【正文】 緊力較大于上述計算值要求，這是因為柱塞慣性力和回程 彈簧力均是將滑靴壓向斜盤的力，稱這個力附加壓緊力。剩余壓緊力造成的比壓為： ? ? ? ?pAFAFp ym ????? %%5 ? （ 415） 式中 A—— 輔助支 撐面積。因此，滑靴將有一附加繞柱塞球頭的自轉。同時，比功值大小也和壽命長短有關。該型液壓泵的主要環(huán)節(jié)之一是配油盤，從運轉結構的觀點，希望各滑動表面之間不發(fā)生金屬直接接觸，其間形成油膜。這些力的計算表達需要經過復雜的理論研究和數(shù)學推導，有些還需要實驗驗證。計算時取三者之中的最小值作為筒壁厚，令其為 min? ，從本設計圖中可知 min? 為柱塞孔與柱塞孔之間的最小壁厚，且 ?? ，則厚壁筒的外徑 mmdD m in ?????? ? 。 圖 43缸體校核圖 Checking block diagram 缸孔的徑向變形量 d? ， 按下式驗算 ? ? ? ?dd pEd ????? m a x12 ?? （ cm） （ 421） 式中 E—— 材料的彈性模數(shù)，青銅的 ? ? ；)(~1 6 barE ?? ?—— 泊桑系數(shù)，銅 ~?? ； ? ?d? —— 允許徑向變形量， ? ? ? ? ? ?cmd 4107~52 ????? 徑向間隙 。 泵軸 泵軸的理論轉矩與理論輸入功率 理論轉矩是 ZTM ，是指不計摩擦的驅動泵軸、缸體等勻速轉動的力矩，也就是說，為克服柱塞工作壓力的轉矩 ?ZiM 所需的力矩， 即 ?? ZiZT MM （ 424） 通過一系列數(shù)學推導可以得 知，一個柱塞的液體壓力 P對缸體的 Z軸的轉矩將為 ?????? ??? iZPRM Zi ?? 2s intan 將式（ 47）代入上式，得 ?????? ??? iZpRdM Zi ??? 2s i nt a n4 2 （ 425） 將（ 464）與（ 453）、（ 454）比較一下，再聯(lián)系（ 463），便得 當 Z????0 時， ? ?022s i n82c o stan ppZZRdMMsZiZT ??????? ???? ???? （ 426） 當 ZZ 2??? ?? 時， ? ?022s i n823c o stanppZZRdMMsZiZT ??????? ???? ???? （ 427） 王迪：軸向柱塞泵設計 38 這樣平均理論轉矩 ZTmeanM 便可按下式確定 ? ?osBosBZ T m e an ppqppqM ???? )?（ （ 428） 式中 Bq —— 液壓泵的排量，（ mL/r） ； os pp、 分別為壓排側與吸入側的壓力， Mpa。 泵軸為了拖動缸體工作，除了要克服缸體柱塞輸出壓力為 sp 的壓力油液所需的理論轉矩 ZTmeanM 外，還要克服各工作運 動副的摩擦力矩：配油盤與缸體之間的粘性摩擦力矩 1M? ；柱塞與缸體之間的粘性摩擦力矩 2M? ；滑靴與斜盤之間的粘性摩擦力矩 3M? ；缸體與泵殼之間的粘性摩擦力矩 4M? ；軸承的摩擦力矩 5M? ；與工作壓力、轉速無關的不變阻力矩 6M? 等。 變量機構的種類 目前變量機構的種類和名稱十分繁多，有的從泵的功能上來分，諸如“限壓式”、“恒功率式”、恒流量 式、恒壓式、雙向（單向）伺服變量式等。它不用液壓能驅動，而直接由機械機構通過手動或其它方式控制。 變量機構 選擇 本設計選擇機械變量機構。這種機構通過手輪 1使螺桿 3轉動，帶動變量活塞 4 移動，通過銷軸使支撐在耳軸上的斜盤繞鋼球 A擺動，以達到改變斜盤傾角而調節(jié)流量的目的。而液壓系統(tǒng)的動力源 —— 液壓泵，更以飛快的速度發(fā)展，新的產品層出不窮。其轉速范圍 雖有 限制 ，但直軸式軸向柱塞泵依然適合轉速較小的工況。 