【正文】 功率， W。 液壓泵的功率包括理論輸入功率、理論輸出功率、實(shí)際輸入功率和實(shí)際輸出功率。液壓泵的機(jī)械磨損主要體現(xiàn)在軸與軸承、軸與密封件和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件之間，若它們之間的磨損愈大，導(dǎo)致機(jī)械功率損耗愈大，機(jī)械效率就愈低 。 液壓 泵的容積效率 BV? 是指實(shí)際 流量 BQ 與理論流量 BtQ 的比值，即 BBHBtBBtBBtBtBBv nqLpQ ????????? 11? （ 14） 可見，液壓泵的容積效率 Bv? 反映出泵容積損失大小，當(dāng)泵的工作壓力愈高，泄漏系數(shù)愈大，泵的排量愈小，轉(zhuǎn)速愈低，零件之間隙愈大，油液黏度愈低，泵的容積效率就愈低，容積損失就愈大。實(shí)際流量、理論流量和泄漏流量三者關(guān)系為 BBtB Q ??? （ 13） 此關(guān)系也可由圖 12看出。通常用泄漏系數(shù) L來表征液壓泵的泄漏程度，其表達(dá)式為 HBpQL ?? （ 12） 式中 Hp —— 泵額定壓力； 王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 6 L—— 泵泄漏系數(shù)。若液壓泵的轉(zhuǎn)速為 Bn ,則液壓泵的理論流量為 BBBt nqQ ?? （ 11） 圖 12 泵的各種流量與工作壓力之間關(guān)系曲線圖 a variety of pump flow and the relationship between work stress curve 可見，液壓泵的理論流量只與排量和轉(zhuǎn)速有關(guān)，而與工作載荷是無關(guān)的。液壓泵的排量?jī)H取決于它的結(jié)構(gòu)幾何尺寸，而與泵的工作載荷和轉(zhuǎn)速無關(guān)。液壓泵的最高壓力通常要受強(qiáng)度和密封條件的限制。 在液壓泵中，常提到的壓力油額定壓力、最高壓力和實(shí)際壓力三種形式。 當(dāng)缸體旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞隨缸體轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，相對(duì)缸體作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成吸油和排油工作。柱塞在自上而下半周內(nèi)回轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞在作圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還要逐漸向缸孔內(nèi)縮回，使柱塞底部密封容積不斷減小，高壓油從配油盤的排油窗孔，泵排油孔進(jìn)入系統(tǒng)。配油盤 1 通過定位銷固定在泵殼體底部，其上的腰形孔分別與泵體上的吸、排油孔相通。 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 4） 油箱內(nèi)液體絕對(duì)壓力必須不小于大氣壓力，這是容積式液壓泵能吸液的外部條件。密封容積的變化是液壓泵實(shí)現(xiàn)吸液和排液的根本原因。而非通軸泵則在缸體的前端設(shè)置一個(gè)大直徑的專用軸承裝以直接承受側(cè)向力，泵軸只用來傳遞轉(zhuǎn)矩。 直軸式軸向柱塞泵概況 直軸式軸向柱塞泵是缸體直接安裝在傳動(dòng)軸上，缸體軸線與傳動(dòng)軸的軸線重合，并依靠斜盤和彈簧使柱塞相對(duì)缸體往復(fù)運(yùn)動(dòng)而工作的軸向柱塞泵，亦稱斜盤式軸向柱塞泵。這類泵多用于農(nóng)林機(jī)械、起重運(yùn)輸設(shè)備、工程機(jī)械、船舶甲板機(jī)械、冶金設(shè)備、火炮和空間技術(shù)中。 柱塞泵又分為軸向柱塞式和徑向柱塞式。 由于液壓技術(shù)自身的諸多優(yōu)點(diǎn) ， 使得液壓技術(shù)的 發(fā)展速度非常驚人。尤其是近年來，液壓設(shè)備的年增長(zhǎng)率 一直遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它機(jī)械設(shè)備，許多機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)形式已逐漸被液壓傳動(dòng)所取代。 目前液壓傳動(dòng)的高壓化發(fā)展趨勢(shì) ，使柱塞泵尤其是軸向柱塞泵得到了相應(yīng)的發(fā)展。 柱塞泵按其柱塞在缸體孔中排列方式不同，分為軸向泵和徑向柱塞泵兩類。 斜盤式軸向柱塞泵的許用工 作壓力和轉(zhuǎn)速都較高，變量性能優(yōu)異，且結(jié)構(gòu)緊湊，功率質(zhì)量比大，容積效率高。 