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1、 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 59 页基于UG叶片泵设计摘要本说明书主要包括两方面的内容：YB1系列叶片压泵设计与计算机实体设计，在设计方面主要是参考了行业标准，再对其具体设计进行了校核，在计算机实体设计方面是应用UG实体设计软件。对YB180叶片泵的装配和工作过程进行实体设计。美国EDS公司推出的Unigraphics(简称UG)软件是当前世界上最先进的集成CAD/CAM/CAE的高端软件，广泛应用于航空航天、汽车、造船、通用机械和消费电子产品等工业领域。UG软件被当今许多世界领先的工业产品设计商与制造商用来从事概念设计、工业设计、机械结构设计以及工程仿真、数字化制造等各个技术领
2、域。本系列叶片泵采用整体式结构，能自动补偿轴向间隙，径向力平衡，且易损件为组合件因而输出流量脉动小，噪声低，工作可靠，维修方便，使用寿命长。关键词：叶片泵，实体设计AbstracThe main contents of this specification is consist of two parts : the design of the YB1 turbin entity designs and the simulation three dimensions animation of the entity designs .The design mainly consulted the
3、criteria on machinery ,and then check the design in detail ; The simulation in three dimensions animation applied the software which is named UG Solid of the entity designs.It Simulated The entity designs fitting and working process. EDS of the United States launched Unigraphics (referred to as UG)
4、software is the world's most advanced integrated CAD / CAM / CAE's high-end software, widely used in aerospace, automobile, shipbuilding, general machinery and consumer electronic products industry. UG software today, many of the world's leading providers of industrial product design and
5、 manufacturing business to engage in conceptual design, industrial design, mechanical structural design and engineering simulation, digital manufacturing and other technical fields. This series vane pump using a whole structure, can automatically compensate axial clearance, radial force balance, and
