23變量葉片泵

1、變量葉片泵非平衡式葉片泵，即國(guó)內(nèi)通常所稱的單作用葉片泵，能夠很方便地通過改變定子環(huán)與轉(zhuǎn)子之間的偏心量來實(shí)現(xiàn)變排量調(diào)節(jié)。第一節(jié)非平衡式葉片泵變量控制的基本原理一、利用定子內(nèi)側(cè)不平衡液壓力實(shí)現(xiàn)變量（內(nèi)反饋式）變量工作原理圖61（葉片泵）。當(dāng)泵工作時(shí)油液對(duì)定子內(nèi)環(huán)側(cè)表面會(huì)產(chǎn)生一個(gè)斜向上的不平衡徑向液壓力F0,該力的水平分力F2由調(diào)壓彈簧2承受，當(dāng)泵的工作壓力升高到水平分力F2超過彈簧預(yù)緊力時(shí)，定子將向左移動(dòng)，則偏心量減少，從而減小泵的排量。工作壓力越高，泵的排量越小，直至為零。這類泵實(shí)現(xiàn)變量運(yùn)動(dòng)的方法是直接利用泵工作容積內(nèi)壓力對(duì)定子的作用來產(chǎn)生變量運(yùn)動(dòng)所需的操縱力，所以國(guó)內(nèi)習(xí)慣稱為內(nèi)反饋式。流量壓力

2、特性內(nèi)反饋葉片泵的Qp特性曲線如圖62（葉片泵）所示。圖中p0是開始變量的壓力（稱為截流壓力），由彈簧和壓力調(diào)節(jié)螺栓調(diào)整設(shè)定；pd是輸出流量為零時(shí)的壓力，亦即變量機(jī)構(gòu)設(shè)定的最大壓力。在p0壓力以前，泵全排量工作。一但壓力超過p0,泵的排量迅速減少，曲線下降線性段的斜率取決于調(diào)壓彈簧2的剛度。圖63表示彈簧剛度不同時(shí)得到的A、B、C三種典型的流量一一壓力特性及相應(yīng)的功率特性。（1）近似恒壓特性（A曲線），彈簧剛度較弱；（2）中間型特性（B曲線），彈簧剛度稍強(qiáng)；（3）近似恒功率特性（C曲線），彈簧剛度更強(qiáng)，流量與壓力大致成反比例變化，二者乘積近似為常數(shù)。特性曲線的調(diào)整限壓式葉片泵Qp特性曲線的調(diào)整

3、包括流量和壓力兩個(gè)參數(shù)。（1）調(diào)整圖61中的流量調(diào)節(jié)螺栓3,可以使定子的最大偏心距限定在不同的數(shù)值，體現(xiàn)在Qp曲線水平段的上、下平移；（2）調(diào)整圖6-1中的壓力調(diào)節(jié)螺栓1,可以改變彈簧2的預(yù)緊力，從而改變開始變量的壓力p0,體現(xiàn)在曲線下將段的左、右平移。見圖64二、利用泵出口壓力和控制活塞實(shí)現(xiàn)變量（外反饋式）變量工作原理圖65，泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若工作壓力較低，調(diào)壓彈簧9使壓力補(bǔ)償器閥芯4處于圖示位置，借兩個(gè)活塞的液壓作用力之差使定子固定在最大偏心位置上；當(dāng)泵的壓力升高到彈簧9的調(diào)定值時(shí)，補(bǔ)償器閥芯4在右位工作，于是定子在右側(cè)小活塞2的推動(dòng)下迅速左移，偏心量減少，直至排量為零。這類泵實(shí)現(xiàn)變量運(yùn)動(dòng)的方法

4、是將泵出口壓力引到定子外側(cè)的變量活塞，從而產(chǎn)生使定子移動(dòng)所需的變量操縱力，所以國(guó)內(nèi)習(xí)慣稱其為外反饋式。流量壓力特性圖66所示,由于采用外反饋，所以變量運(yùn)動(dòng)非常靈敏，Qp曲線下降段具有垂直特性，這種特性稱為恒壓變量特性。1. 特性曲線的調(diào)整（1）偏置活塞右端的流量調(diào)節(jié)螺栓10,可以改變最大流量，實(shí)現(xiàn)Qp特性曲線水平段的上、下平移；（2）調(diào)整壓力補(bǔ)償器調(diào)壓彈簧9的預(yù)緊力，可以實(shí)現(xiàn)Qp特性曲線垂直下降段的左右平移。圖67。第二節(jié)普通非平衡式變量葉片泵一、典型結(jié)構(gòu)內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵圖69(葉片泵)是這種泵的典型結(jié)構(gòu)，除符合一般內(nèi)反饋式變量葉片泵的基本結(jié)構(gòu)和原理外，具體結(jié)構(gòu)上有以下特征：葉片及傾角這

