電反饋軸向柱塞泵設(shè)計

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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院 本科畢業(yè)論文 題 目： 電反饋軸向柱塞泵設(shè)計 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 1102 學(xué)生姓名： 董 博 文 指導(dǎo)教師： 于 玲 論文提交日期： 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期： 2015 年 6 月 5 日 摘要 液壓泵是向液壓系統(tǒng)是一種油液的動力元件,是液壓系統(tǒng)必備的核心元件,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﹑提高工作性能都十分重要。隨著液壓傳動的推廣液壓泵顯得十分重要。 本設(shè)計對軸向柱塞泵分析，對于軸向柱塞泵的分類闡述，,對于其結(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(jìn)行了分析以及設(shè)計,受力分析,計算.對于缸體的選料，以及變量分類型式進(jìn)行了縝密分析，對比其優(yōu)缺.本設(shè)計對軸向柱塞泵的優(yōu)缺點進(jìn)行了分析,柱塞泵的配流方式有三種，分別為閥配流，軸配流，端面配流，以上配流方式廣泛用于柱塞泵中，因為這種獨特的配流方式對于柱塞泵抗高壓力，高速化起到不可磨滅的重大作用，可以這樣說，沒有這三種配流方式就沒有柱塞泵，但是這些配流方式在其工作中單一使用，液壓系統(tǒng)中的核心元件，液壓泵，其作用尤其重大，也是其所需的最主要的元件，隨著液壓傳動的推廣，液壓泵的作用也逐漸顯現(xiàn)出來，顯得十分重要。同時也造成了一定程度上的不足在于本次設(shè)計中對于柱塞泵的一個重要元件滑靴做了相對詳細(xì)的介紹和分析，它的存在形式分為三種，對于它的缸體以及結(jié)構(gòu)等方面也進(jìn)行了設(shè)計。軸向柱的塞泵是現(xiàn)在我國國內(nèi)所急需的設(shè)計，現(xiàn)有的設(shè)計與其他發(fā)達(dá)地區(qū)較比有相對較大的差距。目前，我國在此方面雖有很大的進(jìn)步。但是我們還是要看清自己的不足之處。并且加以改進(jìn)，在此之前，我們要先清楚的認(rèn)識到自己與其他發(fā)達(dá)地區(qū)相比的缺點，例如軸向柱塞泵設(shè)計的結(jié)構(gòu)類型、配油盤的結(jié)構(gòu)模式等皆需要進(jìn)行改進(jìn)。類型要多樣化，規(guī)格要多元化。特別是對于其該有的適用的大小尺寸以及是其柱塞的回程結(jié)構(gòu)也做了相應(yīng)的介紹，柱塞式液壓泵是以柱塞在柱塞腔內(nèi)往復(fù)運動，改變其容積而完成吸油和排油的。是容積式液壓泵的一個種類，根據(jù)其主要零件塞柱和缸體都是圓柱形的，因而其密封性能很好，精準(zhǔn)度也很高，在其工作時承受的壓力高而唄廣泛應(yīng)用。作為液壓系統(tǒng)中不可取代的系統(tǒng)，軸向柱塞泵更有廣闊的發(fā)展前景，在于其作用以及優(yōu)劣等方面的考慮，相對于其他的液壓系統(tǒng)來說，軸向柱塞泵更具有優(yōu)勢，其在于抗高壓力以及高速化等方面有著不可取代的作用。因而我很懷揣希望展望其后發(fā)展。 關(guān)鍵詞: 柱塞泵; 液壓系統(tǒng); 結(jié)構(gòu)型式; 發(fā)展; Abstract Hydraulic pump to the hydraulic system is a fluid power components is essential core element of the hydraulic system, the hydraulic pump for the hydraulic system improve energy efficiency of the system to reduce the noise improve performance are very important. With the promotion of the hydraulic drive pump it is very important. The design analysis of axial piston pump, axial piston pump for classification set forth ,, for its structure, for example, structure type plunger slipper structure type oil pan structure type were analyzed as well as the design, stress analysis, calculation of election materials to the cylinder, and variable types were classified careful analysis, comparison of their advantages and disadvantages. The advantages and disadvantages of axial piston pump design were analyzed, piston pump with flow in three ways , respectively, with a flow valve, axial flow, end with the flow, or more widely used in piston pump with flow mode, as this unique feature flow mode for resistance to high pressure piston pump, high-speed play a major role in indelible, it can be said there was no assignment of these three ways, there is no piston pump with flow mode but these core elements in their work single-use, hydraulic system, hydraulic pumps, and its role is particularly relevant, but also its most important components required, With the promotion of hydraulic transmission, hydraulic pump effect is gradually revealed, it is extremely important. But also caused a shortage to some extent, this design is an important element for the piston pump shoe made a relatively detailed description and analysis of its existing form is divided into three, for its cylinder and structure It has also been designed. Axial piston pump is now urgently needed China's domestic design, existing design and other developed regions than over a relatively large gap. At present, despite great progress in this regard. But we still want to see their own shortcomings. And to improve, in the meantime, we must first clear understanding of the shortcomings of its own compared to other developed areas, such as structural type axial piston pump design, oil pan structure model needs to be improved mused. Type should be diversified, specifications should be diversified. Especially for its size that some suitable size and structure of their return plunger also made the corresponding presentation, piston reciprocating plunger pump is in the plunger cavity, changing its volume and complete suction and drain the oil. It is a kind of positive displacement pump, according to its main parts are cylindrical plugs and cylinder, and thus a good sealing performance, accuracy is also high, when its working pressure is high and chant widely used. As the hydraulic system irreplaceable system, axial piston pump more broad prospects for development, given its role in other aspects as well as the pros and cons, relative to other hydraulic systems, axial piston pump has more advantages, its resistance to high pressure and that the speed and so has an irreplaceable role. Therefore I hope that carries the prospect of subsequent development. Keyword: The pillar fills a pump; the liquid presses system; structure pattern; will develop from now on ; 目 錄 緒論 1 第一章 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 3 1.1直軸式軸向柱塞泵工作原理 3 1.2直軸式軸向柱塞泵主要性能參數(shù) 4 1.2.1排量﹑流量與容積效率 4 1.2.3功率與效率 6 第二章 柱塞受力分析與設(shè)計 8 2.1柱塞受力分析 8 2.1.1柱塞底部的液壓力 8 2.1.2柱塞慣性力 9 2.1.3離心反力 9 2.1.4斜盤反力N 9 2.1.5柱塞與柱塞腔壁之間的接觸應(yīng)力和 9 2.2柱塞設(shè)計 11 2.2.1柱塞結(jié)構(gòu)型式 11 2.2.2柱塞結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 13 2.2.3柱塞摩擦副比壓P﹑比功驗算 15 第三章 滑靴受力分析與設(shè)計 17 3.1滑靴受力分析 17 3.1.1分離力 17 3.1.2壓緊力 19 3.1.3力平衡方程式 19 3.2滑靴設(shè)計 20 3.2.1剩余壓緊力法 20 3.3滑靴結(jié)構(gòu)型式與結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 21 3.3.1滑靴結(jié)構(gòu)型式 21 3.3.2結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 23 第四章 配油盤受力分析與設(shè)計 26 4.1配油盤受力分析 26 4.1.1壓緊力 27 4.1.2分離力 27 4.2配油盤設(shè)計 30 4.2.1過渡區(qū)設(shè)計 30 4.2.2配油盤主要尺寸確定（圖4.3） 30 4.2.3驗算比壓p﹑比功pv 32 結(jié)論 34 參考文獻(xiàn) 35 致 謝 36 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 緒論 緒論 隨著液壓傳動的推廣，液壓泵顯得十分重要。在工廠與生產(chǎn)中的體現(xiàn)是無法比擬的，在大多數(shù)領(lǐng)域中是無法忽視的。改革開放以來，我國在此方面的發(fā)展與進(jìn)步顯而易見。但是我們不能盲目的自滿。因為我國的技術(shù)水平以及工業(yè)水平在此方面與世界級較發(fā)達(dá)國家和地區(qū)還是存在較大差距。所以我國還是要繼續(xù)努力，爭取在全民的共同努力下趕超發(fā)達(dá)國家。但是我國的發(fā)展不能盲目，要有針對性。例如，容積式液壓泵的泵是柱是最理想的結(jié)構(gòu),徑向活塞泵的大小,徑向力,常用于大扭力火炬,低速的情況下,只能用于電動機的壓力。相對軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)緊湊,徑向尺寸小,轉(zhuǎn)動慣量小,所以速度較高。和軸向柱塞泵可以使用多種方式自動調(diào)節(jié)流量,流量大。由于上述特點,軸向柱塞泵廣泛應(yīng)用于冶金、船舶、工程機械等多種領(lǐng)域。空氣、飛機液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和飛機發(fā)動機燃油系統(tǒng)。在飛機上使用.成為了飛機上使用的液壓泵中重要的塞泵結(jié)構(gòu)。 這對柱塞泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計作了詳細(xì)的研究,柱塞泵流量與流動模式分為閥門,軸流,三面流。在主泵廣泛用于三個流模式,高速、高壓柱塞泵,起到不可替代的作用。這些匹配流方式的重要性,如果沒有這些流模式,不會有柱塞泵。然而,在柱塞泵與單一使用,也帶來了它的一些缺點。在這個設(shè)計的軸向柱塞泵滑靴結(jié)構(gòu)大概介紹。靴子也有三個方面的概況,同時對缸體尺寸、結(jié)構(gòu)和設(shè)計. 柱塞式液壓泵主要由，其柱塞在柱塞腔內(nèi)通過往復(fù)運動，來改變柱塞腔容積實現(xiàn)吸油和排油的。所以也可以說是容積式液壓泵的一種。柱塞式液壓泵因為其主要零件的形狀都是圓柱型的柱塞以及缸體，所以加工等各個方便配合起來精準(zhǔn)度高，密封性能良好，因而在工作工作中得到很好地運用。 柱塞液壓泵種類很多根據(jù)缸體軸線，塞柱的運動方式可分為兩種分別是：軸向柱塞式和徑向柱塞式。，這也是其運動方式。后者柱塞垂直于配油軸，沿徑向運動，這兩種可稱為液壓泵和液壓馬達(dá)用。 產(chǎn)品性能、零部件的質(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，。以上都可成為泵的特性，當(dāng)然也包括外觀質(zhì)量，產(chǎn)品的品質(zhì)等。就以這單一方面看來是目前泵生產(chǎn)廠商所關(guān)注的。同時也是提高、改進(jìn)的方面?？墒?，以我們長期的觀察來看，許多的產(chǎn)品在廠家檢驗合格出廠后沒有預(yù)期中的那么好的使用，出現(xiàn)了許多方面的問題比如噪音很大，過載有效期降低等發(fā)生諸如過載、噪聲增大，有效期降低等，而泵這也是泵在在實際的運動當(dāng)中出現(xiàn)的運動特性也就是說法中的系統(tǒng)特性。 泵產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展是一種跨科學(xué)的研究成果，這也是順應(yīng)當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)發(fā)展觀，各類學(xué)科共同研究。正如科學(xué)技術(shù)的發(fā)展一樣，也可以說泵產(chǎn)品的推廣也是現(xiàn)在科學(xué)發(fā)達(dá)的必然產(chǎn)物。舉例來說泵產(chǎn)品中的屏蔽式泵，改善泵的諸多存在的問題如其軸封的解決方案就須從電機的結(jié)構(gòu)著手，但是現(xiàn)在所使用的液壓泵有著其單一化得缺點，所以說就一單一的泵在于這方面著手是無法實現(xiàn)的；又比如說泵產(chǎn)品噪音大這一問題來看，單一的解決泵的振動是不可能成功的，因為還需要解決電機的風(fēng)葉以及其磁場所帶來的噪音。再以潛水泵可靠性能的如何提高來說，也要在它的電機這一方面想辦法。比如我們可以加設(shè)過載保護，等方法來提高泵的可靠性。從而也提高了泵的運作效率，但是這一方案必須借助控制技術(shù)等別的科學(xué)領(lǐng)域的操作。以上諸如此類的實例都證明了現(xiàn)今社會要發(fā)展提高泵產(chǎn)品的技術(shù)水平一定也要從與其相關(guān)的如電機，控制技術(shù)，機械制造等等各種不同的領(lǐng)域下手。從與其相關(guān)的各種科目全面的考慮，總結(jié)，從而最大限度的提升，發(fā)揮機電一體化的綜合水平。 35 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 第一章 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)示意圖1.1。柱塞頭裝有滑靴,滑鞋底和斜板的平面運動。氣缸驅(qū)動柱塞旋轉(zhuǎn),由于斜板表面相對汽缸(xoy方面)有一個坡度角,迫使活塞柱塞腔作為直線往復(fù)運動。如果根據(jù)圖形缸體n方向,范圍內(nèi)的~,柱塞的下死點(位置)開始不斷,柱塞腔體積增加,直到上死點(位置)。在這個過程中,柱塞腔恰逢配油盤吸油窗口是相互聯(lián)系的,油柱塞腔吸,這是吸油的過程。范圍內(nèi)筒旋轉(zhuǎn),~,柱塞斜板從上死點的限制下不斷進(jìn)入空腔. 圖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) 不計容積損失時，泵的理論流量為 =0.84×1500 =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，在計算理論排量時應(yīng)按下式作校核計算： 式中是常數(shù)，對進(jìn)口無預(yù)壓力的油泵=5400；對進(jìn)口壓力為5kgf/cm的油泵=9100，這里取=9100故符合要求。 位移是液壓泵的主要性能參數(shù),這是泵的幾何參數(shù)的特點。系列相同結(jié)構(gòu)類型的泵,位移越大,越大的做功能力。因此,液壓組件模型命名標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定位移為主要參數(shù)區(qū)分同一系列產(chǎn)品的不同規(guī)格。 從泵的位移公式可以看出,柱塞直徑、直徑分布、Z柱塞泵是一種固定結(jié)構(gòu)參數(shù)、數(shù)量和原動機后確定傳動軸轉(zhuǎn)速是恒定的。如果你想改變泵的輸出流量的方向和大小,可以通過改變斜板角度。直軸式軸向柱塞泵的旋轉(zhuǎn)斜盤角度~最大,設(shè)計軸向泵,限制機構(gòu). 泵實際輸出流量為 =100-3=97（ml/min） 式中為柱塞泵泄漏流量。 泄漏流軸向活塞泵主要由底和油底殼之間的匹配,缸體滑靴和旋轉(zhuǎn)斜盤平面、柱塞與柱塞腔之間的石油泄漏。此外,不夠油抽吸泵,柱塞腔底部的空隙. 成容積損失。 泵容積效率定義為實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=0.94～0.98，故符合要求。 1.2.2扭矩與機械效率 不計摩擦損失時，泵的理論扭矩為 = 式中為泵吸﹑排油腔壓力差。 