叶片泵的结构原理

叶片泵的优点是结构紧凑、工作压力较高、流量脉动小、工作平稳、噪声低、寿命较长。

叶片泵的缺点是对油液的污染比较敏感、结构复杂、制造工艺要求比较高。

叶片泵可分单作用泵和双作用泵两种。转子每转一周，叶片在转子叶片槽内滑动两次，完成吸、排油各两次，故称双作用叶片泵；转子每转一周，叶片在转子叶片槽内滑动一次，完成吸、排油各一次，故称单作用叶片泵。

1．双作用叶片泵的工作原理

双作用叶片泵与单作用叶片泵相比，其流量均匀性好，转子体所受的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。

双作用叶片泵主要由定子4、转子2、叶片3和两侧的左、右配油盘组成。

如图3－11所示，转子铣有z个叶片槽，且与定子同心，定子内表面由两段大半径R圆弧、两段小半径r圆弧和四段过渡曲线组成，形似椭圆。宽度为B的叶片在叶片槽内能自由滑动，左、右配油盘上开有对称布置的吸、压油窗口。

图3－11 双作用叶片泵的工作原理图

1—壳体；2—叶片；3—转子；4—定子；a、b—吸、压油窗口

由定子内环、转子外圆和左、右配油盘组成的密闭工作容积被叶片分割为四部分，传动轴带动转子旋转，叶片在离心力作用下紧贴定子内表面，因定子形似椭圆，故两部分密闭容积将增大形成真空，经配油窗口a从油箱吸油，另有两部分密闭容积将减小，受挤压的油液经配油窗口b排出。

吸油腔和压油腔各有两个，转子每转一周完成吸、排油各两次，因此称双作用叶片泵。

作用在转子上的油液压力相互平衡，因此双作用叶片泵又称为卸荷式叶片泵。

2．双作用叶片泵的结构

双作用叶片泵为卸荷式叶片泵，其压力高、流量大、噪声低。

1）配油盘

（1）封油区所对应的夹角必须等于或稍大于两个叶片之间的夹角。

（2）叶片根部全部通压力油，以保证叶片能自由滑动且始终紧贴在定子内表面上。

（3）为减小两叶片间的密闭容积在吸、压油腔转换时因压力突变而引起的压力冲击，在配油盘的配油窗口前端开有三角减振槽。

2）定子内表面曲线

合理设计过渡曲线形状和叶片数（z≥8），可使理论流量均匀、噪声低。常用定子内表面曲线有阿基米德曲线、正弦曲线、等加速－等减速曲线、高次曲线等。定子曲线圆弧段圆心角β≥配油窗口的间距角γ≥叶片间夹角α。

对定子内表面曲线的要求如下：

（1）叶片不发生脱空；

（2）获得尽量大的理论排量；

（3）减小冲击，以降低噪声，减少磨损；

（4）提高叶片泵流量的均匀性，减小流量脉动。

3）叶片

压力角：定子对叶片的法向反力Fn与叶片运动方向的夹角。

倾角：叶片与径向半径的夹角。将叶片顺着转子转动方向前倾一个角度θ，这样，就可以减小侧向力Ft，使叶片在槽中移动灵活，并可减少磨损。液压泵的叶片倾角一般取为θ＝13°。

材料为W18Cr4V的叶片厚度δ＝1．8～2．5mm，与槽间隙为0．01～0．02mm。

3．双作用叶片泵的流量计算

由图2－11可知，当叶片每吸、压油一次，每两叶片间油液的排出量等于大半径R圆弧段的容积与两段小半径r圆弧段的容积之差。设有z个叶片，则双作用叶片泵的排量为上述油液的排出量的2z倍。当忽略叶片本身的微小体积时，双作用叶片泵的排量即为环形容积的2倍，即

V＝2π（R2－r2）B 　（3－12）

精确排量公式为

式中：δ为叶片的厚度；θ为叶片槽相对于径向的倾斜角。

考虑流量脉动，双作用泵的叶片数均为偶数，一般为12或16片。

4．高压叶片泵的结构特点

提高双作用叶片泵额定压力的措施有以下两点：

（1）采用浮动配油盘，实现端面间隙补偿，保证高压下的容积效率；

（2）减小叶片与定子内表面接触应力。

高压叶片泵的结构图如图3－12所示。为保证叶片紧贴在定子内表面，通常，叶片槽根部全部通压力油，但会带来以下副作用：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。因此，要提高双作用叶片泵的额定压力，必须减小通往吸油区叶片根部的油液压力，减小吸油区叶片根部的有效作用面积：①减小作用在叶片底部的油液压力，开阻尼槽，内装小的减压阀；②减小叶片底部承受压力油的作用面积，使叶片顶端和底部的液压作用力相平衡，采用子母叶片、双叶片、弹簧式叶片、阶梯叶片、柱销叶片等。

图3－12 高压叶片泵的叶片结构

5．单作用叶片泵的工作原理

与双作用叶片泵显著不同的是，单作用叶片泵的定子内表面是一个圆形，铣有z个叶片槽的转子与定子间有一偏心量e，两端的配油盘上只开有一个吸油窗口和一个压油窗口。每一叶片在转子槽内往复滑动一次，每相邻两叶片与定子、转子、配油盘组成密闭容积，当转子旋转一周时，该密闭容积发生一次增大和缩小的变化，容积增大时通过吸油窗口吸油，容积缩小时则通过压油窗口将油压出。在吸油区和压油区之间，各有一段封油区将它们相互隔开，以保证泵的正常工作。

如图3－13所示，单作用叶片泵也是由定子3、转子2、叶片4和两侧的左、右配油盘组成。

图3－13 单作用叶片泵的工作原理

1—压油口；2—转子；3—定子；4—叶片；5—吸油口；a、b—压、吸油窗口

转子每转一转，泵吸、压油各一次，故称为单作用叶片泵。

又因为这种泵的转子受不平衡的径向液压力，故又称为非平衡式叶片泵。因而这种泵压力一般7MPa。型号PV7的额定压力是10MPa（直控）、16MPa（外控）。

设定子内径为D，叶片宽度为B，偏心量为e，叶片数为z，则单作用叶片泵的排量近似等于两个叶片最大密封工作容积V1与最小容积V2之差乘以叶片数z。可推出

V＝（V1－V2）z

即

V＝2πD B e 　（3－14）

6．单作用叶片泵与双作用叶片泵不同处（结构要点）

（1）通过改变偏心距e的大小和方向，就可以调节叶片泵输出的流量和方向。

（2）叶片底部分别通油，即吸油区通吸油腔，压油区通压油腔，叶片底部和顶部液压力是平衡的。叶片向外伸出靠离心力的作用，叶片厚度对排量影响不大。

（3）因定子内环为偏心圆，叶片矢径是转角的函数，瞬时理论流量是脉动的。为减少流量脉动，叶片数取为奇数，一般为13或15片。