【正文】 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 2 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 缸體的設(shè)計(jì) 確定排量 q 0 0100 0 ????? vn Qq ? (ml/r) (21) 式中 Q—— 泵的 額 定流量（ l/min）； n—— 泵的 額定 轉(zhuǎn)速（ r/min）； v? — — 容積 效 率，一般取 ~?v? ，這里取 ?v? 。 上述符號(hào)含義和單位 適用 本節(jié)始末。 確定 RdZ 和、? （ 1） ? 由排量公式 ?? tan2 2 ZRdq ? 可知，如果增大 ? ，可以減小其它尺寸，但受力分析中已指出過(guò)， ? 增大對(duì)柱塞的受力不利，通常 ?? 18~15max ?? ，這里取?16max ?? 。 （ 2） ZdR 、 的確定 這三個(gè)參數(shù)是互相制約的，與結(jié)構(gòu)類(lèi)型有關(guān)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)取定：一般半周型多取 Z=7，通軸型多取 Z=9，能使結(jié)構(gòu)較為緊湊。這里取 Z=7。 初算時(shí)，可取 ?RZd? ，則可按下式試算 R： )( 3 cmZqR ??? ? 取 )( cmR? （ 22） 再由排量公式確定柱 塞直徑： )( cmZR qd ??? ? 取 )( cmd ? （ 23） 缸體的其它尺寸 1 缸體底的厚度 缸孔底部因加工多成錐形，其最薄處的厚度 ? ? ? ?dld ~? （ 24） 王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 10 取 ? ? )( cml d ??? 2 底部通油孔尺寸及間隔 0? 缸體柱塞孔底部的油 窗孔的范圍角為 0? ，應(yīng)盡力擴(kuò)大，以減少油壓反推力矩 fM 的脈動(dòng)值，其最小間隔 0? 應(yīng)滿(mǎn)足下式 ? ? )(~ i n2 0000 cmR ???? ?? （ 25） 從設(shè)計(jì)圖中不難得知 ? ? 21s i ???? ??? （ cm） ，符合要求。 為擴(kuò)大 0? ，油窗孔的中點(diǎn)半徑 0R 應(yīng)取大些 ；從限制窗口處的圓周速度00 602 Rnu ??不要太大的角度出發(fā)，又希望 0R 小些；因此尺寸較小的泵，一般取 cmRR ?? 。 圖 21 缸孔底部的油窗孔 Figure 21 at the bottom of the oil cylinder fenestrae 缸體設(shè)計(jì)完成后還要校核通油面積的油流速度，詳見(jiàn)第四章 。 柱塞基本尺寸設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖 22） 柱塞直徑 d 柱塞直徑 d 已在缸體設(shè)計(jì)中確定： 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 cmd ? 柱塞長(zhǎng)度 、L 球頭直徑 21 dd、 (見(jiàn)圖 22) （ 1）柱塞長(zhǎng)度 L 應(yīng)等于柱塞的最小留缸長(zhǎng)度 0l 、最小外伸長(zhǎng)度 dl ?? 和最大行程 m axm ax tan2 ?? RS 之和。通常 Mp 30? 時(shí) ? ?dl ~20? , 取 ???? dl （ cm） （ 26） 圖 22 柱塞的有關(guān)尺寸 Dimensions of the plunger （ 2）高壓比低壓需要較大的留缸長(zhǎng)度，因?yàn)楦邏簳r(shí)側(cè)向彎力大，留缸長(zhǎng)度大，可避免柱塞和缸孔的側(cè)應(yīng)力過(guò)大。故 當(dāng) 時(shí)Mp 30? ： ? ? m a xt a ~ ??? RdL (27) 則 m a x ?????????? ?RdL （ cm） （ 3）球頭直徑 1d ，依經(jīng)驗(yàn)取 ? ?dd ~ ? 這里取 ???? dd （ cm） (28) 為使柱塞球頭不遮住滑靴的注油孔，應(yīng)使 4m ax12 sin ddd ??? （ cm） 依經(jīng)驗(yàn)取 cmd ? (29) 則 ???? ?d 這里取 ?d cm (210) （ 4）柱塞與孔的間隙 s? 與平衡槽的尺寸 王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 12 配合間隙 ds ?? 。