2.2.2　叶片泵相关参数的确定

(1)单作用叶片泵

单作用叶片泵的排量为各工作容腔在主轴旋转一周时所排出的液体的总和,如图2⁃18所示,两个叶片形成的一个工作容积V近似地等于扇形体积V₁和V₂之差,即

V=z(V₁-V₂)=z×Bβ[(R+e)2-(R-e)2]=4πReB(2⁃7)

式中　R——定子的内径;

　　e——转子与定子之间的偏心距;

　　B——叶片宽度;

　　β——相邻两个叶片间的夹角,β=2π/z;

当转速为n,泵的容积效率为η_V时的泵的理论流量和实际流量分别为

q₁=Vn=4πReBn(2⁃8)

q=q₁η_V=4πReBnη_V(2⁃9)

单作用叶片泵的流量也是有脉动的,泵内叶片数越多,流量脉动率就越小,此外,奇数叶片的泵的脉动率比偶数叶片的泵的脉动率小,所以单作用叶片泵的叶片数均为奇数,一般为13片或15片。

单作用叶片泵具有以下结构特点:

① 改变定子和转子之间的偏心距e的大小,便可改变流量的大小,所以它是一种变量泵。改变偏心的方向,吸、排油的方向也随之改变,它也可作双向泵使用。

② 为了减小叶片与定子间的磨损,叶片底部油槽采取在排油窗口通压力油、在吸油窗口与吸油腔相通的结构形式,因而叶片的底部和顶部所受的液压力是平衡的。这样,叶片仅靠旋转时所受的离心力作用向外运动顶在定子内表面上。根据力学分析,叶片相对转子旋转方向向后倾斜一定角度更有利于叶片向外伸出,通常后倾角为24°。

③ 由于转子上受到来自压油口单方向的液压力,故径向液压力不平衡,其轴承负载大,因此这种泵不宜用于高压的场合。

④ 为防止叶片泵吸、排油腔串通,过渡密封区的包角应略大于相邻两叶片的夹角,所以在两叶片位于此区时,其间也要形成一个闭死容积,产生困油。由于泵的偏心距不大,闭死容积的变化也不大,因此困油不严重,一般不采取单独的卸荷措施。

(2)双作用叶片泵

因为转子旋转一周,每个密封容腔完成两次吸油、压油过程,因此当定子的大圆弧半径为R、小圆弧半径为r、定子宽度为B、定子叶片数为z、两叶片间的夹角为β=2π/z(弧度)时,每个密封容腔排出的油液体积是半径为R和r、扇形角为β、宽度为B的两扇形体积之差的两倍。如果不考虑叶片厚度和叶片倾角的影响,双作用叶片泵的排量为

V=2z×β(R2-r2)B=2π(R2-r2)B(2⁃10)

由于一般双作用叶片泵叶片底部全部接通压力油,同时考虑叶片的厚度及叶片安放的倾角,所以当叶片厚度为b、叶片倾角为θ时,双作用叶片泵的排量为

(2⁃11)

所以,当双作用叶片泵的转速为n,容积效率为η_V时,叶片泵的理论流量和实际输出流量分别为

(2⁃12)

(2⁃13)

双作用叶片泵受叶片厚度的影响,且长半径圆弧和短半径圆弧也不可能完全同心,又由于叶片底部槽与压油腔相通,因此叶片泵的输出流量将出现微小的脉动,但其流量不均匀系数比其他形式的叶片泵小得多,且当叶片数为4的整数倍时最小。因此,双作用叶片泵的叶片数一般为12片或16片。

双作用叶片泵与单作用叶片泵相比,具有以下特点:

① 转子每转一周,双作用叶片泵有两次吸油和压油,而单作用叶片泵只有一次吸油和压油,因此,在泵的尺寸相同时,双作用叶片泵的流量比单作用叶片泵的大。

② 单作用叶片泵的叶片底部和顶部所受的液压力基本上是平衡的,叶片对定子内表面的磨损较轻。而双作用叶片泵的叶片底部始终与高压油相通,因此在吸油腔内叶片底部与顶部所受液压力不平衡,叶片对吸油腔的定子内表面磨损比较严重。

③ 在双作用叶片泵中,因吸、排油腔和封油区都是对称的,为使转子所受液压力平衡,叶片数目一般取偶数。在单作用叶片泵中,为使泵的流量比较均匀,叶片数目一般取奇数。

④ 单作用叶片泵的工作压力低于双作用叶片泵的工作压力。

⑤ 在双作用叶片泵中,叶片按转子旋转方向往前倾斜一定角度。而在单作用叶片泵中,叶片按转子旋转方向往后倾斜一定角度。