叶片泵的工作原理和分类

叶片泵的结构较齿轮泵复杂 ，但其工作压力较高 ，且流量脉动小 ，工作平稳 ，噪声较小 ，寿命较长 ，所以被广泛应用于专业机床 、自动线等中低压液压系统中 。叶片泵分单作用叶片泵（变量泵 ，最大工作压力为7.0Mpa）和双作用叶片泵(定量泵 ，最大工作压力为7.0Mpa) 。
一 、 单作用叶片泵
1.结构和原理
　　定子具有圆柱形内表面 ，定子和转子间有偏心距e ，叶片装在转子槽中 ，并可在槽内动 ，当转子回转时 ，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 ，在图的右部 ，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 。在图的左部 ，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 。在吸油腔和压油腔间有一段封油区 ，把吸油腔和压油腔隔开 ，叶片泵转子每转一周 ，每个工作空间完成一次吸油和压油 ，故称单作用叶片泵 。

2.排量和流量的计算

式中 ，R为定子的内半径 ，e为定子和转子间的偏心距 ，B为定子宽度 ，为相邻两叶片间的夹角 ，=2π/z ，z为叶片的个数 。所以单作用叶片泵排量为

 　　当叶片泵的转速为n,泵的容积效率为ηv时 ，理论流量和实际流量分别为

qt=Vn=4πReBn
q= qtηv=4πReBnηv

3 、 结构特点
1) 叶片后倾
2) 转子上受有不平衡径向力 ，压力增大 ，不平衡力增大 ，不宜用于高压
3) 均为变量泵结构
　　单作用叶片泵的流量是有脉动的 ，理论分析表明 ，泵内叶片数越多 ，流量脉动率越小 ，奇数叶片泵的脉动率比偶数叶片泵的脉动率小 ，所以单作用的叶片数均为奇数 ，一般为13或15片 。

二 双作用叶片泵
 1 、结构和原理
　　双作用叶片泵的工作原理如图2－11所示 ，它是由定子1 、转子2 、叶片3和配油盘（图中未画出）等组成 。转子和定子中心重合 ，定子内表面近似为椭圆柱形 ，该椭圆形由两段长半径圆弧 、两段短半径圆弧和四段过渡曲线所组成 。当转子转动时 ，叶片在离心力和（建压后）根部压力油的作用下 ，在转子槽内向外移动而压向定子内表面 ，由叶片 、定子的内表面 、转子的外表面和两侧配油盘间就形成若干个密封空间 ，当转子按图示方向顺时针旋转时 ，处在小圆弧上的密封空间经过渡曲线而运动到大圆弧的过程中 ，叶片外伸 ，密封空间的容积增大 ，要吸入油液；再从大圆弧经过渡曲线运动到小圆弧的过程中 ，叶片被定于内壁逐渐压过槽内 ，密封空间容积变小 ，将油液从压油口压出 。因而 ，转子每转一周 ，每个工作空间要完成两次吸油和压油 ，称之为双作用叶片泵 。这种叶片泵由于有两个吸油腔和两个压油腔 ，并且各自的中心夹角是对称的 ，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 ，为了要使径向力完全平衡 ，密封空间数（即叶片数）应当是双数 。

2 、 排量和流量
　　由于转子在转一周的过程中 ，每个密封空间完成两次吸油和压油 ，当定子的大圆弧半径为R ，小圆弧半径为r ，定子宽度为B ，两叶片间的夹角为弧度β=2π/z时 ，每个密封容积排出的油液体积为半径为R和r 、扇形角为β 、厚度为B的两扇形体积之差的两倍 ，在不考虑叶片的厚度和倾角影响时双作用叶片泵的排量为

转速为n,容积效率为ηv时 ，双作用叶片泵的理论流量和实际流量分别为

q= qtηv

双作用叶片泵的叶片数为12或16片 。
3 、 结构特点
（1）叶片倾角 。沿旋转方向前倾10-14度 ，以减小压力角 。
（2）叶片底部通以压力油 ，防止压油区叶片内滑 。
（3）转子上的径向负荷平衡-称卸荷式 。
（4）防止压力跳变 ，配油盘上开有三角槽（眉毛槽） ，同时避免困油。
（5）双作用泵不能改变排量 ，只作定量泵用 。

三 限压式变量叶片泵
1 、结构和工作原理
　　限压式变量叶片泵是单作用叶片泵 。根据前面介绍的单作用叶片泵的工作原理 ，改变定子和转子间的偏心距e ，就能改变泵的输出流量 ，限压式变量叶片泵能借助输出压力大小自动改变偏心距e的大小来改变输出流量 。当压力低于某一可调节的限定压力时 ，泵的输出流量最大 ；当压力高于限定压力时 ，随着压力的增加 ，泵的输出流量线性地减少 ，其工作原理如图2-19所示 。

　　图中 ，1为转子 ，在转子槽中装有叶片 ，2为定子 ，3为配油盘上的吸油窗口 ，8为压油窗口 ，9为调压弹簧 ，10为调压螺钉 ，4为柱塞 ，5为调节流量螺钉 。泵的出口经通道7与柱塞缸6相通 。在泵未运转时 ，定子在弹簧9的作用下 ，紧靠柱塞4 ，并使柱塞4靠在螺钉5上 。这时 ，定子和转子有一偏心量e0 。调节螺钉5的位置 ，便可改变e0 。当泵的出口压力p较低时 ，则作用在柱塞4上的液压力也较小 ，若此液压力小于上端的弹簧作用力 ，当柱塞的面积为A ，调压弹簧的刚度为ks,预压缩量为x0时 ，有

pA<ksx0

　　此时 ，定子相对于转子的偏心量最大 ，输出流量最大 。随着外负载的增大 ，液压泵的出口压力P也将随之提高 ，当压力升至与弹簧力相平衡的控制压力pB时 ，有

pB= ks x0

　　当压力进一步升高 ，就有pA＞ks x0 ，这时若不考虑定子移动时的摩擦力 ，液压作用力就要克服弹簧力推动定子向上移动 ，随之泵的偏心量减小 ，泵的输出流量也减小 。 pB称为泵的限定压力 ，即泵处于最大流量时所能达到的最高限定压力 ，调节调压螺钉10 ，可改变弹簧的预压缩量 x0 ，即可改变pB的大小 。
设定子的最大偏心量为e0 ，偏心量减小时 ，弹簧的附加压缩量为x ，则定子移动后的偏心量e为

e= e0-x 。

　　定子的受力平衡方程式为

pA= ks( x0+x)

　　可以看出 ，泵的工作压力愈高 ，偏心量愈小 ，泵的输出流量也愈小 。

3 、特性曲线

　　图2-20为限压式变量叶片泵的特性曲线 。

　　AB段 ：工作压力p< pB ,输出流量qA不变 ，但供油压力增大 ，泄漏流量ql也增加 ，故实际流量q减少
　　ＢC段 ：工作压力p> pB ,弹簧压缩量增大 ，偏心量减少 ，泵的输出流量减少 。当定子的偏心量e=0,则pc = pmax ,此时的压力为截止压力 。调节弹簧的刚度ks ，可改变BC段的斜率 。