取 ?s? mm 平衡槽，深為 ~；寬為 ~；槽與槽的間隔 t 為 2~10mm（近似為行程的 一半）。 則取平衡槽深為 ，寬為 ，槽與槽的間隔 t 取為 7mm。 滑靴的設(shè)計(jì)計(jì)算 直徑 3d 包球直徑 3d 一般略小于柱塞直徑 d，可以使滑靴頸部有一部分進(jìn)入缸孔中，從而縮短軸向尺寸。 取 ?3d 。 滑靴底面靜壓支撐的設(shè)計(jì) 滑靴的設(shè)計(jì)有兩種方法。一種是全靜壓平衡型滑靴設(shè)計(jì)，而另外一 種是“剩余壓緊力法”。本設(shè)計(jì)采用“剩余壓緊力設(shè)計(jì)法”。 這種方法在國(guó)內(nèi)外的柱塞泵中普遍采用。剩余壓緊力法的實(shí)質(zhì)是將高壓油引入滑靴 — 斜盤(pán)摩擦副的兩滑動(dòng)面之間，靠高壓油的靜壓力平衡絕大部分壓緊力，而剩余壓緊力用以保證滑靴壓緊斜盤(pán)。 剩余壓緊力設(shè)計(jì)法計(jì)算滑靴的基本特點(diǎn)是作用在柱塞底部的油壓 p 經(jīng)中心孔直接作用于柱塞滑靴底部，中心孔不起阻尼作用，油腔壓力 hp 近似等于柱塞底部油壓力 p。 其次，是壓緊力等于分離力?；ズ托北P(pán)之間間隙近似為零，泄漏量接近為零，剩余壓緊力有輔助支撐面 積承受。 壓緊力為： ?? cos2 prFy ? （ 211） 式中 r—— 柱塞半徑。 分離力為： ? ?562526/ln2 rr rrFf ?? ? （ 212） 設(shè)計(jì)中為保證摩擦副功率損失較少以及減少泄漏量，通常取壓緊力與分離力之比 —— 壓緊系數(shù) h? 在 ~ 之間，即為： ? ?2526 56m a x2 /ln2c ~ rr rrrFF fyh ?????? （ 213） 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 在試算中，可先使 ? ?dr ~ ? 初算： 取 ???r mm 根據(jù)式（ 213）可得 116?r mm 此時(shí)壓緊系數(shù) ? ? 511 7/11ln216c os9 222 ??? ?h?，符合要求。 采用這種方法設(shè)計(jì)滑靴后，前端仍要采用一定的阻尼器。增設(shè)內(nèi)、外輔助支撐。輔助支撐面積可以承受剩余壓緊力，減少接觸比壓。如圖 22 所示。 另外滑靴的引油孔是進(jìn)入滑靴底部的通道。因設(shè)計(jì)中取油腔壓力 hp ，因此該孔應(yīng)大，不應(yīng)引起阻尼作用。也就是說(shuō)壓降要很小，否則造成實(shí)際分離力下降，等于增大了壓緊力，使摩擦副的工作條件惡化。通常引油孔德直徑可取 2mm 左右。 圖 23 滑靴 結(jié) 構(gòu) the agencies of slip boots 為使密封帶下的壓力場(chǎng)能得到充分利用，一般不宜將密封帶設(shè)計(jì)的過(guò)寬，尤其是在剩余壓緊力大、摩擦面光潔度較高的情況下。過(guò)寬的壓力場(chǎng)往往不能建立起設(shè)計(jì)的壓力場(chǎng)，致使實(shí)際分離 力小于計(jì)算值，導(dǎo)致剩余壓緊力增大，滑靴容易燒毀和磨損。新結(jié)構(gòu)滑靴外徑對(duì)內(nèi)徑的比值一般為 ~。 本設(shè)計(jì)中由于壓盤(pán)尺寸的限制，不便設(shè)計(jì)外輔助支撐，但可以設(shè)計(jì)內(nèi)輔助支撐。已知 mmd 145 ? ，取內(nèi)徑 mmdd 54 ??。 王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 14 最終輔助支撐設(shè)計(jì)完成后，要滑靴進(jìn)行校核 ，具體見(jiàn)第四章。 配油盤(pán)的設(shè)計(jì)計(jì)算 配油盤(pán)是軸向柱塞泵的關(guān)鍵零件之一，它的作用是分配油液，幫助軸向柱塞泵完成吸、排油任務(wù)。 配油盤(pán)的設(shè)計(jì)，主要是確定內(nèi)、外密封帶，配油孔與其間隔角 ? ，以及輔助支撐等的有關(guān)尺寸。 間隔角 ?? ?、 及阻尼孔尺寸 為了防止柱塞內(nèi)腔的油液，由高壓到低壓或由低壓到高壓的瞬間接通中，因油液的突然膨脹和壓縮所產(chǎn)生的噪聲和功率損耗，可采用帶減震孔型的配油盤(pán)（如圖 24）。 減震孔型配油盤(pán)通過(guò) ?? 范圍內(nèi)的封閉升（減）壓與采用阻尼孔逐漸引入（泄出）壓力油相結(jié)合的辦法來(lái)減低噪聲， 在缸體窗口離開(kāi)上死點(diǎn)經(jīng) ?? 與排油孔接通過(guò)程中，柱塞腔內(nèi)壓力一方面由于預(yù)壓縮而上升，另一方面由于柱塞腔經(jīng)卸荷槽與排油孔溝通而上升。