油液中气泡含量对高压叶片泵工作腔油液压力和叶片受力的影响

　　0　引言

　　在叶片泵的研究过程中,通常认为油液是不可压缩的,将油液体积弹性模数作为常值看待,但是随着叶片泵工作压力的升高,并且油液中也不可避免地混有气泡时 (这些气泡可能是难以消除的也可能是新生气泡)油液体积弹性模量数值便降低了,此时对于研究过程中的增量方程没有什么影响,而对微分方程的计算却有影响, 若再将弹性模数当常数看待便产生较大误差。所以油液中气泡含量对叶片泵特性影响的研究对叶片泵的设计、减小叶片泵的振动、改善叶片泵叶片的力性能都有深远 的意义,本文以35VQ型双作用子母叶片泵为研究对象[1]对叶片受力进行讨论。

　　子母叶片泵主要由定子、转子、一组嵌在转子槽中的叶片以及在转子和定子两侧的配流盘组成,定子曲线由两段大半径圆弧、两段小半径圆弧及4段过渡曲线组成的。

　　图1为配流盘、叶片组和转子结构图,叶片可以在叶片槽内滑动,母叶片下部中段嵌有活动的子叶片。在母叶片中间有一个由子叶片与母叶片围成的卵形压力油室, 为子母叶片中间油腔,叶片泵工作时,该油腔作用着排油腔油液的压力,而母叶片顶部和根部油液压力则随着转子的位置不同而不同[2-3]。

　　叶片泵工作时,其排油腔油液压力最高,而在排油腔的预升压区,工作腔中油液压力变化最显著、油液压缩厉害,所以本文针对油液中气泡含量对排油区油液压力与叶片受力的影响进行研究。

　　1　叶片泵预升压区工作腔油液压力的求解

　　1. 1　含有气泡的油液体积弹性模量E′与压力p关系

　　假设一定量的油液体积为V0,其中油液中气泡体积为Va0,纯油液体积为Vf0,则气泡的含量x0为:

　　设油液中气泡与纯油液体积比为x1,则:

　　当油液中含有气泡时,油液压力与含有气泡的油液弹性模量之间的关系为[4]:

　　式中E为油液实际体积弹性模量;E0为不含气泡油液的体积弹性模量,E0=1660MPa;p0为绝对大气压力,p0=1. 01×105;p为油液绝对压力;k=1. 4空气绝热指数。

　　取一系列气泡含量x0的值,带入上式计算,可以得到随着油液气泡含量数值的不同,其实际体积弹性模量E随油液压力p变化的曲线,如图2所示。

　　35VQ型子母叶片泵转速n=1800 r/min,预升压时间仅为1 ms左右,所以可以认为预升压工作腔油液压缩过程是一个绝热过程,满足(3)式条件。

　　1. 2　工作腔油液压力微分的建立及求解

　　当工作腔处在吸油区和大圆弧区时,工作腔油液的压力为大气压;工作腔处在排油区时,其油液的压力为ps;在工作腔由大圆弧区向排油区过渡时,即组成该工作 腔的前一叶片从过渡曲线起始点处开始向排油区运动,从图1可以看出,此时该工作腔通过叶片与配流盘之间的变过流截面阻尼三角槽和叶片底腔恒过流截面阻尼孔 引油,在考虑油液的可压缩性即弹性模量是变量的前提下,通过下式进行求解: