大排量斜盤(pán)式軸向柱塞泵的設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過(guò))

充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 目錄 第 1章 緒論 第 2章 斜盤(pán)式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 2.1 斜盤(pán)式軸向柱塞泵工作原理 2.2 斜盤(pán)式軸向柱塞泵主要性能參數(shù) 第 3章 斜盤(pán)式軸向柱塞泵運(yùn)動(dòng)學(xué)及流量品質(zhì)分析 3.1 柱塞運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 3.1.1 柱塞行程 s 3.1.2 柱塞運(yùn)動(dòng)速度 v 3.1.3 柱塞運(yùn)動(dòng)加速度 a 3.2 滑靴運(yùn)動(dòng)分析 3.3 瞬時(shí)流量及脈動(dòng)品質(zhì)分析 3.3.1 脈動(dòng)頻率 3.3.2 脈動(dòng)率 第 4章 柱塞受力分析與設(shè)計(jì) 4.1 柱塞受力分析 4.1.1 柱塞底部的液壓力 Pb 4.1.2 柱塞慣性力 Pg 4.1.3 離心 反力 Pl 4.1.4 斜盤(pán)反力 N 4.1.5 柱塞與柱塞腔壁之間的接觸力 P1和 P2 4.1.6 摩擦力 p1f和 P2f 4.2 柱塞設(shè)計(jì) 4.2.1 柱塞結(jié)構(gòu)型式 4.2.2 柱塞結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 4.2.3 柱塞摩擦副比壓 p、比功 pv驗(yàn)算 第 5章 滑靴受力分析與設(shè)計(jì) 5.1 滑靴受力分析 5.1.1 分離力 Pf 5.1.2 壓緊力 Py 5.1.3 力平衡方程式 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 5.2 滑靴設(shè)計(jì) 5.2.1 剩余壓緊力法 5.2.2 最小功率損失法 5.3 滑靴結(jié)構(gòu)型式與結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 5.3.1 滑靴結(jié)構(gòu) 型式 5.3.2 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 第 6章 配油盤(pán)受力分析與設(shè)計(jì) 6.1 配油盤(pán)受力分析 6.1.1 壓緊力 Py 6.1.2 分離力 Pf 6.1.3 力平橫方程式 6.2 配油盤(pán)設(shè)計(jì) 6.2.1 過(guò)度區(qū)設(shè)計(jì) 6.2.2 配油盤(pán)主要尺寸確定 6.2.3 驗(yàn)算比壓 p、比功 pv 第 7章 缸體受力分析與設(shè)計(jì) 7.1 缸體地穩(wěn)定性 7.1.1 壓緊力矩 My 7.1.2 分離力矩 Mf 7.1.3 力矩平衡方程 7.2 缸 體徑向力矩和徑向支承 7.2.1 徑向力和徑向力矩 7.2.2 缸體徑向力支承型式 7.3 缸體主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定 7.3.1 通油孔分布圓半徑 Rf和面積 F 7.3.2 缸體內(nèi)、外直徑 D1、 D2的確定 7.3.3 缸體高度 H 結(jié)論 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 摘要 斜盤(pán)式軸向柱塞泵是液壓系統(tǒng)中的主要部件，斜盤(pán)式軸向柱塞泵是靠柱塞在柱塞腔內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，改變柱塞腔內(nèi)容積實(shí)現(xiàn)吸油和排油的，是容積式液壓泵，對(duì)于斜盤(pán)式軸向柱塞泵柱塞、滑靴、配油盤(pán)缸體是其重要部分，柱塞是其主要受力 零件之一，滑靴是高壓柱塞泵常采用的形式之一，能適應(yīng)高壓力高轉(zhuǎn)速的需要，配油盤(pán)與缸體直接影響泵的效率和壽命，由于配油盤(pán)與缸體、滑靴與柱塞這兩對(duì)高速運(yùn)動(dòng)副均采用了一靜壓支承，省去了大容量止推軸承，具有結(jié)構(gòu)緊湊，零件少，工藝性好，成本低，體積小，重量輕，比徑向泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，由于斜盤(pán)式軸向柱塞泵容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變量，維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因而斜盤(pán)式軸向柱塞泵在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上占很大優(yōu)勢(shì)。 