這樣，當(dāng)缸體窗口與排油孔接通時(shí)，柱塞腔內(nèi)壓力已達(dá)到排油壓力，就防止了壓力突變。 其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)工作壓力的變化有較好的適應(yīng)性。比單一正封閉型配油盤(pán)用的多。一般多使其封閉升壓和阻尼孔升壓各起一半的作用。 假設(shè)柱塞腔油液的溶劑 V，壓力由 0p 升至 p 所需的壓縮量為 V? ，對(duì)應(yīng)的柱塞位移量為 x? ，缸體的回轉(zhuǎn)角（即封閉加壓范圍角）為 1?? ，缸體的回轉(zhuǎn)角（即封閉減壓范圍角）為 2?? ，則 ? ???????????????????????????????????tan24tan244tan8c o s1tan442020200212122RdVRdVSdVVEppVEpVVRdRdxdV???????? （ 214） 所以 ? ? ?????? ?????? ?????? tan2121a rc c os 2 001 Rd VE pp ?? （ 215） 同理可得 ? ??????? ????? tan41a rc c os 2 002 RdE ppV?? （ 216） 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 式中 VV,? —— 單位為 3cm ； ?0V —— 柱塞在下死點(diǎn)處（ ??? ），柱塞腔內(nèi)殘留的容積 ? ?3cm ； 0V —— 柱塞本身的排油腔體積 ? ?3cm ； 0pp、 —— 高、低壓腔的壓力（ bar）； E—— 液體的彈性模數(shù)， ? ? barE 4102~ ?? ； S—— 柱塞行程， ? ?cmRS ?? tan2 。 圖 24 配油窗孔的間隔角 with the interval angle of oil window 柱塞設(shè)計(jì)完成后，可以容易得到 30 2cmV ? ，則由（ 214）得 3220 cmRdVV ??????? ??? 把數(shù)據(jù)代入（ 215）可得 ? ? ?????? ?????? ?????? tan2121a rc c os2 001 RdVE pp ?? ?? 221102 32021a rc c os 24 ??????? ?????? ? ?????? ? 王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 16 同理代入式（ 216） 得 ? ? ?? 320241a rc c ostan41a rc c os 242 002 ??????? ?? ?????????? ????? ??? RdE ppV 在wdt ???時(shí)間內(nèi)，由阻尼孔引入的液體體積為 ,2V? 且 ? ????????????????504010212822ppldQEppVVwQkkKK??? (217) 由上式得 504 10128 ???? ?? ?E wVldkk (218) 式中 KQ —— 從阻尼孔流入的流量 scm/2 ； w —— 缸體的角速度 ? ?srad/ ； V—— 上死點(diǎn) ? ?0?? 處柱塞腔的容積 ? ?3cm ； ? —— 工作液體的動(dòng)力黏度 ? ?2/mSN? ； kd —— 阻尼孔直徑 （ cm）； kl —— 阻尼孔長(zhǎng)度 （ cm） 。 把 ??? 等設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)代入式 (218)，等式右面為 54 ????? ??? ?? ? 由此 kd 與 kl 由上式約束，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)并利用試帶法， 相對(duì)于 1?? 可得 )(),( cmlcmd kk ?? 把 ??? 等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)代入式（ 218），等式右面為 54 ????? ??? ?? ? 同理可得相對(duì)于 2?? 的阻尼孔尺寸 )()( cmlcmd kk ?? ， 而 ??? ??? 0 (219) 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 配油孔及內(nèi)、外密封帶的尺寸 如圖 24 所示， 4321 RRRR 、 為內(nèi)外密封帶的尺寸，半徑從小到大。它們受下列各方程式的約束。 1 配油窗孔的流速限制與許用圓周速度 配油窗口的油流速度應(yīng)滿(mǎn)足下式 ? ?? ?? ? ? ?? ?smRRQv tp