考慮摩擦損失時，實際輸出扭矩為 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與實際輸出扭矩之比，即 1.2.3功率與效率 不計各種損失時，泵的理論功率 泵實際的輸入功率為 泵實際的輸出功率為 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械效率之積。對于軸向柱塞泵，總效率一般為=0.85～0.9,上式滿足要求。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 柱塞受力分析與設(shè)計 第二章 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柱塞柱塞泵是壓力的一個主要組件。一個活塞與缸體旋轉(zhuǎn)時,吸油的半周,一周內(nèi)卸油。吸油過程中柱塞和卸油過程中力量是不一樣的。主要討論下柱塞在卸油過程的應(yīng)力分析和應(yīng)力分布的柱塞的過程中吸油返回托盤設(shè)計的討論。 2.1柱塞受力分析 圖2.1是帶有滑靴的柱塞受力分析簡圖。 圖2.1 柱塞受力分析 作用在柱塞上的力有： 2.1.1柱塞底部的液壓力 柱塞位于排油區(qū)時，作用于柱塞底部的軸向液壓力為 式中為泵最大工作壓力。 2.1.2柱塞慣性力 柱塞相對缸體往復(fù)直線運動時，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，慣性力最大值為 2.1.3離心反力 柱塞隨缸體繞主軸作等速圓周運動，有向心加速度，產(chǎn)生的離心反力通過柱塞質(zhì)量重心并垂直軸線，是徑向力。其值為 2.1.4斜盤反力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 即 2.1.5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。接觸應(yīng)力和可以看成是連續(xù)直線分布的應(yīng)力。 2.1.6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=0.05～0.12，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度，即柱塞處于上死點時的位置。此時，N﹑和可以通過如下方程組求得 式中 ——柱塞最小接觸長度，根據(jù)經(jīng)驗=，這里取==78mm； ——柱塞名義長度，根據(jù)經(jīng)驗=，這里取==117mm； ——柱塞重心至球心距離，= 以上雖有三個方程，但其中也是未知數(shù)，需要增加一個方程才能求解。 根據(jù)相似原理有 又有 所以 將式代入求解接觸長度。為簡化計算，力矩方程中離心力相對很小可以忽略，得 將式代入可得 將以上兩式代入 式中為結(jié)構(gòu)參數(shù)。 2.2柱塞設(shè)計 2.2.1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： ①點接觸型柱塞,如圖2.2所示(一個)。柱塞頭作為一個球體,和旋轉(zhuǎn)斜盤為點接觸,各部分,簡單的處理和方便。但由于接觸應(yīng)力大,柱塞頭磨損、剝落和下降沿,能在高壓下工作,使用壽命低。在這種點接觸柱塞泵在早期,現(xiàn)在很少有應(yīng)用程序。 (2)線接觸柱塞,如圖2.2所示(b)。柱塞頭配有搖擺,搖擺頭下方可以左右旋轉(zhuǎn)柱塞球窩的中心。搖擺你的頭是球形或飛機和斜板或表面接觸,為了降低接觸應(yīng)力,提高泵的工作壓力。擺動頭和斜板的接觸表面之間的空腔殼油潤滑,等于平均滑動軸承,其值必須被限制在規(guī)定的范圍內(nèi)。 與滑靴柱塞(3),如圖2.2所示(c),柱塞頭也配有擺頭,稱為滑靴,可以搖擺柱塞球頭中心?；ヅc斜盤表面接觸,接觸應(yīng)力小,能在高壓下工作。高壓油也可以通過柱塞中心孔和滑靴中心孔,沿滑靴表面泄漏,維護和之間有一層油膜潤滑斜板,從而減少摩擦和磨損,大大增加。目前主要采用軸向柱塞泵。 ② （a） ( b ) ( c ) 圖2.2 柱塞結(jié)構(gòu)型式 圖2.3 封閉薄壁柱塞 從圖2.2可見，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%。剩余無效容積也沒有增加。但這種結(jié)構(gòu)工藝比較復(fù)雜，需要用電子束焊接。 2.2.2柱塞結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 ① 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，在缸體上各柱塞孔直徑所占的弧長約為分布圓周長的75%，即 由此可得 式中為結(jié)構(gòu)參數(shù)。隨柱塞數(shù)Z而定。對于軸向柱塞泵，其值如表2.1所示。 Z 7 9 11 m 3.1 3.9 4.5 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 ② 柱塞名義長度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度，應(yīng)保證有最小留孔長度，一般取： 因此，柱塞名義長度應(yīng)滿足： 式中 ——柱塞最大行程； ——柱塞最小外伸長度，一般取。 