關(guān)鍵詞 斜盤(pán) 柱塞泵 滑靴 缸體 Abstract The inclined dish type and axial pump with a pillar is a main part in liquid press system， The inclined dish type and axial pump with a pillar is a back and forth movement by pillar to fill the inside of the pillar cavity， in order to change the pillar fills the contents of cavity to realize the oil of inhaling with line up oily， Is a capacity type liquid to press the pump .Fill to pillar to pump for the inclined dish type stalk the pillar fill, slip the boots and go together with the oil dish an is its importance part. The pillar fills is it suffer the one of the dint spare parts primarily. The slippery boots is one of the form that high pressure pillar fill the pump to often adopt. It can adapt to the high demand turning soon in high pressure dint, go together with the oil dish and the efficiency of the direct influence in a pump with life span. Because of going together with the oil dish fills ,pillar and a slippery boots these two rightness of high speeds the sport the vice- all adopting a the static pressure accepts. The province went to the big capacity push the bearings, have the construction tightly packed, the spare parts is little, the craft is 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 good, the cost is low, the physical volume is small, the weight is light, comparing the path face to pump the construction simple etc. Because the inclined dish type stalk fills to pillar the pump to realizes to have no easily the class changes the deal, maintain convenience and so on. Key words the inclined dish pillar pump slippery boot crock body 買(mǎi)文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 第 1 章 緒論 近年來(lái)，容 積式液壓傳動(dòng)的高壓化趨勢(shì)，使柱塞泵尤其軸向柱塞泵的采用日益廣泛。軸向柱塞泵主要有結(jié)構(gòu)緊湊，單位功率體積小，重量輕，壓力高，變量機(jī)構(gòu)布置方便，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，不足之處是對(duì)油液的污染敏感，濾油精度要求高，成本高等。軸向柱塞泵分為盤(pán)式柱塞泵和閥式柱塞泵，盤(pán)式軸向柱塞泵包括斜軸式軸向柱塞泵和斜盤(pán)式軸向柱塞泵。 斜盤(pán)式與斜軸式軸向柱塞泵相比較，各有所長(zhǎng)斜軸式軸向柱塞泵采用了驅(qū)動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)，使柱塞缸體不承受側(cè)向力，所以，缸體對(duì)配油盤(pán)的傾復(fù)可能性小，有利于柱塞副與配油部位工作，另外，允許的傾角大，可是，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝性差，需要 使用大容量止推軸承，因而高壓連續(xù)工作時(shí)間往往受到限制，成本高。斜盤(pán)式軸向柱塞泵，由于配油盤(pán)與缸體、滑靴與柱塞這兩對(duì)高速運(yùn)動(dòng)副均采用了一靜壓支承，省去了大容量止推軸承，具有結(jié)構(gòu)緊湊，零件少，充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 工藝性好，成本低，體積小，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，從而使該泵獲得了迅速發(fā)展，并且由于軸向泵比徑向泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低；斜盤(pán)式軸向柱塞泵容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變量，體積小，重量輕，維修方便；因而斜盤(pán)式軸向柱塞泵比較其他泵在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上占很大優(yōu)勢(shì)，所以，斜盤(pán)式軸向柱塞泵在不斷地改進(jìn)和發(fā)展，其發(fā)展方向是：擴(kuò)大使用范圍、提高參數(shù)、改善性能、延長(zhǎng)壽 命、降低噪聲，以適應(yīng)液壓技術(shù)不斷發(fā)展的要求。 