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。