根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，柱塞名義長度常?。? 這里取 ③ 柱塞球頭直徑 按經(jīng)驗常取，如圖2.4所示。 圖2.4 柱塞尺寸圖 為使柱塞在排油結(jié)束時圓柱面能完全進(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。 ④ 柱塞均壓槽 高壓柱塞泵中往往在柱塞表面開有環(huán)行均壓槽，起均衡側(cè)向力﹑改善潤滑條件和存儲贓物的作用。均壓槽的尺寸常?。荷頷=0.3～0.7mm；間距t=2～10mm 實際上，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設(shè)均壓槽。 2.2.3柱塞摩擦副比壓P﹑比功驗算 對于柱塞與缸體這一對摩擦副，過大的接觸應(yīng)力不僅會增加摩擦副之間的磨損，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)。取柱塞伸出最長時的最大接觸應(yīng)力作為計算比壓值，則 柱塞相對缸體的最大運動速度應(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2.2。 表2.2 材料性能 材料牌號 許用比壓 （Mpa） 許用滑動速度 （m/s） 許用比功 （Mpa.m/s） ZQAL9—4 30 8 60 ZQSn10—1 15 3 20 球磨鑄鐵 10 5 18 柱塞與缸體這一對摩擦副，不宜選用熱變形相差很大的材料，這對于油溫高的泵更重要。同時在鋼表面噴鍍適當(dāng)厚度的軟金屬來減少摩擦阻力，不選用銅材料還可以避免高溫時油液對銅材料的腐蝕作用。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 滑靴受力分析與設(shè)計 第三章 滑靴受力分析與設(shè)計 目前高壓柱塞泵已普遍采用帶滑靴的柱塞結(jié)構(gòu)?；ゲ粌H增大了與斜盤的接觸面﹑減少了接觸應(yīng)力，而且柱塞底部的高壓油液，經(jīng)柱塞中心孔和滑靴中心孔，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，使滑靴與斜盤之間形成一層薄油膜，大大減少了相對運動件間的摩擦損失，提高了機械效率。這種結(jié)構(gòu)能適應(yīng)高壓力和高轉(zhuǎn)速的需要。 3.1滑靴受力分析 液壓泵工作時，作用于滑靴上有一組方向相反的力。一是柱塞底部液壓力圖把滑靴壓向斜盤，稱為壓緊力；另一是由滑靴面直徑為的油池產(chǎn)生的靜壓力與滑靴封油帶上油液泄漏時油膜反力，二者力圖使滑靴與斜盤分離開，稱為分離。當(dāng)壓緊力與分離力相平衡時，封油帶上將保持一層穩(wěn)定的油膜，形成靜壓油墊。下面對這組力進(jìn)行分析。 3.1.1分離力 圖1—11為柱塞結(jié)構(gòu)與分離力分布圖。根據(jù)流體學(xué)平面圓盤放射流動可知，油液經(jīng)滑靴封油帶環(huán)縫流動的泄漏量q的表達(dá)式為 若，則 式中為封油帶油膜厚度。 封油帶上半徑為的任儀點壓力分布式為 若，則 從上式可以看出，封油帶上壓力隨半徑增大而呈對數(shù)規(guī)律下降。封油帶上總的分離力可通過積分求得。 圖3.1 滑靴結(jié)構(gòu)及分離力分布 如圖3.1，取微環(huán)面，則封油帶分離力為 油池靜壓分離力為 總分離力為 3.1.2壓緊力 滑靴所受壓緊力主要由柱塞底部液壓力引起的，即 3.1.3力平衡方程式 當(dāng)滑靴受力平衡時，應(yīng)滿足下列力平衡方程式 即 將上式代入式中，得泄漏量為 除了上述主要力之外，滑靴上還作用有其他的力。如滑靴與斜盤間的摩擦力，由滑靴質(zhì)量引起的離心力，球鉸摩擦力，帶動滑靴沿斜盤旋轉(zhuǎn)的切向力等。這些力有的使滑靴產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，有利于均勻摩擦；有的可能使滑靴傾倒而產(chǎn)生偏磨，并破壞了滑靴的密封，應(yīng)該在滑靴結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計中予以注意。 3.2滑靴設(shè)計 滑靴設(shè)計常用剩余壓緊力法。 3.2.1剩余壓緊力法 殘余壓縮力法的主要特征是:滑靴在工作中,始終保持略大于分離力、壓縮力使滑靴緊貼旋轉(zhuǎn)斜盤表面。這個時候是否柱塞中心孔或滑靴中心孔,沒有節(jié)流效應(yīng)。靜水壓力油池和柱塞的底部是相等的,即 = 將上式代入式中，可得滑靴分離力為 設(shè)剩余壓緊力，則壓緊系數(shù) ，這里取0.1。 滑靴力平衡方程式即為 用剩余壓緊力法設(shè)計的滑靴，油膜厚度較薄，一般為0.008～0.01mm左右?；バ孤┝可伲莘e效率教高。但摩擦功率較大，機械效率會降低。若選擇適當(dāng)?shù)膲壕o系數(shù)，剩余壓緊力產(chǎn)生的接觸應(yīng)力也不會大，仍有較高的總效率和較長的壽命。