液压维修第3章 液压泵的故障排除与维修 - 图文(5)

1.后泵体；2、6.左右配流盘；3.转子；4.定子；5.叶片； 7.前泵体；8.前端盖；9.传动轴；10.密封圈；11、12.滚动轴承；

图3—27 YB型双作用叶片泵结构

3．双作用叶片泵的几个重要结构与参数

（1）配油盘 ① 封油区。图3—28所示为YB型双作用叶片泵的配油盘结构，为达到密封和配流的目的，在盘上有两个吸油窗口2、4和两个压油窗口1、3，两组窗口之间为封油区，通常应使封油区对应的中心角β稍大于或等于两个叶片之间的夹角，否则会使吸油腔和压油腔连通，造成两腔体的内泄漏。

② 卸荷槽。在两叶片间的密封油液从吸油区过渡到封油区（长半径圆弧处）的过程中，油液的压力基本上与吸油压力相同，但当转子再继续旋转一个微小角度时，该密封腔将突然与压油腔相通，使油腔的压力突然升高，造成很大的压力冲击，油液的体积会突然收缩，导致压油腔中的油液发生倒流现象，引起液压泵流量的脉动、压力的脉动和噪声，为减轻此时的压力冲击，在配油盘的两个压油窗口1和3靠叶片封油区进入压油区的一边各开有一个截面形状为三角形

的卸荷槽（又称眉毛槽），如图3—28所示，使两叶片1、3.压油窗口；2、4.吸油窗口；C.环形槽 之间的封闭油液在未进入压油区之前就通过该三角槽

图3—28 配油盘 与压力油相连，其压力逐渐的上升，从而缓和了流量和压力的脉动，降低了噪声。

③ 环形槽C 如图3—28所示，为了保证在高速回转中，叶片能够及时地沿径向槽甩出并紧贴住定子的内腔表面，在配流盘的中部设置了一个环行槽，该槽与压油腔相通并与转子叶片槽底部相通，可以使叶片的底部作用有压力油，帮助叶片在压力油的作用下快速地向外运动。

（2）定子曲线

定子内腔曲线是由4段圆弧和4段过渡曲线组成的。在高速运动中应保证叶片始终贴紧在定子内表面过渡曲线上，形成相互隔离的密封空间，为使叶片在转子槽中径向运动时的加速度的变化均匀，叶片对定子表面的冲击尽可能小，目前的定子曲线多采用“等加速—等减速”移动规律曲线和高次曲线。

（3）叶片的倾角

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在叶片运动到压油区时，会受到定子内表面施加给它的很大的作用力，来迫使叶片挤回槽内，而此时由于定子表面曲线比较陡，施加给叶片的压力角会很大，影响了叶片的顺利退回，这会造成叶片、定子和转子槽间的压力增大，加剧相互间的磨损，严重时甚至会造成叶片卡死的现象，为了减小叶片此时的压力角，将叶片顺着转子回转方向前倾一个θ角，这样就可以有效地减小压力角，使叶片可以较顺利地在槽中灵活移动，减少了定子表面的压力和磨损，根据双作用叶片泵定子内表面的几何参数，其压力角的最大值βmax ≈ 24°。一般常取θ = (1/2)βmax左右，因而叶片泵叶片的倾角θ一般取为10°～14°，YB型叶片泵叶片的前倾角为13°。

4．叶片压力不均衡的解决方法

一般双作用叶片泵的叶片底部都采取通压力油的顶出结构，但这样做的后果会使得叶片转到吸油区时，由于顶部压力过小而紧紧地挤压在定子表面上，造成定子吸油区曲线的过度磨损，这一原因同时也严重地影响了双作用叶片泵的工作压力的进一步提高，所以在高压叶片泵的结构上，经常可以看到以下一些叶片径向压力均衡结构。 （1）阻尼油槽

为了减小叶片底部的油液的作用力，可以设法降低油液的压力，方法是将泵的压油腔的油通过一个阻尼槽或内装式小减压阀再通到吸油区叶片的底部，从而减小了作用在叶片底部的油液压力，使叶片经过吸油腔时，叶片压向定子内表面的作用力不致过大。

（2）薄叶片结构

减小叶片底部承受压力油作用的面积，就可以减小叶片底部的受力，通常采用减小叶片厚度的办法，但目前的叶片最小厚度一般为1.8mm～2.5mm，再小就要影响叶片的强度和刚性。 （3）阶梯片结构 图3—29（b）所示为阶梯形叶片结构，压力油腔b设置在叶片的中部，这样，压力油作用给叶片的径向力由于径向承载面积的减小而减小了一半，这种方法虽然在一定程度上减小了叶片的径向力，但油液同时也作用在叶片的侧面上，造成了叶片附加的侧面压力，阻碍了叶片的顺利滑动，另外，这种结构的工艺性也较差。

