軸向柱塞泵設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 摘要 液壓泵是向液壓系統(tǒng)提供一定流量和壓力的油液的動(dòng)力元件 ,它是每個(gè)液壓系統(tǒng)中不可缺少的核心元件 ,合理的選擇液壓泵對(duì)于液壓系統(tǒng)的能耗提高系統(tǒng)的效率降低噪聲改善工作性能和保證系統(tǒng)的可靠工作都十分重要 本設(shè)計(jì) 對(duì)軸向柱塞泵進(jìn)行了分析 ,主要分析了軸向柱塞泵的分類(lèi) ,對(duì)其中的結(jié)構(gòu) ,例如 ,柱塞的結(jié)構(gòu)型式滑靴結(jié)構(gòu)型式配油盤(pán)結(jié)構(gòu)型式 等進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì) ,還包括它們的受力分析與計(jì)算 最后對(duì)變量機(jī)構(gòu)分類(lèi)型式也進(jìn)行了詳細(xì)的分析 ,比較了它們的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 整體的分析 ,對(duì)今后的發(fā)展也進(jìn)行了展望 . 關(guān)鍵詞 : 柱塞泵 ,液壓系統(tǒng) ,結(jié)構(gòu)型式 ,今后發(fā)展 . 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 s a is of to it is in of s a a of to a an of of a to on to to of as to its of of ue of s to on is by a to in to an on of to on to on an to s a 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 1 - 目 錄 摘 要 緒論 4 1 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 6 軸式軸向柱塞泵工作原理 6 軸式軸向柱塞泵主要性能參數(shù) 6 量流量與容積效率 7 矩與機(jī)械效率 . 8 率與效率 9 2 直軸式軸向柱塞泵運(yùn)動(dòng)學(xué)及流量品質(zhì)分析 10 10 塞行程 S 11 塞運(yùn)動(dòng)速度分析 v 12 塞運(yùn)動(dòng)加速度 a 13 靴運(yùn)動(dòng)分析 14 時(shí)流量及脈動(dòng)品質(zhì)分析 15 動(dòng)頻率 15 動(dòng)率 16 3 柱塞受力分析與設(shè)計(jì) 17 17 塞底部的液壓力 17 塞慣性力 18 心反力 18 19 塞與柱塞腔壁之間的接觸應(yīng)力1 20 20 塞設(shè)計(jì) 21 塞結(jié) 構(gòu)型式 22 塞結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 23 塞摩擦副比壓 P比功 23 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 2 - 4 滑靴受力分析與設(shè)計(jì) 25 靴受力分析 25 離力 26 27 平衡方程式 27 靴設(shè)計(jì) 28 余壓緊力法 28 29 靴結(jié)構(gòu)型式 29 構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 31 5 配油盤(pán)受力分析與設(shè)計(jì) 32 油盤(pán)受力分析 32 33 離力 34 油盤(pán)設(shè)計(jì) 35 渡區(qū)設(shè)計(jì) 35 油盤(pán)主要尺寸確定 37 p比功 38 6 缸體受力分析與設(shè)計(jì) 40 體的穩(wěn)定性 40 體主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定 40 油孔分布圓半徑面積 F 40 直徑1D2 42 43 7 柱塞回程機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 44 8 斜盤(pán)力矩分析 46 塞液壓力矩1M 46 渡區(qū)閉死液壓力矩 46 有對(duì)稱(chēng)正重迭型配油盤(pán) 46 重迭型配油盤(pán) 47 卸荷槽非對(duì)稱(chēng)正重迭型配油盤(pán) 47 程盤(pán)中心預(yù)壓彈簧力矩3M 48 靴偏轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力矩4M 48 塞慣性力矩5M 48 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 3 - 塞與柱塞腔的摩擦力矩6M 49 盤(pán)支承摩擦力矩7M 49 