2.2.4　幾種典型葉片泵

2.2.4.1　單作用變量葉片泵

前已述及,基于泵的轉子中心和定子環中心之間偏心距e的大小和方向可以改變,故單作用葉片泵經常制成變量泵。而偏心距可以用平移或擺動的方式改變,從而調節泵的排量。單作用變量葉片泵有手動變量、壓力補償變量、雙向液控變量以及恒流量等多種變量方式,其中壓力補償變量葉片泵應用較為普遍。壓力補償變量葉片泵有內反饋限壓式和外反饋限壓式兩種常見的結構。

(1)內反饋限壓式變量葉片泵

圖2?24所示為內反饋限壓式變量葉片泵結構。除定子環5、轉子3和葉片4等零件外,泵內還增設有壓力、流量和噪聲的調整機構。在調壓彈簧7壓力調定的情況下,當泵的工作壓力達到一定值后,流量會隨壓力的增加而減小,直至為零。因油壓從泵腔內控制流量變化,故稱內反饋式泵。如圖2?25所示為其變量原理,由于壓油窗口的對稱線相對Oy軸偏斜一個角度α,油壓對定子內表面的壓力F會產生一個水平分力Fx作用在調壓彈簧上,因Fx與油壓成正比,當油壓上升,使Fx超過彈簧的調定壓力后,彈簧就被壓縮,偏心距e就減小,使流量隨之變小。如圖2?26所示為這種泵的壓力?流量特性曲線,通過流量調節螺釘可以改變AB線的高低(即改變最大流量),改變彈簧的壓縮量可以改變限壓壓力p_B及最大壓力p_max值,改變彈簧的剛度可以改變BC的斜率。

YBN型變量葉片泵即屬于此類泵(其額定壓力為7MPa),其實物外形如圖2?27所示。

(2)外反饋限壓式變量葉片泵

如圖2?28所示,外反饋限壓式變量葉片泵的吸、壓油腔對稱分布在定子3和轉子5中心線的兩側,因而,作用在定子環上的液壓力不產生調節力。外來控制壓力通過泵腔外的控制活塞7克服限壓彈簧10的彈力及定子移動的摩擦力推動定子環,改變它對轉子的偏心距,從而實現變量。壓力調節螺釘11用于調節作用在定子上的彈簧力,即調節泵的限定壓力。流量調節螺釘6用于調節定子環與轉子間的最大偏心距e₀,而e₀決定了泵的最大流量q_max。所以這種泵是利用壓油口壓力油在柱塞缸上產生的作用力與限壓彈簧彈力的平衡關系進行工作的。由于定子環的偏心量由設在泵腔外的控制活塞7改變,故稱外反饋式泵。定子外的襯圈2控制轉子與側板的合理間隙,以保證有較高的容積效率和機械效率,又可以使定子移動的調節靈敏度增加;壓油側外面用滑塊9定位,滑塊上設有滾針軸承,可減小定子移動的摩擦力。國產YBX系列外反饋限壓式變量葉片泵即為此結構,其實物外形如圖2?29所示,

其壓力調節范圍為2.0~6.3MPa,排量調節范圍為0~40mL/r,額定轉速為1450r/min。

為了同時滿足不同回路的壓力及流量需求,可將兩個變量葉片泵合為一體,構成雙聯變量葉片泵(圖2?30),并由一臺原動機通過共同的傳動軸驅動。采用雙聯變量葉片泵對于簡化油路設計,提高可靠性,特別是使功率得到合理運用,以達到節能目的,具有重要意義。

