CN105275801A - 可响应快速变速的伺服叶片泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可响应快速变速的伺服叶片泵，包括设有吸油口、出油口且中空的泵体，在泵体内设有传动轴，在传动轴上套接有转子，在转子外设有定子，在转子上开设有叶片槽，在转子和定子之间均布有叶片，叶片位于叶片槽内，在转子的两侧分别设有配油盘，配油盘的外缘设有一对相对于配油盘中心对称的吸油开口，所述泵体内壁上设有导油槽，该对吸油开口分别通过导油槽与吸油口连通。本发明的有益效果是：由于导油槽、润滑油孔的设置，同时增加了一个叶片，使得本发明的叶片泵可以适应变频电机快速改变速度，拓宽适用范围，特别是可以应用到注塑机上，总体噪音降低8dB以上，节电40%以上，使用寿命延长近一倍。

Description

可响应快速变速的伺服叶片泵

技术领域

本发明涉及一种液压泵，更具体地说，本发明涉及一种需要经常响应伺服电机快速变速的伺服叶片泵。

背景技术

叶片泵的工作原理：电机通过传动轴带动转子旋转，转子上的叶片在离心力的作用下在叶片槽中向外滑动，使叶片的外端抵压在定子的内表面上，起密封作用，同时将吸油腔和排油腔隔开，随着转子的继续转动，当叶片从定子内表面的小圆弧区向大圆弧区移动时，两个密封叶片之间的容积增大，就通过配流盘上的吸油口吸油；当叶片从定子内表面的大圆弧区向小圆弧区移动时，两个密封叶片之间的容积变小，通过配流盘上的压油口排油，当转子每转一周，叶片在槽内往复两次，完成两次吸、排油过程，故又称双作用叶片泵。

叶片泵是液压系统的动力源，因其具有低噪声、高压力等显著特点，已被广泛用于机床、塑机、皮革机械、锻压机械、工程机械等领域。

随着社会的发展，科技技术的进步，伺服技术得到了广泛的应用，这就要求与其配套的其他设备也能够做出相适应的改变，叶片泵就是其中的一种。由于叶片泵中的液压油高速、高压，在作业过程中具有较大的动能，在伺服电机快速改变转速时，液压油在极大惯性的作用下，无法作出快速响应，由于两者变速存在时间差，使得叶片泵的进油端流道产生负压现象，同时会发出较大的噪音，从而限制了叶片泵在需要高频度改变速率的使用场合得到运用。

例如，中国专利：“一种叶片泵（CN202441597U）”，包括泵体、泵盖、主轴、泵芯、配油盘，泵盖固设于泵体上，泵体与泵盖之间构成容置泵芯和配油盘的内腔，主轴穿设于泵盖内，泵芯套设于主轴上，配油盘位于泵芯与泵体之间，配油盘的一端端面与泵芯紧贴，配油盘的另一端端面与泵体之间设有压紧弹簧，因此在泵芯跟随着主轴的长期转动过程中，配油盘在压紧弹簧的弹性补偿作用下能始终保持与泵芯的紧贴，从而使得配油盘上的润滑油能及时有效地传递到泵芯上。这种叶片泵也与普通常用的叶片泵一样，配油盘上对称布置的两个吸油开口，其中一个吸油开口位于泵体的吸油口位置处，那么另一个吸油开口则远离泵体的吸油口，由于流道设计不合理，为了满足出油口的工作流量，叶片泵流道内的油液流速较快，具有较大的动能，强大的惯性使得这种叶片泵无法适应伺服电机速率的快速改变，进油端负压，强大的冲击载荷引发较大的噪音，空耗大量的能量，同时会缩短叶片泵的使用寿命，从而限制了适用范围。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种可以适应伺服电机快速改变速度，不会发出较大噪音的可响应快速变速的伺服叶片泵。