斜盤(pán)式軸向柱塞泵是液壓系統(tǒng)中的主要部件，斜盤(pán)式軸向柱塞泵是靠柱塞在柱塞腔內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，改變柱塞腔內(nèi)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體均為圓柱形，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。 軸向柱塞泵有非通軸和通軸兩種。非通軸式的徑向載荷由缸體外周的大軸承所平衡以限制缸體的傾斜，因此傳動(dòng)軸只傳遞扭矩，軸徑小，由于存在缸體的傾斜力矩，因而制造精度較高，否則易損壞配油盤(pán)。但對(duì)于通軸式的傳動(dòng)軸穿過(guò)斜盤(pán)取消 了大軸承，徑向載荷由傳動(dòng)軸支撐，并且重量輕、體積小、零件種類(lèi)少，可以串聯(lián)輔助泵便于集成化，缸體傾斜力矩由主軸承受，因而轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑大。 柱塞是斜盤(pán)式軸向柱塞泵的主要受力零件之一；滑靴是目前高壓柱塞泵常采用的形式之一，能適應(yīng)高壓力高轉(zhuǎn)速的需要；配油盤(pán)設(shè)計(jì)的好壞也直接影響泵的效率和壽命。 斜盤(pán)式軸向柱塞泵被廣泛使用與工程機(jī)械、 起重運(yùn)輸、冶金 、航空、 船舶等都種領(lǐng)域，在航空中普遍用于飛機(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，使飛機(jī)上所用的液壓泵中最主要的一種形式，尤其是在煤炭行業(yè)的高壓重載液壓系統(tǒng)中，更是得到 廣泛應(yīng)用。 第二章 斜盤(pán)式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 2.1 斜盤(pán)式軸向柱塞泵工作原理 各種柱塞泵的運(yùn)動(dòng)原理都是曲柄連桿機(jī)構(gòu)的演變，因而，它們的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析就可以用統(tǒng)一的方程式來(lái)描述。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 斜盤(pán)式軸向柱塞泵主要結(jié)構(gòu)如圖（ 2-1）。柱塞的頭部安裝有滑靴，滑靴低面始終貼著斜盤(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（ xoy 面）存在一傾斜角，迫使柱塞在柱塞腔內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如果缸體按圖示 n方向旋轉(zhuǎn)，在 180360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，直至死點(diǎn)（對(duì)應(yīng) 0位置）止。在這個(gè)過(guò)程中，柱塞腔剛好與配油盤(pán)吸油窗相通，油液被吸入柱塞腔內(nèi)，這是吸油過(guò)程。隨著缸體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在 0180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。在這個(gè)過(guò)程中柱塞腔， 1-柱塞 2-缸體 3-配油盤(pán) 4-傳動(dòng)軸 5-斜盤(pán) 6-滑靴 7-回程盤(pán) 8-中心彈簧 圖 2-1 斜盤(pán)式軸向柱塞泵工作原理 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)一周，各個(gè)柱塞有半周吸油，半周排油。如果缸體不斷旋轉(zhuǎn)，泵便連續(xù)地吸油和排油。 2.2 斜盤(pán)式軸向柱塞泵主要性能參數(shù) 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 1.排量、流量與容積效率 軸向柱塞泵排量bq是指缸體旋轉(zhuǎn)一周，全部柱塞腔所排出油液的容積，即 zsdZsFqzZb m a x2m a x 4不計(jì)容積損失時(shí)，泵理論流量lbQ為 bZbblb ZnsdnqQ m a x24式中 Zd 柱塞外徑 mmd z 24 ； ZF 柱塞橫截面積 22 4.452024.044 mmdF zz ； maxs柱塞最大行程 ； Z 柱塞數(shù) 取 Z=7； bn傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 min/1500 rnb ； 從圖可知，柱塞最大行程為 mmtgtgDs f 231874m a x 式中 fD柱塞分布圓直徑 mmDf 74； 斜盤(pán)傾斜角 取 18 ； 所以，泵的理論流量是 mlnqQ bblb 94500 泵的實(shí)際輸出流量 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 mlQQQ blbsb 9 2 3 2 11 9 8 21 9 79 5 4 0 0 泵容積效率Vb為 %7.969540092321 lbsbVb QQ泵的機(jī)械效率為 %90mb所以，泵的總效率為容積效率與機(jī)械效率之積， %87b 第三章 斜盤(pán)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) 直線運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合成，使柱塞軸線上一點(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。 3.1 柱塞運(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)直線運(yùn)動(dòng)。