軸向柱塞泵設(shè)計【畢業(yè)論文答辯資料】

需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 軸向柱塞泵設(shè)計 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 學(xué)生姓名： 樊 俊 學(xué)生學(xué)號： 200310621088 院（系）： 機電工程學(xué)院 年級專業(yè)： 03 機制 2 班 指導(dǎo)教師： 張勇 講師 二七年六月攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 摘要 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力元件 ,它是每個液壓系統(tǒng)中不可缺少的核心元件 ,合理的選擇液壓泵對于液壓系統(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)計對軸向柱塞泵進行了分析 ,主要分析了軸向柱塞泵的分類 ,對其中的結(jié)構(gòu) ,例如 ,柱塞的結(jié)構(gòu)型式滑靴結(jié)構(gòu)型式配油盤結(jié)構(gòu)型式等進行了分析和設(shè)計 ,還包括它們的受力分析與計算 最后對變量機構(gòu)分類型式也進行了詳細(xì)的分析 ,比較了它們的優(yōu)點和缺點 對今后的發(fā)展也進行了展望 . 關(guān)鍵詞 : 柱塞泵 ,液壓系統(tǒng) ,結(jié)構(gòu)型式 ,今后發(fā)展 . 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 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 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 目錄 - 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 矩與機械效率 . 8 率與效率 9 2 直軸式軸向柱塞泵運動學(xué)及流量品質(zhì)分析 10 10 塞行程 S 11 塞運動速度分析 v 12 塞運動加速度 a 13 靴運動分析 14 時流量及脈動品質(zhì)分析 15 動頻率 15 動率 16 3 柱塞受力分析與設(shè)計 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 21 塞結(jié)構(gòu)型式 22 塞結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 23 塞摩擦副比壓 P比功 23 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 目錄 - 2 - 4 滑靴受力分析與設(shè)計 25 靴受力分析 25 離力 26 27 平衡方程式 27 靴設(shè)計 28 余壓緊力法 28 29 靴結(jié)構(gòu)型式 29 構(gòu)尺寸設(shè)計 31 5 配油盤受力分析與設(shè)計 32 油盤受力分析 32 33 離力 34 油盤設(shè)計 35 渡區(qū)設(shè)計 35 油盤主要尺寸確定 37 p比功 38 6 缸體受力分析與設(shè)計 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 柱塞回程機構(gòu)設(shè)計 44 8 斜盤力矩分析 46 塞液壓力矩1M 46 渡區(qū)閉死液壓力矩 46 有對稱正重迭型配油盤 46 重迭型配油盤 47 卸荷槽非對稱正重迭型配油盤 47 程盤中心預(yù)壓彈簧力矩3M 48 靴偏轉(zhuǎn)時的摩擦力矩4M 48 塞慣性力矩5M 48 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 目錄 - 3 - 塞與柱塞腔的摩擦力矩6M 49 盤支承摩 擦力矩7M 49 盤與回程盤回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣性力矩8M 50 盤自重力矩9M 50 9 變量機構(gòu) 51 動變量機構(gòu) 51 動伺服變量機構(gòu) 53 功率變量機構(gòu) 55 流量變量機構(gòu) 56 結(jié)論 57 參考文獻 58 致謝 59 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 緒論 4 緒論 隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓傳動也越來越廣，而作為液壓傳動系統(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，做為按壓馬達使用。而軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，轉(zhuǎn)動慣量小，故轉(zhuǎn)速較高；另外，軸向柱塞泵易于變量，能用多種方式自動調(diào)節(jié)流量，流量大。由于上述特點，軸向柱塞泵被廣泛 使用于工程機械、起重運輸、冶金、船舶等多種領(lǐng)域。航空上，普遍用于飛機液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)及航空發(fā)動機燃油系統(tǒng)中。是飛機上所用的液壓泵中最主要的一種型式。 本設(shè)計對柱塞泵的結(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，并對柱塞泵的高壓高速化起到了不可估量的作用?？梢哉f沒有這些這些配流方式，就沒有柱塞泵。但是，由于這些配流方式在柱塞泵中的單一使用，也給柱塞泵帶來了一定的不足。設(shè)計中對軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)中的滑靴作了介紹，滑靴一般分為三種形式；對缸體的尺寸結(jié)構(gòu) 等也作了設(shè)計；對柱塞的回程結(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)運動，改變柱塞腔容積實現(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。 