1、 葉片泵的結構設計與造型葉片泵在液壓系統中應用非常廣泛，它具有結構緊湊、體積小、運轉平穩、噪聲小、使用壽命長等優點，但也存在著結構復雜、吸油性能差、對油液污染比較敏感等缺點。在此次課題設計過程過學習了解它的分類、結構特點、工作原理、應用場合等，在對流量，壓力等技術參數進行計算的基礎上，運用UG軟件完成了一種典型葉片泵的設計，包括實體造型、裝配圖、工程圖。第一章 葉片泵概述1.1 葉片泵的分類 液壓泵是液壓系統的動力裝置，它將原動機輸入的機械能轉化為液體的壓力能。按不同的分類原則，劃分如下：1.按工作原理可分為 （1）葉片式泵、容積式泵、其它類泵。其中葉片式泵有立式泵、高速泵等；容積式泵有往復泵

2、，如活塞（柱塞）泵、隔膜泵等；回轉泵如齒輪泵、螺桿泵等。2葉片泵按結構分為單作用泵和雙作用泵。單作用式葉片泵主要做變量泵使用，雙作用式葉片泵主要做定量泵使用。1.2葉片泵工作原理1.2.1雙作用式葉片泵的原理當電機帶動轉子沿轉動時，葉片在離心力和葉片底部壓力油的雙重作用下向外伸出，其頂部緊貼在定子表面上。處于四段同心圓弧上的四個葉片分別與轉子外表面、定子表面與兩個配流盤組成四個密封工作油腔。這些油腔隨著轉子的轉動，密封工作油腔產生由小到大或由大到小的變化，可以通過配流盤的吸油窗口（與吸油口相連）或排油窗口（與排油口相連）將油液吸入或壓出。在轉子每轉過程中，每個工作油腔完成兩次吸油和壓油，所以稱

3、為雙作用式葉片泵，由于高低壓腔相互對稱，軸受力平衡，為卸荷式。由于改善了機件的受力情況，所以雙作用葉片泵可承受的工作壓力比普通齒輪泵高，一般國產雙作用葉片泵的公稱壓力為pa。圖1.1 雙作用葉片泵工作原理1 定子；2壓油口；3轉子；4葉片；5吸油口1.2.2單作用葉片泵的原理單作用葉片泵的工作原理如圖所示，單作用葉片泵由轉子1、定子2、葉片3和端蓋等組成。定子具有圓柱形表面，定子和轉子間有偏心距。葉片裝在轉子槽中，并可在槽滑動，當轉子回轉時，由于離心力的作用，使葉片緊靠在定子壁，這樣在釘子、轉子、葉片和兩側配油盤間就形成若干個密封的工作空間，當轉子按圖示的方向回轉時，在圖的右部，葉片逐漸伸出，

4、葉片間的工作空間逐漸增大，從吸油口吸油，這是吸油腔。在圖的左部，葉片被定子壁逐漸壓進槽，工作空間逐漸縮小，將油液從壓油口壓出，這是壓油腔，在吸油腔和壓油腔之間，有一段封油區，把吸油腔和壓油腔隔開，這種葉片泵在轉子每轉一周，每個工作空間完成一次吸油和壓油，因此稱為單作用葉片泵。轉子不停地旋轉，泵就不斷地吸油和排油。圖 1.2 單作用葉片泵工作原理1- 2- 3-1.3葉片泵的結構組成1.雙作用葉片泵的結構組成雙作用葉片泵由定子（定子的環由兩段大半徑圓弧、兩段小半徑圓弧和四段過渡曲線組成）、轉子（轉子與定子同心）、葉片、配油盤和傳動軸組成。圖 1.3 雙作用葉片泵的結構1-11軸承 2、6左右配流