盤(pán)與回程盤(pán)回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力矩8M 50 盤(pán)自重力矩9M 50 9 變量機(jī)構(gòu) 51 動(dòng)變量機(jī)構(gòu) 51 動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu) 53 功率變量機(jī)構(gòu) 55 流量變量機(jī)構(gòu) 56 結(jié)論 57 參考文獻(xiàn) 58 致謝 59 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 緒論 隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓傳動(dòng)也越來(lái)越廣，而作為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)心臟的液壓泵就顯得更加重要了。在容積式液壓泵中，惟有柱塞泵是實(shí)現(xiàn)高壓高速化大流量的一種最理想的結(jié)構(gòu)， 在相同功率情況 下 ，徑向往塞 泵的徑向尺寸大、徑向力也大，常用于大扭炬、低轉(zhuǎn)速工況，做為按壓馬達(dá) 使用。而軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，故轉(zhuǎn)速較高； 另外，軸向柱塞泵易于變量，能用多種方式自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，流 量大 。由于上述 特點(diǎn)，軸向柱塞泵被廣泛使用于工程機(jī)械、起重運(yùn)輸、冶金 、船舶等多種領(lǐng)域。航空上，普 遍 用于飛機(jī)液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)及航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)中。是飛機(jī)上所用的液壓泵中最主要的一種型式。 本設(shè)計(jì)對(duì)柱塞泵的結(jié)構(gòu)作了詳細(xì)的研究，在柱塞泵中有閥配流軸配流端面配流三種配流方式。這些配流方式被廣泛應(yīng)用于柱塞泵中，并對(duì)柱塞泵的高壓高 速化起到了不可估量的作用。可以說(shuō)沒(méi)有這些這些配流方式，就沒(méi)有柱塞泵。但是，由于這些配流方式在柱塞泵中的單一使用，也給柱塞泵帶來(lái)了一定的不足。設(shè)計(jì)中對(duì)軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)中的滑靴作了介紹，滑靴一般分為三種形式；對(duì)缸體的尺寸結(jié)構(gòu)等也作了設(shè)計(jì)；對(duì)柱塞的回程結(jié)構(gòu)也有介紹。 柱塞式液壓泵是靠柱塞在柱塞腔內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，改變柱塞腔容積實(shí)現(xiàn)吸油和排油的。是容積式液壓泵的一種。柱塞式液壓泵由于其主要零件柱塞和缸休均為圓柱形，加工方 便 配合精度高，密封性能好，工作壓力高而得到廣泛的應(yīng)用。 柱 塞式液壓泵種類(lèi)繁多， 前者柱塞平行于 缸體軸線(xiàn)，沿軸向按柱塞運(yùn)動(dòng)形式可分為軸向柱塞式和徑向往塞式兩大類(lèi)運(yùn)動(dòng)，后者柱塞垂直于配油軸，沿徑向運(yùn)動(dòng)。這兩類(lèi)泵既可做為液壓泵用，也可 做 為液壓馬達(dá)用。 泵的內(nèi)在特性是指包括產(chǎn)品性能、零部件質(zhì)量、整機(jī)裝配質(zhì)量、外觀(guān)質(zhì)量等在內(nèi)的產(chǎn)品固有特性，或者簡(jiǎn)稱(chēng)之為品質(zhì)。在這一點(diǎn)上，是目前許多泵生產(chǎn)廠(chǎng)商所關(guān)注的也是努力在提高、改進(jìn)的方面。而實(shí)際上，我們可以發(fā)現(xiàn)，有許多的產(chǎn)品在工廠(chǎng)檢測(cè)符合發(fā)至使用單位運(yùn)行后，往往達(dá)不到工廠(chǎng)出廠(chǎng)檢測(cè)的效果，發(fā)生諸如過(guò)載、噪聲增大，使用達(dá)不到要求或壽命降低等等方面的問(wèn)題；而泵在實(shí)際當(dāng)中所處的運(yùn)行 點(diǎn)或運(yùn)行特征，我們稱(chēng)之為泵的外在特性或系統(tǒng)特性。 正如科學(xué)技術(shù)的發(fā)展一樣，現(xiàn)階段科技領(lǐng)域中交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科越來(lái)越豐富，跨學(xué)科的共同研究是十分普遍的事情，作為泵產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展亦是如此。