遼寧工程技術 大學畢業(yè)設計 (論文 ) 43 7 結論 隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，液壓傳動的應用也越來越廣，而作為液壓傳動系統(tǒng)心臟的液壓泵就顯得更加重要了。柱塞缸體通過一個大型軸承，來平衡斜盤通過阻塞對缸體產生的徑向分力和翻轉力矩。從課題選擇、方案論證到具體設計和修改，無不凝聚著金寧導師的心血和汗水。衷心感謝評審論文的各位老師，敬請對本文提出寶貴的意見。在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 本設計還存在一些不足之處，主要由于本人對設計方法的經驗不足，缺乏實踐經驗，今后還要加強這一方面的學習。 本文根據(jù)所給條件設計出了直軸斜盤式軸向柱塞泵，這種柱塞泵結構簡單，體積小，容積效率高，工作壓力高。我國現(xiàn)在有很多液壓泵廠都可以生產相同類型的液壓泵， 而且 已經形成系列產品，技術已經成熟。 本設計從選擇方案開始即考慮了產品的經濟實用性。 圖 51 手動變量機構 variables manually agencies 王迪：軸向柱塞泵設計 42 6 技術經濟分析 隨著科學技術的不斷發(fā)展，“機 、電、液”一體化驅使已成為不可阻擋的歷史潮流 。 從設計圖中得知 L=，把數(shù)據(jù)代入式（ 52）得 mmLY a a n m a xm a x ????? ? 取 mmY 20max ? 圖 51所示的機構，是一種螺旋機構。它是由泵自身的能源（多采用差動缸），通過某種控制方式，如手動伺服，壓力程序控制（限壓式、恒功率式等）等控制泵的流量?？芍^舉步勝舉。 45號鋼 取 A=110； ? —— 空心軸內徑 1d 與外徑 d 之比 dd1 ， 本設計中為 ? 遼寧工程技術 大學畢業(yè)設計 (論文 ) 39 式 （ 429） 右面 代入 計算數(shù)據(jù)為 3 43 ????? 不難得出，泵軸強度符合要求。本設計的泵軸屬于后者。應使通油面積 0f 滿足式 20220 ???? ?Rv ndf ? （ 2cm ） （ 423） 式中 0v —— 窗孔處的允許通流速度， 6~30 ?v m/s。 在壓力 p 的作用下，筒內壁任一點的最大切向拉應力為 ? ? 74022 221m a x ????? pdD dDq ?? （ bar） （ 418） 最大徑向壓應 力為 pjn ??? 3?? （ bar） （ 419） 當缸體采用塑性材料時，用第四強度理論計算應力 王迪：軸向柱塞泵設計 36 ? ??? ???? m a x22 443 pdD dD （ bar） （ 420） 對鋁鐵青銅（經鍛打）， ? ? 850~700?? (bar)。 缸體的強度校核 一般把缸體的受力，按照厚壁筒進行計算。故缸體的受力狀況十分重要。計算比功 值應小于材料允許的比功值，即 ? ? ? ?pvnRAFvp ymm ???? c os602%%5 ?? （ 417） 代入數(shù)據(jù)后得： ????mm vp ，符合要求。 若計算所得的比功值越大，則克服摩擦副的摩擦而消耗的功就越大，從而引起摩擦部位發(fā)熱以及滑靴式斜盤的磨損迅速。 當滑靴沿斜盤平面相對滑動時，運動軌跡為橢圓形，長軸為 ?cos/2R ，短軸為 R2 。 圖 42滑靴的受力 The force of slip boots 柱塞與滑靴設計完成后，便可知其質量 ????? 滑柱 mmm g 通過式（ 211）可知，壓緊力 ?yF ，則 ? ? 316s i 32 ?????? ???? ? ??? 最大斜盤傾角時總的剩余壓緊力為： ? ? yFF %%5 ???? （ 414） 王迪：軸向柱塞泵設計 34 代入數(shù)據(jù)后得： %8 ????F 接觸比壓與比功值的校驗所采用的材料不同，所允許的接觸比壓和比功值也不同。