葉片泵的工作原理

創建於 05.17

f. 刀片和定子內表面的磨損及對策 由於雙作用葉片泵定子內表面上向量直徑變化的梯度較大，油吸入段的刀片需要具有更大的徑向加速度，以確保其外端不會空轉。然而，由於運動摩擦的影響，刀片自身的離心力往往無法滿足要求，因此這種泵通常使刀片槽的底部通過閥板上的環形槽與泵連接，並與泵的油壓腔相連。如圖3-6所示，環形槽a通過閥板背面的槽（虛線）與油壓區域相連。環形槽的位置對應於轉子刀片槽的底部，以便將高壓油引入所有刀片槽的底部。在液壓的幫助下，位於油吸入區域的刀片可以迅速伸展。

對於工作壓力較高的泵，壓力區域內葉片上下的液壓力基本可以達到平衡。然而，在油吸收段，葉片槽底部的液壓力顯著高於延伸葉片所需的力，導致該區域內葉片與定子內表面之間的接觸應力過大，從而增加了摩擦阻力，降低了機械效率，並加劇了接觸表面的磨損（特別是在油吸收段末端附近）。在嚴重情況下，葉片將因末端過大的切向阻力而損壞，導致圓盤的延伸斷裂。因此，對於高壓雙作用葉片泵，有必要補償作用於葉片底部的外部推力（一般來說，中低壓泵則不需要）。

當刀片位於油吸收區域時，刀片底部壓力油的外部推力 F 為 0

F=pA                            (3-1)

Where P -- 刀片根部的油壓；

A -- 有效的刀根压缩区域。

有兩種補償原則適用於作用於刀片底部的外部推力：一種是盡量將油吸收區域刀片溝槽底部的壓力 P 降低到合理值；另一種是使用特殊的刀片結構來減少刀片底部的有效壓力面積 a。內部彈簧力也可以用來替代液壓壓力來推進刀片。具體措施如下。

i. 圖 h 顯示了一個帶有設定值減壓閥和浮動端口板的葉片泵。附加在泵上的減壓閥 6 減少了泵的壓力腔中的壓力，然後將其引導到油吸入區域的葉片槽底部，以減少葉片 2 對定子 1 的作用力。這種方法有可能達到最佳推力值。但減壓閥不僅複雜且昂貴，還消耗了一部分輸出流量，導致泵的容積效率降低；而簡單的節流槽則難以完全滿足壓力分佈的要求，因此目前很少使用。

II. 採用特殊刀片結構。常用的特殊刀片結構有雙刀片結構、雙刃刀片結構、階梯刀片結構等。

圖 I 顯示了一個雙葉片結構。兩個葉片 2 在頂部製成斜面圓角，並以相反的方向重疊。由兩個小葉片的頂部和滑道形成的三角腔 4 通過重疊表面的溝槽 5 與葉片槽底部 6 連接。與葉片槽底部相連的油排放腔中的壓力被引入此腔，從而在葉片頂部和滑道軸承之間形成不完全卸載靜壓。這種方法的優點在於它具有與工作壓力成比例的補償效果，並且由於在葉片頂部的滑動表面形成了兩條密封線，進一步減少了泄漏。缺點是難以確保葉片的強度；葉片重疊表面之間的高壓油產生的力將大於葉片與轉子槽之間油的壓力，且由此產生的開啟力將加劇葉片和轉子槽的磨損。這種結構更適合大型葉片泵。

葉片的結構如圖J所示，在轉子葉片的槽中，有葉片7和葉片3，它們在中間分開。葉片可以自由滑動。轉子1上的壓力平衡孔6使母葉片的頭部和底部的液壓壓力達到平衡。泵的壓力油通過端口板和轉子槽進入母葉片和子葉片之間的中壓室5。如果不考慮離心力和慣性力，作用於定子上的葉片推力是

F=(p2–p1)bt                         (3-2)

階梯刀片的結構如圖K所示。刀片沿厚度方向被劃分為階梯形狀。轉子上的刀片槽也製作成相應的形狀。它們之間的中間油腔通過閥板上的槽與壓力油相連。轉子上的壓力平衡油通道將刀片頂部的油壓引導至刀片底部。類似於母子刀片的結構，在壓力油被引入中間油腔之前設置了節流阻尼，以保持腔內有足夠的壓力，當刀片向內收回時，確保刀片緊貼定子內表面。具有這種結構的刀片槽形狀複雜，其可加工性較差。

III. 彈簧壓力如圖 L 所示，在轉子槽的底部預設了幾個壓縮彈簧（圓柱形彈簧或燕尾彈簧），以幫助葉片向外伸展。當槽底與同相流分佈窗口連接時，葉片端在滑道上的壓縮力僅依賴於泵速和接觸位置的矢量直徑，與工作壓力無關。這種結構的優點是葉片的運動不會影響泵的瞬時位移。缺點是需要在轉子槽的底部鑽孔，這對強度有不利影響，並且往往難以滿足彈簧疲勞強度的要求。

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