以屏蔽式泵為例，取消泵的軸封問(wèn)題，必須從電機(jī)結(jié)構(gòu)開(kāi)始，單局限于泵本身是沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)的；解決泵的噪聲問(wèn)題，除解決泵的流態(tài)和振動(dòng)外，同時(shí)需要解決電買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 機(jī)風(fēng)葉的噪聲和電磁場(chǎng)的噪聲；提高潛水泵的可靠性，必須在潛水電機(jī)內(nèi)加設(shè)諸如泄漏保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等措施；提高泵的運(yùn)行效率，須借助于控制技術(shù)的運(yùn)用等等。這些無(wú)一不說(shuō)明要發(fā)展泵技術(shù)水平，必 須從配套的電機(jī)、控制技術(shù)等方面同時(shí)著手，綜合考慮，最大限度地提升機(jī)電一體化綜合水平。 柱塞式液壓泵的顯著缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零件制造精度高，成本也高，對(duì)油 液 污染敏感。這些給生產(chǎn)、使用和維護(hù)帶來(lái)一定的困難。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 1 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 1 1 直軸式軸向柱塞泵工作原理 直軸式軸向柱塞泵 主要結(jié)構(gòu)如圖 示。柱塞的頭部安裝有滑靴，滑靴底面始終貼著斜盤(pán)平面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)缸體帶動(dòng)柱塞旋轉(zhuǎn)時(shí)， 由于斜盤(pán)平面相對(duì)缸體平面（ ） 存在一傾斜角 ， 迫使柱塞在 柱 塞腔內(nèi)作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如果缸體按圖示 n 方向旋 轉(zhuǎn)， 在 180 360 范 圍 內(nèi)，柱塞由下死點(diǎn) (對(duì)應(yīng) 180 位置 )開(kāi)始不斷伸出，柱塞腔容積不斷增大，直至上死點(diǎn) (對(duì)應(yīng) 0 位置 )止。在這過(guò)程中，柱塞腔剛好與配油盤(pán)吸油 窗 相通， 油 液被吸人 柱 塞腔內(nèi)，這是吸油過(guò)程。隨著缸體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在 0 180 范圍內(nèi)，柱塞在斜盤(pán)約束下由上死點(diǎn)開(kāi)始不斷進(jìn)入腔內(nèi)， 柱塞腔容積不斷減小，直至下孔點(diǎn)止。在這過(guò)程中， 柱 塞腔剛好與配油盤(pán)排油窗相通，油液通過(guò)排油窗排出。這就是排油過(guò)程。由此可見(jiàn)，缸體每轉(zhuǎn)一跳各個(gè)往塞有半周吸油、半 周排 油。如果缸體不斷旋轉(zhuǎn)，泵 便 連續(xù)地吸油和 排 油。 圖 軸式軸向柱塞泵工作原理 軸式軸向柱塞泵主要性能參數(shù) 給定設(shè)計(jì)參數(shù) 最大工作壓力 m a x 40P M 定流量 Q =100L/大流量 m a x 2 0 0 / m i 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 額定轉(zhuǎn)速 n=1500r/大轉(zhuǎn)速 m a x 3 0 0 0 / m i 排量流量與容積效率 軸向柱塞泵排量部柱塞腔所排出油液的容積，即 2m a x m a s Z d s Z= 2( 1 9 . 5 0 . 2 ) ( 1 9 . 5 0 . 2 2 ) 94p 創(chuàng) 創(chuàng) 創(chuàng) ) 不計(jì)容積損失時(shí)，泵的理論流量2 m a b b x bQ q n d s Z n =1500 =1260(L) 式中 柱塞橫截面積； 柱塞外徑； 柱塞最大行程； Z 柱塞數(shù)； 傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速。 泵的理論排量 q 為 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 7 0 . 2. 1 5 0 0 0 . 9 5n h = = =（ ml/r） 為了避免氣蝕現(xiàn)象，在計(jì)算理論 排 量時(shí)應(yīng)按下式作校核計(jì)算： 13pn q C133000 7 0 . 2 2 0 660 式中進(jìn)口無(wú)預(yù)壓力的油泵400；對(duì)進(jìn)口壓力為 5油泵100，這里取100 故符合要求。 排量是液壓泵的主要性能參數(shù)之一，是泵幾何參數(shù)的特征量。相同結(jié)構(gòu)型式的系列泵中，排量越大，作功能力也越大。