5、盤 3、7前后蓋體 4葉片5定子 8端蓋 9傳動軸 10防塵圈 12螺釘 13 轉子2.單作用葉片泵的組成 單作用葉片泵是由定子（定子的環為圓）、轉子（轉子與定子存在偏心）、葉片、配流盤、和傳動軸組成。1.4葉片泵的結構特點1. 雙作用葉片泵的結構特點 l 雙作用葉片泵的徑向力平衡l 雙作用葉片泵為保證葉片自由滑動且始終緊貼定子表面，葉片槽根部全部通壓力油。l 合理設計過渡曲線形狀和葉片數（z8），可使理論流量均勻，噪聲低。l 定子曲線圓弧段圓心角配流窗口的間距角 葉片間夾角（= 2/ z）。為減少兩葉片間的密閉容積在吸壓油腔轉換時因壓力突變而引起的壓力沖擊，在配流盤的配流窗口前端開有減振槽。

6、雙作用葉片泵將壓力油引入葉片底部，平衡葉片頂部的液壓力，保證葉片與定子表面的良好接觸，但葉片經過吸油區時葉片底部沒有液壓力，附加的葉片底部的液壓力會加劇葉片的磨損，而且為了減少液壓沖擊和噪聲，避免困油現象，可以通過開卸荷槽來解決。2.單作用葉片泵的特點l 單作用葉片泵可以通過改變定子的偏心距 e 來調節泵的排量和流量。l 葉片槽根部分別通油，葉片厚度對排量無影響。l 因葉片矢徑是轉角的函數，瞬時理論流量是脈動的。葉片數取為奇數，以減小流量的脈動。1.5葉片泵的應用特點1.葉片泵的應用優點葉片泵的流量均勻，運轉平穩，噪聲小，體積小，總量輕。葉片泵在中低壓一般為8MPa,中高壓可達25MPa至32

7、MPa。2. 葉片泵的應用缺點葉片泵對油液的污染較齒輪泵敏感；又因葉片甩出力、吸油速度和磨損等因素的影響，泵的轉速不能太大，也不宜太小，一般可在6002500r/min圍使用；泵的結構也比齒輪泵復雜；吸入特性比齒輪泵差 。1.6單作用葉片泵與雙作用葉片泵的區別單作用葉片泵：1、單作用葉片泵為單數葉片（使流量均勻）2、單作用葉片泵的定子、轉子和軸受不平衡徑向力3、單作用葉片泵葉片底部的通油槽采取高壓區通高壓、低壓區通低壓，以使葉片底部和頂部的受力平衡，葉片靠離心力甩出。雙作用葉片泵：1、雙作用葉片泵為雙數葉片（使流量均勻）2、雙作用葉片泵定子、轉子和軸受平衡徑向力3、雙作用葉片泵的葉片底部的通油

8、槽均通以壓力油（定子曲線矢徑的變化率較大，在吸油區外伸的加速度較大，葉片的離心力不足以克服慣性力和摩擦力）1.7葉片泵的工作場合自從18世紀末開始運用液壓傳動到1759年英國制造第一臺水壓機，泵就隨液壓傳動應用而生。第二次世界大戰以后液壓元件迅速發展起來，被廣泛應用于工業、農業、航空、航海、等各個部門。在機床行業中應用更為普遍，葉片泵被重點用于在車床、銑床、拉床、鏜床、組合機床、機械手等設備的液壓系統中。1.8葉片泵的使用要點1.為了葉片泵可靠的吸油，其轉子轉速不能太低，但也不能過高6001500轉r/min比較適宜。轉速太低，葉片不能押緊在定子表面上，故不能吸油；轉速過高，則造成泵的“吸空”