而在滑靴 的平衡計算中，通常只考慮壓緊力和分離力，而其余的力數(shù)值較小，一般都忽略不計。 驗算如下： ? ? os/ 22 22 ???? ?? ?q? 符合強度要求。均布載荷呈線性三角形分布，如圖 41所示。 ?c o stan2 ?????? RwmamFF zzgxg （ 45） 4 摩擦力 21 FF與 柱塞與缸孔的側壓力 21 RR、 的摩擦力 21 FF和 分別為 fRF 11 ? （ 46） fRF 22 ? （ 47） 5 斜盤的 法向作用力 N 及 21 RR、 斜盤通過滑靴作 用在柱塞頭上的法向作用力 N。 柱塞 柱塞的受力分析 柱塞隨缸體作圓周運動時，在不同區(qū)域及不同位置時，受力情況是不 同的。 表 31 不同柱塞時的流量脈動表 at the time of the different flow pulsation plunger Table Z 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 %/? 由表 31可以看出，當柱塞為奇數(shù)時，比相鄰的偶數(shù)時的流量脈動系數(shù)小得多；并且柱塞數(shù)愈多，流量脈動系數(shù)就愈小。 m a x ?? ?? （ 337） 遼寧工程技術 大學畢業(yè)設計 (論文 ) 29 ZZRwdQB2s in2c ost a n8239。 m a x ?? （ 331） 王迪：軸向柱塞泵設計 28 ZZRwdQB ???s inc ostan4 239。 RZdzqq B ? （ 326） 式中 Bq —— 泵的排量； Z—— 泵的柱塞數(shù)目。 每個柱塞的排量為 ??? tan24 2239。 m a x ??? Bt BB Q ? （ 323） 式中 BtQ —— 泵的理論流量 。39。 如圖 32所示， 當柱塞由上死點位置 A隨缸體轉過任意角度 ? 到達位置 B的排油過程中，柱塞收縮的位移為 ?????? t a nc o st a n21 ?RRxxx （ 319） 式中 R—— 柱塞分布圓半徑； ? —— 斜盤傾角； ? —— 柱塞的位置角； x —— 柱塞的位移。39。對應任一轉角 ? 的矢徑 ? 王迪：軸向柱塞泵設計 24 ?? 222121 c o st a n1 ????? Ryz （ 37） 矢徑 ? 與橢圓長軸（ 軸1y ）的夾角為 ? ，則 ?? tanc os11 ??? yztg （ 38） 或 )tan(co s1 ?? ?? ?tg 1B 點（即滑靴）繞 o點旋轉地角速度為 wddw th ?? ??? 222 c oss i nc os c os ??? （ 39） 由式（ 39）可知，當 2?? n? （ n 為自然數(shù)）時， hw 達到最大值，為 ?? cosmax wwh （ 310） 式中 w —— 缸體的速度； ? —— 斜盤的傾角。 其平均 相對速度為 ??? ? t a n21v 0p wRvd ??? ? （ 33） 柱塞相對缸孔移動的加速度為 ?c ostan2 ??? Rwdda tv （ 34） 式中 a —— 柱塞相對缸體的 軸向加速度 (cm/ 2s )。 王迪：軸向柱塞泵設計 22 3 直軸式軸向柱塞泵的運動及瞬時流量分析 直軸式軸向柱塞泵的運動分析 柱塞運動學分析 運動分析是瞬時流量分析和受力分析的基礎，所以這里先討論。 ?? 壓盤最大外徑 pD 如下 cmdRD wP 96176, os os 2 4m a x ???????????? ? （ 227） 式中 4? —— 接觸余量，可取 ?? 。 平面輔助支撐設計后要進行“比壓”校驗或“熱楔支撐”校驗。 圖 25