因此，對(duì)液壓元件型號(hào)命名的標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定用排量 作為主參數(shù)來(lái)區(qū)別同一系列不同規(guī)格型號(hào)的產(chǎn)品。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 從泵的排量公式 24b x fq d D Z 中可以看出，柱塞直徑布圓直徑塞數(shù) 且當(dāng)原動(dòng)機(jī)確定之后傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速要想改變泵輸出流量的方向和大小，可以通過(guò)改變斜盤(pán)傾斜角 來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于直軸式軸 向柱塞泵，斜盤(pán)最大傾斜角5 20 ，該設(shè)計(jì)是通軸泵，受機(jī)構(gòu)限制，取下限，即 15g O= 。 泵實(shí)際輸出流量gb tb Q=1007（ ml/ 式中 軸向柱塞泵的泄漏 流量主要由缸體底面與配油盤(pán)之間 滑靴與斜盤(pán)平面之間及柱塞與柱塞腔之間的油液泄漏產(chǎn)生的。此外，泵吸油不足柱塞腔底部無(wú)效容積也造成容積損失。 泵容積效率義為實(shí)際輸出流量 = 97 97%100=軸向柱塞泵容積效率一般 為b=符合要求。 不計(jì)摩擦損失時(shí)，泵的理論扭矩2= 6 61 2 0 . 8 4 1 0 1 . 6 1 0 ( . )2 ?式中排油腔壓力差。 考慮摩擦損失際輸出扭矩g b tb M= 6661 . 6 1 0 0 . 2 1 0 1 . 8 1 0 ( . )? 軸向柱塞泵的摩擦損失主要由缸體底面與配油盤(pán)之間滑靴與斜盤(pán)平面之間柱塞與柱塞腔之間的摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及軸承運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。 泵的機(jī)械效率定義為理論扭矩 661 1 . 6 1 0 8 8 . 9 %1 . 8 1 01t b t b t b = = = = =+?+ 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 不計(jì) 各種損失時(shí)，泵的理論功率b tb b g bN p Q n M= 615002 1 . 8 1 0 2 8 3 ( )60 ? 泵實(shí)際的輸入功率122b r b g b b t b n M n M = 61 5 0 0 12 1 . 6 1 0 2 8 2 ( )6 0 0 . 8 8 9 創(chuàng) =泵實(shí)際的輸出功率b c b g b b t b bN p Q p Q =3 63 1 . 6 1 0 9 5 4 2 6 7 ( ) 定義泵的總 效率 為輸出功率 12b t b b m h hp h= = = =0 9 0 0 ? 上式表明，泵 總效率為容積效率與機(jī)械效率之積。對(duì)于軸向柱塞泵，總效率一般為式滿(mǎn)足要求。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 2 直軸式軸向柱塞泵運(yùn)動(dòng)學(xué)及流量品質(zhì)分析 泵在一定斜盤(pán) 傾角下工作時(shí)，柱塞一方面與缸體一起 旋轉(zhuǎn)，沿缸體平面做圓周運(yùn)動(dòng)，另一方面又相對(duì)缸體做往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合成，使柱塞軸線(xiàn)上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是 一個(gè)橢圓。此外，柱塞還可能有由于摩擦而產(chǎn)生的相對(duì)缸體繞其自身軸線(xiàn)的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此運(yùn)動(dòng)使柱塞的磨損和潤(rùn)滑趨于均勻，是有利的。 塞運(yùn)動(dòng)學(xué)分 析 柱塞運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，主要是研究柱塞相對(duì)缸體的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 即分析柱塞與缸體做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的行程速度和加速度，這種分析是研究泵流量品質(zhì)和主要零件受力狀況的基礎(chǔ)。 