即分析柱塞與缸體做相對(duì)運(yùn)動(dòng)是的行程、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)。 3.1.1 柱塞行程 s 下圖為一般帶滑靴的軸向柱塞泵運(yùn)動(dòng)分析圖。若斜盤(pán)傾角為，柱塞分布圓半徑為fR，缸體或柱塞 旋轉(zhuǎn)角為，并以柱塞腔容積最大時(shí)的上死點(diǎn)位置為 00 ，則對(duì)應(yīng)于任一旋轉(zhuǎn)角時(shí)， 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 kS m a xRf圖 3-1 柱塞運(yùn)動(dòng)分析 co sff RRh 所以柱塞行程 s 為 tgRh tgs f )co s1( （ 3-1） 當(dāng) =1800時(shí)，可得最大行程maxs為 mmtgtgDtgRs ff 2318372 0m a x 3.1.2柱塞運(yùn)動(dòng)速度 v 將式（ 3-1）對(duì)時(shí)間微分可得柱塞運(yùn)動(dòng)速度 v為 s intgRdtdadadsdtdsv f （ 3-2） 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 當(dāng) 090 及 0270 時(shí)， 1sin ，可得最大運(yùn)動(dòng)加速度maxv為 smtgtgRvf /766.118157037.0 0m a x 式中 為缸體 旋轉(zhuǎn)角速度，t。 3.1.3 柱塞運(yùn)動(dòng)加速度 a 將式（ 3-2）對(duì)時(shí)間微分可得柱塞運(yùn)動(dòng)加速度 a為 dadvdtdva c o s2 tgRdtda f（ 3-3） 當(dāng) 00 及 0180 時(shí)， 1cos ，可得最大運(yùn)動(dòng)加速度maxa為 2022m a x /83.27818157037.0 smtgtgRa f 3.2 滑靴運(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，也即滑靴中心在斜盤(pán)平面 yox 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 mmRb f 38.7718co s372co s220 短軸 mmRaf 7437222 設(shè)柱塞在缸體平面上 A 點(diǎn)坐標(biāo) cossinffRyRx 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 那么 A 點(diǎn)在斜盤(pán)平面 yox 的坐標(biāo)為 sin fRx coscos fRy 如果用極坐標(biāo)表示則為 矢徑 2222 c os1 tgRyxRfh 極角 )c os( c o s arctg 滑靴在斜盤(pán)平面 yox 內(nèi)的運(yùn)動(dòng)角速度k為 222 s inco sco s co s dtdk由上式可見(jiàn)，滑靴在斜盤(pán)內(nèi)是不等角速度運(yùn)動(dòng)，當(dāng) =2、 23時(shí)，k最大（在短軸位置）為 sr a dh /17.16418c o s157c o s 0m a x 當(dāng) 0 、 時(shí)，k最?。ㄔ陂L(zhǎng)軸位置）為 sr a dh /14.15018co s157co s 0m i n 由結(jié)構(gòu)可知，滑靴中心繞 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 np 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3.3 瞬時(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 itgRFvFQ fZiZti s in式中 zF 為柱塞截面積， 222 4.452024.044 mmdF ZZ ）（。 柱塞數(shù)為 Z=7,柱塞角距為722 Z，位于排油區(qū) 地柱塞數(shù)為 Z0，那么參與排油的各個(gè)柱塞瞬時(shí)流量為 s in1 tgRFQ fZt )s in (2 tgRFQ fZt )2s in (3 tgRFQ fZt . . )1(s in ( 00 ZtgRFQ fZtZ ) 泵的瞬時(shí)流量為 0.21 tZttt QQQQ 01)1(s in ZifZitgRF ZZZZZtgRF fZ s in)1s in (s in 00 （ 3-4） 由上式可以看出，泵的瞬時(shí)流量與缸體轉(zhuǎn)角 有關(guān)，也與柱塞數(shù)有關(guān)。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 對(duì)于奇數(shù)（ Z=7）排油區(qū)的柱塞數(shù)為 Z0 當(dāng)70 Z時(shí)，取 42 10 ZZ，由 式（ 3-4） 可知瞬時(shí)流量為 ZZtgRFQfZt2s in2)2c o s ( 當(dāng)7227 ZZ時(shí)，取 32 10 ZZ，由式（ 3-4）可得瞬時(shí)流量 ZZtgRFQfZt2s in2)23c o s ( 當(dāng) 0 、Z、Z2、時(shí)，可得瞬時(shí)流量的最小值為 mltgZZtgRFQfZt05.1 2 2 272s i n272c o s18157037.04.4522s i n22c o s0m i n當(dāng)Z2、Z23、時(shí)，可得瞬時(shí)流量的最大值為 mltgZtgRFQ fZt5.125372s i n2118157037.04.4522s i n210m a