剩余壓緊力法簡單適用，目前大多數(shù)滑靴都采用這種方法設(shè)計。 3.3滑靴結(jié)構(gòu)型式與結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 3.3.1滑靴結(jié)構(gòu)型式 滑靴結(jié)構(gòu)有如圖4.2所示的幾種型式。如圖中（a），靜壓油池較大，結(jié)構(gòu)簡單，為常用得一種型式。 圖3.2（a） 圖中（b）所式其支撐面的改變。減小比壓，克服其產(chǎn)生的偏得情況。 圖3.2（b） 圖中（c）所示形成液阻。因此實現(xiàn)滑靴油膜的靜壓支承。 圖3.2（c） 滑靴結(jié)構(gòu)型式 3.3.2結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 下面以簡單型滑靴為例，介紹主要結(jié)構(gòu)尺寸的選擇和計算。 ① 滑靴外徑 ，應(yīng)使傾角時，互相之間仍有一定的間隙s，如圖4.3所示。 滑靴外徑為 一般取s=0.2～1，這里取0.2。 ② 油池直徑 初步計算時，可設(shè)定，這里取0.8. ③ 中心孔﹑及長度 中心孔和可以不起節(jié)流作用。為改善加工工藝性能，取 （或）=0.8～1.5mm 則要求中心孔 （或）對油液有較大的阻尼作用，并選擇最佳油膜厚度。節(jié)流器有以下兩種型式： 圖3.3 滑靴外徑的確定 （a） 節(jié)流管的運用，常以柱塞中心孔作為節(jié)流裝置，如圖4.1所 示。根據(jù)流體力學(xué)細(xì)長孔流量q為 式中 ﹑——細(xì)長管直徑﹑長度； K——修正系數(shù)； 把上式代入滑靴泄漏量公式可得 整理后可得節(jié)流管尺寸為 代入數(shù)據(jù)可以求得=1 式中為壓降系數(shù)，。當(dāng)時，油膜具有最大剛度，承載能力最強。為不使封油帶過寬及阻尼管過長，推薦壓降系數(shù)=0.8～0.9，這里取0.8。 （b） 節(jié)流器采用節(jié)流孔時，常以滑靴中心孔作為節(jié)流裝置，如圖3.1所示。根據(jù)流體力學(xué)薄壁孔流量q為 式中C為流量系數(shù)，一般取C=0.6～0.7。 把上式代入中，有 整理后可得節(jié)流孔尺寸 代入數(shù)據(jù)可以求得 上面提供了塞泵的設(shè)計方法。從兩種類型的可以看到,使用節(jié)流管的柱塞,滑靴組合,粘滯系數(shù)的公式,表明油溫的節(jié)流效果影響較小,但是細(xì)長孔加工工藝性較差,難以實現(xiàn)。使用滑靴——中心孔的薄壁孔節(jié)流,粘度系數(shù)的影響,油溫影響節(jié)流效應(yīng),也會發(fā)送一些油膜穩(wěn)定性。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 配油盤受力分析與設(shè)計 第四章 配油盤受力分析與設(shè)計 4.1配油盤受力分析 不同類型的配油盤軸向活塞泵使用不同,但功能和基本結(jié)構(gòu)是相同的。圖4.1是一種常見的配油圖。 液壓泵工作時,高速旋轉(zhuǎn)的缸體和配油盤之間有一對方向相反的力,造成油缸柱塞油腔壓力鎖模力,油分布窗口和油密封油膜分離的缸體的力量。1—吸油窗2—排油窗 3—過度區(qū)4—減振槽5—內(nèi)封油帶 6—外封油帶 7—輔助支承面 圖4.1 配油盤基本構(gòu)造 4.1.1壓緊力 壓緊力是由于石油的油柱塞腔壓力柱塞腔的底部的步驟,圓柱體在軸向力,通過配油盤的汽缸。 對于奇數(shù)柱塞泵，當(dāng)有個柱塞處于排油區(qū)時，壓緊力為 當(dāng)有個柱塞處于排油區(qū)時，壓緊力為 平均壓緊力為 4.1.2分離力 分離力由三部分組成。即外封油帶分離力，內(nèi)封油帶分離力，排油窗高壓油對缸體的分離力。 對于奇數(shù)泵，在缸體旋轉(zhuǎn)過程中，每一瞬時參加排油的柱塞數(shù)量和位置不同。封油帶的包角是變化的。實際包角比配油盤油窗包角有所擴大，如圖4.2所示。 當(dāng)有個柱塞排油時，封油帶實際包角為 當(dāng)有個柱塞排油時，封油帶實際包角為 平均有個柱塞排油時，平均包角為 式中 ——柱塞間距角， ； ——柱塞腔通油孔包角，這里取。 ① 外封油帶分離力 外封油帶上泄漏流量是源流流動，對封油帶任儀半徑上的壓力從到積分，并以代替，可得外封油帶上的分離力為 圖4.2 封油帶實際包角的變化 = 外封油帶泄漏量為 ②內(nèi)封油帶分離力 內(nèi)封油帶上泄漏流量是匯流流動，同理可得內(nèi)封油帶分離力為 = 內(nèi)封油帶泄漏量為 ③排油窗分離力 ④ 配油盤總分離力 總泄漏量q為 4.2配油盤設(shè)計 配油盤設(shè)計主要是確定內(nèi)封油帶尺寸﹑吸排油窗口尺寸以及輔助支承面各部分尺寸。 4.2.1過渡區(qū)設(shè)計 使吸油窗口的配油盤放電之間可靠的隔離和密封,大部分的配油盤使用過渡角大于柱塞腔通過油孔的結(jié)構(gòu)角度,說這是重疊類型配油盤。這種結(jié)構(gòu)與油盤,當(dāng)?shù)蛪旱闹煌ㄟ^高壓腔,柱塞腔封閉石油瞬時壓縮沖擊壓力;當(dāng)從高壓柱塞腔腔底部壓力,關(guān)閉石油會產(chǎn)生沖擊壓力泡芙。