圖 若斜盤(pán)傾斜角為 ， 柱塞分布圓半徑為缸體或柱塞旋轉(zhuǎn)角為 a，并以柱塞腔容積最大時(shí)的上死點(diǎn)位置為 0 ，則對(duì)應(yīng)于任一旋轉(zhuǎn)角 a 時(shí)， 圖 塞運(yùn)動(dòng)分析 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 c o R a= 為 1 ( 1 c o s )s h t g R t = 80a O= 時(shí)，可得最大行程m a x 2 3 9 1 8 0 3 9 ( )t g m 柱塞運(yùn)動(dòng)速度分析 v 將式1 (1 c o s )s h 對(duì)時(shí)間微分可得柱塞運(yùn)動(dòng)速度 v 為 . s i ns s a ft a td d d R t g ad d du w g= = = 當(dāng) 90a 及 270 時(shí)， a ，可得最大運(yùn)動(dòng)速度 m a x 15001 9 . 5 2 . 1 5 8 1 9 ( / )60fR t g t g m m su w g p O= 創(chuàng) =式中 w 為缸體旋轉(zhuǎn)角速度， 塞運(yùn)動(dòng)加速度 a 將 . s i ns s a ft a td d d R t g ad d d 對(duì)時(shí)間微分可得柱塞運(yùn)動(dòng)加速度 a 為 2. c o sa ft a td d t g ad d d 當(dāng) 0a 及 180 時(shí)， , 可得最大運(yùn)動(dòng)加速度2m a 9 2 1 2 9 ( / )60 t g m sw g = 創(chuàng) = 桫柱塞運(yùn)動(dòng)的行程 s速度 v加速度 a 與缸體轉(zhuǎn)角 示。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 圖 塞運(yùn)動(dòng)特征圖 靴運(yùn)動(dòng)分析 研究滑靴的運(yùn)動(dòng)，主要是分析它 相對(duì)斜盤(pán)平面的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即滑靴中心在斜盤(pán)平面 ? 內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（如圖 其運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)橢圓。橢圓的長(zhǎng)短軸分別為 長(zhǎng)軸 2 392 4 0 . 4 ( )c o s c o s 1 5m = = =短軸 2 2 3 9 ( ) m m=設(shè)柱塞在缸體平面上 A 點(diǎn)坐標(biāo)為 a如果用極坐標(biāo)表示則為 矢徑 2 2 2 2 21 c o x y R t g a 極角 ( c o s c o s )a r c tg a 滑靴在斜盤(pán)平面 內(nèi)的運(yùn)動(dòng)角速度h為 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 2 2 2c o sc o s c o s s i nh a aq g= + 由上式可見(jiàn)，滑靴在斜盤(pán)平面內(nèi)是不等角速度運(yùn)動(dòng)，當(dāng)2a 32時(shí)，h最大（在短軸位置）為 m a x c o g=1500 260 1 6 2 ( / )c o s 1 5 r a d 當(dāng) 0a 時(shí)，h最?。ㄔ陂L(zhǎng)軸位置）為 m i n 1500c o s 2 c o s 1 5 1 5 2 ( / )60h r a d sw w g p O= 創(chuàng) =由結(jié)構(gòu)可知，滑靴中心繞 o 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周（ 2 ）的時(shí)間等于缸體旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間。因此， 其平均旋轉(zhuǎn)角速度等于缸體角速度，即 1500 2 1 5 7 ( / )60ap r a d sw w p= = ?時(shí)流量及脈動(dòng)品質(zhì)分析 柱塞運(yùn)動(dòng)速度確定之后，單個(gè)柱塞的瞬時(shí)流量可寫(xiě)成 2 s i nt i z t f F R t g a 式中24。 泵柱塞數(shù)為 9，柱塞角距（相鄰柱塞間夾角）為 22 0 . 79Z ，位于排油區(qū)的柱塞 數(shù)為0Z，那么參與排油的各柱塞瞬時(shí)流量為 123s i ns i n ( )s i n ( 2 )t z ft z ft z R t g R t g R t g g qw g q=+ 0s i n ( 1 ) t z R t g a Z 泵的瞬時(shí)流量為 1 2 0t t t Q Q 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 0100s i n ( 1 )1s i n s i n ( )s i t g a t 由上式可以看出，泵的瞬時(shí)流量與缸體轉(zhuǎn)角 a 有關(guān)，也與柱塞數(shù)有關(guān)。 /2/2/2/2圖 奇數(shù)柱塞泵瞬時(shí)流量 對(duì)于奇數(shù)柱塞，排油區(qū)的柱塞數(shù)為 當(dāng) 0 時(shí)，取1 9 1 522Z +=，由泵的流量公式可得瞬時(shí)流量為 c o s 22 s i z Q F R t 當(dāng) 2時(shí)，取0 12，同樣由泵的流量公式可得瞬時(shí)流量為 3c o s i z Q F R t 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 當(dāng) a=0Z 2Z時(shí)，可得瞬時(shí)流量的最小值為 m i s i n 2t z R 奇數(shù)柱塞泵瞬時(shí)流量規(guī)律見(jiàn)圖 2 3 我們常用脈動(dòng)率 和脈動(dòng)頻率 f 表示瞬時(shí)流量脈動(dòng)品質(zhì)。 定義脈動(dòng)率 m a x m i 這樣，就可以進(jìn)行流量脈動(dòng)品質(zhì)分析。 動(dòng)頻率 當(dāng) Z=9，即為奇數(shù)時(shí) 15002 2 9 4 5 0 ( )60f n Z H z= 創(chuàng) =動(dòng)率 當(dāng) Z=9，即為奇數(shù)時(shí) . ( ) 0 . 0 2 6 %2 4 2 9 4 9t g t p p = ?創(chuàng)利用以上兩式計(jì)算值，可以 得到以下內(nèi)容： 表 柱塞泵流量脈動(dòng)率 由以上分析可知： （ 1） 隨著柱塞數(shù)的增加，流量脈動(dòng)率下降。 （ 2） 相鄰柱塞數(shù)想比，奇數(shù)柱塞泵的脈動(dòng)率遠(yuǎn)小于偶數(shù)柱塞泵的脈動(dòng) 率。這就是軸向柱塞泵采用奇數(shù)柱塞的根本原因。 從 中還可以看出，奇數(shù)柱塞中，當(dāng) 13Z 時(shí) ,脈動(dòng)率已小于 1%從泵的Z （ %） 6 0 2 4 6 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 結(jié)構(gòu)考慮 ,軸向柱塞泵的柱塞數(shù)常取 Z=7 9 11. 泵瞬時(shí)流量是一周期脈動(dòng)函數(shù) 流量的脈動(dòng)必然要引起壓力脈動(dòng) 使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定 ,當(dāng)泵 的脈動(dòng)頻率與液壓油柱及管路的固有頻率相當(dāng) ,就產(chǎn)生了諧振的條件 ,諧振時(shí)壓力脈動(dòng)可能很高 ,這時(shí)系統(tǒng)的構(gòu)件有極大的潛在破壞性 幾分鐘之內(nèi) 管路或附件即可達(dá)到疲勞破壞極限 力脈動(dòng)在管路或附件中激勵(lì)起高頻率的機(jī)械震動(dòng)將引起導(dǎo)致管路附件及安裝構(gòu)件的應(yīng)力 一般是最容易受到破壞的部位 對(duì)飛機(jī)液壓系統(tǒng)尤其重要 . 在設(shè)計(jì)液壓泵和液壓系統(tǒng) 時(shí)，要考慮采取措施抑制或吸收壓力脈動(dòng)，避免引起諧振。對(duì)于壓力脈動(dòng) 的幅值，在航空液壓標(biāo)準(zhǔn)中有嚴(yán)格的規(guī)定，例如航標(biāo)變量泵通用技術(shù)條件（ 83）中規(guī)定：在任何情況下，壓力脈動(dòng)均不超過(guò)額定出口壓力的 10% 。實(shí)際上 10% 的指標(biāo)還是偏大，但由于制造工藝上的原因，壓力脈動(dòng)的指標(biāo)還不能定的很?chē)?yán)格，但降低泵的壓力脈動(dòng)無(wú)疑是今后液壓技術(shù)發(fā)展的一種趨勢(shì)。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 3 柱塞受力分析與設(shè)計(jì) 柱塞是柱塞泵主要受力零件之一。單個(gè)柱塞隨缸體旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，半周吸油一周排油。柱塞在吸油過(guò)程與在排油過(guò)程中的受力情況是不一樣的。下面主要討論柱塞在排油過(guò)程中的受力分析，而柱塞在吸油過(guò)程中的受力情況 在回程盤(pán)設(shè)計(jì)中討論。 塞受力分析 圖 塞受力分析簡(jiǎn)圖 。 圖 柱塞受力分析 作用在柱塞上的力有： 塞底部的液壓力用于柱塞底部的軸向液壓力2 3 6m a x ( 2 0 1 0 ) 4 0 1 0 1 2 5 6 0 ( )44d p = 創(chuàng)創(chuàng) =式中大工作 壓力。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 18 塞慣性力對(duì)缸體往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，有直線(xiàn)加速度 a，則柱塞軸向慣性力2 c o s 1 0 1 ( )zB z m a R t g a Ng - = - = 慣性力 加速度 a 的方向相反，隨缸體旋轉(zhuǎn)角 a 按余弦 規(guī)律變化。