x充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 奇數(shù)柱塞泵瞬時(shí)流量規(guī)律見(jiàn)圖 /2Z/2Z/2Z/2Z圖 3-3 奇數(shù)柱塞泵 定義脈動(dòng)率 0025.0m inm a x tptt Q QQ式中tpQ為平均流量，可由瞬時(shí)流量公式在 2周期內(nèi)積分求平均值而得 無(wú)論奇數(shù)泵還是偶數(shù)泵均為 mltgtgRFZdtQZQ fZZttp6.124318157037.04.5427100 3.3.1 脈動(dòng)頻率 因?yàn)槠鏀?shù)柱塞泵，所以 21000mi n/1500722 rZnf 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3.3.2 脈動(dòng)率 因?yàn)槠鏀?shù)柱塞泵，所以 %51.274s in22s in2 22 Z 根據(jù)計(jì)算值，將脈動(dòng)率 與柱塞 Z畫(huà)成下圖的曲線 圖 3-4 脈動(dòng)率 與柱塞數(shù) Z關(guān)系曲線 由以上分析可知： （ 1）隨著柱塞數(shù)的增加，無(wú)論偶數(shù)柱塞泵還是奇數(shù)柱塞泵，流量脈動(dòng)率都下降。 （ 2） 相鄰柱塞數(shù)相比，奇數(shù)柱塞泵的脈動(dòng)流量遠(yuǎn)小于偶數(shù)柱塞泵的脈動(dòng)率。 第四章 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、半周排油。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。 4.1 柱塞受力分析 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖示是帶有滑靴的柱塞受力分析簡(jiǎn)圖。 圖 4-1 柱塞受力分析 作用在柱塞上的力有： 4.1.1 柱塞底部的液壓力bP柱塞位于排油區(qū)時(shí)，作用于柱塞底部的軸向液壓力bP為 KNpdP bZb 25.14105.31024.044 622 ）（ 式中bp為泵的排油壓力。 4.1.2 柱塞慣性力 Pg 柱塞相對(duì)缸體往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，有直線加速度 a，則柱塞軸向慣性力 Pg 為 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 co s2 tgRgGamP fZZg 式中 mZ、 GZ為柱塞和滑靴的總質(zhì)量和總重量 慣性力 Pg方向與加速度 a方向相反，隨缸體旋轉(zhuǎn)角按余弦規(guī)律變化。當(dāng) =00和 1800時(shí)，慣性力最大值為 tgRgGP fzg 2m a x 4.1.3 離心反力 Pl 柱塞隨缸體繞主軸作等速度圓周運(yùn)動(dòng)，有向心加速度 al，產(chǎn)生的離心反力Pl通過(guò)柱塞質(zhì)量重心并垂直于柱塞軸線，是徑向力。其值為 fZlZl RgGamP 2 4.1.4 斜盤(pán)反力 N 斜盤(pán)反力通過(guò)柱塞球頭 cosNP sinNT 軸向力 P與作用于柱塞底部的液壓力bP及其他軸向力相平衡。而徑向力 T則對(duì)主軸形成負(fù)載扭矩，使柱塞受到彎矩作用，產(chǎn)生接觸應(yīng)力，并使缸體 產(chǎn)生傾倒力矩。 4.1.5 柱塞與柱塞腔壁之間的接觸力 P1和 P2 該力是接觸應(yīng)力 p1 和 p2產(chǎn)生的合力。考慮到柱塞與柱塞腔的徑向間隙遠(yuǎn)小于柱塞直徑及柱塞在柱塞腔內(nèi)的接觸長(zhǎng)度。因此，由垂直于柱塞軸線的徑向力 T 和離心力lP引起的接觸應(yīng)力 p1和 p2可以看成是連續(xù)直線分布的應(yīng)力。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 4.1.6 摩擦力 P1f 和 P2f 柱塞與柱塞腔之間的摩擦力 Pf為 fPPP f )( 21 式中 f 為摩擦系數(shù)，常取 f=0.050.12。取 f=0.12 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，即柱塞處于死點(diǎn)時(shí)的位置。此時(shí) N、 P1、和 P2可以通過(guò)如下方程求得： 0y 0s in 21 PPN 0z 0c os 21 fPfPN 00 M 022)3()3( 21222001 ZZ dfPdfPllPllllP mmlfdllfdllllZZ4.235462412.067412542412.035447454666123462002002式中 0l 柱塞最小接觸長(zhǎng)度 mml 540 ； l 柱塞名義長(zhǎng)度 mml 74 ； 解放程組得： 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 KNlllNP2.1214.23)4.2354(1118s i n33.171)(11s i n220222201 KNlllNP 14.714.23 )4.2354(18s i n33.171)(s i n220222202 00 18s i n82.312.018co s25.24s i nco s fPN b 式中 82.314.23)4.2354(14.23)4.2354(1)(1)(22222222022220llllll 為結(jié)構(gòu)參數(shù) 4.2 柱塞設(shè)計(jì) 4.2.1柱 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) ,有三種型式 ,(1)點(diǎn)接觸式柱塞 ,(2)線接觸式柱塞 ,(3)帶滑靴的柱塞 .