5、類泵的葉片為普通葉片，葉片在轉(zhuǎn)子上的安裝角不同于普通平衡式定量葉片泵，葉頂偏斜方向與轉(zhuǎn)向相反，向后傾斜，而且傾角較大。配油盤油窗口布置及葉片根部通油為了使壓油區(qū)產(chǎn)生令定子環(huán)水平移動(dòng)的橫向分力(圖6-1中的F2),有意將配油盤的弧形吸、排油窗口設(shè)計(jì)成沿圓周偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度布置。而葉片根部通油槽沿圓周分成兩端，其中對(duì)應(yīng)于壓油區(qū)和高、低壓切換過度區(qū)葉片根部的油槽a通入泵出口壓力油；對(duì)應(yīng)于吸油區(qū)葉片根部的油槽b通入吸入口低壓油。這樣，無論吸油區(qū)還是壓油區(qū)的葉片，其根部與頂部作用的液壓力都基本平衡，對(duì)定子的壓緊力較小。支承滑塊設(shè)置在泵體上的支承滑塊一方面承受壓油區(qū)作用于定子的向上分力；另一方面在定子環(huán)左、右

6、移動(dòng)改變偏心時(shí)提供一個(gè)滑動(dòng)支撐，使定子環(huán)的移動(dòng)比較靈活。泄漏口這種泵設(shè)有單獨(dú)的泄漏油口，使用時(shí)需用管路將泄漏油接回油箱，這是與定量葉片泵的結(jié)構(gòu)區(qū)別之一。目的在于解決變量泵在截流壓力下以小排量工作時(shí)的循環(huán)冷卻問題。外反饋限壓式變量葉片泵圖610是國(guó)產(chǎn)YBX型外反饋限壓式普通變量葉片泵的結(jié)構(gòu)。泵出口壓力油通過泵內(nèi)通道被引至右側(cè)控制活塞端部。變量操縱力直接由定子左側(cè)的大彈簧承受，該彈簧同時(shí)也是調(diào)壓彈簧。由于未使用具有先導(dǎo)控制作用的壓力補(bǔ)償控制器，該泵的控制性能較差。二、應(yīng)用實(shí)例圖617,輕載快速行程和負(fù)載慢速進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，這是限壓式變量葉片泵的典型應(yīng)用之一。輕載時(shí)，泵1的輸出油液經(jīng)閥2直接進(jìn)入油缸，系統(tǒng)

7、壓力低泵全排量，實(shí)現(xiàn)快速行程；當(dāng)工作部件趨近到負(fù)載物時(shí)，行程擋塊使機(jī)動(dòng)滑閥2右移，切斷油液通路，泵1輸出油液經(jīng)調(diào)速閥4進(jìn)入液壓缸，泵與調(diào)速閥串聯(lián)組成所謂的容積節(jié)流調(diào)速回路。當(dāng)泵1的出口壓力超過變量壓力p0時(shí)，泵進(jìn)入變量調(diào)節(jié)狀態(tài)，排量減小，于是液壓缸變?yōu)槁俟ぷ鬟M(jìn)給。第三節(jié)高性能非平衡式變量葉片泵高性能非平衡式變量葉片泵普遍采用雙葉片結(jié)構(gòu)，并帶有壓力或流量補(bǔ)償控制器對(duì)變量活塞起先導(dǎo)控制作用。圖621是雙葉片式高性能變量葉片泵的典型結(jié)構(gòu),由美國(guó)威格士公司生產(chǎn)。每個(gè)轉(zhuǎn)子槽內(nèi)有兩塊葉片，而且葉片沿轉(zhuǎn)子徑向放置，傾角為零。采用雙葉片結(jié)構(gòu)的目的是實(shí)現(xiàn)葉片徑向液壓力的平衡，解決高壓工作時(shí)葉片頂端對(duì)定子的磨損

8、問題。配流盤(側(cè)板)設(shè)計(jì)考慮了預(yù)壓縮的需要，采取了帶耐磨襯板的結(jié)構(gòu)。高性能變量葉片泵的性能特點(diǎn)是壓力高，噪聲低，變量調(diào)節(jié)功能多，而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能好。第四節(jié)高性能變量葉片泵的變量調(diào)節(jié)控制器一、壓力補(bǔ)償控制器其基本原理在第一節(jié)中已有敘述。而圖629所示.壓力控制閥PC加接遠(yuǎn)程調(diào)壓閥作為先導(dǎo)級(jí)，變成液壓遙控的壓力補(bǔ)償控制器，這時(shí)截流壓力改由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥PP的調(diào)壓彈簧設(shè)定。若使用電液比例調(diào)壓閥代替圖629中的遠(yuǎn)程調(diào)壓閥，則可通過改變控制電流大小來調(diào)節(jié)截流壓力，成為電氣遙控的壓力補(bǔ)償控制器，圖630所示。這種變量葉片泵可以作為恒壓油源用于電液伺服系統(tǒng)。二、流量補(bǔ)償控制器圖6-31所示，流量補(bǔ)償控制器實(shí)際上