6、 wearing parts for assembly. Pulse output flow and thus small, low noise, reliable operation, easy maintenance, long service life.Key works: Turbin pump , The entity designs目 录1 绪论11.1 当今经济环境下路面机械的竞争与发展11.2 本课题的目的及意义31.3 国内外现状：32 型号说明、工作原理及结构42.1 型号说明42.2 叶片泵的工作原理52.3 双作用叶片泵的结构63 叶片泵的主要计算83.1 叶片泵的平均
7、流量计算83.2 双作用叶片泵的主要参数的选择和计算原理93.2.1 双作用叶片泵定子的定子曲线103.2.2 叶片数153.2.3 确定叶片厚度173.2.4 叶片的倾斜角的确定173.2.5 确定叶片泵的转子半径和转子宽度B193.2.6 定子长半径R的计算193.2.7 配流盘203.2.8 叶片泵的工艺材料及技术要求224 叶片泵各零部件的尺寸244.1 转子244.2 定子244.3 配流盘254.4 叶片264.5 主轴274.6 泵体的壁厚295 三维实体设计305.1 UG三维实体设计软件简介305.1.1 UG特点:305.1.2 UG三维实体设计在机械行业中的应用325.2
8、 叶片泵通用标准件的设计325.2.1 螺钉设计325.2.2 轴承设计335.3 叶片泵轴零件实体设计345.3.1轴的实体设计345.3.2配流盘的实体设计355.4 叶片泵零件的实体设计365.4.1 转子的设计365.4.2 定子的设计375.4.3 下箱体个零件的装配385.5 叶片泵箱体设计385.6 叶片泵装配设计406 经济技术性与环保分析426.1技术经济性分析426.2环保分析427 专题：键的电算化设计43结论44致谢45参考文献46附录A:471 绪论1.1 当今经济环境下路面机械的竞争与发展我国路面机械市场目前正处于比较稳健的发展期，行业的竞争日趋激烈。同时，行业格局
9、和企业性质正在不断发生变化，一批具有雄厚技术和经济实力的国际知名品牌在中国设立生产基地，昔日技术引进的对象摇身一变成为竞争对手站在中国企业面前。国内大型工程机械企业的业务向路面机械产品覆盖，成立了专门的路面机械公司，凭借在工程机械产品领域塑造的产品品牌、销售渠道、雄厚的技术实力等优势，进入路面机械市场。 在这种市场的总体环境下，国内各路面机械生产企业，特别是压路机的生产企业，都期望通过提高销售量，提升市场占有率，从而获得更多的市场话语权，在今后的市场竞争中取得优势。纵观近十余年的竞争，我们可以看到，竞争已经在产品、客户、渠道、商务等各环节全面体现出来。 （1）产品价格竞争。从早期的价格战开始，
10、企业缩减制造成本，降低销售价格，把产品投放市场，从而使得本企业的产品销售量大幅提升，但随之而来的是产品利润率从20%多下降到现在的不足10%。部分企业在后期进入路面机械市场，从产品的市场占有率和话语权以及保留客户资源角度考虑，利用优势产品带动、补贴路面机械产品的销售，使得市场上产品的价格到了非赢利水平，甚至是稍亏损。市场价格竞争是永恒的，但我们应该清晰地看到价格竞争的双刃性，利用其有利的一面。 （2）产品链与服务竞争。 在路面机械产品市场进入发展期时，产品的个性化需求开始显现。在价格竞争的压力下，各企业开始重视产品与服务。产品的开发从早期单一的路基施工设备，到目前的沥青路面施工与养护设备。同时
11、，在产品的技术和质量水平上，国内企业逐步靠近国际水平，并开发出适合国内国情的产品，如机械式振动压路机。产品的种类、技术水平，个性化需求的满足，成为竞争的新亮点。 随着客户需求的进一步提高，产品质量的同质化，服务竞争日益突出。各企业首先以延长产品的服务三包期来吸引用户，然后对服务的反应时间作出承诺，解决用户的后顾之忧。同时，整机生产厂家对上游配套厂家提出服务要求，缩短了服务的环节，加快了服务的反馈时间，从而提高了用户的效益。（3）渠道的竞争。 2004年前后，国内市场需求的大幅下降，为企业开始渠道整合提供了良好的机会。各企业逐步与区域代理商发展为合作伙伴关系，支持代理商的发展，提高代理商的营销模