選用帶滑靴的柱塞 ,柱塞頭部同樣裝有一個(gè)擺動(dòng)頭 , 稱(chēng)滑靴 ,可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 ,沿滑靴平面泄露 ,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 .目前大多采用這種形式軸向柱塞泵 . 并且這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)的慣性力 .采用空心結(jié)構(gòu)還可以利用柱 塞底部的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充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 間隙 ,取得良好的密封效果 .空心柱塞內(nèi)可以安放回程彈簧 ,使柱塞在吸油區(qū)復(fù)位 . 4.2.2 柱塞結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 1.柱塞直徑 Zd 及柱塞分布圓直徑 Df 柱塞直徑 Zd 、柱塞分布圓直徑 Df、和柱塞數(shù) Z 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 Zd 所占的弧長(zhǎng)約為分布圓周長(zhǎng)fD的 75% , 即 75.0fZDZd由此可得 75.0ZdDmZf 式中 m 為結(jié)構(gòu)參數(shù) .m隨柱塞數(shù) Z 而定 . 當(dāng)泵的理論流量lbQ和轉(zhuǎn)速bn根據(jù)使用工況條件選定之后 ,根據(jù)流量公式可得柱塞直徑 Zd 為 mmtgtgZnmQdblbZ 24181500775.0 794500443 03 柱塞直徑 Zd 確定后 ,應(yīng)從滿(mǎn)足流量的要求而確定柱塞分布圓直徑 Df , 即 mmtgZntgd QDbZlbf 371 5 0 071824 9 5 0 044 222 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 2. 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 以及保持有足夠的密封長(zhǎng)度 ,應(yīng)保持有最小留孔長(zhǎng)度 ,一般取 ab MPp 20Zdl )8.14.1(0 ab MPp 30Zdl )5.22(0 因?yàn)?aMPp 5.31所以 mmdlZ 5425.20 因此 ,柱塞名義長(zhǎng)度 l 應(yīng)滿(mǎn)足 : m inm a x0 lsll 式中 maxs 柱塞最大行程 ； minl 柱塞最小外伸長(zhǎng)度 ,一般取 Zdl 2.0min . 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) ,柱塞名義長(zhǎng)度常取 : ab MPp 20Zdl )5.37.2( MPapb 30 Zdl )2.42.3( 同理 mml 96244)2.42.3( 3.柱塞球頭直徑 d1 按經(jīng)驗(yàn)常取 mmdd Z 18)8.07.0(1 如圖 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 4-2 柱塞尺寸圖 為使柱塞在排油結(jié)束時(shí)圓柱而能完全進(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 ld ,一般取 mmdl Zd 132455.0)55.04.0( 4.柱塞均壓槽 高壓柱塞泵中往往在柱塞表面開(kāi)有環(huán)形壓力槽 ,起均衡側(cè)向力 ,改善潤(rùn)滑條件和存貯贓物的作用 .如上圖 均壓槽的尺寸常取 : mmmmh 8.08.03.0 取 ；寬 mmmmb 6.07.03.0 取 ； 間距 mmmmt 10102 取 . 實(shí)際上 ,由于柱塞受到的徑向力很大 ,均壓槽的作用并不明顯 ,還容易劃傷缸體上柱塞孔壁面 .因此目前許多高壓柱塞泵中并不開(kāi)設(shè)均壓槽 . 4.2.3柱塞摩擦副比壓 p 、比功 pv 驗(yàn)算 取柱塞伸出最長(zhǎng)時(shí)的最大接觸應(yīng)力作為計(jì)算比壓 值 ,則 22311m a x /30/68.296.3024 102.1222 cmNcmNpld PpZ 柱塞相對(duì)缸體的最大運(yùn)動(dòng)速度 vmax 應(yīng)在摩擦副材料允許范圍內(nèi) , smtgvtgRv f /8775.11815737 0m a x 由此可得柱塞缸體摩擦副最大比功 pmax vmax為 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 scmNtgpvtgRldPvpfZ/6068.52181576.3024102.122220311m a xm a x 選用 18CrMnTiA 材料 . 第五章 滑靴受力分析與設(shè)計(jì) 目前高壓柱塞泵已普遍采用帶滑靴的柱塞結(jié)構(gòu) .滑靴不僅增大了與斜盤(pán)的接觸應(yīng)力 ,而且柱塞底部的高壓油液 ,經(jīng)柱塞中心孔 0d和滑靴中心孔0d,再經(jīng)滑靴封油帶泄露到泵殼體腔中 .由于油液在封油帶環(huán)縫中的流動(dòng) .使滑靴與斜盤(pán)之間形成一層薄油膜 ,大大減少了相對(duì)運(yùn)動(dòng)件間的摩擦損失 ,提高了機(jī)械效率 .這種結(jié)構(gòu)能適應(yīng)高壓力和高轉(zhuǎn)速的需要 . 5.1 滑靴受力分析 液壓泵工作時(shí) ,作用于滑靴上有一組方向相反的力 .