交變沖擊壓力高、低電壓嚴(yán)重低脈動流的質(zhì)量,噪音和功耗以及周期性沖擊載荷。對泵的壽命有很大的影響。為了防止壓力,我們希望柱塞腔打開高和低電壓時,空腔壓力可以平穩(wěn)過渡,避免沖擊。 4.2.2配油盤主要尺寸確定（圖4.3） 圖4.3 配油盤主要尺寸確定 （1）配油窗尺寸 配油窗口分布圓直徑一般取等于或小于柱塞分布圓直徑 配油窗口包角，在吸油窗口包角相等時，取 為避免吸油不足，配油窗口流速應(yīng)滿足 滿足要求。 式中 ——泵理論流量； ——配油窗面積，； ——許用吸入流速，=2～3m/s。 由此可得 = （2）封油帶尺寸 設(shè)內(nèi)封油帶寬度為，外封油帶寬度為，和確定方法為： 考慮到外封油帶處于大半徑，加上離心力的作用，泄漏量比內(nèi)封油帶泄漏量大，取略大于，即 當(dāng)配油盤受力平衡時，將壓緊力計算示與分離力計算示帶入平衡方程式可得 聯(lián)立解上述方程，即可確定配油盤封油帶尺寸﹑﹑﹑ 。 4.2.3驗算比壓p﹑比功pv 為使配油盤的接觸應(yīng)力盡可能減小和使缸體與配油盤之間保持液體摩擦，配油盤應(yīng)有足夠的支承面積。為此設(shè)置了輔助支承面，如圖5.3中的﹑。輔助支承面上開有寬度為B的通油槽，起卸荷作用。配油盤的總支承面積F為 式中 ——輔助支承面通油槽總面積； （K為通油槽個數(shù)，B為通油槽寬度） ﹑——吸﹑排油窗口面積。 根據(jù)估算： 配油盤比壓p為 式中 ——配油盤剩余壓緊力； ——中心彈簧壓緊力； ——根據(jù)資料取300pa； 在配油盤和缸體這對摩擦副材料和結(jié)構(gòu)尺寸確定后，不因功率損耗過大而磨損，應(yīng)驗算pv值，即 式中為平均切線速度，=。 根據(jù)資料取。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 結(jié)論 結(jié)論 作為向液壓系統(tǒng)提供流量以及、壓力的動力元件—液壓泵,是液壓系統(tǒng)不可或缺的最主要的核心元件。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. 選擇液壓泵的原則是:根據(jù)主機工況﹑功率大小和系統(tǒng)對工作性能的要求,首先確定液壓泵的類型,然后按系統(tǒng)所要求的壓力﹑流量大小確定其規(guī)格型號. 一般來說,而在筑路機械﹑港口機械以及小型工程機械中,往往選擇抗污染能力比較強的齒輪泵;在負(fù)載大﹑功率大的場合往往選擇柱塞泵.。軸向柱塞泵在現(xiàn)今社會中得到了廣泛的運用。主要是因為軸向柱塞的設(shè)計囊括了很多領(lǐng)域的 專業(yè)知識，因而其優(yōu)勢很多，相對于別的泵設(shè)計來說，其作用更多，材料方面的消耗又相對減少，所以在現(xiàn)今社會，我們更提倡軸向柱塞泵的設(shè)計。 目前,以及科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的跨學(xué)科,越來越豐富的邊緣學(xué)科,跨學(xué)科研究是很常見的事情,泵產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)。屏蔽泵,例如,取消了泵軸密封問題,必須首先從汽車結(jié)構(gòu)、單限于泵本身是沒有辦法實現(xiàn);解決泵的噪音的問題,除了解決流型和泵和電機的振動同時需要解決噪音的葉片和電磁場的聲音;改善潛水泵的可靠性,必須建立在潛水電機,如漏電保護,過載保護措施,提高泵的效率,應(yīng)通過使用控制技術(shù)等等。這些都說明泵技術(shù)的發(fā)展水平,必須從配套的電機、控制技術(shù),同時,綜合考慮,最大限度地提高機電一體化集成水平。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1]李培滋﹑王占林主編.《飛機液壓傳動與伺服控制》（上冊）.國防工業(yè)出版社.1989 [2]曾祥榮﹑葉文柄﹑吳沛容編著.《液壓傳動》.國防工業(yè)出版社.1980 [3]何存興主編.《液壓元件》.機械工業(yè)出版社.1982 [4]張赤誠等編.《液壓傳動》.地質(zhì)出版社.1986 [5]齊任賢主編.《液壓傳動和液力傳動》.冶金工業(yè)出版社.1981 [6]上海煤礦機械研究所編.《液壓傳動設(shè)計手冊》.上海人民出版社.1976 [7]（日）市川常雄著.雞西煤礦機器廠譯.《液壓技術(shù)基本理論》.煤炭工業(yè)出版社.1975 [8]（美）H﹒E﹒梅里特著.陳燕慶譯.《液壓控制系統(tǒng)》.科學(xué)出版社.1979 [9]成大先主編.《機械設(shè)計手冊》.化學(xué)工業(yè)出版社.2004 [10]聞德生著.《開路式柱塞泵》.航空工業(yè)出版社.1998 [11]吉林工業(yè)大學(xué)等校編.《工程機械液壓與液力傳動》.機械工業(yè)出版社.1978 [12]AD 811166.1981. 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