2.2.2　葉片泵相關參數的確定

(1)單作用葉片泵

單作用葉片泵的排量為各工作容腔在主軸旋轉一周時所排出的液體的總和,如圖2?18所示,兩個葉片形成的一個工作容積V近似地等于扇形體積V₁和V₂之差,即

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

式中　R——定子的內徑;

　　e——轉子與定子之間的偏心距;

　　B——葉片寬度;

　　β——相鄰兩個葉片間的夾角,β=2π/z;

當轉速為n,泵的容積效率為η_V時的泵的理論流量和實際流量分別為

q₁=Vn=4πReBn(2?8)

q=q₁η_V=4πReBnη_V(2?9)

單作用葉片泵的流量也是有脈動的,泵內葉片數越多,流量脈動率就越小,此外,奇數葉片的泵的脈動率比偶數葉片的泵的脈動率小,所以單作用葉片泵的葉片數均為奇數,一般為13片或15片。

單作用葉片泵具有以下結構特點:

① 改變定子和轉子之間的偏心距e的大小,便可改變流量的大小,所以它是一種變量泵。改變偏心的方向,吸、排油的方向也隨之改變,它也可作雙向泵使用。

② 為了減小葉片與定子間的磨損,葉片底部油槽采取在排油窗口通壓力油、在吸油窗口與吸油腔相通的結構形式,因而葉片的底部和頂部所受的液壓力是平衡的。這樣,葉片僅靠旋轉時所受的離心力作用向外運動頂在定子內表面上。根據力學分析,葉片相對轉子旋轉方向向后傾斜一定角度更有利于葉片向外伸出,通常后傾角為24°。

③ 由于轉子上受到來自壓油口單方向的液壓力,故徑向液壓力不平衡,其軸承負載大,因此這種泵不宜用于高壓的場合。

④ 為防止葉片泵吸、排油腔串通,過渡密封區的包角應略大于相鄰兩葉片的夾角,所以在兩葉片位于此區時,其間也要形成一個閉死容積,產生困油。由于泵的偏心距不大,閉死容積的變化也不大,因此困油不嚴重,一般不采取單獨的卸荷措施。

(2)雙作用葉片泵

因為轉子旋轉一周,每個密封容腔完成兩次吸油、壓油過程,因此當定子的大圓弧半徑為R、小圓弧半徑為r、定子寬度為B、定子葉片數為z、兩葉片間的夾角為β=2π/z(弧度)時,每個密封容腔排出的油液體積是半徑為R和r、扇形角為β、寬度為B的兩扇形體積之差的兩倍。如果不考慮葉片厚度和葉片傾角的影響,雙作用葉片泵的排量為

V=2z×β(R2-r2)B=2π(R2-r2)B(2?10)

由于一般雙作用葉片泵葉片底部全部接通壓力油,同時考慮葉片的厚度及葉片安放的傾角,所以當葉片厚度為b、葉片傾角為θ時,雙作用葉片泵的排量為

(2?11)

所以,當雙作用葉片泵的轉速為n,容積效率為η_V時,葉片泵的理論流量和實際輸出流量分別為

(2?12)

(2?13)

雙作用葉片泵受葉片厚度的影響,且長半徑圓弧和短半徑圓弧也不可能完全同心,又由于葉片底部槽與壓油腔相通,因此葉片泵的輸出流量將出現微小的脈動,但其流量不均勻系數比其他形式的葉片泵小得多,且當葉片數為4的整數倍時最小。因此,雙作用葉片泵的葉片數一般為12片或16片。

雙作用葉片泵與單作用葉片泵相比,具有以下特點:

① 轉子每轉一周,雙作用葉片泵有兩次吸油和壓油,而單作用葉片泵只有一次吸油和壓油,因此,在泵的尺寸相同時,雙作用葉片泵的流量比單作用葉片泵的大。

② 單作用葉片泵的葉片底部和頂部所受的液壓力基本上是平衡的,葉片對定子內表面的磨損較輕。而雙作用葉片泵的葉片底部始終與高壓油相通,因此在吸油腔內葉片底部與頂部所受液壓力不平衡,葉片對吸油腔的定子內表面磨損比較嚴重。

③ 在雙作用葉片泵中,因吸、排油腔和封油區都是對稱的,為使轉子所受液壓力平衡,葉片數目一般取偶數。在單作用葉片泵中,為使泵的流量比較均勻,葉片數目一般取奇數。

④ 單作用葉片泵的工作壓力低于雙作用葉片泵的工作壓力。

⑤ 在雙作用葉片泵中,葉片按轉子旋轉方向往前傾斜一定角度。而在單作用葉片泵中,葉片按轉子旋轉方向往后傾斜一定角度。