REXROTH(力士樂)作為液壓技術(shù)領(lǐng)域的企業(yè),其生產(chǎn)的葉片泵憑借的性能、可靠的質(zhì)量以及廣泛的適用性,在眾多工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。葉片泵作為液壓系統(tǒng)的動力源,能夠?qū)C械能轉(zhuǎn)化為液壓能,為各類執(zhí)行元件提供穩(wěn)定且高效的動力輸出。深入了解 REXROTH 葉片泵的技術(shù)特性,對于優(yōu)化液壓系統(tǒng)設(shè)計、提高設(shè)備運行效率以及確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行具有重要意義。 二、工作原理 2.1 單作用葉片泵工作原理 單作用 REXROTH 葉片泵主要由轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤和端蓋等部件構(gòu)成。定子內(nèi)表面呈圓柱形孔,轉(zhuǎn)子與定子存在偏心。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,葉片在離心力以及通入葉片根部壓力油的雙重作用下,頂部緊密貼緊定子內(nèi)表面。此時,兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉(zhuǎn)子之間形成密封工作腔。 當(dāng)轉(zhuǎn)子按逆時針方向旋轉(zhuǎn),右側(cè)葉片向外伸出,密封工作腔容積逐漸增大,產(chǎn)生真空,油箱中的油液在大氣壓力作用下,通過吸油口和配油盤窗口被吸入工作腔。而在左側(cè),葉片往里縮進,密封腔容積逐漸縮小,腔內(nèi)油液經(jīng)配油盤另一窗口和壓油口被壓出并輸出到系統(tǒng)中。由于轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周,吸油和壓油各進行一次,故而稱為單作用泵。該泵轉(zhuǎn)子受到徑向液壓不平衡作用力,屬于非平衡式泵,其軸承負載相對較大。通過改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心量,能夠改變泵的排量,所以單作用葉片泵通常為變量泵。 2.2 雙作用葉片泵工作原理 雙作用 REXROTH 葉片泵的作用原理與單作用葉片泵類似,但定子表面結(jié)構(gòu)有所不同。其定子表面由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線共八個部分組成,且定子和轉(zhuǎn)子是同心的。 當(dāng)轉(zhuǎn)子按順時針方向旋轉(zhuǎn)時,在左上角和右下角處,密封工作腔容積逐漸增大,形成吸油區(qū);在左下角和右上角處,密封工作腔容積逐漸減小,為壓油區(qū)。吸油區(qū)和壓油區(qū)之間由一段封油區(qū)隔開。這種泵轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周,每個密封工作腔完成吸油和壓油動作各兩次,因此稱為雙作用葉片泵。由于泵的兩個吸油區(qū)和兩個壓油區(qū)徑向?qū)ΨQ,作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力徑向平衡,所以也被稱為平衡式葉片泵。雙作用葉片泵的瞬時流量存在脈動,當(dāng)葉片數(shù)為 4 的倍數(shù)時脈動率較小,因此雙作用葉片泵的葉片數(shù)一般取 12 或 16。 三、結(jié)構(gòu)特點 3.1 核心部件設(shè)計 葉片:葉片是葉片泵的關(guān)鍵部件之一,其形狀、材料和制造精度對泵的性能有著重要影響。REXROTH 葉片泵的葉片通常采用特殊的材料和熱處理工藝,以提高其耐磨性和強度。同時,葉片的形狀經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計,能夠在保證密封性能的前提下,減小葉片與定子之間的摩擦和磨損。例如,部分葉片采用了帶有一定角度的斜邊設(shè)計,有助于在葉片伸出和縮回時,更好地適應(yīng)定子內(nèi)表面的輪廓變化,降低沖擊和磨損。
