【正文】 ............................. 28 ........................................................................................................... 29 缸體的穩(wěn)定性 ...................................................................................... 29 缸體主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定 ................................................................... 29 缸體的受力分析 .................................................................................. 31 缸體的強(qiáng)度校核 ................................................................................... 31 ................................................................................................... 33 柱塞液壓力矩 ....................................................................................... 33 過渡區(qū)閉死液壓力矩 ........................................................................... 34 回程盤中心預(yù)壓彈簧力矩 ................................................................... 36 滑靴偏轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力矩 ....................................................................... 36 柱塞慣性力矩 ....................................................................................... 36 柱塞與柱塞腔的摩擦力矩 ................................................................... 36 斜盤支承摩擦力矩 ............................................................................... 37 斜盤與回程盤回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力矩 ................................................... 37 斜盤自重力矩 ....................................................................................... 37 ................................................................................................... 37 控制變量的分類 ................................................................................... 37 變量機(jī)構(gòu)的選型 ................................................................................... 38 變量機(jī)構(gòu)液壓缸內(nèi)徑 nd? 的計(jì)算 ........................................................ 39 活塞桿直徑 nD? 的計(jì)算 ........................................................................ 40 液壓缸行程 s 的確定 ........................................................................... 41 結(jié) 論 ..................................................................................................... 42 參考文獻(xiàn) .................................................................................................. 43 致 謝 ..................................................................................................... 44 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 第 1 章 緒論 引言 軸向柱塞 泵 是 液壓系統(tǒng)中的元件和執(zhí)行元件的重要推動(dòng)力，廣泛應(yīng)用于工業(yè)液壓和行走液壓領(lǐng)域中，是使用最廣泛的現(xiàn)代液壓元件。軸向柱塞泵是利用與傳動(dòng)軸平行的柱塞在柱塞孔來完成這項(xiàng)工作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的容積變化。