油液中气穴含量对高压叶片泵瞬时流量影响的分析

　　0 引言

　　高压泵为达到消除配流时压力冲击的目的,在配流盘上排油过渡曲线的起始段设置了预升压闭死角及减振阻尼。其作用是使吸油完毕的工作腔内油液的压力在闭死角内预升压到泵的工作压力ps,然后再和排油腔接通进行排油,从而避免液压冲击现象的产生。由于预升压是通过阻尼从排油腔引进高压油和工作腔闭死压缩的过程,所以会造成泵的瞬时流量的损失,产生流量脉动。油液中气穴的体积含量是油液的体积弹性模量和预升压过程的主要影响因素,所以也是泵的瞬时流量的主要影响因素。本文以VQ35型高压子母叶片泵为例分析了油液中气穴含量对泵瞬时流量的影响。

　　1 含气穴油液的体积弹性模量

　　对VQ35型高压子母叶片泵,其预升压闭死角仅有10^o左右,泵的额定转速为1800r/min,预升压时间仅为1ms左右,所以可认为油液的压缩过程是一绝热过程,在此条件下油液的体积弹性模量和气穴的体积含量的关系[1]为:

　　式中:为纯净油液的体积弹性模量,K为含有气泡的油液体积弹性模量, p为绝对压力,p0为用绝对压力表示的大气压力, k=1.4为空气的绝热指数, Va0为大气压下气泡总体积, Vf0为大气压下油液总体积。

　　大气压下油液含气的体积量为:

　　由(2)式得:

　　2 闭死容腔中压力微分方程的建立

　　闭死容腔中压力变化和体积变化间的关系为[3]:

　　其中: V为闭死容腔中油液的体积。

　　把(5)式变为微分方程:

　　3 预升压工作腔中油液压力的求解

　　VQ35型子母叶片泵工作原理和叶片的结构如图1所示,在图中,相邻两叶片1、2构成一个具有独立排油机能的工作腔,在预升压过程中工作腔1-2体积变化由两部分构成。

　　其一是由叶片在叶片槽的缩回所产生的机械压缩的体积变化:

　　式中:为转子转角,为定子曲线的极径, s为叶片厚度, B为母叶片的宽度, b为子叶片的宽度,X为转子旋转的角速度,为预升压闭死角。

　　其二是通过阻尼三角槽从排油腰槽向预升压工作腔引油产生的体积变化[4]:

　　式中: Cq为流量系数, A0为阻尼过流面积为油液密度, ps为泵出口压力, p为工作腔中油液的压力。

　　为方便计算,工作腔1-2中油液体积以进入预升压闭死区时被封闭的油液初始体积来近似替代:

　　式中:V0为转子中所有与工作腔连通的容腔中的储油体积, z为叶片数, R为大半径圆弧的半径, rp为转子外圆半径。