變量葉片式液壓泵研究

摘 要 本文簡要梳理變量葉片式液壓泵的工作原理，著重分析此類葉片泵的使用性能，包括容積率、輸出均衡、噪音、制作材料、工作介質、制作及維護六個方面，分析其應用的優勢。

關鍵詞 變量;葉片泵;工作性能

引言

近幾年，工業領域應用的液壓泵有多種形式，其中齒輪泵的工作效率不高，運行期間會產生較大的噪音，無法控制變量，基本難以達到高壓。而葉片泵的排量穩定，不會形成較大的噪音，但若制作高壓葉片泵，不具備經濟性。

1變量葉片泵的工作原理

葉片泵運行過程中，內部流動的油液會對定子內環的側表面，形成斜向上放向的壓力，且為不平衡的狀態，同時，此壓力水平方向上的分力是由調壓彈簧承擔。若泵運行的壓力大于彈簧本身的預緊力時，內部的定子便會左移，由此降低偏心量，達到控制排量的目的。此時，泵運行的壓力與其實際的排量呈負相關，直至排量低至零。該種液壓泵達到變量運動的方式，可以直接借助泵本身實現對泵的控制，由容積內壓力產生對定子的作用力，引發變量運動，因而，在我國也可被稱之為內反饋式。其理論排量的計算公式如下所示：

其中，V為排量;B為葉片的寬度;z為葉片的數量;R為定子的圓半徑;e為定子環對轉子的偏心距，其與排量呈正比例關系[1]。

2變量葉片泵的工作性能

2.1 高容積率

其高容積率主要通過四個方面得以實現。其一，其整體結構的特殊設計能提高元件受力的平衡度，由此提高其承受液壓力的能力;其二，排出介質的圓柱葉片固定于油腔的內部，且本身呈圓柱體，整體的結構較為穩定;其三，油腔安設在圓柱轉子的一端，并且其壁厚基本能抵抗彎曲產生的應力;其四，葉片泵全部承載的密封都采取平面滑動的模式，泵在工作過程中，各密封件需要不斷移動，而此種平面滑動的方式可以緩解元件的磨損程度，減緩溫度的上升速度。

2.2 輸出穩定

變量葉片泵的應用優勢在于其屬于無脈動輸出。油液排出是借助葉片側面與環形槽接觸，共同構成壓油腔。油液排出期間，葉片與環形槽底部保持相對穩定的距離，并順著調節板的方向移動。因而，葉片的軸向是處于相對固定的狀態，油液排出期間，其側面面積同樣保持原樣，由此促使特定區域內的空間不變，相應的排出油液體積和轉子移動的角度保持一定的比例。在轉子移動速度保持不變的條件下，輸出量也將保持穩定的狀態。圓形葉片退出環形槽后，葉片便會展開軸向運動，由此輸出的油液體積能直接通過相連的通道計入特定的區域。葉片回到轉子內后，油液便會由特定區域內移動至排油區。同時，葉片移動以及葉片本身的體系對總輸出量不會產生影響，因此，最終的輸出量始終保持穩定。該工作性能促使變量葉片泵可以應用于流量計量工作中，同時穩定的輸出量可以控制降低管路內部的脈動。

2.3 低噪音

基于油液輸出穩定，相應的管道脈動穩定，便可達到低噪音的工作狀態。相關測試結果顯示，在排量達到毫升時，機器工作的噪聲等級僅為。壓力提高后，吸入及輸出導致液體壓縮是引發工作噪聲的主要原因之一。而臨近葉片間的油液移動空間內，其壓力可以保持勻速的提升狀態。在調節板表面同步運動的葉片數量增多時，內部的油液壓縮效果也會隨之提高，若再加上壓力脈動的作用，在相對穩定的運動空間內，經壓縮的油液平穩輸出，便不會產生過大的噪音。

2.4 聚合物應用

變量葉片泵葉片及轉子基本無壓力負荷，且在油液輸出期間，葉片為固定狀態，密封件自身可抵抗磨損及形變問題。各元件的受力平衡，可以適當降低使用材料的剛度標準。因而，可以應用聚合物生產此類葉片泵。使用聚合物制作的葉片泵可承受一到十兆帕的壓力。由于穩定的輸出量，葉片泵可使用的工作介質范圍有所擴大。

2.5 水為介質

將工作介質換成水，可以減少機器的應用及保養維護的成本，且水具有無毒、不可燃的特點，能切實降低葉片泵的使用風險系數。另外，排出的液體基本不會對生態造成不良影響，在工業項目中，可大幅度控制污染指數。同時，水易取，本身不易被壓縮，因而可以消除壓縮程序中形成的能量消耗。水與油液相比，其黏性偏低，在內部流動過程中，不會對管路造成過大的傷害。應用水作為介質，可提高葉片運行的穩定程度，溫度及壓力產生波動時，水比油液的黏度變化程度偏小。但同時水作為介質也存在諸多問題。其一，水黏度低會提高泄漏的概率;其二，形成氣蝕以及湍流的概率更高，為元件損傷埋下隱患;其三，水相比油液，其對金屬物質的腐蝕效果更為明顯;其四，水流動性較大，但潤滑效果不佳。而若聚合物作為制作的主要材料，便可彌補水作為介質的腐蝕及潤滑方面的不足。

2.6 制作維護

從整體結構上而言，構成較為簡單，排油過程中，轉子通道與葉片本身對工作介質無過高的標準，同時，葉片泵的組裝、拆卸等操作技術含量較低，僅需在加工階段控制好密封件間的協作與相鄰耐磨件的空隙。滑動密封都采取能平直運動的平面，且所有元件都能移動，以此消除磨損及受熱不均的問題。密封配合的制作關鍵在于裝置末端與密封件一端平面的處理，而此項處理作業對于工業制作而言，無操作難度。另外，葉片泵各個元件都基于同一軸向進行運動，配以接觸位置的滑動連接，能降低磨損程度，并達到硬表面處理的標準[2]。

3結束語

綜上所述，變量液壓泵的應用優勢較為明顯，具有多種創新性特性，排量無脈沖，且安裝維護工作操作簡單。同時使用聚合物及合成材料，有利于擴大其應用的范圍，而以水為工作介質，突出環保性的特點，提高其利用效率及效果。

參考文獻

[1] 唐建信，孫籠籠，萬濤，等.氣液分離器葉片式入口構件整流效果研究[J].石油機械，2020，48（3）：121-127.

[2] 王建升.16MN高壓壓鑄機葉片泵噪聲故障分析及處理[J].機床與液壓，2019，47（22）：181-184.

作者簡介

錢咪（1991-），女，浙江寧波人;學歷：本科，職稱：助理工程師，現就職單位：國家智能制造裝備產品質量監督檢驗中心（浙江），研究方向：液壓機械。