畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-軸向柱塞泵設(shè)計(jì)

1、河北科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）河北科技學(xué)院 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 作 者：張昆倫 學(xué) 號(hào)：Z111331034 系 別：機(jī)電工程系 專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械制造與自動(dòng)化 年 級(jí)：2011級(jí) 指導(dǎo)教師：張少波 完成日期：2014 年 5月 20日目 錄摘要 31直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 41.1直軸式軸向柱塞泵工作原理 41.2直軸式軸向柱塞泵主要性能參數(shù) 42 直軸式軸向柱塞泵運(yùn)動(dòng)學(xué)及流量品質(zhì)分析 72.1柱塞運(yùn)動(dòng)學(xué)分析72.2滑靴運(yùn)動(dòng)分析 93 柱塞受力分析與設(shè)計(jì)103.1柱塞受力分析103.2柱塞設(shè)計(jì) 144 缸體受力分析與設(shè)計(jì)18 4.1缸體的穩(wěn)定性18 4.2缸體主

2、要結(jié)構(gòu)尺寸的確定185柱塞回程機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)206 斜盤(pán)力矩分析 226.1柱塞液壓力矩 236.2帶卸荷槽非對(duì)稱(chēng)正重迭型配油盤(pán)23 6.3回程盤(pán)中心預(yù)壓彈簧力矩 24結(jié)論 25參考文獻(xiàn)25致謝26摘 要隨著工業(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

3、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?？梢哉f(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。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

4、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，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)品在工廠檢測(cè)符合發(fā)至使用單位運(yùn)行后，往往達(dá)不到工廠出廠檢測(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

5、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

6、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。1 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù)11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1.1所示。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（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)，在范圍內(nèi)，柱塞由下死點(diǎn)(對(duì)應(yīng)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)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)

7、程。隨著缸體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在范圍內(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1-1-1直軸式軸向柱塞泵工作原理1.2直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 額定流量 =100L/min最大流量 額定轉(zhuǎn)速 n=1500r/min最大轉(zhuǎn)速 1.2.1排量流量與容積效率軸向柱塞泵排量是指缸體旋轉(zhuǎn)一周，全部柱塞腔所排出油液的容積，即 = 0.84(L)不計(jì)容積損失時(shí)，泵的理論流量為 =0

8、.84×1500 =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 （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： 式中是常數(shù)，對(duì)進(jìn)口無(wú)預(yù)壓力的油泵=5400；對(duì)進(jìn)口壓力為5kgf/cm的油泵=9100，這里取=9100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。從泵的排量公式中可以看出，柱塞直徑分布圓直徑柱塞數(shù)Z都是泵的固定結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且當(dāng)原動(dòng)

9、機(jī)確定之后傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速也是不變的量。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，該設(shè)計(jì)是通軸泵，受機(jī)構(gòu)限制，取下限，即。泵實(shí)際輸出流量為 =100-3=97（ml/min）式中為柱塞泵泄漏流量。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。泵容積效率定義為實(shí)際輸出流量與理論流量之比，即 =軸向柱塞泵容積效率一般為=0.940.98，故符合要求。1.2.2扭矩與機(jī)械效率 不計(jì)摩擦損失時(shí)，泵的理論扭矩為 =式中為泵吸排油腔壓力差?？紤]摩擦損失

10、時(shí)，實(shí)際輸出扭矩為 =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與實(shí)際輸出扭矩之比，即1.2.3功率與效率不計(jì)各種損失時(shí)，泵的理論功率=泵實(shí)際的輸入功率為 = 泵實(shí)際的輸出功率為 =3定義泵的總 效率為輸出功率與輸入功率之比，即 = 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=0.850.9,上式滿足要求。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)直線運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)

11、的合成，使柱塞軸線上任一點(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。2.1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)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)。2.1.1柱塞行程S圖2.1為一般帶滑靴的軸向柱塞運(yùn)動(dòng)分析圖。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，則對(duì)應(yīng)于任一旋轉(zhuǎn)角a時(shí)，圖2-1-1柱塞運(yùn)動(dòng)分析 所以柱塞行程S為 當(dāng)時(shí)，可得最大行程為 2.1.2柱塞運(yùn)動(dòng)速度分析