9、是一個(gè)負(fù)載傳感閥LS與泵出口管路上的節(jié)流閥FC并用，且節(jié)流閥的上游壓力pl作用于LS閥右端，下游壓力p2作用于LS閥的左端。工作流量根據(jù)運(yùn)動(dòng)元件速度的需要由節(jié)流閥FC調(diào)節(jié)選擇。負(fù)載傳感閥LS的作用是檢測(cè)系統(tǒng)負(fù)載壓力p2,并且使泵的供油壓力pl跟隨負(fù)載壓力的變化，保持高于負(fù)載壓力p2一個(gè)恒定的壓差pf。這個(gè)壓差由LS閥的彈簧力設(shè)定，稱為負(fù)載傳感控制壓差。pf=p1-p2=Fs/Av（式中：Fs為彈簧力；Av為閥芯端部有效面積。）若泵輸出的流量大于節(jié)流閥FC調(diào)定的流量，則pl壓力升高，LS閥失去平衡，閥芯左移，開啟控制閥口，使大活塞C2的控制油接通油箱卸壓，定子被小活塞C1推向較小偏心量的位置，使

10、泵的輸出流量減小，pl壓力降低，直至恢復(fù)設(shè)定的壓差pf為止。這時(shí)泵的輸出流量正好與FC閥調(diào)定的流量一致。反之亦然。由于負(fù)載傳感閥LS所設(shè)定的節(jié)流閥前后的壓力差pf基本恒定，所以流量Q只取決于節(jié)流口的通流面積，只要調(diào)節(jié)FC閥的開度，就能按比例地改變所選擇的工作流量。與此同時(shí)，節(jié)流閥FC又以壓力差的方式檢測(cè)泵的輸出并流過節(jié)流閥的實(shí)際流量。如果泵輸出的實(shí)際流量與調(diào)定的流量Q不符，節(jié)流閥前后壓力差（p1-p2）便偏離設(shè)定值pf,從而發(fā)出信號(hào)使LS閥動(dòng)作并控制泵進(jìn)行變量，直至輸出的流量與FC閥調(diào)定的流量Q一致?？梢?，流量補(bǔ)償控制器是以流量為信號(hào)（體現(xiàn)為節(jié)流閥的前后壓差）控制泵的排量，使泵實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)的壓力

11、匹配和流量匹配。三、流量壓力補(bǔ)償控制器流量壓力補(bǔ)償控制器實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于上述壓力補(bǔ)償器與流量補(bǔ)償器的組合，目的在于使變量葉片泵不僅在系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)功率匹配，而且還具有高壓零流量保壓和低壓零流量待命功能，亦即在保壓工況下和系統(tǒng)待命狀態(tài)下也實(shí)現(xiàn)功率匹配。圖633，為流量壓力控制器的原理及特性曲線?？刂破髦饕韶?fù)載傳感閥LS和壓力控制閥PC組成，與泵出口管路上的節(jié)流閥FC并用。壓力控制閥可以加接由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥PP遙控。由FC、LS閥調(diào)節(jié)控制泵的輸出流量使之與系統(tǒng)需要相適應(yīng)，并使泵的工作壓力與系統(tǒng)負(fù)載壓力相匹配；PC閥起限壓截流作用，使泵在系統(tǒng)壓力達(dá)到設(shè)定的最大壓力時(shí)處于零流量截止?fàn)顟B(tài)，壓力值由調(diào)壓閥P

12、P調(diào)整。還有一種簡(jiǎn)單型的流量壓力補(bǔ)償控制器，只設(shè)一個(gè)控制閥LP,同時(shí)擔(dān)當(dāng)負(fù)載傳感和限壓截流的控制作用，其原理如圖634。當(dāng)系統(tǒng)工作壓力（節(jié)流閥的下游壓力）達(dá)到遠(yuǎn)程調(diào)壓閥PP的調(diào)定壓力時(shí)，PP閥開啟，油流通過阻尼孔b產(chǎn)生壓差，使LP閥左移，閥口全開，于是大活塞C2接通油箱，定子在小活塞C1推動(dòng)下移至零偏心位置，泵進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。截止壓力由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥PP調(diào)定。未達(dá)到截流壓力之前的工作狀況與流量補(bǔ)償控制器完全相同，工作流量由節(jié)流閥FC調(diào)定。四、恒功率控制器圖635所示、控制閥的作用原理類似于壓力補(bǔ)償控制器中,的壓力控制閥PC,但通過機(jī)械機(jī)構(gòu)將定子的變量移動(dòng)按比例地反饋?zhàn)饔糜趬毫刂崎y的彈簧，自動(dòng)調(diào)節(jié)彈

