【正文】 因此，葉片泵的噪聲控制成了一個(gè)急待解決的問(wèn)題。在葉片泵的低噪聲研究中，定子內(nèi)曲線一直被有關(guān)專家視為關(guān)鍵因素。為了解決這一問(wèn)題，有必要對(duì)葉片泵定子內(nèi)曲線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步降低葉片泵工作時(shí)的噪聲，提高其工作效率。 本文研究目標(biāo)及內(nèi)容本文對(duì)汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，對(duì)汽車助力轉(zhuǎn)向泵，主要是雙作用葉片泵進(jìn)行了介紹。通過(guò)對(duì)葉片泵的定子曲線進(jìn)行分析對(duì)比，高次型曲線能充分滿足葉片泵對(duì)定子曲線徑向速度、加速度和躍動(dòng)等特性的要求，尤其在控制葉片振動(dòng)，降低噪聲方面具有出的優(yōu)越性。本文主要對(duì)高次型定子曲線進(jìn)行了分析。 雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)配油盤。雙作用葉片泵的配油盤,在盤上有兩個(gè)吸油窗口4和兩個(gè)壓油窗口3,窗口之間為封油區(qū),通常應(yīng)使封油區(qū)對(duì)應(yīng)的中心角β稍大于或等于兩個(gè)葉片之間的夾角，否則會(huì)使吸油腔和壓油腔連通，造成泄漏，當(dāng)兩個(gè)葉片間密封油液從吸油區(qū)過(guò)渡到封油區(qū)(長(zhǎng)半徑圓弧處)時(shí),其壓力基本上與吸油壓力相同,但當(dāng)轉(zhuǎn)子再繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小角度時(shí)，使該密封腔突然與壓油腔相通，使其中油液壓力突然升高,油液的體積突然收縮,壓油腔中的油倒流進(jìn)該腔,使液壓泵的瞬時(shí)流量突然減小,引起液壓泵的流量脈動(dòng)、壓力脈動(dòng)和噪聲,為此在配油盤的壓油窗口靠葉片從封油區(qū)進(jìn)入壓油區(qū)的一邊開有一個(gè)截面形狀為三角形的三角槽(又稱眉毛槽),使兩葉片之間的封閉油液在未進(jìn)入壓油區(qū)之前就通過(guò)該三角槽與壓力油相連,其壓力逐漸上升,因而緩減了流量和壓力脈動(dòng)，并降低了噪聲。環(huán)形槽c與壓油腔相通并與轉(zhuǎn)子葉片槽底部相通,使葉片的底部作用有壓力油。(2)定子曲線。定子曲線是由四段圓弧和四段過(guò)渡曲線組成的。過(guò)渡曲線應(yīng)保證葉片貼緊在定子內(nèi)表面上,保證葉片在轉(zhuǎn)子槽中徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)速度和加速度的變化均勻,使葉片對(duì)定子的內(nèi)表面的沖擊盡可能小。過(guò)渡曲線如采用阿基米德螺旋線,則葉片泵的流量理論上沒有脈動(dòng),可是葉片在大、小圓弧和過(guò)渡曲線的連接點(diǎn)處產(chǎn)生很大的徑向加速度,對(duì)定子產(chǎn)生沖擊,造成連接點(diǎn)處嚴(yán)重磨損,并發(fā)生噪聲。在連接點(diǎn)處用小圓弧進(jìn)行修正,可以改善這種情況,在較為新式的泵中采用“等加速一等減速”曲線,如圖315(a)所示。這種曲線的極坐標(biāo)方程為：ρ=r+ θ2 (0＜θ＜a/2 ρ=2rR+ (θ ) (a/2＜θ＜a (321)式中符號(hào)見圖315所示。圖1定子過(guò)渡曲線由式(321)可求出葉片的徑向速度dp/dt和徑向加速度d2p/dt2,可知:當(dāng)0＜θ＜α/2時(shí),葉片的徑向加速度為等加速度,當(dāng)α/2＜θ＜α?xí)r等減速。