12、v將式對(duì)時(shí)間微分可得柱塞運(yùn)動(dòng)速度v為 當(dāng)及時(shí)，可得最大運(yùn)動(dòng)速度為 式中為缸體旋轉(zhuǎn)角速度， 。2.1.3柱塞運(yùn)動(dòng)加速度a將對(duì)時(shí)間微分可得柱塞運(yùn)動(dòng)加速度a為 當(dāng)及時(shí)，可得最大運(yùn)動(dòng)加速度為 柱塞運(yùn)動(dòng)的行程s速度v加速度與缸體轉(zhuǎn)角a的關(guān)系如圖2.2所示。圖2-1-2柱塞運(yùn)動(dòng)特征圖2.2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，即滑靴中心在斜盤(pán)平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（如圖2.3），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 短軸 設(shè)柱塞在缸體平面上A點(diǎn)坐標(biāo)為 如果用極坐標(biāo)表示則為矢徑 極角 滑靴在斜盤(pán)平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)角速度為 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)時(shí)，最大（在短

13、軸位置）為 當(dāng)時(shí)，最?。ㄔ陂L(zhǎng)軸位置）為 由結(jié)構(gòu)可知，滑靴中心繞點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周（）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 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。3.1柱塞受力分析圖3.1是帶有滑靴的柱塞受力分析簡(jiǎn)圖。 圖3-1-1 柱塞受力分析作用在柱塞上的力有：3.1.1柱塞底部的液壓力柱塞位于排油區(qū)時(shí)，作用于柱塞底部的軸向液壓力為 式中為泵最大工作壓力。3.1.2柱塞慣性

14、力柱塞相對(duì)缸體往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，有直線加速度a，則柱塞軸向慣性力為 式中為柱塞和滑靴的總質(zhì)量。慣性力方向與加速度a的方向相反，隨缸體旋轉(zhuǎn)角a按余弦規(guī)律變化。當(dāng)和時(shí)，慣性力最大值為3.1.3離心反力柱塞隨缸體繞主軸作等速圓周運(yùn)動(dòng)，有向心加速度，產(chǎn)生的離心反力通過(guò)柱塞質(zhì)量重心并垂直軸線，是徑向力。其值為 3.1.4斜盤(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 即 軸向力P與作用于柱塞底部的液壓力及其它軸向力相平衡。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。3.1.5柱塞與柱塞腔壁之間的接觸應(yīng)力和 該力是接觸應(yīng)力和產(chǎn)生的合力

15、?？紤]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和離心力引起的接觸應(yīng)力和可以看成是連續(xù)直線分布的應(yīng)力。3.1.6摩擦力和柱塞與柱塞腔壁之間的摩擦力為 式中為摩擦系數(shù)，常取=0.050.12，這里取0.1。 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)，N和可以通過(guò)如下方程組求得 式中 柱塞最小接觸長(zhǎng)度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)=，這里取=78mm； 柱塞名義長(zhǎng)度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)=，這里取=117mm； 柱塞重心至球心距離，=以上雖有三個(gè)方程，但其中也是未知數(shù)，需要增加一個(gè)方程才能求解。根據(jù)相似原理有 又有 所以 將式代入求解接觸長(zhǎng)度

16、。為簡(jiǎn)化計(jì)算，力矩方程中離心力相對(duì)很小可以忽略，得 將式代入可得 將以上兩式代入可得 式中為結(jié)構(gòu)參數(shù)。 3.2柱塞設(shè)計(jì)3.2.1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)，可有以下三種形式：點(diǎn)接觸式柱塞，如圖3.2（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。線接觸式柱塞，如圖3.2（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

17、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，其值必須限制在規(guī)定的范圍內(nèi)。帶滑靴的柱塞，如圖3.2（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)?；ヅc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3-2-2 柱塞結(jié)構(gòu)型式 圖3-2-3 封閉薄壁柱塞從圖3.2可見(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

18、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。空心柱塞內(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3.3所式的封閉壁結(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，需要用電子束焊接。3.2.2柱塞結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)柱塞直徑及柱塞分布塞直徑柱塞直徑柱塞分布塞直徑和柱塞數(shù)Z

19、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所占的弧長(zhǎng)約為分布圓周長(zhǎng)的75%，即 由此可得 式中為結(jié)構(gòu)參數(shù)。隨柱塞數(shù)Z而定。對(duì)于軸向柱塞泵，其值如表3.1所示。表3-2-1Z7911m3.13.94.5 當(dāng)泵的理論流量和轉(zhuǎn)速根據(jù)使用工況條件選定之后，根據(jù)流量公式可得柱塞直徑為 由上式計(jì)算出的數(shù)值要圓整化，并應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取標(biāo)準(zhǔn)直徑,應(yīng)選取20mm.柱塞直徑確定后，應(yīng)從滿足流量的要求而確定柱塞分布圓直徑，即 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，一般取： 因此，柱塞名義長(zhǎng)度應(yīng)滿足： 式中 柱塞最大行程； 柱塞最小外伸長(zhǎng)度，一