本发明的目的是这样实现的：一种可响应快速变速的伺服叶片泵，包括设有吸油口、出油口且中空的泵体，在泵体内设有传动轴，在传动轴上套接有转子，在转子外设有定子，在转子上开设有叶片槽，在转子和定子之间均布有叶片，叶片位于叶片槽内，在转子的两侧分别设有配油盘，配油盘的外缘设有一对相对于配油盘中心对称的吸油开口，所述泵体内壁上设有导油槽，该对吸油开口分别通过导油槽与吸油口连通。由于泵体内壁上设置了两条导油槽，分别将两个配油盘上的两个吸油开口与吸油口连通，使得泵体内流道总横截面积大幅增加，在相同的工作流量下，液压油的流速大幅降低，使其流动的动能较小，惯性也随之大大降低，在伺服电机快速改变速率时能够及时响应，冲击载荷较低，不会发出刺耳的噪音，节约大量的能量，可以延长叶片泵的使用寿命，拓宽叶片泵的适用范围。

作为优选，所述导油槽为环形凹槽。环形凹槽将两个吸油开口与吸油口连通，油液可以从环形凹槽的两侧同时流通，相当于设置了两条导油槽，其产生的有益效果可以倍增。

作为优选，所述叶片的数量为奇数。

作为优选，所述叶片的数量为十三片。现有技术的叶片泵叶片数量为偶数，一般为十二片，本发明叶片泵的叶片数量为十三片。根据声波知识，偶数叶片的叶片泵叶片是对称布置的，对称布置的叶片之间发出的噪音波形重叠，所以，偶数叶片的叶片泵发出的噪音频率减半，振幅增加一倍。噪音强弱程度主要取决于声波振幅的大小，噪音的吸收衰减与声波频率的平方成正比，噪音的散射衰减与频率的四次方成正比。由此可知本发明的叶片泵与现有技术的叶片泵相比，噪音的振幅降幅为6/13，吸收衰减增加4.69倍，散射衰减增加22倍，降噪音的效果十分明显。

作为优选，所述叶片槽上开设有润滑油孔，润滑油孔靠近油腔一侧。开设的润滑油孔位于叶片槽的一侧，可以储存润滑油，在叶片与叶片槽相对运动时，能更好的形成完整的油膜，增加了油膜的连续性。这样也就减少了叶片与叶片槽的磨损，大幅度降低了油泵的整体噪音。

作为优选，所述的每个叶片槽对应两个润滑油孔，润滑油孔分别位于叶片槽的两侧。在叶片槽的两侧各布置一个润滑油孔，增加了液压双向平衡力，叶片与叶片槽之间的间隙流动又可分成三部分流动：

（1）由叶片速度υ所引起的纯剪切流动。

（2）由叶片两端的压力差所引起的压力流动。

（3）由液体的热膨胀所引起的热流动。

由于两滑动面间油膜的温升，使两滑动面间油膜产生了一个附加的压力场，此压力场所产生的对叶片面的总的向上的作用力。叶片与槽的相对滑动速度越高，则油膜能产生的液压反力越大；反之就越小。由于新设计的产品要求在低速下运行，叶片与槽的相对速度很低，能产生的油膜液压反力就很小，叶片与槽会间接接触，产生嘈声和磨损。

在转子槽中部增加半圆孔后，平均增加了叶片大平面油膜的液压反力，因而实现了液体动压支撑作用。其次增加的半圆孔使两滑动面间产生的压力场的力F1与F2更加平衡，避免了运行过程中叶片与槽的刚性碰擦，大大降低了噪声及叶片与槽的磨损。

作为优选，所述润滑油孔的直径为4.5mm。该润滑油孔为半圆孔，润滑油孔直径的大小直接决定了叶片两侧油膜形成的速度以及叶片的双向平衡力，经过相关公式计算，润滑油孔的直径在2mm至6mm范围内，油膜形成的速度以及双向平衡力可以满足该叶片泵的实际需要，如果润滑油孔直径大于6mm，会造成叶片泵动力的无效损耗；经过实践检验，将润滑油孔的直径优选为4.5mm，这样油膜形成的速度以及双向平衡力既可以满足该叶片泵的实际需要，又不会造成叶片泵动力的过多损耗。

