内切大圆弧卸荷叶片泵(马达) 本发明是机械工程类的通用基础元件,为容积式的泵(马达)属液压传动技术领域。
过去国内外液压传动技术领域的无数探索者为了解决叶片泵的主要矛盾,降低定子与叶片的接触应力,达到既高压又耐磨的目标花了大量精力和代价;在理论上,对定子曲线作了一系列的深入研究,探索了一次、二次甚至高次的各种数学曲线,但对降低接触应力收效甚微;叶片顶部加工成圆弧,增大曲率半径可降低接触应力但因定子过渡曲线的曲率中心和半径变化无穷,叶片与定子接触只能两曲线相交而不能相切,使叶片顶部圆弧发挥不了丝毫的作用。后来人们把主攻方向集中在叶片结构上,虽起了点作用,但非常有限。因有些太小的部件工艺上是办不到的,弹簧的寿命有限,双叶片的强度也有限,压力不能继续提高,而定比减压阀结构,由于叶片根部吸入流量占总流量的20%左右,高压减压的液压能损失达10%以上,导致无使用前途。
发明者为了找到更有效的办法,从根本上解决叶片与定子接触应力大的主要矛盾,特采取了转化矛盾的方法,将危险区转移到有利于采取措施的位置而彻底解决之。
本发明采取了叶片在定子低压过渡曲线段根部通低压即卸荷,叶片进入定子圆弧和定子过渡曲线高压段,根部与高压相通,危险区由定子低压过渡曲线段移到高低压两区之间的定子圆弧段。这时叶片顶部为圆弧时就能内切或完全重合了,曲率半径可达最大值,由此接触应力也就降低到了最小值。用上述方法而设计的结构称之为内切大圆弧卸荷叶片泵(马达),叶片顶部圆弧半径可大到定子地长短圆弧半径。
内切大圆弧卸荷叶片泵(马达)结构如图1、图2:其结构由泵体1泵盖2侧板3浮动侧板4转子5定子6叶片7传动轴8向心球轴承9、10“O”型密封圈11、12、13密封档圈14销15档圈16、17油封18螺钉19构成,在高性能结构中为降低噪音和弥补工艺上的误差,在上述所有部件基础上,还加上专供叶片根部吸入的微小排量附属泵,即增加附侧板20附定子21附转子22附件23。
定子与一般叶片泵定子类似,任何定子曲线都可以;转子端面与平面接触时相邻叶片槽(包括根部)之间能保证密封即互不相同侧板与转子接触的端面上有高低压分区配流槽,低压配流槽a和C的起止位置为叶片伸出运动起止时转子叶片槽根部位置,高压配流槽b和d起止位置保证与转子叶片槽根部相通时叶片顶部接触在定子圆弧上,高压配流槽b和d的起止点与低压配流槽a和C的终始点间的距离大于或等于转子叶片槽根部消气孔直径,高低压配流槽径向位置在转子叶片槽根部旋转的圆周上。
叶片顶部为一种或两种圆弧。转子叶片槽为径向设置时,叶片顶部为一种圆弧;特点是:叶片顶部与定子长短半径圆弧接触时两个圆弧内切或重合,叶片顶部倒角在转子槽中旋转方向一边。转子叶片槽为倾角设置时,叶片顶部为长度相当的两种圆弧,一种为叶片顶部与定子短半径圆弧接触时两圆弧内切或重合,而另一种则为叶片顶部在与定子长半径圆弧接触时,它们内切或重合。
叶片根部通高压时,顶部已进入定子圆弧区,虽受力大,但因内切弧的曲率半径大,而接触应力很小,并能可靠地保证高低压两区严格隔开和密封,也就保证了容积效率。
在高性能泵结构中加入附属泵时,则零件精度和运动精度可适当降低,能弥补制造中的误差,由于附属泵出口通主泵叶片根部,则可完全保证叶片紧贴定子,彻底解决主泵叶片脱空现象。
附属泵为叶片泵时,如图1,它们由附侧板20附定子21附转子22小叶片附件23组成低压泵,专供主泵根部吸入。这时侧板3在附属泵一侧于叶片根部有整圆环槽,并与附属泵出口相通,环槽中有孔通侧板3另一端面上的低压配流槽a和C。
附属泵为摆线转子泵时,附定子21为外转子支承,附转子22为内转子,附件23为外转子。
不论主泵压力多高,附属泵压力均在5公斤/cm2以下。
本发明将叶片顶部起作用的曲率半径由一般的0.1-0.2mm增大到定子长短半径。半径扩大百倍以上,接触应力降到老结构的五十分之一以下,若将叶片根部都无卸荷的64公斤力/cm2老结构泵压力提高8倍,叶片厚度增加3倍接触应力仍不到老结构的十分之一,材料的许用接触应力足够叶片泵(马达)向高速、高压长寿命方向发展,因此本发明具有无限广阔的前景!拿带附属泵的结构与双级叶片泵比更显出本发明的优点!
叶片圆弧的加工:将叶片装入类似转子的工装中就可磨出一种或两种规定曲率半径的圆弧。叶片槽为径向时叶片装入转子磨削时转子转动就可磨出所需半径的圆弧;叶片槽为倾角时,第一次磨出等于定子短半径的圆弧,再将叶片伸出,第二次磨出半径等于定子长径的圆弧,两种圆弧长度相当,其他依次类推。
本发明降低接触应力的技术可应用于定子有两种半径不等的圆弧的单作用定量泵(马达)和其他任何叶片结构的双作用泵(马达)如双叶片、子母叶片、阶梯叶片、柱销叶片、弹簧叶片等结构。