20、般取。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，柱塞名義長(zhǎng)度常?。?這里取柱塞球頭直徑按經(jīng)驗(yàn)常取，如圖3.4所示。圖3-2-4 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，一般取，這里取。柱塞均壓槽 高壓柱塞泵中往往在柱塞表面開(kāi)有環(huán)行均壓槽，起均衡側(cè)向力改善潤(rùn)滑條件和存儲(chǔ)贓物的作用。均壓槽的尺寸常?。荷頷=0.30.7mm；間距t=210mm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，還容易滑傷缸體上柱塞孔壁面。因此，目前許多高壓柱塞泵中的柱塞不開(kāi)設(shè)均壓槽。3.2.3柱塞摩擦副比壓P比功驗(yàn)算 對(duì)于柱塞與缸體這一對(duì)摩擦副，過(guò)大的接觸應(yīng)力不僅會(huì)增加摩擦副之間的磨損

21、，而且有可能壓傷柱塞或缸體。其比壓應(yīng)控制在摩擦副材料允許的范圍內(nèi)。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 柱塞相對(duì)缸體的最大運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)在摩擦副材料允許范圍內(nèi)，即 由此可得柱塞缸體摩擦副最大比功為 上式中的許用比壓許用速度許用比功的值，視摩擦副材料而定，可參考表3.2。 表3-2-2 材料性能材料牌號(hào)許用比壓 （Mpa）許用滑動(dòng)速度（m/s）許用比功（Mpa.m/s）ZQAL9430860ZQSn10115320球磨鑄鐵10518柱塞與缸體這一對(duì)摩擦副，不宜選用熱變形相差很大的材料，這對(duì)于油溫高的泵更重要。同時(shí)在鋼表面噴鍍適當(dāng)厚度的軟金屬來(lái)減少摩擦阻力，不選用銅材料還可以避免高溫時(shí)油液

22、對(duì)銅材料的腐蝕作用。4 缸體受力分析與設(shè)計(jì)4.1缸體的穩(wěn)定性在工作過(guò)的配油盤(pán)表面上常看到在高壓區(qū)一側(cè)有明顯的偏磨現(xiàn)象，偏磨會(huì)使缸體與配油盤(pán)間摩擦損失增大，泄漏增加，油溫升高，油液粘性和潤(rùn)滑性下降，而影響到泵的壽命，造成偏磨的原因，除了可能有受力不平衡外，主要是缸體力矩不平衡，使缸體發(fā)生傾倒。4.2缸體主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定4.2.1通油孔分布圓半徑和面積F圖4-2-1 柱塞腔通油孔尺寸為減小油液流動(dòng)損失，通常取通油孔分布圓半徑與配油窗口分布圓半徑相等。即 式中為配油盤(pán)配油窗口內(nèi)外半徑。 通油孔面積近似計(jì)算如下（如圖6.1所示）。 式中 通油孔長(zhǎng)度，；通油孔寬度，；4.2.2缸體內(nèi)外直徑的確定為保證

23、缸體在溫度變化和受力狀態(tài)下，各方向的變形量一致，應(yīng)盡量使各處壁厚一致（如圖4.2），即。壁厚初值可由結(jié)構(gòu)尺寸確定。然后進(jìn)行強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算。缸體強(qiáng)度可按厚壁筒驗(yàn)算 式中筒外徑，。 缸體材料許用應(yīng)力，對(duì)ZQAL94：=600800 圖4-2-2 缸體結(jié)構(gòu)尺寸缸體剛度也按厚壁筒校驗(yàn)，其變形量為 式中 E缸體材料彈性系數(shù)； 材料波桑系數(shù)，對(duì)剛質(zhì)材料=0.230.30，青銅=0.320.35； 允許變形量，一般剛質(zhì)缸體取，青銅則取。符合要求。4.2.3缸體高度H從圖42中可確定缸體高度H為 式中 柱塞最短留孔長(zhǎng)度； 柱塞最大行程；為便于研磨加工，留有的退刀槽長(zhǎng)度，盡量取短； 缸體厚度，一般=（0.40.

