3 叶片泵讲解

wenku.baidu.com从工艺和转子强度考虑，希望叶片数取少为好，满 足密封的最少叶片数是6；
从转子径向力平衡的观点出发，双作用叶片泵的叶 片数应该取偶数；
叶片数增加，可使过渡角α增大，叶片不“脱空”的 R/r值可以增加，故可增大过流面积，改善吸油性能， 又可使理论流量加大，但流量增大要受到叶片排列 拥挤的限制，故要选取适当；
d、配流盘 材料：青铜或HT30-54 加工要求：表面粗糙度0.2μm。 e、泵体及其他 泵体材料：HT30-54 传动轴材料：40Cr，热处理HRC48
四、叶片泵的高压化
1、转子和叶片端面的泄漏 问题
采用浮动配流盘方式 弹簧提供初始压紧力；压力 建立后依靠液压力和弹簧力压紧。
四、叶片泵的高压化
径向加速度在数值上有限的突变，称为“软冲”， 即d2ρ/d2曲线应平缓，不能跳跃。 “软冲”使叶 片和定子内表面的压紧力产生突变。过大的“软 冲”也是不希望的。
1、对定子曲线的要求
d．使泵的排出流量均匀
为了使泵的瞬时流量均匀，叶片数
和定子曲线形状的选择应使吸油区过
渡曲线上所有叶片径向速度之和在整
1
150 a J
100
aφ = 120θ－540θ2 + 720θ3－300θ4 J = 120－1080θ + 2160θ2－1200θ3
50
0
-50
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
1
b、高次曲线
ρ = b1 + b2θ ++ bnθn
若θ=0时，v=0,a=0，J=0; θ=1, v=0,a=0, J=0,ρ=1。则可求得： b1=b2=b3=0,b4=35,b5=-84,b6=70, b7=-20
1、对定子曲线的要求
c．减小冲击、噪声和磨损
叶片径向速度和加速度的变化尽可能小，不应该 发生突变，以免产生冲击和噪声。
径向速度的突变将使径向加速度为无穷大，这种 现象称为“硬冲” ，即dρ/d曲线应平缓，不能跳 跃。在排油过渡曲线区的“硬冲”会使定子内表 面对叶片的推力为无穷大（实际上，由于叶片和 定子表面的弹性变形，此值为一个相当大的数）， 因而产生撞击。
2、叶片与定子内表面的磨损问题 1）控制叶片底部压力 吸油区减压，排油区加阻尼孔增压
三、双作用叶片泵的设计要点
7、主要零件的材料与技术要求
C、叶片 材料：高速钢W18Cr4V 热处理：淬火HRC60~64、回火。 加工要求：叶片与转子槽的配合间隙0.01~0.02mm； 叶片宽度比转子宽度小0.01mm; 叶片需要研磨；滑动 面的粗糙度0.1μm。
三、双作用叶片泵的设计要点
7、主要零件的材料与技术要求
则：ρ = b1θ + b2θ2 ++ bnθn
b、高次曲线
dρ vφ = dφ = b1 + 2b2θ
+ + nbnθn－1
aφ
=
d 2ρ d 2φ
=
2b2
+ 6b3θ
+12b4θ2
+ + n(n－1)bnθn－2
d 3ρ J = d 3φ = 6b3 + 24b4θ
+ + n(n－1)(n－2)bnθn－3
ρ = 35θ4－84θ5 + 70θ6－20θ7 vφ = 140θ3－420θ4 + 420θ5－140θ6 aφ = 420θ2－1680θ3 + 2100θ4－840θ5 J = 840θ－5040θ2 + 8400θ3－4200θ4
b、高次曲线
7次对称型过渡曲线
ρ = 35θ4－84θ5 + 70θ6－20θ7 vφ = 140θ3－420θ4 + 420θ5－140θ6 aφ = 420θ2－1680θ3 + 2100θ4－840θ5 J = 840θ－5040θ2 + 8400θ3－4200θ4
三、双作用叶片泵的设计要点
（3）叶片径向高度
为了避免卡死，叶片留在槽内的最小高度，不应小 于叶片径向高度L的2/3 。
三、双作用叶片泵的设计要点
（4）转子半径和轴向宽度
（a）转子半径由花键轴颈d0和叶片高度L,根据叶片槽根部的 强度确定，通常可取
rz=(0.9~1.0)d0 （b）轴向宽度B 增加轴向宽度可减少端面泄漏的比例，使容积效率增加；但
