，液 压油被强迫通过排油配流窗口、排油 口进入液压系统，实现排油；
2、叶片的安放角
当叶片在压油腔工作时，叶片从过渡曲线 上由大半径R圆弧向小半径r圆弧滑动，定 子的内表面强行将叶片压入转子槽内。若 叶片在转子内径向安放，定子内表面对叶 片的反作用力F的方向与叶片成一夹角β′ （即压力角），如图3-18所示 。这个力可 以分解成两个力，一是使叶片径向运动的 分力Fn，另一个是与叶片垂直的分力Ft。
图3-20 YB1型叶片泵 1-前泵体，2-后泵体，3-前配流盘，4-定子 ，5-转子，6-后配流盘，7-叶片
图3-21 双作用叶片泵的配流盘
配流盘上对应于叶片根部位置，开有环形 槽c，在环形槽内钻有通孔d与配流盘背面 的高压油相通，保证叶片根部始终通高压 油。配流盘上的两个缺口b为吸油窗口，两 个腰形槽a为压油窗口，压油窗口上的三角 槽e的主要作用是减少液压冲击。配流盘采 用突缘式，小径部分深入前泵体内，在合 理位置设置了O形密封圈，这样当配流盘右 侧受到液压力作用而贴紧定子，来自动补 偿转子的端面间隙，并在配流盘和前泵体 一定范围内分开时，仍能保证可靠密封。
图3-18 双作用叶片泵的安放角
分力Fn克服叶片底部的液压力和滑动摩擦 力使叶片缩回，而Ft则会使叶片产生弯曲， 同时使叶片压紧在叶片槽的壁面上，增大 了叶片缩回时的摩擦力，使叶片运动不灵 活。压力角β′越大Ft也越大，当Ft达到一 定程度，会造成叶片在槽内运动困难甚至 卡死。为了避免压力角过大对叶片运动产 生的不利影响，一般将叶片沿旋转方向向 前倾斜一个角度θ，使实际压力角β （β′-θ）减小，以减小切向分力对叶片 运动的影响，一般取β=13º。
（六）双作用叶片泵的检修
1、拆装注意事项：①拆装时应特别注意保持清 洁；②应使泵的转向符合机械传动要求，因此应 注意定位销与泵体的相对位置；③叶片沿旋转方 向前倾，叶片倒角向后；④叶片应装回原槽内， 否则应选配，避免叶片与槽的间隙过大或过小。 2、叶片泵工作一定时间后，定子低压过渡区会 发生磨损，此时可对磨损处进行认真修磨抛光， 然后将定子翻转180º重新安装，使定子原来的高 低压过渡区互换，以利于泵能更好地工作。
叶片沿旋转方向前倾安放，叶片外端背面 加工有倒角，可以减少杂质的影响并能使 叶片与定子内曲面有良好的接触。前、后 配流盘上都对称加工着吸、排油窗口，分 别与泵体、泵盖上的吸、排油口连通。高 压油可以通过后配流盘上的轴向通孔和环 形槽通至各叶片的根部，推动叶片外伸。
2、YB1型叶片泵
YB1型叶片泵是YB型叶片泵的改进产品，两 种泵的零件结构基本相同，只有少数零件 作了变动，提高了泵的密封性能和使用寿 命。如图3-20所示，其主要由前泵体1、后 泵体2、前后配流盘3和6、定子4、转子5、 叶片7等零件组成。为了便于装配，配流盘、 定子、转子和叶片组装在一起，用两个长 螺钉固定，螺钉端部作为定位销插入泵体 的定位孔内定位。