（4）复合式叶片结构

图3—29（a）所示为一种复合式叶片（也称子母叶片）结构，叶片做成子母复合结构，在母叶片的底部中间与子叶片形成一个独立的油腔C，并通过配油盘和油槽K使C腔总是接通压力油，而母叶片底部的L腔，则借助于虚线所示的油孔，始终与顶部油液压力相同。这样，当叶片处在吸油腔时，只有C腔的压力油作用在面积很小的母叶片承载面上，减小了叶片底部的作用力，而且可以通过调整该部分面积的大小来控制油液作用力的大小。

1.母叶片；2.子叶片；3.转子；4—定子；5.叶片

图3—29 减小叶片作用面积

（5）双叶片结构

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图3—30（a）所示为双叶片结构，在每一槽中同时放置两片可以自由滑动的叶片1和2，而在两叶片的贴合面处有孔c与叶片的顶部形成的油腔a保持相通，这样，通过这个小孔c，可以起到使叶片顶部和底部的液体压力得到均衡的目的。

1、2.叶片；3.定子；4.转子 图3—30 液压力平衡叶片结构

图3—30（b）所示为装有弹簧的叶片顶出结构，这种结构叶片1较厚，顶部与底部有小孔相通，叶片底部的油液是由叶片顶部经叶片的小孔引入的，若不考虑小孔的压力降，则叶片上下油腔油液的作用力始终是平衡的，叶片基本上是靠底部弹簧的力量紧贴在定子的内表面来保证密封的。

5．双作用叶片泵的特点与应用

双作用式叶片泵的结构较齿轮泵复杂，但其工作压力较齿轮泵高，且流量脉动小（双作用叶片泵的叶片数一般为12或16片），工作平稳，噪声较小，寿命较长。因此它被广泛应用于机械制造中的专用机床、自动线等中、低压液压系统中，一般工作压力在16MPa左右，但其结构复杂，吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感。

3.4.2单作用叶片泵的工作原理与结构 1．单作用叶片泵的工作原理

单作用叶片泵的工作原理如图3—31所示，与双作用叶片泵相类似，单作用叶片泵的主要结构也由转子1、定子2、叶片3和端盖等组成。但其定子的工作表面为圆柱形内表面，且定子和转子间设置有偏心距，当转子回转时，由于叶片的离心力作用，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空间。当转子按图示的方向（逆时针）回转时，在定子腔体的右部，叶片要逐渐伸出，叶片间的工作空间将逐渐增大，形成了吸油条件，而当它转动到油腔的左边时，叶片被定子内壁逐渐压进槽内，密封空间逐渐缩小，形成了压油条件，将油液从压油口压出。在吸油腔和压油腔之间，有一段封油区，把

吸油腔和压油腔隔开。这种叶片泵的转子每转一周，每个密封空间只完成一次吸油和压油，因此称其为单作用叶片泵。转子不停地旋转，泵就不断地进行吸油和压油的工作循环。

2．单作用式叶片泵的特点与应用

与双作用叶片泵相比较，单作用叶片泵具有以下特点。

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1.转子；2.定子；3.叶片 图3—31 单作用叶片泵的工作原理

（1）泵流量可以调节

改变定子和转子之间的偏心距大小便可以改变各个密封容积的变化幅度，从而达到改变泵的排量和流量。

（2）吸、压油路可以反向

当转子与定子的偏心方向反向时，外部油路的吸油压油方向也相反，所以可以实现吸、压油路的方向改变。

（3）转子的径向力不平衡

由于定子与转子的偏心安装结构，油泵的转子受到不平衡的径向力的作用，所以这种泵一般只用于低压变量的应用场合。

单作用叶片泵多为低压变量泵，其最高工作压力一般为7MPa。 3．限压式变量叶片泵的工作原理

限压式变量叶片泵是一种单作用叶片泵，通过改变定子与转子间的偏心距e，就能改变泵的输出流量。

限压式变量泵的工作原理，如图3—32所示，其转子的回转中心是固定的，而定子套相对转子的偏心安装是活动可调的，定子套的右侧设置有反馈油缸6和活塞4，左侧设置有调压弹簧9和调压螺钉10，而反馈油缸的作用油液来源于泵的压力油口，所以，泵在正常工作时，定子是在出口油的反馈压力和调压弹簧9的相互作用下，处于一个相对平衡的位置。

1.转子；2.定子；3.压油口；4.活塞；5.螺钉； 6.反馈油缸；7.通道；8.吸油口；9.调压弹簧；10.调压螺钉

图3—32 限压式变量叶片泵的工作原理

这种泵的工作原理大致可以分为以下4种情况来分析。

（1）当泵刚刚开始工作，而泵的出口压力尚未建立起来时，或者当外部载荷较小而系统的油压很低，活塞4上的作用力还不足以克服调压弹簧9的作用力时，定子2在调压弹簧9的作用下处于最右边的位置，即泵处于最大偏心和最大输出流量的状态。