軸向柱塞泵，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，流量均勻，噪音低，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，徑向尺寸小，工作壓力高，效率高，容易實(shí)現(xiàn)變量的優(yōu)勢(shì) [1]。此外，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的軸向柱塞泵，制造工藝，材料要求非常高，所以它是一個(gè)技術(shù)含量高的液壓元件。 軸向柱塞泵國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向 對(duì)柱塞泵的研究可謂是歷史悠久，這使得大量的研究和實(shí)驗(yàn)工作，都是為了提高軸向柱塞 泵的流量脈動(dòng)，以減少震動(dòng)和噪音，國(guó)內(nèi)和液壓界的科學(xué)工作者研究軸向柱塞泵表明：柱塞泵的實(shí)際流量是受各種因素的影響，流量脈動(dòng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)比理論流量脈動(dòng)大，紋波系數(shù)與柱塞數(shù)的奇偶性無關(guān)。 就軸向柱塞泵柱塞數(shù)的奇偶選擇問題，中國(guó)學(xué)者王意在 1982年提出了“偶數(shù)泵可以和奇數(shù)泵工作一樣好”的觀點(diǎn)，并在 1984年，選擇九柱塞泵與他設(shè)計(jì)的八柱塞泵進(jìn)行流量脈動(dòng)對(duì)比測(cè)試，實(shí)驗(yàn)表明：八柱塞泵略小于九柱塞泵。 1985年，德國(guó) Achen大學(xué)流體動(dòng)力研究所從理論上得出：八柱塞泵在受力、噪聲方面優(yōu)于九柱塞泵，模擬實(shí)驗(yàn)裝置上測(cè)得結(jié)果是八樁塞泵的 壓力脈動(dòng)約為九柱塞泵的 122％。葉敏則考慮配油盤的偏轉(zhuǎn)安裝，并對(duì)傳統(tǒng)公式進(jìn)行了修正，已看不出奇數(shù)泵的流量脈動(dòng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于偶數(shù)泵。在“流體控制與機(jī)器人” 96學(xué)術(shù)年會(huì)上，北京理工大學(xué)的張百海教授就通常工況下，帶有預(yù)壓縮角的軸向柱塞泵流量脈動(dòng)作了分析，認(rèn)為其流量脈動(dòng)系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其固有流量脈動(dòng)系數(shù)，且偶數(shù)泵和奇數(shù)泵具有相同的流量脈動(dòng)頻率，但他沒有給出實(shí)驗(yàn)證明。鄒駿則在九柱塞泵的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并制造出一個(gè)八柱塞泵，對(duì)八、九柱塞泵作了仿真分析及實(shí)驗(yàn)對(duì)比，認(rèn)為八柱塞泵的總體性能優(yōu)于九柱塞泵 [2]。此外，北京航空航天大學(xué)的王占林 教授與博士生從柱塞泵的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)入手，對(duì)斜盤式軸向柱塞泵作了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，給出了柱塞分別處于預(yù)升壓過渡區(qū)和預(yù)減壓過渡區(qū)柱塞腔中油液的壓力分布及求解方法，對(duì)柱塞泵作了流量仿真分析，得出奇偶數(shù)柱塞泵的流量脈動(dòng)相差無幾的結(jié)論。 目前，國(guó)內(nèi)對(duì)軸向柱塞泵的實(shí)際流量及脈動(dòng)系數(shù)研究較多的是甘肅工業(yè)大學(xué)的那成烈教授和安徽理工大學(xué)的許賢良教授，他們以各自不同的角度對(duì)軸向柱塞泵的實(shí)際 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 流量及脈動(dòng)系數(shù)進(jìn)行了較深入的研究。 那成烈教授在國(guó)家自然科學(xué)資助項(xiàng)目“軸向柱塞泵噪聲控制”的研究，軸向柱塞泵流量脈動(dòng)，不僅取決于油品質(zhì)量的基金會(huì)也 是流體噪聲控制的主要因素之一。他對(duì)油底殼結(jié)構(gòu)上的流量的脈動(dòng)進(jìn)行綜合分析。在他的指導(dǎo)下，他的很多學(xué)生對(duì)軸向柱塞泵的流量和搏動(dòng)指數(shù)進(jìn)行了大量的研究 [3]。蘭州理工大學(xué)的那炎清研究軸向柱塞泵的流量脈動(dòng)的主要因素工程噪聲控制之一，以確定軸向柱塞泵瞬時(shí)流量的影響因素，為減少使用計(jì)算機(jī)模擬分析流量均勻系數(shù)。鄧斌，西南交通大學(xué)栽培要流程模擬，理論的順勢(shì)流蘇和倒灌流量進(jìn)行了仿真，倒灌的流量比活塞泵的集合流量脈動(dòng)，使柱塞水壓泵的流量脈動(dòng)相應(yīng)減少，交通入侵開始，以減少活塞強(qiáng)壓力脈動(dòng)。分析和模擬實(shí)際流量，使用 B湍流模型和簡(jiǎn)算法的 液壓油場(chǎng)的過程中，揭示流量的變化和柱塞室和流動(dòng)窗口的三維模擬的軸向柱塞泵速度分布，并指出，對(duì)液壓軸向柱塞泵流量脈動(dòng)的速度和負(fù)載壓力。 甘肅工業(yè)大學(xué)劉淑蓮?fù)ㄟ^對(duì)對(duì)稱偏轉(zhuǎn)的油盤軸向柱塞泵流量脈動(dòng)的理論分析，提出了計(jì)算流量脈動(dòng)的修正公式。并用計(jì)算機(jī)仿真研究軸向柱塞裂流量脈動(dòng)與柱塞奇偶數(shù)、阻尼形式及通油比例等影響因素的關(guān)系。同時(shí)對(duì)帶有橫向傾角減振機(jī)構(gòu)的斜盤酌兩種結(jié)構(gòu)形式的泵流量進(jìn)行了分析與仿真。 蘭州理工大學(xué)的尹文波主要從幾何因數(shù)，即配油盤的結(jié)構(gòu)對(duì)實(shí)際流量的影響進(jìn)行分析和仿真，指出軸向柱塞泵瞬時(shí)流量脈動(dòng)系數(shù)比工作介 質(zhì)不可壓縮時(shí)大一個(gè)數(shù)量級(jí)，且與柱塞數(shù)的奇偶性無關(guān) 。還指出，流搏動(dòng)指數(shù)因子的彈性模量和泵靜壓柱塞數(shù)，其次是石油。安徽工業(yè)大學(xué)，徐教授從一個(gè)視圖的流動(dòng)結(jié)構(gòu)的流量脈動(dòng)，柱塞（相鄰的兩個(gè)角 ） 之間的偶數(shù)活塞流量特性和流量脈動(dòng)的分部之間的關(guān)系分析的幾何點(diǎn)，（張賢亮缸徑腎形角），（腎形角度相結(jié)合的油底殼確定）。他的學(xué)生，安徽大學(xué)，劉曉華，軸向柱塞泵和非幾何因素（包括泄露）進(jìn)行了理論分析，計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)際流量脈動(dòng)動(dòng)態(tài)測(cè)試的幾何因素，最后得出結(jié)論：流暴力脈動(dòng)，流量脈動(dòng)頻率與柱塞數(shù)無關(guān)的平價(jià)關(guān)系。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)劉力國(guó)考慮油底殼的 實(shí)際幾何參數(shù)，根據(jù)柱塞室給排水情況，八活塞泵流量脈動(dòng)和七個(gè)柱塞泵流量脈動(dòng)大致相同的結(jié)論。軸向柱塞泵泄露，國(guó)外研究人員是在活塞與氣缸之間的泄漏在成的摩擦損失更感興趣。泵的實(shí)際流量，諾亞密蘇里 哥倫比亞英國(guó)大學(xué)之間的活塞和氣缸磨損的焦點(diǎn) [4]。 Manring討論和撕裂所帶來的泄漏和泵油入侵前的過渡地帶提高，以及七八九活塞泵的流量和理論流程圖比較，結(jié)果表明：泵浦脈沖的實(shí)際流量比理論脈動(dòng)較大，偶數(shù)泵數(shù)據(jù)顯示比奇數(shù)的泵。薩斯喀徹溫大學(xué)，加拿大麗澤梁研究與壓力控制伺服閥用于模擬高頻率響應(yīng)磨損軸向柱塞泵磨損的活塞和氣缸之 間的軸向柱塞泵的活塞和氣缸之間的泄漏和控制算法。模擬了各 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 種不同層次的柱塞磨損測(cè)量泄漏。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與實(shí)際磨損的活塞泵，脈動(dòng)流壁面壓力波動(dòng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是相當(dāng)一致的，這為進(jìn)一步深入研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 德國(guó)漢堡技術(shù)大學(xué)的 RolfLasaar分別從柱塞受力角度和泵的實(shí)際流量角度對(duì)斜盤式軸向柱塞泵柱塞與缸體的間隙進(jìn)行了較為詳盡的分析，從柱塞所受摩擦力角度：要求間隙取大者；從泄漏量對(duì)流壁的影響角度：要求間隙越小越好。作者通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，得到了此間隙的最優(yōu)化處理模式 [5]。 總之，軸向軸塞泵流量脈動(dòng)是極其復(fù)雜，傳統(tǒng)理論力 難及?；钊玫牧髁?，壓力脈動(dòng)是相當(dāng)復(fù)雜的，涉及到一些幾何因素和非幾何因素，仍未能定性。更沒有人定量地給出哪些幾何因素和非幾何因素在軸向柱塞泵的流量、壓力中所起的作用和地位。業(yè)界更多地偏向于從配油盤結(jié)構(gòu)的角度去分析軸向柱塞泵的實(shí)際流量及脈動(dòng)系數(shù)，而且形成了較為完善的分析計(jì)算體系 [6]；至于泄漏對(duì)實(shí)際流量及脈動(dòng)系數(shù)的影響，雖進(jìn)行了一定的研究，但還沒一個(gè)較為完整的分析計(jì)算，更無計(jì)算公式。 軸向柱塞泵在發(fā)展中，基本結(jié)構(gòu)保持了穩(wěn)定，高速高壓以及良好的控制方法是其發(fā)展的方向。 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 第 2 章 軸向柱塞泵性能參數(shù) 給 定設(shè)計(jì)參數(shù) 額定工作壓力 32 MPap ? 最大排量 63 ml/ rV ? 額定轉(zhuǎn)速 15 00 r/ mi nn ? 容積效率 ?? 軸向柱塞泵幾何排量 V是指缸體旋轉(zhuǎn)一周，全部柱塞腔所排出油油液的容積，即 2 max=24V d z R t g? ?? ? ? （ ） 式中 d 柱塞直徑； z 柱塞數(shù)； R 柱塞分布圓半徑； ? 斜盤傾角。 為了避免氣蝕現(xiàn)象，在 V 值之后，需按下式做校核計(jì)算： 13 pn q C?? （ ） 式中： pC 常數(shù)，對(duì)進(jìn)口無預(yù)壓力的油泵 5400pC ? ；對(duì)進(jìn)口壓力為 25kgf/cm 的油泵 pC =9100。 54 00199636030 00 31 ??? 所以主參數(shù)排量符合設(shè)計(jì)要求。 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 確定結(jié)構(gòu)參數(shù) 從泵的排量公式 2max=24V d z R t g? ?? ? ?可以看出，柱塞直徑 d ，分布圓半徑 R ,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)機(jī)確定之后傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 n