24、6），這里取0.5。5柱塞回程機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 直軸式軸向柱塞泵一般都有柱塞回程結(jié)構(gòu)，其作用是在吸油過(guò)程中幫助把柱塞從柱塞腔中提伸出來(lái)，完成吸油工作，并保證滑靴與斜盤(pán)有良好的貼合。固定間隙式回程結(jié)構(gòu)使用于帶滑靴的柱塞。它的特點(diǎn)是在滑靴頸部裝一回程盤(pán)2，如圖5.1，并用螺紋環(huán)聯(lián)結(jié)在斜盤(pán)上。當(dāng)滑靴下表面與回程盤(pán)貼緊時(shí)，應(yīng)保證滑靴上表面與斜盤(pán)墊板3之間有一固定間隙，并可調(diào)?；爻瘫P(pán)是一平面圓盤(pán)，如圖5.1所示。盤(pán)上為滑靴安裝孔徑，為滑靴安裝孔分布圓直徑。這兩個(gè)尺寸是回程盤(pán)的關(guān)鍵尺寸，設(shè)計(jì)不好會(huì)使滑靴頸部及肩部嚴(yán)重磨損。下面主要研究這兩個(gè)尺寸的確定方法。如前所述，滑靴在斜盤(pán)平面上運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)橢圓，橢圓的兩軸是

25、短軸 長(zhǎng)軸 和的選擇應(yīng)保證泵工作時(shí)滑靴不與回程盤(pán)發(fā)生干涉為原則。因此，取橢圓長(zhǎng)短軸的平均值較合理，即 從圖5.1中可以看出回程盤(pán)上安裝孔中心O與長(zhǎng)短軸端點(diǎn)A或B的最大偏心距相等，且為，因而 為了允許滑靴在任一方向偏離，而不與回程盤(pán)干涉，回程盤(pán)的安裝孔徑應(yīng)比滑靴徑部直徑d大。同時(shí)，考慮到加工安裝等誤差，應(yīng)在安裝孔與滑靴徑部之間保留有適當(dāng)間隙J。這樣安裝孔的直徑為 圖5-1-1 回程盤(pán)結(jié)構(gòu)尺寸 式中 d滑靴頸部直徑； J間隙，一般取J=0.51mm。6斜盤(pán)力矩分析直軸式軸向柱塞泵通過(guò)泵的變量機(jī)構(gòu)改變斜盤(pán)傾斜角的大小來(lái)改變輸出流量。對(duì)斜盤(pán)力矩的分析，將對(duì)設(shè)計(jì)變量機(jī)構(gòu)提供依據(jù)。下面就以偏心結(jié)構(gòu)為例分析

26、斜盤(pán)所受的各力矩。對(duì)于無(wú)偏心的結(jié)構(gòu)只要令a或b為零，推導(dǎo)出的公式仍然適用。 圖6-1-1 斜盤(pán)轉(zhuǎn)軸偏心結(jié)構(gòu)在以下的分析中，規(guī)定使斜盤(pán)傾角減小的力矩為正，反之為負(fù)。6.1 零重迭型配油盤(pán)由于無(wú)壓縮角，所以 =0 圖6-1-2（a） 配油盤(pán)過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)6.2帶卸荷槽非對(duì)稱(chēng)正重迭型配油盤(pán)設(shè)帶卸荷槽的配油盤(pán)過(guò)渡區(qū)壓力角為（圖6.2（b），那么 同理可得 =+=350（N.m）圖6-2-3（b） 配油盤(pán)過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu) 6.3回程盤(pán)中心預(yù)壓彈簧力矩 總 結(jié)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

27、能和保證系統(tǒng)的可靠工作都十分重要. 選擇液壓泵的原則是:根據(jù)主機(jī)工況功率大小和系統(tǒng)對(duì)工作性能的要求,首先確定液壓泵的類(lèi)型,然后按系統(tǒng)所要求的壓力流量大小確定其規(guī)格型號(hào).一般來(lái)說(shuō),由于各類(lèi)液壓泵各自突出的特點(diǎn),其結(jié)構(gòu)功用和運(yùn)轉(zhuǎn)方式各不相同,因此應(yīng)根據(jù)不同的使用場(chǎng)合選擇合適的液壓泵.一般在機(jī)床液壓系統(tǒng)中,往往選用雙作用葉片泵和限壓式變量葉片泵;而在筑路機(jī)械港口機(jī)械以及小型工程機(jī)械中,往往選擇抗污染能力比較強(qiáng)的齒輪泵;在負(fù)載大功率大的場(chǎng)合往往選擇柱塞泵.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