由于葉片的速度變化均勻,故不會(huì)對(duì)定子內(nèi)表面產(chǎn)生很大的沖擊,但是,在θ=0、θ=α/2和θ=α處,葉片的徑向加速度仍有突變,還會(huì)產(chǎn)生一些沖擊,如圖215(b)所示。所以在國(guó)外有些葉片泵上采用了三次以上的高次曲線作為過(guò)渡曲線。(3)葉片的傾角。葉片在工作過(guò)程中,受離心力和葉片根部壓力油的作用,使葉片和定子緊密接觸。當(dāng)葉片轉(zhuǎn)至壓油區(qū)時(shí),定子內(nèi)表面迫使葉片推向轉(zhuǎn)子中心,它的工作情況和凸輪相似,葉片與定子內(nèi)表面接觸有一壓力角為β,且大小是變化的,其變化規(guī)律與葉片徑向速度變化規(guī)律相同,即從零逐漸增加到最大,又從最大逐漸減小到零,因而在雙作用葉片泵中,將葉片順著轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)方向前傾一個(gè)θ角，使壓力角減小到β′,這樣就可以減小側(cè)向力FT,使葉片在槽中移動(dòng)靈活,并可減少磨損,如圖316所示,根據(jù)雙作用葉片泵定子內(nèi)表面的幾何參數(shù),其壓力角的最大值βmax≈24176。一般取θ=(1/2)βmax,因而葉片泵葉片的傾角θ一般10176?！?4176。YB型葉片泵葉片相對(duì)于轉(zhuǎn)子徑向連線前傾13176。但近年的研究表明,葉片傾角并非完全必要,某些高壓雙作用葉片泵的轉(zhuǎn)子槽是徑向的,且使用情況良好。第二章 泵體及定子曲線的設(shè)計(jì)及優(yōu)化 雙作用葉片泵的工作原理 （參考文獻(xiàn)[4]）如圖31所示為雙作用式葉片泵工作原理圖。雙作用葉片泵由泵體、定子,轉(zhuǎn)子、葉片、左、右配流盤和傳動(dòng)軸組成。定子與轉(zhuǎn)子中心重合。定子 圖2雙作用葉片泵的工作原理圖與泵體固定在一起，其內(nèi)表面是由與轉(zhuǎn)子同心的四段圓弧組成，即兩段半徑為R的大圓弧和兩段半徑為r的小圓弧及四段過(guò)渡曲線組成。當(dāng)葉片由小半徑向大半徑移動(dòng)時(shí)，兩葉片間密封容腔容積逐漸增大，由于產(chǎn)生局部真空，使油液在大氣壓作用下，通過(guò)吸油窗口從油箱吸入泵內(nèi)，而當(dāng)從大半徑向小半徑移動(dòng)時(shí)，葉片后縮，容積逐漸減小，油壓上升，將油從壓油窗口壓出。當(dāng)泵連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠重復(fù)吸油、壓油過(guò)程而連續(xù)供油。由于雙作用葉片泵有兩個(gè)吸油腔，兩個(gè)壓油腔，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，葉片泵便完成兩次吸油、兩次壓油過(guò)程，故稱雙作用式葉片泵。且兩對(duì)吸壓油腔是對(duì)稱于轉(zhuǎn)子軸分布的，故徑向液壓力對(duì)其作用力為零，即是平衡的，故又稱此泵為卸荷(平衡)葉片泵，因排量不可調(diào)，所以稱為定量泵。（參考文獻(xiàn)[2]） 圖3 葉片泵定子曲線雙作用葉片泵的定子曲線半徑為R和 r的大，為使吸油壓油順利進(jìn)行，使泵正常工作，對(duì)過(guò)渡曲線的要求是：能保證葉片貼緊在定子內(nèi)表面上，以形成可靠的密封工作，腔能使葉片在槽內(nèi)徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)速度，加速度變化均勻，以減小流量的脈動(dòng)了，當(dāng)葉片沿著槽向外運(yùn)動(dòng)時(shí)，葉片對(duì)定子內(nèi)表面的沖擊應(yīng)盡量小，以減小定子曲面的磨損。為了便于分析討論定子曲線的特征,過(guò)渡曲線徑向通常用極坐標(biāo)表示, 分別為過(guò)渡和圓弧的包角，定子中心O到曲線上任一點(diǎn)的矢徑 是轉(zhuǎn)角 的函數(shù)，變化范圍為0a，定子曲線的范圍角(幅角)，定義 為曲線的速度 為曲線的加速度， 為曲線的加速度變化率，以后稱躍動(dòng)， 是轉(zhuǎn)角速度。 