當(dāng)0a 和 180 時(shí)，慣性力最大值為 223m a x 0 . 6 1 5 0 01 9 . 5 1 0 2 1 5 2 4 3 ( )1 0 6 0P R t g t g Ng w g = 創(chuàng)創(chuàng) ? 桫 心反力向心加速度生的離心反力徑 向力。其值為 2 243 9 0 7 ( )15Zt z t m a R Ng t = = = =盤(pán)反力 N 斜盤(pán)反力通過(guò)柱塞球頭中心垂直于斜盤(pán)平面 ，可以分解為軸向力 P 及徑向力0c o s 1 2 5 6 0 c o s 1 5 1 2 1 3 2 ( )s i n 1 2 5 6 0 s i n 1 5 3 2 5 0 ( )P N = ?= = ?軸向力 P 與作用于柱塞底部的液壓力它軸向力相平衡。而徑向力 柱塞受到彎矩作用，產(chǎn)生接觸應(yīng)力，并使缸體 產(chǎn)生傾倒力矩。 塞與柱塞腔壁之間的 接觸應(yīng)力1慮到柱塞與柱塞腔的徑向間隙遠(yuǎn)小于柱塞直徑 及柱塞腔內(nèi)的接觸長(zhǎng)度。 因此，由垂直于柱塞腔的徑向力 T 和離心力 擦力1紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 19 柱塞與柱塞腔壁之間的摩擦力12( ) ( 2 0 1 0 0 5 8 2 3 ) 0 . 1 2 5 9 2 . 3 ( ) p f N= + = + ?式中 f 為摩擦系數(shù)，常取 f =里取 分析柱塞受力，應(yīng)取柱塞在柱塞腔中具有最小接觸長(zhǎng)度，即柱塞處于上死點(diǎn)時(shí)的位置。此時(shí)， N10y 12s i n 0tN p p p 0001202 21 0 2 12c o s 03 3 202f p f p p l l p l f p p - - - =驏 驏- - + - - - 桫桫+ - =式中 0l 柱塞 最小接觸長(zhǎng)度 ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)0l= ()d ，這里取0l=2d =78 l 柱塞名義長(zhǎng)度 ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn) l = (.7)d ，這里取0l=3d =117 柱塞重心至球心距離 ，l 2 7 8 5 7 . 6 2 0 . 4l m - =以上雖有三個(gè)方程，但其中2要增加一個(gè)方程才能求解。 根據(jù)相似原理有 1 m 02 m p l 又有 1 1 m a x 0 21 ()2p p l l2 m a x 212 p l d所以 2021 222() 將式 2021 222() 代入 12s i n 0tN p p p 求解接觸長(zhǎng)度 2l 。為簡(jiǎn)化計(jì)算，力矩方程中離心力 2 20 0 0206 4 3 6 7 8 1 1 7 4 7 8 3 0 . 1 3 9 7 85 7 . 6 ( )1 2 6 6 1 2 1 1 7 6 0 . 1 3 9 6 7 8l l f d ll m ml f d -? 創(chuàng) ?= = =- - ? 創(chuàng) -?買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 20 將式 2021 222() 代入12c o s 0f p f p p p 可得 1 20221( s i n ) 1() 1 + +犏 犏臌3 1( 5 7 1 0 s i n 1 5 1 2 2 . 5 ) 1 2 0 . 1 ( )2 . 5 5 7 = 創(chuàng) + ? = 桫 32 22022s i n 5 7 1 0 s i n 1 5 1 2 2 . 5 5 8 2 3 ( )( ) ( 7 8 5 7 . 6 ) 11117+ 創(chuàng) += = =1 0 2 1 2 03 3 2 2zz l d dp l l p l f p f p p - - + - - - + - = 桫桫可得 1 2 5 6 0 1 0 1 0 . 1 1 . 7 8 1 2 2 . 55 7 ( )c o s s i n c o s 1 5 0 . 1 1 . 7 8 s i n 1 5b B f Nf jg j g + 創(chuàng)= = =- - ?式中 為結(jié)構(gòu)參數(shù)。 2 202222022() ( 7 8 5 7 . 6 )11117 1 . 7 8( ) ( 7 8 5 7 . 6 ) 11117+= = =塞設(shè)計(jì) 塞結(jié)構(gòu)型式 軸向柱塞泵均采用圓柱形柱塞。根據(jù)柱塞頭 部結(jié)構(gòu)，可有以下三種形式： 點(diǎn)接觸式柱塞 ，如圖 a）所示。