【正文】 )存在一傾斜角 r， 迫使柱塞在柱塞腔內(nèi)Settings of My Documents Created by Wlz 作直線往復(fù)運動。缸體按 n 方向旋轉(zhuǎn)，在 180176。 ~360176。 范圍內(nèi)，柱塞由 180176。開始不斷伸出，柱塞腔容積不斷增大，直至 0176。 。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 0176。 ~180176。 ，柱塞在斜盤約束下開始不斷進(jìn)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?？梢?，缸體每轉(zhuǎn)一圈，各個柱塞有半周吸油、半周排油。如果缸體不斷旋轉(zhuǎn)，泵便連續(xù)地吸油和排油。如果 改變傳動軸的旋轉(zhuǎn)方向或斜盤的傾斜方向，就可改變泵的吸、排油方向；泵的排量大小可通過改變斜盤的傾角 r 的大小來實現(xiàn)。這也是斜盤式軸向柱塞泵通常為雙向變量泵的原因。 1斜盤， 2回程盤， 3滑靴， 4柱塞， 5缸體， 6配油盤， 7傳動軸 圖 11 直軸式軸向柱塞泵工作原理 2. 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計 給定設(shè)計參數(shù) 最大工作壓力 max40P MPa? 額定流量 Q =100L/min Settings of My Documents Created by Wlz 最大流量 m ax 200 / m inQL? 額定轉(zhuǎn)速 n=1500r/min 最大轉(zhuǎn)速 m ax 3000 / m innr? . 柱塞設(shè)計 (1)柱塞結(jié)構(gòu)型式的選擇 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)點接觸式柱塞 如圖 21(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。 2)線接觸式柱塞 如圖 21(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 ? ?pv 值必須限制在規(guī)定的范圍內(nèi)。 3)帶滑靴的柱塞 如圖 21(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。 Settings of My Documents Created by Wlz 圖 21 柱塞結(jié)構(gòu)型式 可見，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(kuò)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)。 綜上，本設(shè)計選用圖 21(c)所示的型式。 (2)柱塞結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 1)柱塞直徑 Zd 及柱塞分布塞直徑 fD 柱塞直徑 Zd ﹑ 柱塞分布直徑 fD 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 Zd 所占的弧長約為分布圓周長 fD? 的 75%，即 ZfZdD? ? 由此可得 9 3 . 8 20 . 7 5 0 . 7 5fD Zm d ???? ? ? ? 式中 m 為結(jié)構(gòu)參數(shù)。 m 隨柱塞數(shù) Z而定。對于軸向柱塞泵，其 m 值如表 21所示。 表 21 柱塞結(jié)構(gòu)參數(shù) Settings of My Documents Created by Wlz Z 7 9 11 m 當(dāng)泵的理論流量 tbQ 和轉(zhuǎn)速 bn 根據(jù)使用工況條件選定之后，根據(jù)流量公式得柱塞直徑 Zd 為 .7m m214d 3 ?? ?? tgZnm QbtbZ ( 21) 式中 γ — 斜盤最大傾角，取γ =20176。 由上式計算出的 Zd 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 22mm. 柱塞直徑 d? 確定后，應(yīng)從滿足流量的要求而確定柱塞分布圓直徑 fD ，即 mmdZntgd QD ZbZ tbf ??? ?? ( 22) 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 0l ，一般?。? 20bp Mpa? 0 ( ) zld?? 30bp Mpa? 0 (2 ) z?? 這里取 mmdl z 4420 ?? 。 因此，柱塞名義長度 l 應(yīng)滿足： 0 max minl l s l? ? ? 式中 maxs — 柱塞最大行程； minl — 柱塞最小外伸長度，一般取 mmdl Z in ?? 。 Settings of My Documents Created by Wlz 根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，柱塞名義長度常?。? 20bp Mpa? Zdl )( ?? 30bp Mpa? ( ) zld?? 這里取 mmdl Z ?? 。 3)柱塞球頭直徑 1d 按經(jīng)驗常取 1 ( ) zdd?? ，如 圖 22所示。 圖 22 柱塞尺寸圖 這里取 mmdd Z ?? 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 dl ，一般取 ( 5)dzld?? ，這里取 mmdl Zd ?? 。 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?h=~；間距t=2~10mm。 這里取 mmtmmh 2, ?? 。 (3)柱塞摩擦副比壓 P﹑比功 vP 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 Settings of My Documents Created by Wlz Mpald pp Z 2312 1m a x ?? ( 23) 柱塞相對缸體的最大運動速度 maxv 應(yīng)在摩擦副材料允許范圍內(nèi)，即 smvsmat gRv f /8/ a x ???? ? ( 24) 由此可得柱塞缸體摩擦副最大比功 max maxpv為 sMpa mpvsMpa mtgRldpvp fZ /60/211m a xm a x ???? ?? ( 25) 上式中的許用比壓 ??p ﹑許用速度 ??v ﹑許用比功 ? ?pv 的值，視摩擦副材料而定，可參考 表 22。 表 22 材料性能 材料牌號 許用比壓 ??p MPa 許用滑動速度 ??v m/s 許用比功 ? ?pv MPa?m/s ZQAL94 30 8 60 ZQSn101 15 3 20 球墨鑄鐵 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。 . 滑靴設(shè)計 目前高壓柱塞泵已普遍采用帶滑靴的柱塞結(jié)構(gòu)。滑靴不僅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 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，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Settings of My Documents Created by Wlz 要。 滑靴設(shè)計常用剩余壓緊力法。剩余壓緊力法的主要特點是：滑靴工作時，始終保持壓緊力稍大于分離力，使滑靴緊貼斜盤表面。此時無論柱塞中心孔 0d? 還是滑靴中心孔 0d ，均不起節(jié)流作用。靜壓油池壓力 1p 與柱塞底部壓力 bp 相等，即 1p = bp 將上式代入式 2 2112221ln2( ) c oszbRdpRp R R ?? ?中，可得滑靴分離力為 )(3ln2)(1221221 NpRRRRpb ??? ? ( 26) 設(shè)剩余壓緊力 y y fp p p? ? ? ，則壓緊系數(shù) 0 .0 5 0 .1 5yypp? ?? ? ?，這里取 。 滑靴力平衡方程式即為 )()1( Npp yf ??? ? 用剩余壓緊力法設(shè)計的滑靴，油膜厚度較薄，一般為 ~ 左右。滑靴泄漏量少，容積效率教高。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