柱塞式液壓泵種類繁多，前者柱塞平行于缸體軸線，沿軸向按柱塞運動形式可分為軸向柱塞式和徑向往塞式兩大類運動，后者柱塞垂直于配油軸，沿徑向運動。這兩類泵既可做為液壓泵用，也可做為液壓馬達用。 泵的內(nèi)在特性是指包括產(chǎn)品性能、零部件質(zhì)量、整機裝配質(zhì)量、外觀質(zhì)量等在 內(nèi)的產(chǎn)品固有特性，或者簡稱之為品質(zhì)。在這一點上，是目前許多泵生產(chǎn)廠商所關(guān)注的也是努力在提高、改進的方面。而實際上，我們可以發(fā)現(xiàn)，有許多的產(chǎn)品在工廠檢測符合發(fā)至使用單位運行后，往往達不到工廠出廠檢測的效果，發(fā)生諸如過載、噪聲增大，使用達不到要求或壽命降低等等方面的問題；而泵在實際當(dāng)中所處的運行點或運行特征，我們稱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 問題，必須從電機結(jié)構(gòu)開始，單局限于泵本身是沒有辦法實現(xiàn)的；解決泵的噪聲問題，除解決泵的流態(tài)和振動外，同時需要解決電攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 緒論 5 機風(fēng)葉的噪聲和電磁場的噪聲；提高潛水泵的可靠性，必須在潛水電機內(nèi)加設(shè)諸如泄漏保護、過載保護等措施；提高泵的運行效率，須借助于控制技術(shù)的運用等等。這些無一不說明要發(fā)展泵技術(shù)水平，必須從配套的電機、控制技術(shù)等方面同時著手，綜合考慮，最大限度地提升機電一體化綜合水平。 柱塞式液壓泵的顯著缺點是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零件制造精度高，成本也高，對油液污染敏感。這些給生產(chǎn)、使用和維護帶來一定的困難。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 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平面運動。當(dāng)缸體帶動柱塞旋轉(zhuǎn)時，由于斜盤平面相對缸體平面（ ） 存在一傾斜角 ， 迫使柱塞在柱塞腔內(nèi)作直線往復(fù)運動。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 (對應(yīng) 180 位置 )開始不斷伸出，柱塞腔容積不斷增大，直至上死點 (對應(yīng) 0 位置 )止。在這過程中，柱塞腔剛好與配油盤吸油窗相通，油液被吸人柱塞腔內(nèi)，這是吸油過程。隨著缸體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在 0 180 范圍內(nèi)，柱塞在斜盤約束下由上死點開始不斷進入腔內(nèi)，柱塞腔容積不斷減小，直至下孔點止。在這過程中，柱塞腔剛好與配油盤排油窗相通，油液通過排油窗排出。這就是排 油過程。由此可見，缸體每轉(zhuǎn)一跳各個往塞有半周吸油、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)計參數(shù) 最大工作壓力 m 0P M 定流量 Q =100L/大流量 m a x 2 0 0 / m i 枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 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) ) 不計容積損失時，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)； 傳動軸轉(zhuǎn)速。 泵的理論排量 q 為 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 07 0 . 2. 1 5 0 0 0 . 9 5n h = = =（ ml/r） 為了避免氣蝕現(xiàn)象，在計算理論排量時應(yīng)按下式作校核計算： 13pn q C133000 7 0 . 2 2 0 660 式中進口無預(yù)壓力的油泵400；對進口壓力為 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，對液壓元件型號命名的標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定用排量作為主參數(shù)來區(qū)別同一系列不同規(guī)格型號的產(chǎn)品。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 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)原動機確定之后傳動軸轉(zhuǎn)速想改變泵輸出流量的方向和大小，可以通過改變斜盤傾斜角 來實現(xiàn)。對于直軸式軸向柱塞泵，斜盤最大傾斜角5 20 ，該設(shè)計是通軸泵，受機構(gòu)限制，取下限，即 15g O= 。 泵實際輸出流量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之間滑靴與斜盤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效容積也造成容積損失。 泵容積效率義為實際輸出流 量 = 97 97%100=軸向柱塞泵容積效率一般為b=符合要求。 不計摩擦損失時，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 底面與配油盤之間滑靴與斜盤平面之間柱塞與柱塞腔之間的摩擦副的相對運動以及軸承運動而產(chǎn)生的。 泵的機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 = = = = =+?+ 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 9 不計各種損失時，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 . 8 8 9 0 . 9 7 0 . 8 6? 上式表明，泵總效率為容積效率與機械效率之積。