变量叶片式液压泵研究

摘 要 本文简要梳理变量叶片式液压泵的工作原理，着重分析此类叶片泵的使用性能，包括容积率、输出均衡、噪音、制作材料、工作介质、制作及维护六个方面，分析其应用的优势。

关键词 变量;叶片泵;工作性能

引言

近几年，工业领域应用的液压泵有多种形式，其中齿轮泵的工作效率不高，运行期间会产生较大的噪音，无法控制变量，基本难以达到高压。而叶片泵的排量稳定，不会形成较大的噪音，但若制作高压叶片泵，不具备经济性。

1变量叶片泵的工作原理

叶片泵运行过程中，内部流动的油液会对定子内环的侧表面，形成斜向上放向的压力，且为不平衡的状态，同时，此压力水平方向上的分力是由调压弹簧承担。若泵运行的压力大于弹簧本身的预紧力时，内部的定子便会左移，由此降低偏心量，达到控制排量的目的。此时，泵运行的压力与其实际的排量呈负相关，直至排量低至零。该种液压泵达到变量运动的方式，可以直接借助泵本身实现对泵的控制，由容积内压力产生对定子的作用力，引发变量运动，因而，在我国也可被称之为内反馈式。其理论排量的计算公式如下所示：

其中，V为排量;B为叶片的宽度;z为叶片的数量;R为定子的圆半径;e为定子环对转子的偏心距，其与排量呈正比例关系[1]。

2变量叶片泵的工作性能

2.1 高容积率

其高容积率主要通过四个方面得以实现。其一，其整体结构的特殊设计能提高元件受力的平衡度，由此提高其承受液压力的能力;其二，排出介质的圆柱叶片固定于油腔的内部，且本身呈圆柱体，整体的结构较为稳定;其三，油腔安设在圆柱转子的一端，并且其壁厚基本能抵抗弯曲产生的应力;其四，叶片泵全部承载的密封都采取平面滑动的模式，泵在工作过程中，各密封件需要不断移动，而此种平面滑动的方式可以缓解元件的磨损程度，减缓温度的上升速度。

2.2 输出稳定

变量叶片泵的应用优势在于其属于无脉动输出。油液排出是借助叶片侧面与环形槽接触，共同构成压油腔。油液排出期间，叶片与环形槽底部保持相对稳定的距离，并顺着调节板的方向移动。因而，叶片的轴向是处于相对固定的状态，油液排出期间，其侧面面积同样保持原样，由此促使特定区域内的空间不变，相应的排出油液体积和转子移动的角度保持一定的比例。在转子移动速度保持不变的条件下，输出量也将保持稳定的状态。圆形叶片退出环形槽后，叶片便会展开轴向运动，由此输出的油液体积能直接通过相连的通道计入特定的区域。叶片回到转子内后，油液便会由特定区域内移动至排油区。同时，叶片移动以及叶片本身的体系对总输出量不会产生影响，因此，最终的输出量始终保持稳定。该工作性能促使变量叶片泵可以应用于流量计量工作中，同时稳定的输出量可以控制降低管路内部的脉动。

2.3 低噪音

基于油液输出稳定，相应的管道脉动稳定，便可达到低噪音的工作状态。相关测试结果显示，在排量达到毫升时，机器工作的噪声等级仅为。压力提高后，吸入及输出导致液体压缩是引发工作噪声的主要原因之一。而临近叶片间的油液移动空间内，其压力可以保持匀速的提升状态。在调节板表面同步运动的叶片数量增多时，内部的油液压缩效果也会随之提高，若再加上压力脉动的作用，在相对稳定的运动空间内，经压缩的油液平稳输出，便不会产生过大的噪音。

2.4 聚合物应用

变量叶片泵叶片及转子基本无压力负荷，且在油液输出期间，叶片为固定状态，密封件自身可抵抗磨损及形变问题。各元件的受力平衡，可以适当降低使用材料的刚度标准。因而，可以应用聚合物生产此类叶片泵。使用聚合物制作的叶片泵可承受一到十兆帕的压力。由于稳定的输出量，叶片泵可使用的工作介质范围有所扩大。

2.5 水为介质

将工作介质换成水，可以减少机器的应用及保养维护的成本，且水具有无毒、不可燃的特点，能切实降低叶片泵的使用风险系数。另外，排出的液体基本不会对生态造成不良影响，在工业项目中，可大幅度控制污染指数。同时，水易取，本身不易被压缩，因而可以消除压缩程序中形成的能量消耗。水与油液相比，其黏性偏低，在内部流动过程中，不会对管路造成过大的伤害。应用水作为介质，可提高叶片运行的稳定程度，温度及压力产生波动时，水比油液的黏度变化程度偏小。但同时水作为介质也存在诸多问题。其一，水黏度低会提高泄漏的概率;其二，形成气蚀以及湍流的概率更高，为元件损伤埋下隐患;其三，水相比油液，其对金属物质的腐蚀效果更为明显;其四，水流动性较大，但润滑效果不佳。而若聚合物作为制作的主要材料，便可弥补水作为介质的腐蚀及润滑方面的不足。

2.6 制作维护

从整体结构上而言，构成较为简单，排油过程中，转子通道与叶片本身对工作介质无过高的标准，同时，叶片泵的组装、拆卸等操作技术含量较低，仅需在加工阶段控制好密封件间的协作与相邻耐磨件的空隙。滑动密封都采取能平直运动的平面，且所有元件都能移动，以此消除磨损及受热不均的问题。密封配合的制作关键在于装置末端与密封件一端平面的处理，而此项处理作业对于工业制作而言，无操作难度。另外，叶片泵各个元件都基于同一轴向进行运动，配以接触位置的滑动连接，能降低磨损程度，并达到硬表面处理的标准[2]。

3结束语

综上所述，变量液压泵的应用优势较为明显，具有多種创新性特性，排量无脉冲，且安装维护工作操作简单。同时使用聚合物及合成材料，有利于扩大其应用的范围，而以水为工作介质，突出环保性的特点，提高其利用效率及效果。

参考文献

[1] 唐建信，孙笼笼，万涛，等.气液分离器叶片式入口构件整流效果研究[J].石油机械，2020，48（3）：121-127.

[2] 王建升.16MN高压压铸机叶片泵噪声故障分析及处理[J].机床与液压，2019，47（22）：181-184.

作者简介

钱咪（1991-），女，浙江宁波人;学历：本科，职称：助理工程师，现就职单位：国家智能制造装备产品质量监督检验中心（浙江），研究方向：液压机械。