12、式和赢利水平。同时，促使代理商在区域内密布网点，为客户的购买提供便利。从而使竞争体现在客户的开发、维系及客户关系的管理上。显然，目前用户采购的区域从原先的省会城市，越过了地级市，目前在县级市即可购买，渠道与用户的贴近，也为产品的服务提供更好的基础。 目前，各工程机械企业开始要求代理商建设4S店。建立形象、环境、功能具佳的4S店不仅能够展示品牌的综合实力，而且可以强化用户对品牌的信任和依赖。4S将成为中国工程机械行业的一种新的战略。 （4）商务条件的竞争。 目前，市场提供的商务条件有分期销售、银行按揭、融资租赁等。全款付清的合同数比5年前少了六成。竞争在各区域展开，从国内市场到国际市场，因为产能
13、已远大于市场的需求，企业为了销售量，逐步降低了信用的门槛，使得用户可以选择对企业来说风险最大的条款分期付款的方式来购买设备。首付的比例也由原来的50%逐步降低到20%左右。在国内，信用等级评定的缺失，不良信用处罚的不到位等情况下，分期付款对企业带来的是极大的考验，大量的分期销售，使得企业必须为市场垫资，使企业承担了金融机构的职能。当一个企业因为分期销售而出现现金流为负数时，犹如一个人体的血液循环出了问题，试问，企业如何能正常运转？而成熟的工程机械市场的发展过程为我们提供了参考，那就是金融机构的融资，于是，我们现在有了按揭和融资租赁的手段来规避这一风险。如何回归理性的竞争 企业以利润生存，以产品
14、质量开拓市场、赢得用户，这是市场竞争的基点。也是企业持续发展的需求。企业竞争的理性回归，将是规范市场竞争的首要条件。 作为国内路面机械制造企业，提升产品技术，提高产品质量，完善产品种类，厚积薄发，为路面机械的技术发展贡献应有的能力。同时，各企业应在营销方式上加强规范，提高产品的服务水平，加强商务条款的控制，使得产品保持合理的利润，形成良性循环，促进行业健康发展。 企业进行市场细分，扬长避短，进入相关市场领域，从而在该领域占领先机，取得竞争优势，是企业获取新的利润增长点和企业新发展的良好选择。厦工三明在近年来，进入了垃圾压实处理的相关市场，又由此领域延伸到垃圾收集、处理设备制造的范围，获得较好的
15、收效，使得企业的发展有了更多的选择，为相关企业发展提供了参考。 企业向“后市场”延伸。对于整个工程机械行业而言，进入后市场时代的标志是核心市场从产品转移到服务。增值服务永远能吸引客户，它使用户降低了使用成本，提高了效益。同时，提高自然资源的再利用率，并使企业获得利润新的增长点。企业只有在营销思路上的拓展，服务理念上的提升，组织架构上的建立，人力资源的培训等方面，顺势而为，破陈出新，才能在激烈的市场竞争中取得领先优势。1.2 本课题的目的及意义：通过对叶片泵的结构，分类，基本参数，主要部件及基本理论和运转计算的学习。掌握叶片泵的基本理论知识，然后用UG设计实体软件并掌握其操作的方法。能够对软件的
16、实体造型有更深的了解，能够灵活运用该软件实现装配设计，培养我们正确的设计和科学研究思想1.3 国内外现状：近二三十年来,机械设计学科发生了相当大的变化。设计方法更为科学、完善计算精更快。新的设计方法不断出现，如优化设计、可靠性设计、系统设计、设计方法学、价值设计、模块化设计等等。在机械设计中，还应用计算机进行程序设计、自动设计、计算机绘图、建立程序库和数据库等先进设计手段。本次设计中运用C语言编写齿轮设计的电算化程序，运用UG实体设计软件实现叶片泵零件的实体造型及装配仿真，初步掌握叶片泵的计算机辅助设计方法。 2 型号说明、工作原理及结构2.1 型号说明YB180 叶片泵：YB 排量ml/r：
