双作用椭圆轨道滚柱泵输出特性.pdf

２０１４年 ２月 农 业 机 械 学 报 第 ４５卷 第 ２期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１４．０２．０５３ 双作用椭圆轨道滚柱泵输出特性 柯尊荣　陈　舰　陈　凯 （南昌大学机电工程学院，南昌３３００３１） 摘要：基于椭圆面积弧长特性分析，推导出双作用椭圆轨道滚柱泵的容积公式，继而求得该泵的流量及脉动；通过 仿真，研究了该泵结构尺寸对流量脉动的影响，并对脉动程度作出分析。结果表明：该泵的流量输出是相同尺寸径 向柱塞泵的５倍以上，是相同尺寸叶片泵的１５倍以上，而脉动率只是微增；该泵配流角度与一般柱塞泵或叶片泵 的配流角度之间存在一个相位差，差值为 １３°；脉动主要受滚柱个数影响，一般趋势是随个数增加而降低，但滚柱个 数为４的倍数时脉动较大。该泵输出特性的分析结果为滚柱泵结构的优化及减振降噪等提供了理论依据。 关键词：滚柱泵　椭圆轨道　输出特性 中图分类号：ＴＨ１３７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１４）０２０３２００８ 　　引言 随着农业机械化程度的提高，农业生产中液压 泵的应用越来越广泛，对液压泵的工作稳定性、排 量、使用寿命、作业效率等需求也越来越高。传统液 压泵多采用柱塞式、叶片式或齿轮式结构，结构往往 比较复杂，振动及噪声控制往往难以令人满意，且故 障概率也较高。径向柱塞泵与叶片泵工作时，都没 图１　双作用椭圆轨道滚柱泵工作原理 能完全利用定子内部周期性变化的体积［１－５］。双作 Ｆｉｇ．１　Ｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｄｏｕｂｌｅａｃｔｉｎｇｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ 用椭圆轨道滚柱泵是一种容积式转子泵，结合了两 ｏｒｂｉｔｒｏｌｌｅｒｐｕｍｐ １．定子　２．滚柱　３．转子 种泵体的结构特点，充分利用了定子内周期性变化 　 的体积，是一种大排量容积泵，且该泵具有结构简 变化的密闭容积。转子转动一圈，该容积可以进行 单、磨损小、耗功少、故障率低寿命长等特点［６－９］。 两次吸水和排水［１０－１２］。 本文针对其容积变化、流量及脉动等输出特性进行 ２　容积分析 理论推导和仿真分析。 滚柱泵的容积变化决定了泵的排量，是泵输出 １　工作原理 特性的一个重要参数。该泵的总容积是两个腔容积 双作用椭圆轨道滚柱泵如图１所示。定子内壁 之和，由于该容积的轴向尺寸是一致的，所以通过其 是椭圆轨道。滚柱沿定子内壁滚动，轨道为椭圆。 椭圆轨道的特殊性质，可以计算出其截面面积，从而 转子径向开有数个滚柱槽，滚柱可在槽内来回运动。 得出容积的关系。 该泵为双作用定量滚柱泵。工作时，转子顺时 ２１　椭圆轨道分析 针转动，滚柱沿定子内壁滚动，并在滚柱槽内来回运 ) 如图２所示以Ｏ为原点，ＮＰＭ为椭圆轨道的一 动。以滚柱为例，它受离心力和液压力影响与定子 ) 内壁形成密封，再受科氏力和液压力作用与上侧挡 段弧长，ＦＢＭ是半径等于椭圆长轴的圆弧。Ｐ为滚 柱的圆心在椭圆轨道上的任意一点。故 ＰＯＭ为 板形成密封，而下侧挡板与滚柱之间没有形成密封。