限压式变量叶片泵工作原理解析

就限压式变量叶片泵工作原理来分，有内反馈式和外反馈式两种。

3.2.2.1 限压式内反馈变量叶片泵

内反馈式变量泵操纵力来自泵本身的排油压力。内反馈式变量叶片泵配流盘的吸、排油窗口的布置如图3-18所示。由于存在偏角θ，排油压力对定子环的作用力可以分解为垂直于轴线oo₁的分力F₁及与轴线oo₁平行的调节分力F₂，调节分力F₂与调节弹簧的预紧力、定子运动的摩擦力及定子运动的惯性力相平衡。定子相对于转子的偏心距、泵的排量大小可由力的相对平衡来决定，变量特性曲线如图3-19所示。

当泵的工作压力所形成的调节分力F₂小于弹簧预紧力时，泵的定子环对转子的偏心距保持在最大值，不随工作压力的变化而改变，由于泵的泄漏，实际输出流量随其压力增加而稍有下降，如图3-19中AB；当泵的工作压力超过pB值后，调节分力F₂大于弹簧预紧力，随工作压力的增加，力F₂增加，使定子环向减小偏心距的方向移动，泵的排量开始下降。当工作压力到达p_c时，与定子环的偏心量对应的泵的理论流量等于它的泄漏量，泵的实际排出流量为零，此时泵的输出压力为最大。

图3-18 变量原理

1—最大流量调节螺钉 2—弹簧预压缩量调节螺钉 3—叶片 4—转子 5—定子

图3-19 变量特性曲线

改变调节弹簧的预紧力可以改变泵的特性曲线，如增加调节弹簧的预紧力，则使p_B点向右移，BC线则平行右移。更换调节弹簧，改变其弹簧刚度，可改变BC段的斜率，如调节弹簧劲度增加，则BC线变平坦；如调节弹簧劲度减弱，则BC线变陡。调节最大流量调节螺钉，可以调节曲线A点在纵坐标上的位置。

内反馈式变量泵利用泵本身的排出压力和流量推动变量机构，在泵的理论排量接近零工况时，泵的输出流量为零，便不可能继续推动变量机构来使泵的流量反向，所以内反馈式变量泵仅能用于单向变量。

3.2.2.2 限压式外反馈变量叶片泵

图3-20为外反馈限压式变量叶片泵的工作原理，能根据泵出油口负载压力的大小自动调节泵的排量。转子1的中心是固定不动的，定子3可沿滑块滚针轴承4左右移动。定子右边有反馈柱塞5，它的油腔与泵的压油腔相通。设反馈柱塞的受压面积为A_x，当作用在定子上的反馈力pA_x小于作用在定子上的弹簧力F_s时，弹簧2把定子推向最右边，柱塞和流量调节螺钉6用以调节泵的原始偏心e₀。此时偏心达到预调值e₀，泵的输出流量最大。当泵的压力升高到pA_x＞F_s时，反馈力克服弹簧预紧力，推定子左移距离x，偏心减小，泵输出流量随之减小。压力愈高，偏心愈小，输出流量也愈小。当压力达到使泵的偏心所产生的流量全部用于补偿泄漏时，泵的输出流量为零，即使外负载继续增加，泵的输出压力也不会再升高，所以这种泵被称为外反馈限压式变量叶片泵。

图3-20 外反馈限压式变量叶片泵

1—转子 2—弹簧 3—定子 4—滑块滚针支承 5—反馈柱塞 6—流量调节螺钉

对外反馈限压式变量叶片泵的变量特性分析如下。

设泵转子和定子间的最大偏心距为e_max，此时弹簧的预压缩量为x₀，弹簧劲度为k_x，泵的偏心预调值为e₀，当压力逐渐增大，使定子开始移动时压力为p₀，则有(www.zuozong.com)

p₀^Ax=k_x（x₀+e_max-e₀） （3-2）

当泵的出口压力为p时，定子移动了x距离，也即弹簧压缩量增加x，这时的偏心量为

e=e₀-x （3-3）

如忽略泵在滑块滚针支承出的摩擦力F_f，泵定子的受力方程为

p₀A_x=k_x（x₀+e_max-e₀+x） （3-4）

由式（3-2）得

泵的实际输出流量为

q=k_qe-k_lp （3-6）

式中 k_q——泵的流量增益；

k_l——泵的泄漏系数。

当pA_x＜F_s时，定子处于最右端位置，弹簧的总压缩量等于其预压缩量，定子偏心量为e₀，泵的流量为

q=k_qe₀-k_lp （3-7）

而当pA_x＞F_s时，定子左移，泵的流量减小。由式（3-3）、式（3-4）和式（3-7）得

外反馈限压式变量叶片泵的静态特性曲线如图3-19所示，不变量的AB段与式（3-7）相对应，压力增加时，实际输出流量因压差泄漏而减少；BC段是泵的变量段，与式（3-8）相对应，这一区段内泵的实际流量随着压力增大而迅速下降，叶片泵处变量泵工况，B点叫做曲线的拐点，拐点处的压力p_B=p₀值主要由弹簧预紧力确定，并可以由式（3-5）算出。

对既要实现快速行程，又要实现保压和工作进给的执行元件来说，限压式变量叶片泵是一种合适的油源。快速行程需要大的流量，负载压力较低，正好使用其AB段曲线部分；保压和工作进给时负载压力升高，需要流量减小，正好使用其BC段曲线部分。