分析液压系统限压式变量叶片泵的工作原理和结构

　　限压式变量叶片泵其实就是指单作用变量叶片泵，其工作原理如图1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l、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。

　　(1)泵流量可以调节。改变定子和转于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，油泵的转子会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2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。

　　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，在液压系统压力作用下，活塞4克服了调压弹簧g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相应地减慢；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q1也增加，所以泵的实际输出流量q略有减少，如图3中工作曲线的AB段所示。

　　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。