17、80 额定压力：16.3MPa 参数：排量V=80ml/r 额定压力 p=6.3MPa 转速 n=960r/min 容积效率v=0.9 总效率=0.8 驱动功率Pr=12KWYB1系列叶片压泵，系中低定量叶片油泵。它是一种将电动机输出的机械能转换为液压能的能量换装置，在液压系统中作为提供一定流量压力的液压能源。 图1.1 叶片油泵该系列是我国设计的新型油泵，它结构紧凑、体积小、流量均匀、压力脉动小、噪音低、效率高、性能可靠、价格合理，容积效率普遍提高到0.9以上，广泛使用在各种中低压液压系统中，如各种金属切削机床、油压机、塑料机械以及各类工程机械等。在结构上采用液压平衡的配流盘，可以自动补偿轴
18、向间隙;定子是双作用的，使转子每转一圈完成两次吸油和压油过程。2.2 叶片泵的工作原理叶片泵按作用次数（或受力情况）可分为单作用非卸荷式和双作用卸荷式两大类。单作用叶片泵，可以采用改变定子和转子间的偏心距e来调节泵的流量，所以，一般适宜做变量泵。双作用叶片泵一般做成定量泵，但它与单作用叶片泵相比具有结构紧凑，输油量大而均匀，轴和轴承受液压力平衡，压力可以用得较高等优点，因此，它比单作用叶片泵应用更为普遍。YB180叶片泵就是双作用叶片泵。双作用叶片泵和单作用叶片泵一样，都是由配流盘1，轴2、转子3、定子4、叶片5、壳体等组成，见图1.1。所不同的是双作用叶片泵的转子和定子中心重合，定子的内表面
19、不是一个圆，而是一个近似椭圆。它是由二条长径R和二条短径r的工作曲线以及四段过渡曲线所组成。过渡曲线过去采用阿基米德螺旋线，而现在采用等加速曲线。当转子旋转时，叶片在自身的离心力和高压腔引到叶片底部的压力油（当叶片泵建立压力后）的作用下，贴紧定子内表面，并在转子槽内作往复运动。当叶片由小半径r处向大半径R处移动时，则两叶片间的空间容积逐渐增大，形成局部真空而吸油。当叶片由大半径R处向小半径r处移动时，则两叶片间的空间容积逐渐减小而排油。转子转一周，叶片在槽内往复运动两次，完成两次吸油和排油，这就是双作用叶片泵的工作原理。由于双作用叶片泵有两个吸油区和排油区，并且各自的中心夹角是对称的，所以作用
20、在转子上的油压作用力互相平衡。因此，这种油泵也称为卸荷式叶片泵。图1.2为叶片泵的轴测装配图及其各主要零件的轴测分解。图1.3为结构图。在左泵体1和右泵体7内安装有定子5、转子4、配流盘2和6。转子4上开有12条倾斜的槽，叶片3装在槽内。转子由传动轴11带动回转，传动轴由左、右泵体内的两个径向球轴承12和9支承。盖板8和传动轴间用两个油封10密封，以防止漏油和空气进入。定子和转子及左、右配流盘用两个螺钉13组成一分部件后再装入泵体内，这种组装式结构便于装配和维修。螺钉13的头部装在左泵体后面的孔k内（见图1.2），以保证定子及配流盘与泵体的相对位置。油液从吸油口m经过空腔a，从左、右配流盘的吸
21、油窗口b吸入，压力油从压油窗口c经右配流盘中的环形槽d及右泵体中的环形槽e，从压油口n压出。在配流盘端面开有环槽f与叶片槽底部r相通，右配流盘6上的环槽f又通过孔h（见图1.2）与压油窗口c相通。这样压力油就可以进到叶片底部，叶片在压力油和离心力的作用下压向定子表面，保证紧密接触以减少泄漏。在配流盘压油窗口一边，开一条小三角卸荷槽s（见图1.2），这是为了消除困油现象，还能使叶片间密封容积中的油液逐步和压油腔相通，避免压力突变引起的冲击和噪声。从转子两侧泄漏的油液，通过传动轴11与右配流盘内孔的间隙，从g孔（见图1.2）流回吸油腔b。 图1.2 叶片泵实体2.3 双作用叶片泵的结构我国过去生产
22、的双作用叶片泵是仿苏产品（JI），国内型号为HY02，该泵体积大，工艺复杂，性能差，不能适应我国工业生产发展的需要。我国自行设计和制造了YB系列叶片泵，该泵是由泵体、定子、转子、叶片、配油盘组成。油泵的定子装在铸造的左右泵体内，定子的内表面是由两段短圆弧r和两段长圆弧R以及四段等加速等减速曲线光滑连接所组成，其两侧被配油盘所压紧。在压油配流盘上，斜对称分布有四条腰形窗口，二个吸油窗口，二个压油窗口。为了消除困油现象，在压油窗口上开有三角眉槽。背部槽e是压油腔，压油配油盘通过压力油压紧定子，以保证转子和侧板之间间隙。配流盘上也有不通的压油窗口，这主要是考虑转子、叶片的液压平衡用的。定子和左右配油