對于軸向柱塞泵，總效率一般為式滿足要求。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 直軸式軸向柱塞泵運動學(xué)及流量品質(zhì)分析 10 2 直軸式軸向柱塞泵運動學(xué)及流量品質(zhì)分析 泵在一 定斜盤傾角下工作時，柱塞一方面與缸體一起旋轉(zhuǎn)，沿缸體平面做圓周運動，另一方面又相對缸體做往復(fù)直線運動。這兩個運動的合成，使柱塞軸線上任一點的運動軌跡是一個橢圓。此外，柱塞還可能有由于摩擦而產(chǎn)生的相對缸體繞其自身軸線的自轉(zhuǎn)運動，此運動使柱塞的磨損和潤滑趨于均勻，是有利的。 塞運動學(xué)分析 柱塞運動學(xué)分析，主要是研究柱塞相對缸體的往復(fù)直線運動。即分析柱塞與缸體做相對運動時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 。若斜盤傾斜角為 ，柱塞分布圓半徑為體或柱塞旋轉(zhuǎn)角為 a，并以柱塞腔容積最大時的上死點位置為 0 ，則對應(yīng)于任一旋轉(zhuǎn)角 a 時， 圖 塞運動分析 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 直軸式軸向柱塞泵運動學(xué)及流量品質(zhì)分析 11 c o R a= 為 1 ( 1 c o s )s h t g R t = 80a O= 時，可得最大行程m a x 2 3 9 1 8 0 3 9 ( )t m 柱塞運動速度分析 v 將式1 (1 c o s )s h 對時間微分可得柱塞運動速度 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， a ，可得最大運動速度 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， 塞運動加速度 a 將 . s i ns s a ft a td d d R t g ad d d 對時間微分可得柱塞運動加速度 a 為 2. c o sa ft a td d t g ad d d 當(dāng) 0a 及 180 時， , 可得最大運動加速度2m a 9 2 1 2 9 ( / )60 t g m sw g = 創(chuàng) = 桫柱塞運動的 行程 s速度 v加速度 a 與缸體轉(zhuǎn)角 示。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 直軸式軸向柱塞泵運動學(xué)及流量品質(zhì)分析 12 圖 塞運動特征圖 靴運動分析 研究滑靴的運動，主要是分析它相對斜盤平面的運動規(guī)律，即滑靴中心在斜盤平面 ? 內(nèi)的運動規(guī)律（如圖 其運動軌跡是一個橢圓。橢圓的長短軸分別為 長軸 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 t g a 滑靴在斜盤平面 內(nèi)的運動角速度h為 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 直軸式軸向柱塞泵運動學(xué)及流量品質(zhì)分析 13 2 2 2c o sc o s c o s s i nh a aq g= + 由上式可見，滑靴在斜盤平面內(nèi)是不等角速度運動，當(dāng)2a 32時，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，h最?。ㄔ陂L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 點旋轉(zhuǎn)一周（ 2 ）的時間等于缸體旋轉(zhuǎn)一周的時間。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= = ?時流量及脈動品質(zhì)分析 柱塞運動速度確定之后，單個柱塞的瞬時流量可寫成 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 泵的瞬時流量為 1 2 0t t t Q Q 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 直軸式軸向柱塞泵運動學(xué)及流量品質(zhì)分析 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)柱塞泵瞬時流量 對于奇數(shù)柱塞，排油區(qū)的柱塞數(shù)為 當(dāng) 0 時，取1 9 1 522Z +=，由泵的流量公式可得瞬時流量為 c o s 22 s i z Q F R t 當(dāng) 2時，取0 12，同樣由泵的流量公式可得瞬時流量為 3c o s i z Q F R t 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 直軸式軸向柱塞泵運動學(xué)及流量品質(zhì)分析 15 當(dāng) a=0Z 2Z時，可得瞬時流量的最小值為 m i s i n 2t z R 奇數(shù)柱塞泵瞬時流量規(guī)律見圖 2 3 我們常 用脈動率 和脈動頻率 f 表示瞬時流量脈動品質(zhì)。 定義脈動率 m a x m i 這樣，就可以進行流量脈動品質(zhì)分析。 動頻率 當(dāng) Z=9，即為奇數(shù)時 15002 2 9 4 5 0 ( )60f n Z H z= 創(chuàng) =動率 當(dāng) Z=9，即為奇數(shù)時 . ( ) 0 . 0 2 6 %2 4 2 9 4 9t g t p p = ?創(chuàng)利用以上兩式計算值，可以得到以下內(nèi)容： 表 柱塞泵流量脈動率 由以上分析可知： （ 1） 隨著柱塞數(shù)的增加，流量脈動率下降。 （ 2） 相鄰柱塞數(shù)想比，奇數(shù)柱塞泵的脈動率遠(yuǎn)小于偶數(shù)柱塞泵的脈動率。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 ,脈動率已小于 1%從泵的Z （ %） 6 0 2 4 6 枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 直軸式軸向柱塞泵運動學(xué)及流量品質(zhì)分析 16 結(jié)構(gòu)考慮 ,軸向柱塞泵的柱塞數(shù)常取 Z=7 9 11. 