双作用子母叶片泵瞬时流量的分析

　　双作用子母叶片泵的瞬时流量脉动不仅决定了对系统的供油质量,同时也是影响泵噪声的主要因素之一.在传统的研究中都把工作介质当作不可压缩流体对待,认为弹性模量E为无穷大,只考虑叶片厚度叶片数对泵的瞬时流量脉动的影响[1],这种研究方法只适用在低压泵中.当泵的工作压力在中、高压范围内时,工作介质的可压缩性和泵的工作压力将是泵瞬时流量脉动的主要影响因素,此时必须运用可压缩流体配流理论[2]来进行分析和求解.本文在考虑了工作介质的可压缩性和泵的工作压力的影响下,以威格士公司的VQ45型泵为例,用Mat-lab软件[3]对双作用子母叶片泵的瞬时流量和流量不均匀系数进行了计算和仿真.

　　1　不考虑工作介质的可压缩性时泵的几何瞬时流量

　　若认为工作介质的弹性模量E为无穷大,当作不可压缩流体对待,则配流盘不需要设置预升、卸压闭死角.此时在忽略泄漏的情况下,泵的瞬时流量完全决定于工作腔几何空间变化率.

　　1.1　单工作腔的排油特性

　　VQ型泵的叶片滑槽是径向开设的,叶片顶端的形状为单面后倾角,叶片数Z=10,大、小圆弧段的包角β1和β2都是36°,工作曲线的包角α为54°,具体结构如图1所示.图中相邻两叶片1,2和转子及配流侧板构成一个具有独立排油机能的工作腔,当其随转子转动时,其排油量由两部分组成[4],一部分是无厚度理想叶片组成的工作腔排油量qV,1,另一部分是由对应的处于吸油区的子叶片厚度影响所造成的负排油量qV,2.

　　1.1.1　不考虑叶片厚度的工作腔的排油量

　　以大圆弧和工作曲线的交点为转角φ的起点,可得:

　　式中,B为母叶片的宽度,ω为转子旋转的角速度,ρ为定子曲线的极径.

　　过渡曲线的方程:

　　ρ=f(α-φ) 　　(2)

　　上式中以(α-φ)来代替φ的原因是通常所给出的过渡曲线的方程都是以短径端为起始点的,通过以上的变换就把φ角的零点由短径端变换到长径端,这样过渡曲线的起始点也就在大圆弧和工作曲线的交点处[5].

　　1.1.2　由叶片厚度影响所造成的负排油量

　　子母叶片泵的底腔始终和工作腔相通,由母、子叶片所构成的中间压力腔始终和排油腔相通,故当母叶片伸出或缩进时,影响工作腔排油量的是处于吸油区叶片的中间压力腔的体积变化,其流量为

　　qV,2= bsv 　　(3)

　　式中,b为子叶片的宽度,s为叶片厚度,v为对应于工作腔的处于吸油区叶片的径向速度.

　　由以上各式可计算出单工作腔的排油流量随转子转角φ的变化规律如图2所示.图中,K为工作介质的体积弹性模量.