一是柱塞底部液壓力力圖把滑靴壓向斜盤(pán) ,稱(chēng)為壓緊力yp；另一是由滑靴面直徑為 D1 的油池產(chǎn)生的靜壓力 Pf1 與滑靴封油帶上油液泄露時(shí)油 膜反力 Pf2 ,二者力圖使滑靴與斜盤(pán)分離開(kāi) ,稱(chēng)為分離力 Pf .當(dāng)緊壓力與分離力相平衡時(shí) ,封油帶上將保持一層穩(wěn)定的油膜 ,形成靜壓油墊 . 5.1.1 分離力 Pf 圖為柱塞結(jié)構(gòu)與分離力分布圖 . 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 4-3 滑靴結(jié)構(gòu)及分布力分布 根據(jù)流體力學(xué)平面圓盤(pán)放射流可知 ,油液經(jīng)滑靴封油帶環(huán)縫流動(dòng)的泄露量q的表達(dá)式為 12213ln6)(RRppq 若 02 p ,則 1213ln6 RRpq 式中 為封油帶油膜厚度 . 封油帶上半 徑為 r 的任一點(diǎn)壓力分布式為 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 1(ppr 2222lnln) prRrRp 若 02 p ,則 1221lnlnRRrRpp r 從上式可以看出 由上式可以看出，封油帶上壓力 隨半徑增大而呈對(duì)數(shù)規(guī)律下降。 21121221212 )(ln2RpRRRRpPf 油池靜壓分離力 Pf1 為 1211 pRPf 總分離力 Pf 為 KNpRRRRPPP fff2.70105.3105.225.31ln210)05.225.31(ln2)(66221122122215.1.2 壓緊力yP充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 滑靴所受壓緊力主要由柱塞底部液壓力 bp 引起的，即 KNpdPP bZby 9.1418co s 105.310 2 4.04co s4co s 0 622 5.1.3 力平衡方程式 當(dāng)滑靴受力平衡時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足下列力平衡方程式 fy PP 11221222ln2)(c o s4 pRRRRpd bZ 1213ln6 RRpq 得泄流量為 mlRRdpq zb19718c o s05.225.3105.012024.0105.3101.0c o s)(1222263212223）（5.2 滑靴設(shè)計(jì) 滑靴設(shè)計(jì)常用剩余壓緊力法和最小功率法 選用最小功率損失法 最小功率損失法的特點(diǎn)是：選取適當(dāng)油膜厚度，使滑靴泄漏功率損失法與摩擦功率損失之和最小，保持最高功率。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 5.2.1 泄漏功率損失VN已知滑靴在斜盤(pán)上的 泄漏流量 q ，。若不計(jì)吸油區(qū)的損失，則滑靴在排油區(qū)域的泄漏功率損失為 mlRRpdqpN bzbV17118c o s05.225.3105.024105.3101.0c o s)(24212263212232）（5.2.2 摩擦功率損失mN滑靴在斜盤(pán)上的運(yùn)動(dòng)軌跡是橢圓，為簡(jiǎn)化計(jì)算，近似認(rèn)為是柱塞分布圓。因此滑靴摩擦功率損失為 fm RuRRuFN )( 2122 式中 F 液體粘性摩擦力， uRRF )( 2122 ； u 切線速度， fRu )( 2122 RR 滑靴摩擦（支承）面積； u 液體粘性摩擦應(yīng)力， 為液體粘性系數(shù)， 為油膜厚度。 將 fRu 代入上式中可得 mlRRRN fm26801.03715705.005.225.31)(2222222122）（充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 5.2.3 滑靴總功率損失 N mV NNN 222122232c os)(24fbz RRRpd 令 ,0)( N可得最佳油膜厚度0為 mmdpRRRZbf012.018c o s8024.0105.31037.015705.0)05.225.31(c o s8)(46222421220由上式計(jì)算出的油膜厚度，可使滑靴功率損失最小，效率最高。最佳油膜厚度在 mm03.001.00 范圍。 5.3 滑靴結(jié)構(gòu)型式與結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 5.3.1 滑靴結(jié)構(gòu)型式 滑靴的結(jié)構(gòu)型式如圖 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 5-1 滑靴結(jié)構(gòu)型式 關(guān)于滑靴的結(jié)構(gòu)，應(yīng)該防止由于傾斜而引起密封帶出現(xiàn)偏磨，所以往往在密封帶外面加上一道斷開(kāi)的外輔助支承面環(huán)帶。這樣，即使滑靴出現(xiàn)某些偏磨，也不會(huì)破壞滑靴的平衡設(shè)計(jì)，從而延長(zhǎng)了滑靴的壽命。為了減小對(duì)滑靴底面的比壓，并防止由于壓力沖擊而引起滑靴底面沉凹的變形（這種變形引起松靴），常常在滑靴的密封帶內(nèi)側(cè)加上一個(gè)或幾個(gè)內(nèi)輔助支承環(huán)帶，為了不影響滑靴的支承力，并使密封環(huán)帶內(nèi)側(cè)壓力迅速伸展，內(nèi)輔助支承面在圓周上是斷開(kāi)的。 為了提高滑靴的拉脫強(qiáng)度，可以將滑靴的收口部位加 厚?；サ那蛎鎴A柱度和橢圓度不大于 0.003mm，與柱塞球頭鉚合時(shí)的徑向間隙應(yīng)不大于0.01mm，與柱塞球頭的接觸面積不小于 70%。