這種柱塞頭部為一球面，與斜盤(pán)為點(diǎn)接觸，其零件簡(jiǎn)單，加工方便。但由于接觸應(yīng)力大，柱塞頭部容易磨損剝落和邊緣掉塊，不能承受過(guò)高 的工作壓力，壽命較低。這種點(diǎn)接觸式柱塞在早期泵中可見(jiàn)，現(xiàn)在很少有應(yīng)用。 線(xiàn)接觸式柱塞，如圖 b）所示。柱塞頭部安裝有擺動(dòng)頭，擺動(dòng)頭下部可繞柱塞球窩中心擺動(dòng)。擺動(dòng)頭上部是球面或平面與斜盤(pán)或面接觸，以降低接觸應(yīng)力，提高泵工作壓。擺動(dòng)頭與斜盤(pán)的接觸面之間靠殼體腔的油液潤(rùn)滑，相當(dāng)于普通滑動(dòng)軸承，其 必須限制在規(guī)定的范圍內(nèi)。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 21 帶滑靴的柱塞，如圖 c）所示。柱塞頭部同樣裝有一個(gè)擺動(dòng)頭，稱(chēng)滑靴，可以繞柱塞球頭中心擺動(dòng)。滑靴與斜盤(pán)間為面接觸，接觸應(yīng)力小，能承受較高的工作壓力。高壓油液還可以通過(guò)柱塞中心孔及滑靴中心孔，沿滑靴平面泄漏，保持與斜盤(pán)之間有一層油膜潤(rùn)滑，從而減少了摩擦和磨損，使壽命大大提高。目前大多采用這種軸向柱塞泵。 （ a） ( b ) ( c ) 圖 柱塞結(jié)構(gòu)型式 圖 閉薄壁柱塞 從圖 見(jiàn)，三種型式的柱塞大多做成空心結(jié)構(gòu)，以減輕柱塞重量，減小柱塞運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力。采用空心結(jié)構(gòu)還可以利用柱塞底部高壓油液使柱塞局部擴(kuò)張變形補(bǔ)償柱塞與柱塞腔之間的間隙，取得良好的密封效果?？招闹麅?nèi)還可以安放回程彈簧，使柱塞在吸油區(qū)復(fù)位。 但空心結(jié)構(gòu)無(wú)疑增加了柱塞在吸排油過(guò)程中的剩余無(wú)效容積。在高壓泵中，由于液體可壓縮性能的影響，無(wú)效容積會(huì)降低泵容積效率，增加泵的壓力脈動(dòng)，影響調(diào)節(jié)過(guò)程的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。 因此，采用何種型式的柱塞要從 工況條件 性能要求整體結(jié)構(gòu)等多方面權(quán)衡利弊，合理選擇。 航空液壓泵通常采用圖 式的封閉壁結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅有足夠的剛度，而且重量減輕 10% 20%。剩余無(wú)效容積也沒(méi)有增加。但這種結(jié)構(gòu)工藝比較復(fù)雜，買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 22 需要用電子束焊接。 柱塞直徑柱塞分布塞直徑 都是互相關(guān)聯(lián)的。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，在缸體上各柱塞孔直徑 75%，即 由此可得 9 3 . 8 20 . 7 5 0 . 7 5md ? =式中 m 為結(jié)構(gòu)參數(shù)。 m 隨柱塞數(shù) Z 而定。對(duì)于 軸向柱塞泵，其 m 值如表 示。 Z 7 9 11 m 泵的理論流量據(jù)流量公式可得柱塞直徑3 4 2 0 . 3z n 由上式計(jì)算出的應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取標(biāo)準(zhǔn)直徑 ,應(yīng)選取 20柱塞直徑從滿(mǎn)足流量的要求而確定柱塞分布圓直徑 24 1 . 9 5 3 9d m md t g Z = = 柱塞名義長(zhǎng)度 l 由于柱塞圓球中心作用有很大的徑向力 T， ，為使柱塞不致被卡死以及保持有足夠的密封長(zhǎng)度，應(yīng)保證 有最小留孔長(zhǎng)度0l，一般?。?20 (1 . 4 1 . 8 )0 ( 2 2 此，柱塞名義長(zhǎng)度 l 應(yīng)滿(mǎn)足： 0 m a x m i nl l s l?+買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 23 式中 柱塞最大行程； 柱塞最小外伸長(zhǎng)度，一般取m i n 0 . 2 7 . 8zl d m m=。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，柱塞名義長(zhǎng)度常?。?20 2 . 7 3 . 5 )0 3 . 2 4 . 2 )里取 3 1 1 7l d m m= 柱塞球頭直徑1 0 如圖 示。 圖 柱塞尺寸圖 為使柱塞在排油結(jié)束時(shí)圓柱面能完全進(jìn)入柱塞 腔，應(yīng)使柱塞球頭中心至圓柱面保持一定的距離般取 ( 0 . 4 0 . 5 5 )這里取 0 . 5 1 9 . 5d m m=。 柱塞均壓