2.2.4.2　雙作用葉片泵

(1)YB₁系列雙作用定量葉片泵

該系列雙作用定量葉片泵是在我國最早引進蘇聯HY02技術生產的YB型葉片泵基礎上經改進設計而成的液壓泵,其結構如圖2?31所示。該系列泵由左殼體1、右殼體4、轉子8、葉片9、定子7、左配油盤2、右配油盤3、泵蓋5及傳動軸6等構件組成。右配油盤上的O形密封圈可有效防止軸端泄漏,密封可靠。泵的左、右配油盤及定子、轉子和葉片可先組裝成一個部件(簡稱為泵芯)裝入殼體。此組合部件由兩個緊固螺釘提供初始預緊力,以便泵啟動時能建立起壓力。建立壓力后,配油盤和定子組件靠右配油盤右側的液壓力壓緊,壓緊力隨壓力增大而增大,自動補償軸向間隙,保證泵有較高的容積效率。YB₁系列葉片泵可反轉,任意兩個不同排量的單泵可組成雙聯泵,單、雙聯泵共有119個不同規格,單泵最大排量為100mL/r,額定壓力為7MPa。結構簡單,壓力脈動和噪聲小,壽命長。圖2?32所示為YB₁系列葉片泵(單泵)的實物外形。YB?D系列葉片泵的結構基本與YB₁系列泵相同,只是其定子進行了氮化處理,殼體壁厚加大,額定壓力增加到10MPa,其實物外形如圖2?33所示。

　　(2)子母葉片泵

如圖2?34所示,子母葉片泵采用了子母葉片結構,母葉片(大葉片)4里裝有一個子葉片(小葉片)5,葉片中部開有一個小腔2,它始終通有高壓油。轉子6上的孔使葉片頂部和底部的壓力完全相同。這樣,在吸油區時,葉片壓向定子的力等于壓力油作用在子葉片端面面積上的力。即使壓力很高,這個力也不會很大。國產YB?E型

葉片泵即為此類結構(實物外形見圖2?35),其額定壓力為16MPa,排量達125mL/r,轉速范圍為800~1500r/min,具有流量均勻、壓力脈動小、效率高、噪聲低、性能穩定、壽命長等優點,只需將內卡中的定子、轉子與葉片翻轉180°即可進行反向運轉。

(3)柱銷式葉片泵

如圖2?36所示為柱銷式葉片泵的結構。在葉片底部裝有一個小柱銷4,壓力油始終通在柱銷底部,而葉片3的頂部與底部的油壓通過轉子1的孔道隨時保持一致,從而使葉片作用在定子2上的力僅為壓力油作用在小柱銷上的力加上葉片與柱銷的離心力。引進意大利阿托斯(Atos)公司技術生產的PFE系列柱銷式葉片泵即屬于此類泵(實物外形如圖2?37所示),其定子、轉子、葉片、柱銷和配油盤可單獨組成一個泵芯部件,整體裝入前、后泵蓋內;配油盤采用雙側浮動壓力補償軸向間隙式,以獲取較高容積效率。此系列泵的工作壓力可達21MPa,有的高達32MPa。

(4)凸輪轉子葉片泵

如圖2?38所示為凸輪轉子葉片泵結構。為了減小輸出流量的脈動,雙作用泵除凸輪上采用專門的過渡曲面外,由裝于公共泵軸1上的相位相差90°的兩個凸輪轉子?定子副2和4組合而成,兩個單元間用隔板3分開,但相通。這樣的泵兩組工作容積互相補償,且沒有困油現象,流量脈動和噪聲都很小。

這種泵結構相當簡單,無需專用的配油機構,前、后蓋只起端面密封作用,但也可與齒輪泵一樣設置軸向間隙補償部件。由于具備這些優點,近年來的發展較快,應用越來越多。其主要缺點是不能無級變量和工作壓力略低(可達21MPa)。美國薩澳?桑斯川特(Suer?Sundstrand)公司的凸輪轉子葉片泵即為此種結構。

(5)雙聯葉片泵

幾乎所有形式的單葉片泵都可以組合成為雙聯泵結構,但組合形式又有所區別。常見的結構組合形式有通軸式和法蘭式兩種。

如圖2?39所示為通軸式雙聯葉片泵結構。在一個泵殼4內的一根傳動軸1的兩端,分別裝有兩個轉子2和3,形成排量不同的大小泵且兩者共用一個吸油口,但壓油口分開[圖2?39(a)的吸、壓油口均布置在泵殼的上方;而圖2?39(b)的吸油口布置在泵殼的下方,壓油口布置在泵殼的上方]。

如圖2?40所示為一種通軸式雙聯葉片泵的實物外形。法蘭式是將兩臺獨立單泵通過連接法蘭直接組合成雙聯泵,其實物外形如圖2?41所示。

雙聯泵可借助控制閥組合成三種不同的流量,以滿足液壓系統執行元件快慢速對流量的不同需求,并節省能量。