本发明的有益效果是：由于导油槽、润滑油孔的设置，同时增加了一个叶片，使得本发明的叶片泵可以适应伺服电机快速改变速度，拓宽适用范围，特别是可以应用到注塑机上，总体噪音降低8dB以上，节电40%以上，使用寿命延长近一倍。

附图说明

图1是本发明一种结构剖视示意图；

图2是图1中的A-A阶梯剖视示意图；

图3是本发明的配油盘示意图；

图4是图2中的M部放大示意图；

图中：泵体1，吸油口2、导油槽3、定子4、出油口5、传动轴6、转子7、叶片8、配油盘9、吸油开口10、润滑油孔11。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步具体说明：

实施例：一种可响应快速变速的伺服叶片泵如图1、图2、图3所示，包括设置有吸油口2、出油口5且中空的泵体1，在泵体1内设有传动轴6，在传动轴6上固定套接有转子7，在转子7外设有定子4，在转子7的外表面上周向均布有十三个叶片槽，叶片槽内设置有可沿叶片槽内外滑动的叶片8，在转子7的两侧分别设有配油盘9，配油盘9的外缘设有一对相对于配油盘9中心对称的吸油开口10，所述泵体1内壁上设有两个环形导油槽3，该对吸油开口10分别通过环形导油槽3与吸油口2连通，同时吸油口2等相关进油流道的流通面积也同时作出相适应的增加。

如图2、图4所示，在叶片槽左右的槽壁上各开设有一个润滑油孔11。润滑油孔11为半圆孔，润滑油孔11大致开设在叶片槽的中部，靠近转子7的外缘。由于叶片8两侧油膜形成的速度以及叶片8的双向平衡力是由润滑油孔11直径的大小决定的，根据流体力学公式，f=A×，=，A=D×b,其中f：叶片侧面的受力，b:叶片的宽度，h:叶片的高度，α：动力粘度，：油的粘温系数，c:油的热膨胀系数，：叶片的滑动速度，A：叶片位于半圆孔位置的面积，：叶片侧面受压的平均压强，d：定子与转子间的平均间距，：角速度，r:叶片厚度所对应圆心上的弧度，k：系统误差修正系数，D：半圆孔的直径，经过计算：润滑油孔11的直径在2mm至6mm范围内，再经过实际验证优选D=4.5mm时，叶片泵的综合性能最好，噪音最小，叶片、叶片槽磨损最少。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案，并非对本发明做任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种可响应快速变速的伺服叶片泵，包括设有吸油口、出油口且中空的泵体，在泵体内设有传动轴，在传动轴上套接有转子，在转子外设有定子，在转子上开设有叶片槽，在转子和定子之间均布有叶片，叶片位于叶片槽内，在转子的两侧分别设有配油盘，配油盘的外缘设有一对相对于配油盘中心对称的吸油开口，其特征在于：所述泵体内壁上设有导油槽，该对吸油开口分别通过导油槽与吸油口连通。

2.根据权利要求1所述的可响应快速变速的伺服叶片泵，其特征在于：所述导油槽为环形凹槽。

3.根据权利要求1所述的可响应快速变速的伺服叶片泵，其特征在于：所述叶片的数量为奇数。

4.根据权利要求3所述的可响应快速变速的伺服叶片泵，其特征在于：所述叶片的数量为十三片。

5.根据权利要求1所述的可响应快速变速的伺服叶片泵，其特征在于：所述叶片槽上开设有润滑油孔，润滑油孔靠近油腔一侧。

6.根据权利要求5所述的可响应快速变速的伺服叶片泵，其特征在于：所述的每个叶片槽对应两个润滑油孔，润滑油孔分别位于叶片槽的两侧。

7.根据权利要求5或6所述的可响应快速变速的伺服叶片泵，其特征在于：所述润滑油孔的直径为4.5mm。