23、盘由圆柱销定位在左右泵体内，在定子和左右配油盘所包围的空间里有转子。转子上开有12条均布的狭槽（小流量为10条槽），槽内装有能沿槽滑动的叶片。转子通过内花键与花键轴相联，花键轴两端各装有径向球轴承。密封圈是用来防止泄漏的。当电机与油泵花键轴相联接，电机启动后，花键轴带动转子体旋转，油泵开始工作。油泵工作时，叶片以相当大的压力压向定子内表面，使吸油腔部分的定子内表面和叶片顶端磨损加剧，影响了叶片泵的使用寿命。为了减小磨损，有相对运动表面的零件一般都采用耐磨材料。例如：转子采用40Cr、12CrNi3A、20Cr；定子可采用GCr15、38CrMoA1;叶片采用W18Cr4V;配流盘可采用青铜、锑
24、铜铸铁及双金属结构等。3 叶片泵的主要计算3.1 叶片泵的平均流量计算图3.1 双作用叶片泵双作用叶片泵的平均流量计算方法和单作用叶片泵同，都是转化为环形体积来计算。下图为双作用叶片泵的平均流量计算原理图。当两叶片从a、b位置转到c、d位置时，排出容积为M的油液。从c、d转到e、f时，吸进了容积为M的油液。从e、f转到g、h时双排出了容积为M的油液。再从g、h转回到a、b时，双吸进了容积为M的油液。这样转子转一周，两叶片间吸油两次，排油两次，每次容积为M。当叶片数为Z时，转子转一周，所有叶片间的排油量为2Z个M容积，此值正好为环形体积两倍。所以，双作用叶片泵第转的理论排量q0为 (3.1)式中
25、R定子长半径（毫米）r 定子短半径（毫米）B转子宽度（毫米）双作用叶片泵每分钟的平均理论流量Q0为 (3.2)式中n转子转速 式（3.2）是不考虑叶片容积变化的平均流量计算公式。一般双作用叶片泵，在叶片底部都通以高压油，并且在设计中保证在低压腔的叶片和高压腔的叶片底部总容积变化为0，也就是说叶片底部不参加油泵的吸油和排油。因此在排汪腔，叶片缩进转子槽的容积变化，对泵的流量有影响，在精确计算叶片泵的平均流量时，还应该考虑叶片容积对流量的影响。每转不参加排油的叶片容积为 （3.3）式中叶片厚度Z叶片数叶片相对于转子半径的倾角则双作用叶片泵精确理论流量计算公式为 （3.4）当考虑到容积效率,泵的实际
26、流量Q为 （3.5）对于特殊结构的双作用叶片油泵，如双叶片结构，带弹簧式叶片泵，其叶片底部和单作用叶片泵一样也参加泵的吸油和排油，其平均流量计算公式仍采用式（3.2）。3.2 双作用叶片泵的主要参数的选择和计算原理双作用叶片泵给定的设计参数为流量Q，压力p和转速n。根据这些参数来确定和选择泵的主要参数和尺寸。3.2.1 双作用叶片泵定子的定子曲线双作用叶片泵的定子曲线对泵的性能有很大影响。定子曲线应满足泵输油率均匀、磨损要小，并保证叶片紧贴在定子上等要求。图3.2 双作用叶片泵定子曲线双作用叶片泵由于有两个吸油窗口和两个压油窗口，帮其定子曲线由四个工作段和四个过渡区段所组成（右图）。工作区段曲
27、线称为工作曲线。过渡区段曲线称为过渡曲线。工作曲线是四段同心的圆弧。工作曲线是大半径R的圆弧，两段是小半径r的圆弧。工作曲线之所以要选取圆弧，是为了使双作用叶片泵的输油率均匀，因为叶片在圆弧上滑动时，其扫过的面积与转子角速度成正比，而转子作等角速度运动，因此叶片泵的流量是均匀的。此外，当工作圆弧曲线夹角大于或等于两叶片间的夹角时，可以避免产生困油和吸空现象。大半径R和小半径r差值的大小，影响双作用叶片泵的输油率的大小。（R.r0越大，流量越大，但（R.r）值受叶片卡死、折断和叶片脱开等因素的限制。因为（R.r）越大，叶片外伸长度增加，受液压力所产生的弯矩就越大，叶片易折断。（R.r）越大，连接