13、簧力，使定子偏心量減小時(shí)，壓力控制閥彈簧力按比例地增大。控制的結(jié)果，在變量過程中泵輸出的壓力與流量成反比例變化，二者的乘積等于常數(shù)。因此，泵輸出的功率保持恒定，即N=pQ=常數(shù)。這種變量泵適用于執(zhí)行元件需要以低壓大流量和高壓小流量變換工作的場(chǎng)合，可以充分發(fā)揮原動(dòng)機(jī)的功率。第五節(jié)非平衡式變量泵的發(fā)展方向高壓，大流量，側(cè)面間隙自動(dòng)補(bǔ)償，降低制造成本。第六節(jié)平衡式變量葉片泵簡(jiǎn)介非平衡式葉片泵雖然具有許多優(yōu)點(diǎn)，但其突出問題是徑向負(fù)荷大，而且難以解決，所以多年來一直在探討使平衡式葉片泵實(shí)現(xiàn)變量的方法，這里介紹一種已經(jīng)產(chǎn)品化的結(jié)構(gòu)。一、變量原理平衡式變量葉片泵實(shí)現(xiàn)變量的原理是使定子環(huán)相對(duì)于配流盤吸、排油窗

14、口偏轉(zhuǎn)，改變定子內(nèi)曲線與吸、排油窗口在圓周上的相對(duì)位置，如圖637所示。這種變量原理早已為人所知，但是偏轉(zhuǎn)后，會(huì)發(fā)生閉死容積的擴(kuò)張，工作時(shí)將導(dǎo)致嚴(yán)重的沖擊和噪聲，因而使這種變量方式長(zhǎng)期未能實(shí)用化。威格士公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)了一種平衡式變量葉片泵，采用并排布置兩組定子和葉片的方法。二者之間各片間容積一一對(duì)應(yīng)連通，變量時(shí)兩定子同步各向相反方向偏轉(zhuǎn)，以解決閉死容積問題。這種泵有一個(gè)公共的轉(zhuǎn)子，其軸向?qū)挾容^一般葉片長(zhǎng)，每個(gè)轉(zhuǎn)子槽內(nèi)側(cè)邊地并列安放兩塊葉片，外周并列地套上兩個(gè)定子環(huán)，每組葉片沿各自的定子內(nèi)表面滑動(dòng)。使定子偏轉(zhuǎn)的變量運(yùn)動(dòng)由齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。平衡式變量葉片泵同樣可以配備各種補(bǔ)償控制器，實(shí)現(xiàn)各種變量控制。第

15、七節(jié)葉片泵正常工作條件一、葉片泵正常工作的條件由葉片泵的工作原理可知，無論是非平衡式葉片泵還是平衡式葉片泵，為保證其正常工作必須滿足下列條件：葉片隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，應(yīng)能在轉(zhuǎn)子葉片槽內(nèi)靈活移動(dòng)，無卡阻現(xiàn)象。目的是使葉片伸出轉(zhuǎn)子外圓的長(zhǎng)度可以隨定子內(nèi)曲線的變化而改變，形成吸油腔和壓油腔密封容積大小的變化，以實(shí)現(xiàn)吸油和排油。(1) 葉片頂部與定子內(nèi)表面緊密接觸，沿定子內(nèi)表面滑行，不發(fā)生脫空，以形成密封的工作容積。(2) 各相對(duì)滑移運(yùn)動(dòng)表面，包括葉片與轉(zhuǎn)子葉片槽之間，轉(zhuǎn)子端面、定子端面及葉片端面與兩側(cè)板(配流盤)之間要有可靠的密封，限制壓油腔與吸油腔之間的泄漏。為此，要嚴(yán)格控制這些表面的配合間隙。相鄰兩葉片間的密封容積在吸油區(qū)逐漸擴(kuò)大到最大時(shí)，首先應(yīng)與吸油腔切斷，然后迅速轉(zhuǎn)移到壓油腔，以防壓油腔與吸油腔直接溝通。為此要求配流盤吸、排油窗口之間沿圓周的間隔應(yīng)等于或稍大于相鄰兩葉片之間的間隔。在不考慮葉片厚度的情況下，配流窗口之間的夾角30應(yīng)等于或稍大于相鄰葉片間的夾角3=2pi/z(z為葉片數(shù))，如圖17所示。(3) 泵在啟動(dòng)時(shí)要有足夠的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生必要的離心力將葉片甩出，使葉片在根部尚無油力壓力作用的情況下，