9、現象，使泵工作不正常。2.葉片泵使用的液壓油粘度應在適中。粘度太大，吸油阻力增大，影響泵的流量；粘度太小，因間隔影響，真空度不夠，給吸油造成影響。3.葉片泵對液壓油的污染物很敏感，工作可靠性較差，油液不清潔會使葉片卡死，因此必須注意液壓油的過濾和環境的清潔。4.葉片泵的葉片有安裝傾角，故轉子只允許單項旋轉。1.9葉片泵的故障和故障產生的原因以與解決措施葉片泵故障產生故障原因解決措施葉片泵不出油和葉片泵沒有壓力1、吸油高度太高或液面太低2、濾油器堵塞3、葉片泵電動機反轉4、工作油液粘度太厚5、油泵啟動轉速太低1、增加油液或降低吸油高度2、清洗濾油器或更換濾油器3、更正葉片泵電機轉向4、采用推薦油

10、液或提高油溫5、提高油泵轉速至公稱轉速葉片泵噪聲異常1、油道有空氣2、濾油器容量太小或雜物堵塞3、葉片泵與電機安裝不同心1、檢查各接合面的密封性2、清洗濾油器或更換濾油器3、校正同軸度0.05mm葉片泵壓力振擺大1、 進油口和接管連接處漏氣2、液壓系統溢流閥不穩定1、檢查并鎖緊聯接件或使用密封膠帶保證嚴格密封2、修復溢流閥葉片泵噪聲過大1.吸油口或過濾器部分堵塞2.吸油口連接處密封不嚴，有空氣進入3.吸油口高度太大，油箱液面低4.泵與聯軸器不同軸或松動5.連接螺釘松動6.液壓油粘度太大，吸油口過濾器的通流能力小7.定子表面拉毛8.定子吸油區表面磨損9.個別葉片運動不靈活或裝反1.除去污物，使吸

11、油管路暢通2.加強密封，緊固連接件3.降低吸油口高度，向油箱加油4.重新安裝，使其同軸心，緊固連接件5.適當擰緊6.更換粘度適當的液壓油，更換通流能力較大的過濾器7.拋光定子表面8.將定子翻轉裝入9.逐個檢查、重裝、對不靈活葉片重新裝配葉片泵輸出流量不足甚至完全不排油1. 電動機轉向不對2. 油箱液面過低3. 吸油管路或過濾器堵塞4. 電動機轉速過低 5. 油粘度過大6. 配油盤端面磨損7. 葉片于定子表面接觸不良8. 葉片在葉片槽卡死或移動不靈活9. 連接螺釘松動10. 溢流閥失靈1. 糾正轉向2. 補油至油標線3. 疏通吸油管路，清洗過濾器4. 使轉速達到液壓泵的最低轉速以上5. 檢查油質

12、，更換粘度適合的液壓油或提高油溫6. 修磨端面或更換配油盤7. 修磨接觸面或更換葉片8. 逐個檢查，對移動不靈活的葉片重新研配9. 適當擰緊10. 調整、拆卸、清洗溢流閥泵溫升過高1.壓力過高，轉速太快2.油粘度過大3.油箱散熱條件差4.配油盤與轉子嚴重摩擦5.油箱容積太小6.葉片與定子表面磨損嚴重1.調整壓力閥，降低轉速 2.選用粘度適宜的油液 選用粘度適宜的油液3.加大油箱容積或增加冷卻裝置4.加大油箱容積或增加冷卻裝置5.加大油箱，擴大散熱面積6.修磨或更換葉片、定子，采取措施，減小磨損1.10國泵行業現狀與未來發展趨勢1.行業現狀 （ 1 ） 在過去的幾年，我國泵行業的技術發展趨勢越來

13、越與世界泵業技術發展趨向一致，但總體技術水平較低。 （ 2 ）在材料、工藝等基礎性研究方面取得了一定進展，為國產化提供了有利的依據。 （ 3 ）對一般通用泵的更新換代，從性能圍、結構型式、使用用途、方便維修和外觀質量以與系列化、標準化、通用程度方面有了進一步完善。 （ 4 ）國家采取積極的宏觀經濟調控政策，市場持續的需求增長，對環境保護的日益重視以與用戶日益嚴格和不斷變化的要求和需求都成為推動行業廠技術水平提升的主要動力。 （ 5 ） 產品制造工藝水平有了一定的提高，特別是近兩年一些企業擴建和添置了設備，裝備水平、工藝設備得到了進一步完善，但缺少先進的檢測和試驗手段。 （ 6 ）產品品種依然比