28、大小半径的过渡曲线的斜率越大，使叶片的离心力不足以将叶片紧贴在定子过渡曲线上，即产生叶片腾空现象。由于（R.r）受到限制，要提高油泵的流量，除子加大（R.r）外，还要相应增加R和r的绝对值，以及增大定子，转子和叶片的宽度。过渡曲线是定子曲线中的关键问题。设计过渡曲线时应综合考虑下面几方面的要求：（1）使泵的流量均匀。过渡曲线影响双作用叶片泵瞬时流量的均匀性。式（3.6）为双作用叶片泵的瞬时流量公式： （3.6）式中双作用叶片泵的瞬时流量R 定子长半径r定子短半径B 定子宽度转子角速度叶片厚度叶片相对于转子径向倾斜角度同时处于压出或吸入油腔所有叶片径向速度之和从上式可以看出双作用叶片泵的瞬时流量
29、之值受到的影响。如果随转子转角变化为常量，则就均匀。反之，则就不均匀。值随转角的变化规律与定子过渡曲线性质及叶片数有关。因此设计和选择定子曲线时应使叶片在过渡区径向速度之和为常量或接近常量的那些曲线。（2）保证叶片贴紧定子。叶片在作径向运动时，叶片的顶部和定子内表面不应发生脱开现象。当叶片处于吸油腔时，叶片要向外伸出所需要的加速度的大小是由定子曲线的性质所决定的，叶片能够产生的加速度的大小，是由叶片自身的离心力的大小所决定。因此叶片的离心加速度应当大于所需要的外伸出的加速度，才能保证叶片贴紧定子的内表面。否则就会使叶片在吸油腔产生脱空现象，到压油腔时又发生叶片撞击定子的内表面，以至引起噪声和磨
30、损。（3）叶片在叶片槽中作径向运动的速度和加速度应当均匀地变化。若叶片的径向速度有突变，则径向加速度在理论上为无限大，这样叶片将以很大的力冲击定子，引起噪声和严重磨损。这种速度突变所造成的冲击称为刚性冲击。为了削除速度的突变，必须使过渡曲线和工作曲线在连接点处有公共的切线。如果径向加速度产生突变（但加速度变化为有限值），则叶片作用在定子内表面上的力就会出现突然地增大，也会产生噪声和增加磨损。这种由于加速度突变所造成的冲击称为柔性冲击。常用的定子曲线有阿基米德螺线、正弦曲线、余弦曲线和等加速度曲线。由于目前双作用叶片泵定子曲线较多采用等加速度曲线，因此对等加速度曲线作比较详细介绍。等加（减）速曲
31、线：叶片的径向加速度按等加速等减速规律变化的过渡曲线，简称等加速曲线。也就是在角的前一半运动按等加速规律变化，速度由零逐渐增至最大；在角后一半运动按等减速规律变化，速度由最大逐渐减小到零。等加速曲线方程式求法如下：当时，设叶片径向运动的加速度为 （3.7）式中A常量转子的角速度对上式进行积分可得叶片径向运动速度方程式：因又所以求：0时，0得0所以对上式进行积分，得 求：当0时，r代入上式得因此求A：当时，代入上式，经整理得将代入上述各式，得（3.8、9、10、11）当时 （3.12）对上式进行积分得求：由式（3.9），当时，得再代入上式得所以 (3.13、14)对式（3.13）积分得求：因为时
32、，代入上式得2rR所以图3.3叶片的径向变速曲线 （3.15）由式（3.8）、（3.10）、（3.11）、（3.12）、（3.14）、（3.15）可以描绘出曲线的半径，径向速度，及径向加速度随变化的关系图，见右图, 等加速曲线当0、时加速度发生突变，也就是叶片对定子产生柔性冲击，但其加速度的最大值较小，因此允许有较大的R/r值，使结构更为紧凑。等加速曲线叶片不脱空条件为 （3.16）忽略叶片长度l的影响并简化得 （3.17）根据上式可计算出常用的几个数值，现举例于表（3.1）中。表3.1定子曲线为等加速度曲线时的R/r值Z8101216/43/10/33/8R/r1.151.221.271.3
33、46由于等加速曲线和其它几种过渡曲线相比较，其最大加速度最小，因此允许有较大的R/r比值。也就是在同样设计参数的条件下，采用等加速度曲线的叶片泵最紧凑。此外采用等加速曲线时，叶片对定子虽有柔性冲击，但不会产生刚性冲击，因此油泵的工作平稳性和噪声方面都比较好。所以叶片泵采用等加速曲线作为定子的过渡曲线是比较适合的。我国自行设计的YB型双作用叶片泵定子的过渡曲线，便是等加速曲线。3.2.2 叶片数进排油窗口的大小和叶片数有密切关系，进排油窗口所占的中心角为（3.18）式中Z叶片数从式中可以看出叶片数越少，就越小，进排油窗口就越小。这样在吸油窗口可能引起吸入流速过高，而导致压力损失过大，产生发热和水