常數(shù)，定子曲線的升程是長(zhǎng)半徑之差。2. 定子曲線對(duì)噪聲的影響定子曲線對(duì)葉片泵噪聲的影響表現(xiàn)為兩個(gè)方面:(1)由定子曲線產(chǎn)生的流量的脈動(dòng)。(2)由定子曲線產(chǎn)生的葉片運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)而造成的機(jī)械噪聲，通常表現(xiàn)為葉片與定子內(nèi)撞擊振動(dòng)，這種撞擊振動(dòng)說(shuō)明在泵運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，葉片有瞬時(shí)脫離定子的現(xiàn)象。通常，大多數(shù)雙作用葉片泵的定子內(nèi)曲線采用的是等加速等減速曲線(又稱拋物線型曲線)，也有一部分用的是正弦曲線和余弦曲線。它們的軌跡、速度、加速度和躍動(dòng)。曲線如圖33所示圖 33 常見定子曲線特性將上述各項(xiàng)特性隨過(guò)渡角變化的數(shù)學(xué)方程列于表31中。表31 常見定子曲線的數(shù)學(xué)方程2. 各種定子過(guò)渡曲線特點(diǎn)分析定子過(guò)渡曲線通常有正弦加速曲線，余弦加速曲線，等加速等減速曲線，修正的阿基米德螺線幾種。采用正弦曲線作過(guò)渡曲線，則在過(guò)渡區(qū)，葉片的徑向加速度按正弦規(guī)律變化，葉片不會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊和柔性沖擊，但葉片的最大加速度較大，在過(guò)渡區(qū)葉片容易產(chǎn)生脫空現(xiàn)象；采用阿基米德螺線作為過(guò)渡曲線時(shí)，則過(guò)渡曲線的徑向升程或極半徑按阿基米德螺線規(guī)律變化，葉片在阿基米德螺線上滑動(dòng)時(shí)，葉片連接點(diǎn)易磨損。采用等加速等減速過(guò)渡曲線，在連接點(diǎn)處，在過(guò)渡曲線與圓弧的連接點(diǎn)及過(guò)渡曲線的中點(diǎn)加速度發(fā)生突變而造成“軟沖”現(xiàn)象。高次曲線通過(guò)對(duì)參數(shù)的調(diào)整可滿足瞬時(shí)流量均勻性和減小振動(dòng)的要求。國(guó)內(nèi)外的研究表明，采用高次曲線葉片泵的噪聲通常是較小的，為現(xiàn)代高性能低噪聲葉片泵廣泛采用。從控制葉片的振動(dòng)和噪聲來(lái)說(shuō)，上述三種定子內(nèi)曲線都不具備良好的性能，不是理想的無(wú)沖擊的定子內(nèi)曲線，不適應(yīng)于高性能低噪聲葉片泵。3. 高次型曲線高次曲線方程的通式可寫成: 為使該方程的三階導(dǎo)數(shù)存在而且連續(xù)光滑變化，次數(shù)至少不得低于5次，即要求n≥5。為了限制 和 的值，保證葉片受力良好，方程次數(shù)也不宜太高，一般取 ≤8。由此可以得到5次、6次、7次、8次四條定子曲線，這些高次曲線已在國(guó)內(nèi)新開發(fā)的葉片泵中獲得成功的應(yīng)用，實(shí)踐證明該方法對(duì)降低葉片的振動(dòng)與噪聲有較明顯的作用。 定子曲線的設(shè)計(jì)及優(yōu)化 無(wú)沖擊、低噪聲定子曲線的特性（參考文獻(xiàn)[12]）無(wú)沖擊、低噪聲葉片泵對(duì)定子曲線的速度、加速度、躍動(dòng)等特性的具體要求是:(1)速度特性 速度特性曲線光滑連續(xù)，沿線有突變。為保證葉片泵輸出流量脈動(dòng)盡可能小，要求相鄰間隔為葉片間隔角的任意點(diǎn)的速度組合等于或近于常數(shù)。(2)加速度特性 加速度特性曲線連續(xù)光滑，沒有突變，不出現(xiàn)加速度為無(wú)窮大的點(diǎn)。最大加速度受葉片不脫離定子條件的限制。(3)加速度變化率