0

2
Z
0
~
S 2Rc

减振槽的范围角据经验一般取 γ=6°~8°。
b、配流盘进出油口的流速限制
配流窗口的面积要足够大，过流 速度要限制在6m/s以下为好，最 大不超过9m/s。流速过高时可双 向开进油孔，以增加过流面积。
三、双作用叶片泵的设计要点
(7)、主要零件的材料与技术要求
第三章 叶片泵
叶片泵的种类：
双作用式
流量均匀，径向力平衡，只能作为定量泵。
单作用式
定量泵或变量泵
第三章 叶片泵
双作用叶片泵结构
第三章 叶片泵
双作用叶片泵工作原理
二、双作用叶片泵的结构特点
1、对定子曲线的要求
a、（起动时）排油压力为零的条件下叶片不发生“脱空：
叶片径向运动的向心惯性力大于随转子旋转时的离心力， 叶片就会与定子内表面脱离，称为脱空
（5）定子短半径和长半径的计算
增大定子曲线的大、小圆弧半径之差（R-r）可以增大泵的排量。 但是，增大值受到以下条件的制约：
a、叶片和转子体强度的制约
（R-r）值越大，则叶片伸出转子体的部分越长，液压力产 生的弯曲力矩越大，因而叶片受力情况恶化，转子体强度下降。
b、叶片对定子不“脱空”条件的制约
为保证叶片不脱空，必须满足式
第三章 叶片泵
叶片泵的应用特点：
优点
流量均匀，运转平稳，噪声低，体积小，重 量轻。
中低压一般为8MPa,中高压可达25MPa至 32MPa。
缺点
对油液的污染较齿轮泵敏感；又因叶片甩出 力、吸油速度和磨损等因素的影响，泵的转速不 能太大，也不宜太小，一般可在600～2500 r/min范围内使用；泵的结构也比齿轮泵复杂； 吸入特性比齿轮泵差 。
高次曲线特点
对称型的a和J值均较小，说明它有良好的综合 动力性能。
非对称曲线性能虽在a和J值大于对称形，但它 在压油区的起始段（ θ =1）加速度变化平缓， 并且加速度值连续。所以从消除激振的角度来 看，非对称曲线更好。
阶次高的曲线总体性能优于阶次低的曲线，但 曲线更复杂。
３、双作用叶片泵叶片数的选取
轴向宽度的增加会加大配油窗口的过流速度，在设计中， 可取B=(0.45~1.0)r
式中 r ——定子曲线的小半径。 最终经验算油窗口的流速不要超过6～9m/s，确定轴向宽度值
三、双作用叶片泵的设计要点
（5）定子短半径和长半径的计算
小圆弧半径一般取r=rz+(0.5~1) mm，
根据选用的过渡曲线不“脱空”条件的最大 值(R/r)max ，可初步确定长半径，然后由排量 计算公式校核设计排量与要求达到排量（设计 参数）的误差不超过5%。
2、常用定子过渡曲线及其特点
修正的阿基米德螺线；正弦加速曲线；等 加速等减速曲线；高次曲线。
b 正弦加速曲线
最大加速度较大。为了满足叶片不脱空的 条件只能选用较小的R/r值。已很少采用
2、常用定子过渡曲线及其特点
修正的阿基米德螺线；正弦加速曲线； 等加速等减速曲线；高次曲线。
c 等加速、等减速曲线
个运行过程（即不同转角时）中等于 或接近常数。
d
d i
2、常用定子过渡曲线及其特点
修正的阿基米德螺线；正弦加速曲线； 等加速等减速曲线；高次曲线。
a 修正的阿基米德螺线
虽然避免了“硬冲” ,但小区间内速度有 突变，最大加速度较大。为了满足叶片不脱 空的条件只能选用较小的R/r值。已很少采用
a、 定子 材料：GCr15，Cr12MoV或38CrMoAl 热处理：淬火HRC60；38CrMoAl氮化HRC65～70 加工要求：端面平行度0.002mm；内表面与端面的垂 直度0.008mm；内孔粗糙度0.4~0.1μm。
三、双作用叶片泵的设计要点
（7）、主要零件的材料与技术要求
b、转子
材料：40Cr、20Cr或12CrNi3 热处理：HRC50~60，20Cr和12CrNi3要渗碳淬火。 加工要求：转子宽度比定子宽度小0.02~0.04mm； 端面平行度0.003mm；端面粗糙度0.2~0.1μm；叶片 槽平行度0.01mm；叶片槽粗糙度0.2~0.1μm。