（2）当泵的出口压力达到工作压力p时，在系统压力作用下，活塞4克服了调压弹簧9的作用力向左推动定子套，使定子2在活塞4和调压弹簧9的共同作用下处于某一个相对平衡的工作位置，定子的偏心距及输出流量都处于一个相对平衡的状态。

（3）当外部载荷有变化时，引起的系统压力变化会导致泵的供油量做相应的变化调整：当外载增大引起系统压力升高时，定子2会在活塞4的作用下向左移动，导致了偏心距减小，流量减小，液压执行元件的移动速度会相应的减慢；当外载减小时，会引起定子向右移动，移动速度将相应加快。

（4）当泵的出口压力由于系统的超载或过载而超过调压弹簧9和调压螺钉10所调定的

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最高限定压力pB时，调压弹簧9将处于最大压缩状态，活塞4将定子2压到最左位置，此时的定子偏心距为零（或接近于零），泵将停止向外供油，从而防止了出口压力的继续升高，起到了安全保护的作用。

由于这种泵的最高输出压力可以通过调压弹簧9和调压螺钉10来加以控制，所以称为限压式泵。又因为这种泵的反馈控制是作用到定子套的外部，所以也称为外反馈式限压泵。

4．限压式变量叶片泵的工作特性

限压式变量叶片泵工作特性曲线，如图3—33所示。当工作压力p小于预先调定的最小限定压力时，液压作用力不能克服弹簧9的作用力，这时定子的偏心距保持最大，泵的输出流量qA将保持最大值。又因供油压力的增大将使泵的泄漏流量ql也增加，所以泵的实际输出流量q略有减少，如图3—33中工作曲线的AB段。

当工作压力p超过最小限定压力时，液压作用力大于弹簧9的作用力，此时弹簧9开始压缩，定子向偏心量减小的方向移动，使泵的输出流量减小，压力愈高，弹簧压缩量愈大，偏心量愈小，输出流量愈小，在弹簧9的有效弹性变形范围内，流量与系统工作压力的关系基本呈特性曲线BC段所示的线形变化规律。

调节调压螺钉10可以改变最高调定压力pB的大小，这时特性曲线的BC段将左右平移；而改变调压

图3—33 限压式变量叶片泵的特性曲线

弹簧的刚度，可以改变BC段的斜率，弹簧越“软”，BC段越陡。

调节流量调节螺钉5，可以调节最大偏心距（初始偏心量）的大小，从而改变泵的最大输出流量qA，使特性曲线AB段上下平移。

5．限压式变量叶片泵的应用

限压式变量叶片泵结构复杂，轮廓尺寸大，相对运动的机件多，泄漏较大，同时，转子轴上承受较大的不平衡径向液压力，噪声也较大，容积效率和机械效率都没有定量叶片泵高。而从另外一方面看，在泵的工作压力条件下，它能按外载和压力的波动来自动调节流量，节省了能源，减少了油液的发热，对机械动作和变化的外载具有一定的自适应调整性。 限压式变量叶片泵对那些要实现空行程快速移动和工作行程慢速进给（慢速移动）的液压驱动是一种较合适的动力源，一般快速行程需要快的移动速度和大的工作流量，而负载压力较低，这正好对应了特性曲线的AB起始段，而工作进给时需要较高压力，同时移动速度较低，所需流量减少，对应了特性曲线的BC段。因此，这种泵特别适用于那些要求执行元件有快速、慢速和保压阶段的中、低压系统，有利于节能和简化回路。

3.4.3双联叶片泵和双级叶片泵 1．双联叶片泵

双联叶片泵是由两个相互独立的叶片泵装在同一根驱动轴上所组成的。两个泵的外部油路互相独立。两个泵可以共用同一个进油口，但它们的压油口是各自独立的。两个泵可以装在同一个壳体里，也可以各自单独设置外壳。如图3—34（a）所示，它是由两个泵共用同一个壳体，但出油口各自独立的双联泵，它们由驱动轴7共同带动。图3—34（b）所示，是它的图形符号。

这种双联叶片泵常应用于有快速移动和慢速工作进给要求的机械传动中，这时的双联泵常由一个小流量泵和一个大流量泵所组成。当需要快速移动时，可以利用大流量泵供油，或者两个泵同时供油；当需要慢速的工作进给时，由小流量泵供油，同时使大流量泵卸荷，以节省动力并防止油液的发热。这种泵往往采用一个低压大流量泵和一个高压小流量泵的双联结构。

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