34、力效率降低。因此从空蚀现象及压力损失考虑，叶片数不能太少。一般叶片数不小于8，相反，如果叶片数过多，则在压油腔中，叶片占据的体积很大，使泵的流量减小；同时对转子来说，转子槽太多，一方面加工不方便，另一方面转子槽间的强度减弱。从泵的流量、加工工艺及转子强度考虑，叶片数不宜太多。一般叶片数不大于16。在满足上述条件之下，也就是8Z16的条件下，叶片数的选择，还应从叶片泵流量的均匀性考虑。下面分析叶片数对叶片数对叶片泵流量均匀性的影响。对于双作用叶片泵，一般定子圆弧部分的夹角都大于或等于配油盘上的封油区的夹角，在这种情况下，如不考虑叶片厚度的影响，则流量是均匀的。其理由可见右图，图中为封油区的夹角。
35、设封油区各有叶片1和2，因有配油窗口的作用，叶片1、2之间的空间是连通的。双作用式叶片泵的瞬时流量是叶片1、2间容积变化率的两倍，因叶片1、2都是在定子圆弧部分滑动，它们之间的容积变化率是均匀的，所以叶片泵的瞬时流量是均匀的。但是叶片的存在，实际上对流量的均匀性是有影响的，如上图，当转子回转是，处于压油区定子过渡曲线部分的叶片向里运动，即叶片在工作空间中所占的容积减小了，让出的这部分容积要由压力油来补充，这样压出的流量就减小了。如果叶片向里运动的速度不均匀，或处于压油区定子过渡曲线部分的叶片数不能保持一定，就会影响到流量的均匀性。一般双作用叶片泵，为了使叶片和定子内表面不脱空，叶片底部都是和压
36、油腔的压力油相通的。在压油区，叶片向里运动，叶片底部也挤出一部分压力油，这部分压力油正好补偿了叶片顶部让出的那部分容积，因此在压油区叶片的存在并不影响流量，也就不会影响流量的均匀性。但是在吸油区，因为叶片底部也通压力油，当叶片向外伸出时，底部容积增大，要由压力油补充，使压出的流量减小。如果在吸油区这部分容积的变化不是均匀的，就要影响到流量的均匀性。当定子过渡曲线为阿基米德螺旋线时，只要在吸油区定子过渡曲线部分的叶片数保持一定（例如总叶片数为8、12等），则不会影响油泵流量的均匀性。如果定子曲线不是阿基米德螺旋线，而是其它曲线，如要流量均匀，则必须在吸油区定子过渡曲线部分有一个以上的叶片，而这些
37、叶片底部容积变化率的总和应是不变的。例如：当定子过渡曲线为等加速曲线，叶片总数为12时，在一个吸油区的定子过渡曲线部分能一直保持有二个叶片，它们之间的夹角为30（即/2）这两个叶片运动速度的和是一常量。即叶片底部容积变化率的总和不变，因此在这条件下，叶片的存在也不影响油泵流量的均匀性。3.2.3 确定叶片厚度 叶片厚度选择原则，在压力油的作用下叶片不至于弯曲变形而卡死或断裂。但也不宜过厚，泵的流量下降，并增加了定子叶片间的接触应力，使寿命下降。一般叶片厚度1.82.5毫米，流量为12200升/分的YB型叶片油泵，它的叶片厚度为2.25毫米。3.2.4 叶片的倾斜角的确定图3.4 叶片的倾斜角
38、对于双作用叶片泵，叶片顶端绕转子槽根圆中心前倾一个角的目的是为了减小叶片在压油腔沿定子表面运动时的压力角，以改善叶片的受力。在决定叶片倾角的大小时，首先应知道叶片径向安装时（0），其压力角的大小。当叶片泵采用等加速曲线作为定子的过渡曲线时，其压力角的大小是变化的，变化的规律和叶片径向速度变化的规律相同。就是压力角从零逐渐增大到最大，后又从最大减小到零。当0或时，压力角等于零。当/2时，压力角为最大。图3.1为叶片压力角和转子槽倾角的计算图。图中：/2时，过渡曲线在该点的切线；n/2时，过渡曲线在该点的法线;转子槽倾角；叶片安放角； 叶片径向放置时的最大压力角；叶片倾斜后的实际压力角；转子槽根圆