相對(duì)于其他類型液壓泵，該泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、無極變量、具有可逆性（可作泵，也可作馬達(dá)）、壓力高、噪音低（相對(duì)于斜軸式）， 效率高， 制造成本較低，在我國(guó)使用 較為廣泛。所以，這種泵又稱為容積式液壓泵。 下面介紹直軸式軸向柱塞泵的工作原理： 如圖 11 所示， 直軸式軸向柱塞泵 的主要零件有斜盤 15，柱塞 5，缸體 2，配油盤 1 和傳動(dòng)軸 11 等。 通過某種措施，可以保證每個(gè)柱塞的左端始終緊貼在斜盤表面上（允許柱塞與斜盤有相對(duì)滑動(dòng)），并使柱塞缸體的右端面緊靠在配油盤上（允許兩者之間有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)）。傳動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一 轉(zhuǎn)，每個(gè)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，完成一次吸油和排油動(dòng)作。中心彈簧 8 通過外套 10將缸體壓緊于配油盤 1上，起預(yù)密封作用，同時(shí)又是使柱塞回程的加力裝置。 額定壓力是指根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，液壓泵在正常工作條件下所允許的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)情況下的最大壓力值，即液壓泵銘牌標(biāo)注的壓力值（亦稱公稱 壓力） ，通常用 Hp表示 。 實(shí)際工作壓力是指液壓泵在實(shí)際工作條件下，排液口所具有的具體壓力值，簡(jiǎn)稱為工作壓力。 液壓泵的流量是指在單位時(shí)間內(nèi)，液壓泵所排出的液體體積 ,通常用 BQ 來表示，其單位為 L/min 或 mL/min。理論 流量 BtQ 與工作壓力 p之間關(guān)系曲線如圖 12所示。 通常當(dāng)液壓泵的零件之間隙越大，工作壓力越大，油液黏度越小，則液壓泵泄漏流量就越大。從圖還可以看出，隨著工作壓力 p的增加，實(shí)際流量 BQ 而下降，其主要原因是工作壓力增加而泄漏流量也隨著增加所致。液壓泵的容積效率通常是指在額定壓 力和額定轉(zhuǎn)速下的值。 液壓泵的總效率 B? 等于容積效率 Bv? 與機(jī)械效率 Bm? 的乘積，即 BmBvB ??? ?? （ 16） 功率 液壓泵是將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成輸出液體壓力能的轉(zhuǎn)換裝置。 其中理論輸入功率和理論輸出功率是等價(jià)的，因?yàn)樵诶碚撋险J(rèn)為不存在任何泄漏。 實(shí)際輸入功率是指在考慮泵機(jī)械損失前題下，泵所輸入的實(shí)際機(jī)械功率，即 BBoBmBvBoBmB itBBmBtBBBi NNNwMwMN????? ????? （ 110） 式中 BM —— 泵輸入的實(shí)際轉(zhuǎn)矩， N m? ； Bw —— 泵的角速度， rad/s； Bm? —— 泵的機(jī)械效率； Bv? —— 泵的容積效率； B? —— 泵的總效率； BitN —— 泵的 理論輸入功率， W； BoN —— 泵的實(shí)際輸出功率， W； BiN —— 泵的實(shí)際輸入功率， W。 （ 2） ZdR 、 的確定 這三個(gè)參數(shù)是互相制約的，與結(jié)構(gòu)類型有關(guān)。 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 ?? 。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 ?3d 。 這種方法在國(guó)內(nèi)外的柱塞泵中普遍采用?；ズ托北P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。增設(shè)內(nèi)、外輔助支撐。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。過寬的壓力場(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。 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 ，具體見第四章。 減震孔型配油盤通過 ?? 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)合的辦法來減低噪聲， 在缸體窗口離開上死點(diǎn)經(jīng) ?? 與排油孔接通過程中，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。一般多使其封閉升壓和阻尼孔升壓各起一半的作用。它們受下列各方程式的約束。 