定子:定子的內(nèi)表面形狀決定了葉片泵的工作特性。對于單作用葉片泵,定子內(nèi)表面為圓柱形孔,通過偏心設(shè)置實現(xiàn)變量功能;對于雙作用葉片泵,定子內(nèi)表面由特定的圓弧和過渡曲線組成,以保證在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中,密封工作腔能夠順利地完成吸油和壓油動作。REXROTH 在定子制造過程中,采用高精度的加工工藝和先進的材料,確保定子內(nèi)表面的精度和耐磨性,從而延長泵的使用壽命。
轉(zhuǎn)子:轉(zhuǎn)子作為葉片的載體,在泵的運行過程中高速旋轉(zhuǎn)。REXROTH 葉片泵的轉(zhuǎn)子通常采用高強度的鋼材制造,并經(jīng)過嚴格的動平衡測試,以確保在高速旋轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性和可靠性。轉(zhuǎn)子上的葉片槽加工,保證葉片在槽內(nèi)能夠靈活滑動,同時又能保持良好的密封性能。
3.2 配流盤結(jié)構(gòu) 配流盤在葉片泵中起著至關(guān)重要的作用,它負責(zé)控制油液的吸入和排出,確保吸油腔和壓油腔在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中相互隔離,使油液只能按照預(yù)定的方向流動。REXROTH 葉片泵的配流盤采用了特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇。配流盤上的配油窗口形狀和位置經(jīng)過精心設(shè)計,以優(yōu)化油液的流動特性,減少壓力損失和流量脈動。同時,配流盤表面通常采用耐磨涂層技術(shù),如氮化處理或鍍硬鉻等,提高其耐磨性和抗腐蝕性能,從而延長配流盤的使用壽命,保證泵的穩(wěn)定運行。 3.3 整體結(jié)構(gòu)布局 REXROTH 葉片泵在整體結(jié)構(gòu)布局上充分考慮了緊湊性、可靠性和維護便利性。泵體采用高強度的鑄鐵或鋁合金材料制造,具有良好的剛性和散熱性能。在設(shè)計上,將各個部件合理地組合在一起,使得泵的結(jié)構(gòu)緊湊,體積小、重量輕,便于安裝和集成到各種液壓系統(tǒng)中。同時,REXROTH 葉片泵的設(shè)計還便于維護和檢修,例如部分型號的泵采用了模塊化設(shè)計,當(dāng)某個部件出現(xiàn)故障時,可以方便地進行更換,減少停機時間,提高生產(chǎn)效率。 四、性能參數(shù) 4.1 壓力參數(shù) 額定壓力:額定壓力是指葉片泵在正常工作條件下允許達到的最高壓力。REXROTH 葉片泵的額定壓力范圍廣泛,常見的有 16MPa、21MPa、25MPa、31.5MPa 等不同等級,能夠滿足各種不同工況的需求。例如,在一些低壓液壓系統(tǒng)中,如小型機床的液壓驅(qū)動系統(tǒng),可能選用額定壓力為 16MPa 的葉片泵;而在一些高壓應(yīng)用場合,如大型注塑機的鎖模和射膠系統(tǒng),則需要使用額定壓力為 31.5MPa 甚至更高的葉片泵。
工作壓力:工作壓力是指葉片泵實際工作時所輸出的壓力,它取決于系統(tǒng)的負載需求。當(dāng)系統(tǒng)負載增加時,葉片泵的工作壓力隨之升高;當(dāng)系統(tǒng)負載降低時,工作壓力也相應(yīng)下降。REXROTH 葉片泵能夠根據(jù)系統(tǒng)負載的變化,自動調(diào)節(jié)輸出壓力,以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
4.2 流量參數(shù) 額定流量:額定流量是指在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下,泵每分鐘輸出的液體體積。流量的大小直接決定了液壓系統(tǒng)的工作速度。REXROTH 葉片泵的額定流量范圍多樣,用戶可以根據(jù)實際系統(tǒng)的流量需求選擇合適的型號。例如,對于一些需要快速動作的液壓執(zhí)行元件,如高速沖床的滑塊驅(qū)動液壓缸,就需要選用額定流量較大的葉片泵,以確?;瑝K能夠快速響應(yīng)并達到所需的工作速度。
