f.葉片與定子內表面的磨損及對策 由于雙作用葉片泵定子內表面的矢徑變化梯度比較大,要求在吸油區段的葉片具有更大的徑向加速度才能確保其外端不脫空,然而由于運動摩擦力等的影響,僅靠葉片本身的離心力往往無法滿足要求,故這種泵通常都使葉片槽底通過配流盤上開設的環形槽始終與泵的壓油腔相連。如圖3—6所示,環形槽a通過配流盤背面的溝槽(虛線所示)和壓油區接通,環形槽的位置與轉子的葉片槽底部相對應,從而將高壓油引入所有葉片槽底部,借助液壓力可使位于吸油區的葉片快速伸出。
對于工作壓力較高的泵而言,處于壓油區的葉片頂部和底部的液壓作用力可基本平衡。但引入吸油區葉片槽底部的液壓力卻又顯著超過了使葉片伸出所需要的力,造成在此區段中的葉片與定子內表面的接觸應力過大,致使摩擦阻力增加,機械效率下降,接觸面磨損加?。ㄔ谖投谓K點附近尤甚),嚴重時還會因端部所受切線方向的阻力太大而導致葉片外伸部分折斷。因此對于高壓雙作用葉片泵需要對作用在葉片底部的外推力進行補償(中低壓泵一般無此必要)。
葉片處于吸油區時,葉片底部壓力油作用的外推力F的大小為
F=pA (3-1)
式中 p——葉片根部的油液壓力;
A——葉片根部有效受壓面積。
對作用在葉片底部的外推力進行補償的原理大體上有兩類:一是設法將吸油區葉片槽底部的壓力p降到合理的數值;二是采用特殊葉片結構設法減少葉片底部的有效受壓面積A。也可以用內置彈簧力取代液壓力外推葉片。具體措施如下。
i.減壓引油方式 圖H所示為附設定值減壓閥和采用浮動配流盤的葉片泵。泵的壓油腔經泵內附設的定值減壓閥6降低壓力后引入吸油區葉片槽底部,從而減小葉片2對定子1的作用力。此法有可能達到優化的推力值。但減壓閥不僅復雜價昂,而且自身要消耗一部分輸出流量,致使泵的容積效率降低;而簡單的節流槽又難以完全滿足壓力分布的要求,故目前已很少采用。
ii.采用特殊葉片結構常用的特殊葉片結構有雙葉片結構、子母葉片結構、階梯葉片結構等。
圖I所示為雙葉片結構,兩塊頂端制成圓角斜面、相向疊合的一對葉片2,兩個小葉片頂端和滑道所形成的三角形腔室4通過疊合面上的溝槽5與葉片槽底6相連,把與葉片槽底相通的排油腔中的壓力引入這一小室,從而在葉片頂端與滑道之間構成一個不完全卸荷的靜壓軸承。這種方式的優點是具有與工作壓力成比例的補償效應;由于葉片頂端在滑道面上形成了兩道密封線而進一步減小了泄漏。缺點是難以保證葉片的強度;引入葉片疊合面間的高壓油產生的力將大于滲入葉片及轉子槽間油液的壓緊力,其差值產生的撐開力會加劇葉片和轉子槽的磨損。此結構較適用于大規格的葉片泵。
子母葉片結構如圖J所示,在轉子葉片槽中裝有各葉片下部制成中間分開的子葉片7和母葉片3,子母葉片能自由地相對滑動。轉子1上的壓力平衡孔6使母葉片的頭部和底部液壓相等。泵的壓油壓力經過配流盤、轉子槽通到子母葉片之間的中間壓力腔5。如不考慮離心力、慣性力,葉片作用在定子上的推力為
F=(p2–p1)bt (3-2)
階梯葉片結構如圖K所示,葉片沿厚度方向分割成階梯形狀,轉子上的葉片槽也做成相應的形狀,它們之間的中間油腔經配流盤上的槽與壓力油相通,設在轉子上的壓力平衡油道把葉片頂部的油壓引入葉片底部。與母子葉片結構相似,在壓力油引人中間油腔之前,設置節流阻尼,使葉片向內縮時此腔保持足夠的壓力,保證葉片緊貼定子內表面。此種結構的葉片槽形狀較復雜,工藝性較差。
iii.彈簧加壓如圖L所示,在轉子槽底部預設了幾根壓縮彈簧(圓柱彈簧或燕形彈簧)幫助葉片外伸,當槽底與同相位的配流窗口連接時,葉片端部對滑道的壓緊力僅取決于泵的轉速及接觸位置的矢徑值,而與工作壓力無關。此結構的優點還在于葉片的運動不會影響泵的瞬時排量。缺點是需在轉子槽底部鉆孔,對強度有不利影響,同時也常常難以滿足對彈簧疲勞強度的要求。