配油孔的內(nèi)外半徑為 32 RR、 ，其平均半徑 2 32 RR? 處的圓周速度 pu 應(yīng)滿足下式 ? ? ? ?pp unRRu ???? ? 232 1060? (221) 式中 ??pu —— 最大允許圓周速度， ??pu =58（ m/s） 代入數(shù)據(jù)后得 ? ? ? ?pp uu ?????? ? 2?， 符合要求。 輔助支撐 由于存在剩余壓緊力，為了減少配油盤與缸體間的磨損，通常都采用輔助支撐來減小壓強(qiáng)或承擔(dān)這部分多余的壓緊 力。 比壓校驗(yàn)時(shí)通常最簡(jiǎn)單的計(jì)算方法，通過檢查全部接觸面上的壓應(yīng)力 ——“比壓”，使其不要超過允許的“比壓”值，即 ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ?? ? ? ?????????? ????????????????? ??????????????????????? ?????fARRRRppRR RRRR RRdZ222321240000122122342324281/ln/ln2(224) 式中 ? —— 比壓 (bar)； ??? —— 許用比壓，視摩擦副材料而 定，淬火鋼對(duì)鋁鐵青銅 ? ?20~15?? bar； fA —— 輔助支撐面積 ? ?2cm , ? ?cmRR 6 為輔助支撐（共 1Z 塊）的內(nèi)、外半徑， b為間隔弧長(zhǎng)，則 ? ? ? ?5612526 RRbZRRA f ???? ? （ 225） 取 cmR ? cmR ? 不難得知 ? ? ? ? 222 cmA f ?????? ? 代入數(shù)據(jù)得 ? ? ? ?? ?? ?? ?? ? 222222222????????????? ?????? ?????? ???????? ????? ????? 王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 20 可見 符 合要求 。即 os os 2 m a x ?????????? ??wdRD cm (228) 取 D=9cm。當(dāng)缸體轉(zhuǎn)過任一角度 ? 時(shí)，柱塞球頭中心轉(zhuǎn)至點(diǎn) B，此時(shí)柱塞球頭中心的坐標(biāo)為： ? ??????????????????s i nc o sc o st a nt a nc o sRzRyRRx （ 31） 圖 31斜盤式軸向柱塞泵的運(yùn)動(dòng)分析 Swashplate axial piston pump of the Motion Analysis 由此坐標(biāo)方程可以看出，沿 x正向、即沿缸體軸線方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，是缸體轉(zhuǎn)角 ? 的余弦函數(shù) ；而在 oyz平面內(nèi)，點(diǎn) B的運(yùn)動(dòng)軌跡，由其牽連運(yùn)動(dòng)（缸體的轉(zhuǎn)動(dòng)）可以知道是一個(gè)圓。下面將討論滑靴與柱塞球頭中心在斜盤平面上的運(yùn)動(dòng)情況。這一自轉(zhuǎn)可改善潤(rùn)滑，對(duì)減少摩擦、改善磨損和提高效率都是有益的。BQ —— 整個(gè)泵的瞬時(shí)流量 ； 39。 ??? （ 321） 式中 d —— 柱塞的直徑。脈動(dòng)系數(shù)的表達(dá)式為： %10039。 轉(zhuǎn)動(dòng)缸體轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)柱塞吸、排油各一次。q —— 單個(gè)柱塞排量。 對(duì)于式（ 322），若令 ???ki iA 1 sin?，則 ? ? ?????? ?????????? ???????? ??? ZkZZA ??????? 21s i n22s i n2s i ns i n 1111 ? （ 328） 式中 1? —— 排油區(qū)距最高點(diǎn)位置 A最近的柱塞位置角； Z?2 —— 相鄰兩柱塞間夾角。 m in39。 m in39。 由此可見本設(shè)計(jì)的柱塞數(shù) 7?Z ，脈動(dòng)性較好。 1 離心力 1F 21 RwmF z? （ 41） 式中 zm —— 柱塞組的質(zhì)量。 N力方向與斜盤表面垂直，分力 S， T王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 32 的值分別為 ?? cosNS （ 48） ?? sinNT （ 49） 側(cè)向力 21 RR、 是由垂直 于柱塞軸線的徑向分力 T和離心力 nF 所引起。 此外，柱塞在工作中還要分擔(dān)中心彈簧的力，斜盤與滑靴的摩擦力對(duì)柱塞受力影響很小，可以忽略。在工作狀態(tài)，作用于滑靴的主要力是柱塞對(duì)滑靴的壓緊力。實(shí)際的壓