排量:排量是指泵軸每轉(zhuǎn)一周,由其密封容腔幾何尺寸變化計算而得的排出液體的體積。對于定量葉片泵,排量為固定值;對于變量葉片泵,排量可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)。REXROTH 葉片泵既有定量泵型號,也有變量泵型號,能夠滿足不同用戶對流量控制的需求。例如,在一些需要精確控制流量的液壓系統(tǒng)中,如機床的進給系統(tǒng),可能會選用變量葉片泵,通過調(diào)節(jié)排量來實現(xiàn)對進給速度的精確控制。
4.3 轉(zhuǎn)速參數(shù) REXROTH 葉片泵的轉(zhuǎn)速范圍較寬,通常在 1000 - 5000 轉(zhuǎn) / 分鐘之間。較高的轉(zhuǎn)速可以提高泵的流量,但同時也會增加泵的噪聲和磨損。因此,在選擇葉片泵的轉(zhuǎn)速時,需要綜合考慮系統(tǒng)的流量需求、噪聲要求以及泵的使用壽命等因素。例如,在一些對噪聲要求較高的場合,如精密加工機床的液壓系統(tǒng),可能會選擇較低的轉(zhuǎn)速,以降低泵的運行噪聲;而在一些對流量要求較高、對噪聲限制相對較小的場合,如大型液壓站為多個執(zhí)行元件同時供液的情況,可以適當(dāng)提高泵的轉(zhuǎn)速,以滿足系統(tǒng)的流量需求。 4.4 REXROTH 葉片泵效率參數(shù) 容積效率:容積效率反映了泵內(nèi)泄漏的大小,是衡量葉片泵性能的重要指標之一。REXROTH 葉片泵的容積效率一般在 0.85 - 0.95 之間。泵的容積效率受到多種因素的影響,如密封性能、工作壓力、轉(zhuǎn)速等。REXROTH 通過優(yōu)化泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選用高質(zhì)量的密封材料,有效地降低了泵內(nèi)泄漏,提高了容積效率。例如,采用高精度的配合公差和優(yōu)質(zhì)的密封件,減少了油液從高壓腔向低壓腔的泄漏,從而提高了泵的實際輸出流量與理論流量的比值。
機械效率:機械效率與泵的摩擦損失有關(guān),REXROTH 葉片泵的機械效率約為 0.90 - 0.98。為了提高機械效率,REXROTH 在泵的設(shè)計和制造過程中,采取了一系列措施來降低摩擦損失。例如,對轉(zhuǎn)子、定子、葉片等運動部件的表面進行高精度加工和拋光處理,減小表面粗糙度,降低部件之間的摩擦系數(shù);選用低摩擦的軸承和潤滑材料,確保運動部件在良好的潤滑條件下工作,進一步減少摩擦損失??傂蕿槿莘e效率和機械效率的乘積,REXROTH 葉片泵憑借較高的容積效率和機械效率,使其總效率處于較高水平,能夠為液壓系統(tǒng)提供高效的動力轉(zhuǎn)換。
4.5 噪聲和振動參數(shù) 葉片泵在工作過程中會產(chǎn)生一定的噪聲和振動,其大小與泵的結(jié)構(gòu)、制造精度、轉(zhuǎn)速等因素密切相關(guān)?,F(xiàn)代的 REXROTH 葉片泵通常采用先進的設(shè)計和制造工藝,以降低噪聲和振動水平。例如,在結(jié)構(gòu)設(shè)計上,采用了優(yōu)化的流道設(shè)計,使油液在泵內(nèi)的流動更加順暢,減少了液流沖擊和紊流現(xiàn)象,從而降低了噪聲的產(chǎn)生;通過提高制造精度,保證了各個部件之間的配合精度,減少了因部件間的間隙和不平衡而引起的振動和噪聲;在泵體材料的選擇上,采用了具有良好吸振性能的材料,如鑄鐵等,能夠有效地吸收和衰減振動能量,進一步降低噪聲和振動對周圍環(huán)境的影響。REXROTH 葉片泵的噪聲和振動水平在同行業(yè)中處于較低水平,能夠滿足對噪聲和振動要求較高的應(yīng)用場合,如精密機床、醫(yī)療設(shè)備等。 