避免了“硬冲” ,仍然存在“软冲”。当 叶片径向运动按等加速度、等减速度规律变 化时，为了满足叶片不脱空的条件可以允许 选用较大的R/r值，因而可得到较大的(R-r) 值，产生较大排量。这就是过渡曲线广泛采 用等加速度、等减速度曲线的主要原因。
2、定子过渡曲线及其特点
d、高次曲线
叶片泵噪声主要来源于叶片和定子内表面的 机械噪声，因此，定子曲线就成了降低叶片泵噪 声的关键。
d 2ρ d 2φ
<。 ρ
-
1 2
L
计算分析表明，当叶片径向运动按等加速等减速规律变化时， 为了满足式不“脱空”条件可以允许选用较大的(R/r)max 值，因 而可得到较大的（R-r）值，产生较大排量。
三、双作用叶片泵的设计要点
（6）配流盘的计算
a、配流盘的封油角取为
式中 S ——叶片厚度；Rc ——减 振槽尖角处的位置半径。
边界条件：=0时，ρ=r； =α时，ρ=R
R－r = a1α + a2α2 ++ anαn
令θ=/α，b1=a1α/(R-r), b2=a2α2/(R-r),… bn=anαn/(R-r),
ρ = r + (R－r)(b1θ +b2θ2 ++bnθn)
－
令ρ = (ρ－r) /(R－r)
－
b、高次曲线
ρ = b1 + b2θ ++ bnθn ρ∈[0,1], θ∈[0,1]
θ=0,J=x; θ =1,J=y。若x=y,则过渡曲线是对 称的，若x≠y，则为非对称过渡曲线。 无冲击过渡曲线的基本条件是：
θ=0时，v=0,a=0; θ=1, v=0,a=0, ρ=1。则可 求得：
b1=b2=0,b3=10,b4=-15,b5=6
b、排油压力建立后叶片不发生“脱空：
问题：压力建立起来后叶片若处于排油 区，叶片顶部所受的液压力会反推叶片离开 定子曲线，如何解决？
解决办法：将压力油引入叶片底部，平衡叶片
顶部的液压力，还应有一定的剩余压紧力
存在的问题：叶片经过吸油区时叶片顶部没有
液压力，附加的叶片底部的液压力会加剧叶片的磨 损。可采用柱销式和子母式叶片机构等措施解决。
叶片不“脱空”的条件（排油过渡曲线区和吸油过渡曲
线区都适用）
d 2ρ
1
dφ2
< ρ－ 2
L
式中 ——叶片的转角；
ρ ——叶片与过渡曲线接触点的矢径； L——叶片的长度。 上述条件只能是保证排油压力没有建立起来时，依靠离 心力形成高、低压腔之间的可靠密封。
二、双作用叶片泵的结构特点
1、对定子曲线的要求
3-4-5高次曲线
ρ = 10θ3－15θ4 + 6θ5 vφ = 30θ2－60θ3 + 30θ4 aφ = 60θ－180θ2 +120θ3 J = 60－360θ + 360θ2
b、高次曲线
ρ = b1 + b2θ ++ bnθn
若θ =0时，v=0,a=0; θ =1, v=0,a=0, J=0,ρ=1。则可求得：
b1=b2=0, b3=20,b4=-45,b5=36,b6=-10
3-4-5-6高次曲线，非对称曲线
2.5
?
2
v
1.5
1
0.5
ρ = 20θ3－45θ4 + 36θ5－10θ6 vφ = 60θ2－180θ3 +180θ4－60θ5
0
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
希望定子曲线的三阶导数j=d3ρ/d3的变化小， 同时满足对一阶导数v=dρ/d及二阶导数 a=d2ρ/d2的要求。采用高次方程曲线可对多个 参数进行调整，以满足一定的边界条件，又满足 三阶导数特性及兼顾一、二阶导数的变化。
d、高次曲线
ρ = a0 + a1φ + a2φ2 ++ anφn
流量的均匀性主要取决于吸油区所有叶片
的
d
d i
是否等于常数。
三 、双作用叶片泵的设计要点
（1）叶片数和定子曲线的确定
叶片数Z多选12，在流量较小时可取为10， 以减少叶片槽的加工量并增加根部强度。
等加速等减速曲线； 高次曲线。
三、双作用叶片泵的设计要点
（2）叶片厚度
在最大压力下（一般为额定压力的1.25 倍），叶片厚度应有足够的强度和刚度。 在强度和工艺条件允许的情况下应尽量减 薄叶片，以使其底端面积减小，从而减小 叶片对定子的压紧力。根据工艺条件，一 般取S=（1.8～2.5）mm。