14、國外先進國家少。 （ 7 ）可靠性、可維修性、壽命有了一定的提高。 （8 ） 在高、精、尖技術含量高的產品領域，泵產品供不應求。 （ 9 ） 各種泵產品出口大幅度增長，從另一個側面也反映了國泵行業在某些品種的泵技術方面有了明顯的提高。 （ 10 ）泵行業生產企業的發展正處于一個兩級分化的關鍵時期。 （ 11 ）國家重點工程所需要的高技術含量配套用泵的研制取得了一定的進展，配套能力有所提高。2.發展環境分析和需求預測 （ 1 ）電力用泵 在“十五”后兩年、“十一五”與未來 20 年中，我國電力工業將以更高速度發展。 （ 2 ）石化用泵 石化用泵發展方向主要是大型化、高速化、機電一體化與泵產品成套

15、化、標準化、系列化和通用化；多品種、性能廣、壽命長與高可靠性；高效率、小型化；泵用密封、軸承生產大型化和專業化。特別是高溫泵、低溫泵和超低溫泵、高速泵、精密計量泵、耐腐蝕泵、高速泵、精密計量泵、耐腐蝕泵、輸送粘稠介質和帶固體顆粒介質泵、屏蔽泵的技術將快速發展，需求量將大幅度增加。 （ 3 ）環保、城建用泵 環保是我國一項基本國策，“十五”期間國家環保投資 7000 億元，占同期 GDP 的 1.3% 。環保與城市自來水供應領域需求各類泵約 20 000 臺。 （ 4 ）“三農”與城鄉用泵 隨著西部大開發進程加快以與中央對“三農”的重視，“十五”期間“三農”與城鄉用泵的增長率約為 16% 。按此

16、增長率測算“十一五”期間每年需農業泵可達 600 700 萬臺。 （ 5 ）礦山與漿體輸送用泵 礦山工業在我國國民經濟建設中占有十分重要的地位。礦山與冶煉行業使用各種漿體和固液混符合物輸送泵，這種泵對材質要求很高，要耐磨損，同時無堵塞、高可靠、壽命長。預計“十一五”期間需污水離心泵、單級雙吸離心泵、多級離心泵、潛水泵與備件等 2 萬臺套。 （ 6 ）南水北調工程 該工程是當今世界上最大的調水工程，預計建設期長達 50 年，總投資 5000 億元。該工程分為東線、中線、西線等三個工程，東線工程分三期。第一期工程總計 37 座泵站，第二期工程規劃新建 13 座泵站，第三期工程規劃新建 17 座泵站

17、， （ 7 ） 2008 年奧運會 將新建 13 座污水處理廠和 3 個垃圾處理廠，將投資近 1000 億元用于城市環境治理和保護。 （ 8 ） 2010 年世博會，包括展館城市基礎設施、水資源改善、舊城改造等任務項目，直接投資達 30 億美元。3.發展目標 “十一五”期間，泵行業將以 25% 的平均速度發展。 2010 年工業總產值（不變價）將達 995 億元。銷售產值將達到 1016 億元。產品銷售收入將達到 1190 億元。 泵產品國市場占有率，“十一五”期間預計可達到 92% 。由于國家注重重大工程國產化率的提高，因此，火電、核電和“三大化工”中的重點產品市場占有率預計可達 80% 8