五、應(yīng)用領(lǐng)域 5.1 工業(yè)制造領(lǐng)域 注塑成型機:在注塑成型機中,REXROTH 葉片泵主要用于高壓鎖模和射膠動作。其能夠提供穩(wěn)定且高壓的液壓動力,確保模具能夠快速、準確地閉合,并在注塑過程中以精確的壓力和速度將塑料熔體注入模具型腔。例如,在大型注塑機中,需要葉片泵能夠在短時間內(nèi)提供高流量、高壓力的油液,以滿足快速鎖模和高速射膠的工藝要求。REXROTH 葉片泵的快速響應(yīng)特性(響應(yīng)時間≤100 ms)和高壓力輸出能力,能夠保證注塑成型過程的高效、穩(wěn)定進行,提高塑料制品的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
機床液壓系統(tǒng):機床液壓系統(tǒng)對泵的性能要求較高,需要泵能夠提供穩(wěn)定的流量和壓力,以保證機床的各種運動部件能夠精確、平穩(wěn)地運行。REXROTH 葉片泵的低噪音設(shè)計(≤75 dB)和高精度流量控制特性,使其非常適合應(yīng)用于精密加工機床的液壓系統(tǒng)。例如,在數(shù)控車床、銑床等機床中,葉片泵為工作臺的進給、主軸的變速以及刀具的換刀等動作提供動力。其穩(wěn)定的流量輸出能夠保證工作臺的進給速度均勻、準確,從而提高加工精度;低噪音特性則為操作人員提供了一個相對安靜的工作環(huán)境,有利于提高工作效率和加工質(zhì)量。
冶金設(shè)備:冶金設(shè)備如軋機液壓站等,工作環(huán)境較為惡劣,通常需要泵能夠適應(yīng)高溫油液(油溫 ≤80℃)和粉塵環(huán)境。REXROTH 葉片泵采用了特殊的材料和密封結(jié)構(gòu),使其具有良好的耐高溫和防塵性能。在軋機液壓站中,葉片泵為軋輥的壓下、平衡以及軋機的快速換輥等動作提供液壓動力。其高壓力、大流量的輸出能力能夠滿足軋機在高速軋制過程中對液壓動力的需求,確保軋機的穩(wěn)定運行和高效生產(chǎn)。
5.2 工程機械領(lǐng)域 挖掘機:挖掘機在工作過程中需要頻繁地進行挖掘、回轉(zhuǎn)、提升等動作,這些動作對液壓系統(tǒng)的性能。REXROTH 葉片泵能夠為挖掘機的液壓系統(tǒng)提供強大的動力支持,其變量功能可以根據(jù)挖掘機不同工作工況的需求,自動調(diào)節(jié)輸出流量和壓力,實現(xiàn)節(jié)能高效的工作。例如,在挖掘作業(yè)時,當(dāng)挖掘阻力較大時,葉片泵能夠自動增加輸出壓力,以保證挖掘力;當(dāng)進行回轉(zhuǎn)等動作時,根據(jù)負載的變化,泵能夠及時調(diào)整輸出流量,使回轉(zhuǎn)動作更加平穩(wěn)、快速。REXROTH 葉片泵的可靠性和高效性,大大提高了挖掘機的工作性能和作業(yè)效率。
裝載機:裝載機主要用于物料的裝卸和搬運,其工作裝置的動作需要液壓系統(tǒng)提供穩(wěn)定的動力。REXROTH 葉片泵在裝載機中的應(yīng)用,能夠確保鏟斗的提升、翻轉(zhuǎn)以及動臂的升降等動作迅速、準確地完成。葉片泵的大流量輸出能力可以使裝載機在短時間內(nèi)完成物料的裝卸作業(yè),提高工作效率;同時,其良好的壓力控制性能能夠保證在不同負載條件下,工作裝置的動作都能夠平穩(wěn)進行,避免出現(xiàn)抖動和沖擊現(xiàn)象,保護設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)。
5.3 汽車制造領(lǐng)域 汽車生產(chǎn)線設(shè)備:在汽車制造過程中,生產(chǎn)線設(shè)備如沖壓機、焊接機器人等需要高精度、高可靠性的液壓系統(tǒng)來保證生產(chǎn)的順利進行。REXROTH 葉片泵能夠為這些設(shè)備提供穩(wěn)定的液壓動力,滿足其對流量和壓力的精確控制要求。例如,在沖壓機中,葉片泵為沖壓模具的閉合和沖壓動作提供高壓油液,確保沖壓過程的精度和穩(wěn)定性,保證汽車零部件的沖壓質(zhì)量;在焊接機器人的液壓驅(qū)動系統(tǒng)中,葉片泵能夠根據(jù)機器人的動作要求,快速、準確地調(diào)節(jié)輸出流量和壓力,使機器人的焊接動作更加靈活、精確,提高焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
汽車檢測設(shè)備:汽車檢測設(shè)備如液壓式汽車舉升機、制動系統(tǒng)檢測設(shè)備等也廣泛應(yīng)用了 REXROTH 葉片泵。在液壓式汽車舉升機中,葉片泵將液壓油加壓后輸送到液壓缸,實現(xiàn)汽車的平穩(wěn)舉升。其高壓力輸出能力和穩(wěn)定的流量特性,能夠保證舉升機在舉升不同重量的汽車時,都能夠安全、可靠地工作;在制動系統(tǒng)檢測設(shè)備中,葉片泵為模擬制動壓力的產(chǎn)生提供動力,通過精確控制輸出壓力,能夠準確檢測汽車制動系統(tǒng)的性能,確保汽車行駛的安全性。
六、選型指南 6.1 流量匹配 根據(jù)液壓系統(tǒng)的實際流量需求,選擇合適排量的 REXROTH 葉片泵。在計算系統(tǒng)流量需求時,需要考慮執(zhí)行元件的運動速度、負載情況以及同時工作的執(zhí)行元件數(shù)量等因素。例如,如果系統(tǒng)中有多個液壓缸同時工作,且每個液壓缸的運動速度和負載不同,就需要綜合計算每個液壓缸在不同工況下的流量需求,然后根據(jù)系統(tǒng)的工作循環(huán)要求,確定泵的額定流量。在選擇泵的排量時,應(yīng)確保泵在額定轉(zhuǎn)速下的輸出流量能夠滿足系統(tǒng)的最大流量需求,同時還要考慮一定的余量,以應(yīng)對系統(tǒng)可能出現(xiàn)的瞬間流量峰值。但也不宜選擇過大排量的泵,以免造成能源浪費和系統(tǒng)成本增加。 6.2 壓力匹配 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力要求,選擇額定壓力合適的 REXROTH 葉片泵。系統(tǒng)的工作壓力取決于執(zhí)行元件所克服的負載,包括工作阻力、慣性力、摩擦力等。在確定泵的額定壓力時,應(yīng)考慮系統(tǒng)在工況下的壓力需求,并留有一定的安全余量。一般來說,泵的額定壓力應(yīng)比系統(tǒng)的最高工作壓力高 10% - 20%,以確保泵在長期運行過程中能夠穩(wěn)定可靠地工作。例如,對于一個工作壓力為 20MPa 的液壓系統(tǒng),在選擇葉片泵時,應(yīng)優(yōu)先考慮額定壓力在 22MPa - 24MPa 之間的型號。 6.3 介質(zhì)兼容性 REXROTH 葉片泵推薦使用 ISO VG32/46 抗磨液壓油,其粘度范圍一般在 10 - 1000 cSt 之間。在實際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)工作環(huán)境溫度、泵的轉(zhuǎn)速以及系統(tǒng)的具體要求等因素,選擇合適粘度的液壓油。如果液壓油的粘度過高,會增加泵的吸油阻力,導(dǎo)致泵的噪聲增大、效率降低,甚至可能出現(xiàn)吸油困難的情況;如果粘度過低,會增加泵內(nèi)泄漏,降低泵的容積效率和輸出壓力。此外,還需要確保液壓油的清潔度符合要求,防止雜質(zhì)顆粒進入泵內(nèi),造成部件磨損和損壞。一般要求液壓油的污染等級達到 NAS 9 級以下。在一些特殊工況下,如高溫、高濕度環(huán)境或接觸腐蝕性介質(zhì)等,可能需要選用特殊類型的液壓油或?qū)Ρ眠M行特殊的防腐處理,以保證泵的正常運行和使用壽命。 6.4 其他考慮因素 轉(zhuǎn)速范圍:根據(jù)原動機的轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)的工作要求,選擇能夠適應(yīng)相應(yīng)轉(zhuǎn)速范圍的 REXROTH 葉片泵。泵的轉(zhuǎn)速過高可能會導(dǎo)致噪聲增大、磨損加劇,甚至出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象;轉(zhuǎn)速
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