滑靴的材料可采用青銅或高強(qiáng)度的黃銅制造。要特別注意材料中心不允許有疏松和偏析，否則容易引起疲勞強(qiáng)度損壞。 5.3.2 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 1. 滑靴外徑 D2 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 滑靴在斜盤(pán)上的布局，應(yīng)使傾斜角 0 時(shí)，互相之間仍有一定間隙 s，如圖 圖 5-2 滑靴外徑 D2 的選定 滑靴外徑 D2 為 mmsZDD f 5.316.07s in74s in2 一般取 mmsmms 6.012.0 取 2. 油池直徑 D1 初步計(jì)算時(shí)，設(shè)定 mmDD 05.225.317.0)7.06.0( 21 3. 中心孔0d、 0d及長(zhǎng)度0l節(jié)流器采用節(jié)流管時(shí)，常以柱塞中心孔 0d作為節(jié)流裝置，如滑靴結(jié)構(gòu)及分離力分布圖所示。根據(jù)流體力學(xué)細(xì)長(zhǎng)孔流量 q 為 Klppdq b0140128 )( 式中 0d、0l 細(xì)長(zhǎng)管直徑、長(zhǎng)度； K 修正系數(shù)； 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 00641 ldRK e 410 )1(62.21eRd 065.010eRd28.2 065.010 eRd把上式帶入滑靴泄漏量公式 1213ln6 RRpq 可得 12130140ln6128)(RRpKlppd b 整理后可得節(jié)流管尺寸為 bpRRKld 1ln61 2 8123040 經(jīng)多次試算得 mmd 2.10 mml 5.220 式中 為壓降系數(shù)，bpp1 。當(dāng) 667.032 時(shí)，油膜具有最大剛度，承載能力最強(qiáng)。為不使封油帶過(guò)寬及阻尼管過(guò)長(zhǎng)，推薦壓降系數(shù) 9.08.0 。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 從 bpRRKld 1ln61 2 8123040 公式中可以看出，采用節(jié)流管的柱塞 -滑靴組合，公式中無(wú)粘度系數(shù) ，說(shuō)明油溫對(duì)節(jié)流效果影響較小，但細(xì)長(zhǎng)孔的加工工藝性較差，實(shí)現(xiàn)起來(lái)有困難。 第六章 配油盤(pán)受力分析與設(shè)計(jì) 配油盤(pán)是軸向柱塞泵主要零件之一，用以隔離和分配吸、排油液以及承受由高速旋轉(zhuǎn)的缸體傳來(lái)的軸向載荷。它的設(shè)計(jì)好壞直接影響泵的效率和壽命。 6.1 配油盤(pán)受力分析 常用配油盤(pán)簡(jiǎn)圖如下 圖 6-1 配油 盤(pán)基本結(jié)構(gòu) 液壓泵工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的缸體與配油盤(pán)之間作用有一對(duì)方向相反的力；即缸體因柱塞腔中高壓油液作用而 生的壓緊力 Py；配油窗口和封油帶油膜對(duì)缸體的分離力 Pf。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 6.1.1 壓緊力yP壓緊力是由于處在排油區(qū)的柱塞腔中高壓油液作用在 柱塞腔底部臺(tái)階面上，使缸體受到軸向作用力，并通過(guò)缸體作用到配油盤(pán)上。 對(duì)于奇數(shù)柱塞泵 )7( Z ，當(dāng)有 4)1(21 Z個(gè)柱塞處于排油區(qū)時(shí)，壓緊力Py1 為 KNppdZP ybZy57105.31024.0421742162m a x21當(dāng)有 3)1(21 Z個(gè)柱塞處于排油區(qū)時(shí)，壓緊力 Py2 為 KNppdZP ybZy7.42105.311020421742163m i n22）（平均壓緊力 Py 為 KNpZdPPP bZyyy85.49105.31024.0788)(21622216.1.2 分離力 Pf 分離力有三部分組成。即外封油帶分離力 Pf1、內(nèi)封油帶分離力 Pf2、排油窗高壓油對(duì)缸體的分離力 Pf3 對(duì)奇數(shù)柱塞泵，在缸體旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，每一瞬時(shí)參加排油的柱塞數(shù)量和位置不同，封油帶的包角是變化的。實(shí)際包角比配油盤(pán)排油窗包角0有所擴(kuò)大。 當(dāng)有 4)1(21 Z個(gè)柱塞排油時(shí)，封油帶實(shí)際包角 1 為 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 19845511721)1(21 01 ）（ Z 當(dāng)有 3)1(21 Z個(gè)柱塞排油時(shí)，封油帶實(shí)際包角2為3(21 02 ）（ Z 平均有2Z個(gè)柱塞排油時(shí)，平均包角p為2(21)(21 021 ）（ Zp 式中 柱塞間距角 512 Z； 0 柱塞腔通油孔包角 450 1. 外封油帶分離力 Pf1 外封油帶上泄流量是源流流動(dòng)，可得 222122211 2ln4)( RpRRRRP pbpf bp外封油帶泄流量 q1 為 2131ln12 RRpq bp 2. 內(nèi)封油帶分離力 Pf2 內(nèi)封油帶上泄流量是匯流流動(dòng)，可得 bpbpf pRpRRRRP 232124232 2ln4)( 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加