随着经济与技术的迅速发展,液压传动技术在机械制造、冶金、化工、建材、建筑业等领域中的应用越来越广,液压设备的吨位越来越大。然而,在目前 国内所使用的大吨位液压设备中普遍采用的是大排量低压齿轮丹尼逊叶片泵与小排量高压丹尼逊叶片泵组合的双丹尼逊叶片泵供液系统,存在着噪声大、稳定性差、功耗大、系统复杂、工作效率低等 缺点。与齿轮丹尼逊叶片泵相比,叶片丹尼逊叶片泵具有压力高、噪声小、稳定性好、效率高等优点,但目前国内所生产的叶片丹尼逊叶片泵的流量有限,并且结构较为复杂,成本较高,不能满足大 吨位液压设备对大流量丹尼逊叶片泵及大转矩马达的需要,因此,研究生产超大排量叶片丹尼逊叶片泵及大转矩马达有着广阔的市场前景和十分重要的意义。
1 新型
丹尼逊叶片泵及马达工作基本原理及分析
1.1 吸排油原理
液压丹尼逊叶片泵是依靠密封工作容积的变化来进行工作的,密封的工作容积由定子、转子、叶片、滑动隔板形成。分析单双作用叶片丹尼逊叶片泵,其体积变化来自类似凸轮 形状的内腔,将其从定子中分离出来变成了该设计。由隔板、叶片及壳体构成动态压缩腔吸排油,以下通过图1、2、3所示的转子与隔板运动的几个重要的状态来 说明新型丹尼逊叶片泵的基本工作原理。图1为刚开始吸油的状态,并且此时的叶片正通过吸油口所在位置,推杆从回程角已经过渡到近休止角,推杆通过齿轮带动隔板向轴运 动至轻微贴近转子外缘处,形成封闭空间开始吸油。图2为叶片将油完全压出去的临界位置,并且此时的叶片恰好到排油口处,推杆从近休止角向升程角过渡,并带 动隔板向远离轴方向运动,高低压油腔均消失,如图3示,并且此时叶片正好通过隔板所在位置,推杆从升程角已经过渡到远休止角,此过程不吸排油,隔板向远离 轴方向运动到最大位置,叶片顺利通过。
1.2 传动原理
吸排油的原理虽然很简单,但其运动轨迹较为复杂,需要保证隔板的运动与叶片转子的运动保持一致性,凸轮能较好地满足其运动规律。为了将凸轮(如 图4)的运动复制到隔板上,考虑到结构的紧凑性,采用齿轮齿条机构实现运动的传递。为了提高丹尼逊叶片泵的排量,就需要增大隔板的行程,如图4中,大小齿轮同轴将带 齿条的推杆的直线运动放大,由于方向正好与所需要的运动方向相反,因此增加一惰轮改变方向。传动原理见图5。
1.3 设计方案的分析
该设计方案靠增加隔板的行程及隔板、叶片转子的长度增加其排量。凸轮机构为高副,对转速有一定限制,只适合于中低速传动并且隔板的行程也不可能 做到很大,因此提高隔板行程的方法受到限制。可通过增加叶片转子轴向长度提高其排量,但若长度过大,受油的流动性的限制,丹尼逊叶片泵的吸排油又会受到影响。因而合 理设计以上两个参数尤为重要,具体的设计根据实际场合的需要来确定。
2 新型
丹尼逊叶片泵的结构设计
2.1 新型丹尼逊叶片泵组成
新型丹尼逊叶片泵的结构如图6所示,进油口设有由一软弹簧和钢珠组成的单向阀,出油口设有由一硬弹簧和钢珠组成的单向阀,防止油液倒流,增加其吸油特性。如图(c)所示,通过环形通道,分别将两个高压油腔及两个低压油腔连通,形成四个油腔。
2.2 新型
丹尼逊叶片泵的性能参数
2.2.1 新型丹尼逊叶片泵的一些基本参数
凸轮凹槽要求耐磨,凸轮的行程h=40 mm,则隔板的行程l=80 mm,δ0=2π/3,大齿轮与小齿轮的传动比i=2,丹尼逊叶片泵体壳体的内径d=200 mm,叶片转子的外径d=120 mm。
2.2.2 新型丹尼逊叶片泵的理论排量计算
新型丹尼逊叶片泵排量是指按丹尼逊叶片泵的密封腔几何尺寸变化计算而得的丹尼逊叶片泵每转排出液体的体积。一个叶片排出的体积为丹尼逊叶片泵体壳体与叶片转子之间有效容积之和(即叶片转子在δ0内时在吸压油,因而是有效的)。由于有两个叶片,因此叶片转一周吸压油两次,丹尼逊叶片泵排量相当于放大两倍。
