【正文】 ................................................. 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。本文首先通過(guò)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，得出了柱塞的直徑和回程盤(pán)上的分布圓半徑，利用柱塞的尺寸以及受力和經(jīng)驗(yàn)公式可以得出滑靴的 基本尺寸。利用分布圓半徑從而確定的配流盤(pán)上的內(nèi)封油、吸排油窗口等主要尺寸。軸向柱塞泵是利用與傳動(dòng)軸平行的柱塞在柱塞孔來(lái)完成這項(xiàng)工作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的容積變化。 就軸向柱塞泵柱塞數(shù)的奇偶選擇問(wèn)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。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]。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。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(guò)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。 蘭州理工大學(xué)的尹文波主要從幾何因數(shù)，即配油盤(pán)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(wú)關(guān) 。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。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。作者通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，得到了此間隙的最優(yōu)化處理模式 [5]。業(yè)界更多地偏向于從配油盤(pán)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(méi)一個(gè)較為完整的分析計(jì)算，更無(wú)計(jì)算公式。 54 00199636030 00 31 ??? 所以主參數(shù)排量符合設(shè)計(jì)要求。 柱塞數(shù) z，由泵的結(jié)構(gòu)與流量脈動(dòng)率 ? 來(lái)決定，從結(jié)構(gòu)上考慮，是非通軸式所以一般取 7z? 。 柱塞直徑確定后，應(yīng)從滿(mǎn)足流量的要求而確定柱塞分部圓半徑。由于該軸為傳動(dòng)軸，所以應(yīng)該按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算，此外，對(duì)于瞬時(shí)過(guò)載很大或應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)性較為嚴(yán)重的軸，還應(yīng)按峰尖載荷校核其強(qiáng)度，以免產(chǎn)生過(guò)量的塑性變形。 d 計(jì)算截面處軸的直徑， mm ； 由上式可得軸的直徑 3333 09 5 5 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 00 . 2[ ] 0 . 2[ ]TTP P PdAn n n??? ? ? ? （ ） 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 2330 ][ ????TA ? （ ） 軸的材料為 45鋼，取 32 MPaT??????, 因此選 1 40mmzd ? 。 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 第 3 章 直軸式軸向柱塞泵運(yùn)動(dòng)學(xué)及流量品質(zhì)分析 泵在一定斜盤(pán)傾角下工作時(shí)，柱塞一方面與缸體一起旋轉(zhuǎn)，沿缸體平面做圓周運(yùn)動(dòng)，另一方面又相對(duì)缸體做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。此外，也由于氣缸軸繞自身旋轉(zhuǎn)， 此運(yùn)動(dòng)使柱塞的磨損和潤(rùn)滑趨于均勻，是有利的。橢圓的長(zhǎng)，短軸分別為 長(zhǎng)軸 22 8 3 m mcosRb ??? （ ） 短軸 2 2 78mmaR?? （ ） 設(shè)柱塞在缸體平面上 A 點(diǎn)坐標(biāo)為 x = Rsina （ ） Rsiny cos??? （ ） 滑靴在斜 盤(pán)平面 xoy??? 內(nèi)的運(yùn)動(dòng)角速度 h? 為 2 2 2cosc o s c o s s i nh tdd ? ??? ? ? ??? ? （ ） 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 由上式可見(jiàn)，滑靴在斜盤(pán)平面內(nèi)是不等角速度運(yùn)動(dòng)，當(dāng)2???或 32?時(shí)， h? 最大（在短軸位置）為 max o1500 260 167 (ra d/ s)cos cos 20h ??? ? ?? ? ? （ ） 當(dāng) 0?? 或 ? 時(shí)， h? 最小（在長(zhǎng)軸位置）為 omin 1500c o s 2 c o s 2 0 1 4 7 . 6( r a d / s )60h? ? ? ?? ? ? ? ? （ ） 由結(jié)構(gòu)可知，滑靴中心繞 o? 