【正文】 因此，葉片泵的噪聲控制成了一個急待解決的問題。在葉片泵的低噪聲研究中，定子內曲線一直被有關專家視為關鍵因素。為了解決這一問題，有必要對葉片泵定子內曲線進行優(yōu)化設計，進一步降低葉片泵工作時的噪聲，提高其工作效率。 本文研究目標及內容本文對汽車助力轉向系統(tǒng)的工作原理進行了簡單分析，對汽車助力轉向泵，主要是雙作用葉片泵進行了介紹。通過對葉片泵的定子曲線進行分析對比，高次型曲線能充分滿足葉片泵對定子曲線徑向速度、加速度和躍動等特性的要求，尤其在控制葉片振動，降低噪聲方面具有出的優(yōu)越性。本文主要對高次型定子曲線進行了分析。 雙作用葉片泵的結構特點(1)配油盤。雙作用葉片泵的配油盤,在盤上有兩個吸油窗口4和兩個壓油窗口3,窗口之間為封油區(qū),通常應使封油區(qū)對應的中心角β稍大于或等于兩個葉片之間的夾角，否則會使吸油腔和壓油腔連通，造成泄漏，當兩個葉片間密封油液從吸油區(qū)過渡到封油區(qū)(長半徑圓弧處)時,其壓力基本上與吸油壓力相同,但當轉子再繼續(xù)旋轉一個微小角度時，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該腔,使液壓泵的瞬時流量突然減小,引起液壓泵的流量脈動、壓力脈動和噪聲,為此在配油盤的壓油窗口靠葉片從封油區(qū)進入壓油區(qū)的一邊開有一個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入壓油區(qū)之前就通過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，并降低了噪聲。環(huán)形槽c與壓油腔相通并與轉子葉片槽底部相通,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渡曲線組成的。過渡曲線應保證葉片貼緊在定子內表面上,保證葉片在轉子槽中徑向運動時速度和加速度的變化均勻,使葉片對定子的內表面的沖擊盡可能小。過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,可是葉片在大、小圓弧和過渡曲線的連接點處產生很大的徑向加速度,對定子產生沖擊,造成連接點處嚴重磨損,并發(fā)生噪聲。在連接點處用小圓弧進行修正,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。這種曲線的極坐標方程為：ρ=r+ θ2 (0＜θ＜a/2 ρ=2rR+ (θ ) (a/2＜θ＜a (321)式中符號見圖315所示。圖1定子過渡曲線由式(321)可求出葉片的徑向速度dp/dt和徑向加速度d2p/dt2,可知:當0＜θ＜α/2時,葉片的徑向加速度為等加速度,當α/2＜θ＜α時等減速。由于葉片的速度變化均勻,故不會對定子內表面產生很大的沖擊,但是,在θ=0、θ=α/2和θ=α處,葉片的徑向加速度仍有突變,還會產生一些沖擊,如圖215(b)所示。所以在國外有些葉片泵上采用了三次以上的高次曲線作為過渡曲線。(3)葉片的傾角。葉片在工作過程中,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。當葉片轉至壓油區(qū)時,定子內表面迫使葉片推向轉子中心,它的工作情況和凸輪相似,葉片與定子內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,將葉片順著轉子回轉方向前傾一個θ角，使壓力角減小到β′,這樣就可以減小側向力FT,使葉片在槽中移動靈活,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型葉片泵葉片相對于轉子徑向連線前傾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計及優(yōu)化 雙作用葉片泵的工作原理 （參考文獻[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,轉子、葉片、左、右配流盤和傳動軸組成。定子與轉子中心重合。定子 圖2雙作用葉片泵的工作原理圖與泵體固定在一起，其內表面是由與轉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的小圓弧及四段過渡曲線組成。當葉片由小半徑向大半徑移動時，兩葉片間密封容腔容積逐漸增大，由于產生局部真空，使油液在大氣壓作用下，通過吸油窗口從油箱吸入泵內，而當從大半徑向小半徑移動時，葉片后縮，容積逐漸減小，油壓上升，將油從壓油窗口壓出。當泵連續(xù)轉動，能夠重復吸油、壓油過程而連續(xù)供油。由于雙作用葉片泵有兩個吸油腔，兩個壓油腔，轉子每轉一轉，葉片泵便完成兩次吸油、兩次壓油過程，故稱雙作用式葉片泵。且兩對吸壓油腔是對稱于轉子軸分布的，故徑向液壓力對其作用力為零，即是平衡的，故又稱此泵為卸荷(平衡)葉片泵，因排量不可調，所以稱為定量泵。（參考文獻[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行，使泵正常工作，對過渡曲線的要求是：能保證葉片貼緊在定子內表面上，以形成可靠的密封工作，腔能使葉片在槽內徑向運動時速度，加速度變化均勻，以減小流量的脈動了，當葉片沿著槽向外運動時，葉片對定子內表面的沖擊應盡量小，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,過渡曲線徑向通常用極坐標表示, 分別為過渡和圓弧的包角，定子中心O到曲線上任一點的矢徑 是轉角 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， 是轉角速度。 常數(shù)，定子曲線的升程是長半徑之差。2. 定子曲線對噪聲的影響定子曲線對葉片泵噪聲的影響表現(xiàn)為兩個方面:(1)由定子曲線產生的流量的脈動。(2)由定子曲線產生的葉片運動不平穩(wěn)而造成的機械噪聲，通常表現(xiàn)為葉片與定子內撞擊振動，這種撞擊振動說明在泵運轉過程中，葉片有瞬時脫離定子的現(xiàn)象。通常，大多數(shù)雙作用葉片泵的定子內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。曲線如圖33所示圖 33 常見定子曲線特性將上述各項特性隨過渡角變化的數(shù)學方程列于表31中。表31 常見定子曲線的數(shù)學方程2. 各種定子過渡曲線特點分析定子過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。采用正弦曲線作過渡曲線，則在過渡區(qū)，葉片的徑向加速度按正弦規(guī)律變化，葉片不會產生剛性沖擊和柔性沖擊，但葉片的最大加速度較大，在過渡區(qū)葉片容易產生脫空現(xiàn)象；采用阿基米德螺線作為過渡曲線時，則過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時，葉片連接點易磨損。采用等加速等減速過渡曲線，在連接點處，在過渡曲線與圓弧的連接點及過渡曲線的中點加速度發(fā)生突變而造成“軟沖”現(xiàn)象。高次曲線通過對參數(shù)的調整可滿足瞬時流量均勻性和減小振動的要求。國內外的研究表明，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。從控制葉片的振動和噪聲來說，上述三種定子內曲線都不具備良好的性能，不是理想的無沖擊的定子內曲線，不適應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內新開發(fā)的葉片泵中獲得成功的應用，實踐證明該方法對降低葉片的振動與噪聲有較明顯的作用。 定子曲線的設計及優(yōu)化 無沖擊、低噪聲定子曲線的特性（參考文獻[12]）無沖擊、低噪聲葉片泵對定子曲線的速度、加速度、躍動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盡可能小，要求相鄰間隔為葉片間隔角的任意點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)加速度為無窮大的點。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