泵瞬時流量是一周期脈動函數(shù) 流量的脈動必然要引起壓力脈動 使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定 ,當(dāng)泵的脈動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 ,諧振時壓力脈動可能很高 ,這時系統(tǒng)的構(gòu)件有極大的潛在破壞性 幾分鐘之內(nèi)管路或附件即可達到疲勞破壞極限 力脈動在管路或附件中激勵起高頻率的機械震動將引起導(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 對飛機液壓系 統(tǒng)尤其重要 . 在設(shè)計液壓泵和液壓系統(tǒng)時，要考慮采取措施抑制或吸收壓力脈動，避免引起諧振。對于壓力脈動的幅值，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，壓力脈動均不超過額定出口壓力的 10% 。實際上 10% 的指標(biāo)還是偏大，但由于制造工藝上的原因，壓力脈動的指標(biāo)還不能定的很嚴(yán)格，但降低泵的壓力脈動無疑是今后液壓技術(shù)發(fā)展的一種趨勢。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 柱塞受力分析與設(shè)計 17 3 柱塞受力分析與設(shè)計 柱塞是柱塞泵主要受力零件之一。單個柱塞隨缸體旋轉(zhuǎn)一周時，半周吸油一周排油。柱塞在吸油過程與在排油過程中的受力情況是不一樣的。下面主要討論柱塞在排油過程中的受力分析，而柱塞在吸油過程中的受力情況在回程盤設(shè)計中討論。 塞受力分析 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 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 柱塞受力分析與設(shè)計 18 塞慣性力直線加速度 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，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 = = = =盤反力 N 斜盤反力通過柱塞球頭中心垂直于斜盤平面，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)的接觸長度。因此，由垂直于柱塞腔的徑向力 T 和離心力 擦力1 3 柱塞受力分析與設(shè)計 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度，即柱塞處于上死點時的位置。此時， 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 柱塞最小接觸長度，根據(jù)經(jīng)驗0l= ()d ，這里取0l=2d =78 l 柱塞名義長度，根據(jù)經(jīng)驗 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 - =以上雖有三個方程，但其中2要增加一個方程才能求解。 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 求解接觸長度 2l 。為簡化計算，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 8 5 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) -?攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 柱塞受力分析與設(shè)計 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 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： 點接觸式柱塞，如圖 a）所示。這種柱塞頭部為一球面，與斜盤為點接觸，其零件簡單，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，不能承受過高的工作壓力，壽命較低。這種點接 觸式柱塞在早期泵中可見，現(xiàn)在很少有應(yīng)用。 線接觸式柱塞，如圖 b）所示。柱塞頭部安裝有擺動頭，擺動頭下部可繞柱塞球窩中心擺動。擺動頭上部是球面或平面與斜盤或面接觸，以降低接觸應(yīng)力，提高泵工作壓。擺動頭與斜盤的接觸面之間靠殼體腔的油液潤滑，相當(dāng)于普通滑動軸承，其 必須限制在規(guī)定的范圍內(nèi)。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 柱塞受力分析與設(shè)計 21 帶滑靴的柱塞，如圖 c）所示。柱塞頭部同樣裝有一個擺動頭，稱滑靴，可以繞柱塞球頭中心擺動?；ヅc斜盤間為面接觸，接觸應(yīng)力小，能承受較高的工作壓力。高壓油液還可 以通過柱塞中心孔及滑靴中心孔，沿滑靴平面泄漏，保持與斜盤之間有一層油膜潤滑，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，三種型式的柱塞大多做成空心結(jié)構(gòu)，以減輕柱塞重量，減小柱塞運動時的慣性力。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張變 形補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)無疑增加了柱塞在吸排油過程中的剩余無效容積。在高壓泵中，由于液體可壓縮性能的影響，無效容積會降低泵容積效率，增加泵的壓力脈動，影響調(diào)節(jié)過程的動態(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%。剩余無效容積也沒有增加。但這種結(jié)構(gòu)工藝比較復(fù)雜，攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 柱塞受力分析與設(shè)計 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)計資料，在缸體上各柱塞孔