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間等于缸體旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間。 ，奇數(shù)柱塞泵的脈動(dòng)率遠(yuǎn)小于偶數(shù)柱塞泵的脈動(dòng)率，這就是軸向柱塞泵采用奇數(shù)柱塞的根本原因。 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 第 4 章 柱塞泵主要部件的設(shè)計(jì)、受力分析與強(qiáng)度計(jì)算 柱塞 受力 是一個(gè)柱塞泵主要受力 點(diǎn) 。 柱塞設(shè)計(jì)與受力分析 柱塞結(jié)構(gòu)形式 本設(shè)計(jì)即采用帶滑靴的柱塞形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 柱塞結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) (1) 柱塞名義長(zhǎng)度 L 如圖 ，應(yīng)選定下列主要參數(shù)： h 柱塞行程 [mm] minl 柱塞最小外伸長(zhǎng)度 [mm] 0l 柱塞最小接觸長(zhǎng)度 [mm] L 柱塞名義長(zhǎng)度 [mm] h 值在結(jié)構(gòu)計(jì)算中以確定，一般在 (1 )hd?? 范圍內(nèi)，而 minl 及 0l 值一般可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)?。? min ? （ ） ? ?0 2ld?? （ ） 而 dllL )()h（ 0min ????? 。 柱塞受力分析 圖 。油在銅鋼表面鍍適當(dāng)?shù)暮穸龋詼p少摩擦，不使用銅材料的軟金屬材料的腐蝕，也避免高溫。為改善加工工藝性能，取 0d （或 0d? ） ?? 如果采用靜壓支承或最小功率損失法設(shè)計(jì)滑靴，則要求中心孔 0d （或 0d? ） 對(duì)油液有較大的阻 尼作用，并選擇最佳油膜厚度 0=? ，節(jié)流器有以下兩種型式： （ 1） 節(jié)流器采用截留管時(shí)，常以柱塞中心孔 0d? 作為節(jié)流裝置，如圖 所示。為不使封油帶過(guò)寬及阻尼管過(guò)長(zhǎng)，推薦壓降系數(shù) ??，這里取 （ 2） 節(jié)流器采用節(jié)流孔時(shí)，常以滑靴中心孔 0d 作為節(jié)流裝置，如圖 所示，根據(jù)流體力學(xué)薄壁孔流量 q為 ? ?20124 Pd gq C F Fr??? （ ） 式中 C 為流量系數(shù)，一般取 ??。然而，薄壁孔加工過(guò)程中更好。這種結(jié)構(gòu)能適應(yīng)高壓和高速的需要 滑靴受力分析 液壓泵工作，有一組方向相仿的作用力。根據(jù)流體學(xué)平面圓盤(pán)放射 流動(dòng)可知，油液經(jīng)滑靴封油帶環(huán)縫流動(dòng)的泄露量 q 的表達(dá)式為 ? ?3 12216 lnFFqRR????? （ ） 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 若 2 0F ? ，則 3 1216 lnFqRR???? （ ） 式中 ? 為封油帶油膜厚度。則封油帶分離力 2fp 為 212 2 212 2 1 1 1212 ( )2 l nRf r rRFp P d R R F RRR???? ? ? ?? （ ） 油池靜壓分離力 1fp 為 21 1 1fp R F?? （ ） 總分離力 fP 為 ? ?2221 31 2 1211 . 1 2 7 1 0 ( N )2 l nf f fRRP p p FRR? ?? ? ? ? ? ? (2) 壓緊力yP 滑靴所受壓緊力主要由柱塞底部液壓力pF 引起的，即 )( 0 NFp Py ??? ? （ ） (3) 力平衡方程式 當(dāng)滑靴受力平衡時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足下列力的平衡方程式 yfpp? ? ?222121214 co s 2 lnbzRRpdPRR????? （ ） 即 ? ?2 2112221ln2 co szpRdPRP RR ?? ? （ ） 將上式帶入式 3 1216 lnpqRR???? ,得泄漏量為 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 mi n)/()(1212230 LRR dFdq P ??? ?? ? （ ） 除了上述的主要作用，滑靴還有其他的作用。 配油盤(pán)受力分析與設(shè)計(jì) 配油盤(pán)是軸向柱塞泵主要零件之一，可以隔離和分配吸、排油油液以及承受由高速旋轉(zhuǎn)的缸體傳來(lái)的軸向載荷。配流盤(pán)的結(jié)構(gòu)，柱塞，從高壓室，低壓室連接時(shí)關(guān)閉的石油將是一個(gè)瞬間膨脹的沖擊壓力。 (2)配油盤(pán)主要尺寸確定 圖 配油盤(pán)主要尺寸 如圖 所示，求的配油盤(pán)主要尺寸如下： 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 24 1) 配流窗口分部圓直徑 0D 分布圓直徑等于或者小于柱塞分布圓直徑 D ，即 0DD? , 然后根據(jù)下式驗(yàn)算其表面滑動(dòng)速度： 06000Dn??????????? （ ） 取 0 70mmD ? 則 3 . 1 4 7 1 5 0 05 . 4 7 [ ] 6 m / s6000vv????? ? ? ? （ ） 所以符合設(shè)計(jì)要求。圖 。即外封油帶分離力 1fp ，內(nèi)封油帶