39、中心分布圆半径。当叶片径向放置时（即0），叶片在过渡曲线上各点的压力角的计算公式可由身分几何中求曲线的切线公式经转换得 （3.19）根据式（319）求得等加速曲线，当/2时的最大压力角计算公式为（3.20，21）当叶片存在安放角时，则实际压力角为（3.22）由于是在0之间变化的，为了使整个工作范围内实际压力角都不太大，一般取安放角为 （3.23）角是由转子槽倾角及定子长短半径等来保证的，从图3.1中，和有如下关系：（3.24）又因 所以 （3.25）在叶片泵中一般为10o14o。YB系列叶片泵，流量从10100升/分的规格中13o。3.2.5 确定叶片泵的转子半径和转子宽度B转子的半径由转子的
40、强度，叶片工作高度（Rr）及花键轴孔的大小而定，通常设计时可参考母型选用与其流量相似的现有泵的尺寸。定子的短圆弧半径2r=2+1毫米。定子宽度等于转子宽度，也等于叶片宽度。流量为25200升/分，YB叶片泵B2040毫米。3.2.6 定子长半径R的计算根据上面选取的Z、B、r等参数及给定的设计参数Q、n，则可以根据式（3.16）流量计算公式来计算定子长行径R：取0.9将上式展开，并合并同类项，则得一元二次方程式，其解为 （3.26）式中为了保证定子曲线部分能很好和圆弧衔接，保证叶片在离心力的作用下压紧在定子的内表面上，因此定子长短半径的比值R/r的大小有一定的限制，因此计算出R值后还必须校验R
41、/r的比值，使（3.27）式中允许的长短半径的比值，其大小和过渡曲线有关。3.2.7 配流盘设计配流盘应注意下列几点：1. 吸油窗口流速：油泵吸油窗口油液的流速不能过高，因速度高时阻力大，在吸油腔可能形成空穴现象，影响油泵的正常工作。通常吸油窗口的流速可允许达45米/秒，最高不超过6米/秒。一般双作用叶片泵在配油盘上有两个吸油窗口和两个压油窗口，还有四个封油区，这样吸油窗口的尺寸就受到限制，因此流速较高，影响进一步提高油泵转速和增大流量。为了降低吸油窗口流速，可以利用叶片两侧的配油窗口同时进行吸油。如我国自行设计的YB型叶片泵是利用泵体上的通油槽，使两侧配油盘的吸油窗口同时和吸油管道相通。也可
42、以在定子边缘上加工几个小圆孔，使进油能从一侧的配油窗口通到另一侧的配油窗口，实现双边配油。2. 配油盘上封油区的夹角应当大于或等于两个叶片之间的夹角，即 如果角小于角，就会使吸油腔和压油腔互相沟通，造成泄漏，降低容积效率。定子内圆弧部分的夹角应大于或等于配油盘上的封油区的夹角，以避免形成困油或空穴现象。3. 三角槽：一般配油槽上在叶片从封油区进入压油区的压油窗口一边开有三角槽，开三角槽的目的，是为了减少输出压力油的脉动，以及减小冲击和噪声。关于双作用叶片泵的脉动问题前面在流量计算及叶片数分析中已经指出，在某些过渡曲线及叶片数时，流量是均匀的，但实际上，即使在这种条件下，油泵的瞬时流量仍有小量脉
43、动。实验表明，输出油压越高，流量脉动越大，脉动的频率在油泵一转中为Z次，也就是与叶片数目Z有关。造成这种流量脉动的原因是油的可压缩性。在封油区两个叶片间的工作容积为V为（3.28）当这容积中的油液从封油区很快转入压油区时，压力从原来吸油腔的压力迅速提高到泵的输出压力p，因此油液被压缩，同时产生噪声。容积的压缩量为（3.29）式中E容积弹性系数。压缩后这一部分空间，要由压油腔中的压力油来补充。因此油泵的流量就相应减少。在减少的这段时间内瞬时流量的变化率为 （3.30）从上式可以看出，瞬时流量的变化率和上述工作容积V内压力的变化率成正比。如果在配流盘的窗口上不开三角槽，原来为低压的工作容积V将和压力油瞬时接通，很大，因此会产生油泵瞬时流量的较大脉动，并产生噪声。为了减小瞬时流量的脉动，应当减小，因此在压油窗口开三角槽，使工作容积V逐渐和压油腔相通，就可以达到减小瞬时流量脉动和降低噪声的目的。三角槽越长，过渡越平缓，脉动就越小。三角槽所占角度以及三角槽的尺寸一般由试验决定。3.2.8 叶片泵的工艺材料及技术要求目前我国生产的双作用叶片泵主要是YB系列，HY02系列产品已经淘汰，YB叶片泵最大的特点是工艺简单，转子、叶片、定子都可以采用平面磨床加工，并可以多件加工，适合于大量生产，泵体的铸造和清砂工艺也大为简单，由于工艺简化了，保证了加工质量和装配质量，从而泵的性能得到了改善和提高。