18、5% 。第二章 葉片泵結構設計與造型本次畢業設計運用UG軟件完成葉片泵實體造型。2.1 UG軟件簡介Unigraphics（簡稱UG）是美國推出的集CAD/CAE/CAM一體的三維參數化軟件，廣泛應用于航空、航天、汽車、造船、通用機械和電子等工業領域。自1960年McDonnell Douglas Automation公司成立到2001年以后 發布NX1.0；NX2.0；NX3.0；NX4.0；NX5.0等版本，UG經歷50年的發展過程，已成為當今世界最先進的計算機輔助設計、分析和制造軟件。它具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和產生工程圖等設計功能；而且，在設計過程中可進行有限元分析、機構

19、運動分析、動力學分析和仿真模擬，提高設計的可靠性；同時，可用建立的三維模型直接生成數控代碼，用于產品的加工，其后處理程序支持多種類型數控機床。另外它所提供的二次開發語言UG/OPen GRIP，UG/open API簡單易學，實現功能多，便于用戶開發專用CAD系統其它高科技應用領域的機械設計和模具加工自動化的市場上得到了廣泛的應用。UG一直在支持美國通用汽車公司實施目前全球最大的虛擬產品開發項目，同時也是日本著名汽車零部件制造商DENSO公司的計算機應用標準，并在全球汽車行業得到了很大的應用，如Navistar、底特律柴油機廠、Winnebago和Robert Bosch AG 等。 另外，U

20、G軟件在航空領域也有很好的的表現：在美國的航空業，安裝了超過10,000套UG軟件；在俄羅斯航空業，UG軟件具有90%以上的市場；在北美汽輪機市場，UG軟件占80%。UGS在噴氣發動機行業也占有領先地位，擁有如Pratt & Whitney和GE 噴氣發動機公司這樣的知名客戶。航空業的其它客戶還有：B/E航空公司、波音公司、 以色列飛機公司、英國航空公司、Northrop Grumman、伊爾飛機和Antonov。 同時，UGS公司的產品同時還遍布通用機械、醫療器械、電子、高技術以與日用消費品等行業，如：3M、Will-Pemco、Biomet、Zimmer、飛利浦公司、吉列公司、Timex、

21、 Eureka 和Arctic Cat等。UG進入中國以后，其在中國的業務有了很大的發展，中國已成為其遠東區業務增長最快的國家。在此次課題設計過程中，主要運用UG軟件強大的實體建模功能和繪圖功能，完成了葉片泵的殼體、特征零件與所有標準件的繪制和導出工程圖的任務。2.2特征零件的設計過程2.2.1配油盤的設計過程1拉伸增料；先繪制草圖后拉伸成基體如圖2.1所示圖2.12孔建模；先做與空等直徑的圓柱體后與基體用布爾運算求差如圖2.2所示圖2.23拉伸求差；繪制草圖拉伸布爾求差如圖2.3所示圖2.34最后處理；做倒圓角等完成零件建模如圖2.4所示圖2.42.2.2定子的設計過程1繪制好草圖后拉伸建模

22、如圖2.5所示 圖2.52倒圓角如圖2.6圖2.63打孔如圖2.7圖2.72.2.3轉子的設計過程1拉伸得到實體圓柱如圖2.8圖2.83繪制草圖拉伸求差得到槽如圖2.9圖2.94對實體特征做環形陣列得到最終零件如圖2.10圖2.102.2.4端蓋的設計過程1繪制草圖并拉伸建模得到基體如圖2.11圖2.112做四角倒圓角如圖2.12圖2.123繪制草圖并拉伸求差如圖2.13圖2.134圓臺建模如圖2.14圖2.145對圓臺做倒圓角處理如圖2.15圖2.156在草圖基面中繪制草圖并拉伸求差得到中間的孔如圖2.16圖2.167先打一個孔并調整位置到合適如圖2.17圖2.178利用實體命令下的環形陣列

23、做出其它的孔如圖2.18圖2.189利用拉伸求差做出圓臺上的其它孔如圖2.19圖2.1910利用螺紋命令做螺紋顯示詳細如圖2.20圖2.2011環形陣列螺紋特征做出其它孔的螺紋如圖2.21圖2.2112繪制草圖拉伸得到圓環臺如圖2.22圖2.222.2.5后端蓋的設計過程1利用長方體建模功能建立基體如圖2.23圖2.232倒圓角如圖2.24圖2.243倒斜角如圖2.25圖2.254邊倒圓如圖2.26圖2.265拉伸求差做腔如圖2.27圖2.276在中間打孔如圖2.28圖2.287拉伸求差做中間的環形槽如圖2.29圖2.298做環形槽的部倒圓角處理如圖2.30圖2.309做定位銷孔如圖2.31圖

24、2.3110打四個螺釘孔如圖2.32圖2.3211做螺紋如圖2.33圖2.3312環形陣列做出其它四個螺紋如圖2.34圖2.3413建立基面繪制草圖拉伸建模如圖2.35圖2.3514在凸臺上打沉頭孔如圖2.36圖2.3615對凸臺底部做倒圓角如圖2.37圖2.3716完成建模如圖2.38圖2.382.2.6軸的設計過程1利用圓柱體命令做出圓柱體如圖2.39圖2.402用圓臺命令做出細長軸如圖2.41圖2.413同上做出小圓臺如圖2.42圖2.424建立基準面并作草圖拉伸得到如圖2.43特征圖2.435建立基面做草圖拉伸得到花鍵如圖2.44圖2.446在軸兩端做沉頭孔如圖2.45圖2.457對軸

25、做倒圓角處理如圖2.46圖2.468建立基面并作草圖拉伸求差得到花鍵如圖2.48圖2.47至此，特征零件的實體設計完成，最終結果如圖2.49與2.50所示圖2.48圖2.49第三章 總結本文主要闡述了，葉片泵的分類、原理、組成、特點、單作用和雙作用葉片泵的區別和UG軟件對葉片泵的建模過程以與UG軟件對葉泵的實體造型。本文還簡要介紹了葉片泵的故障和故障長生的原因以與解決措施，還有泵行業在國的現狀與未來的發趨勢。1.通過本次畢業設計，學會了如何使用UG軟件對葉片泵進行實體造型。并能夠使用UG軟件的裝配功能完成一些零部件的裝配。2.在UG軟件建模的過程中，學會了對殼體、軸、配油盤等多個葉片泵零部件的

26、實體造型。3.在本設計中，通過在UG軟件對葉片泵的虛擬裝配，完成了對葉片泵的三維實體裝配。通過本次設計，我對葉片泵有了更深入的了解，對其結構與工作原理有了更多的認識。通過對UG軟件的建模功能模塊、裝配功能模塊等的學習，為以后的學習和應用提供了一些經驗，為以后的更好的學習打下了良好的基礎。致此設計是在胡宗政老師精心指導和大力支持下完成的，我謹懷誠摯的心情向指導老師以崇高的敬意和深深的意，感他在我論文撰寫過程中給予的熱情關懷、幫助，悉心指導和生活上的幫助。他淵博的學識和嚴謹的治學態度使我受益匪淺。同時，在此次畢業設計過程中我也學到了許多關于葉片泵方面的知識。畢業設計過程中，我在完成的同時也進一步加強了獨立思考的精神，并取得了一定的成績。通過遇到困難向老師同學請教，圖書館查閱資料，互聯網的信息檢索鍛煉了我解決問題的能力，增強了戰勝困難的信心。通過這次畢業設計，我相信在以后的學習和工作過程中，一定可以好好的解決問題，提高自己的能力，較快地適應工作和社會激烈的競爭，更加自信的投入到將來的學習和工作中去。參考文獻1 格梁科帕皮拉，吳仁榮葉片泵國防工業 1982；2 世煌葉片泵的非設計工況與其優化設計機械工業 2006；3 卡列林 郎繼興葉片泵的磨損科學技術 1990；4 A.T.特羅斯科蘭斯基葉片泵計算與結構機械工業