【正文】 ? ??? 平均轉矩： 2 3 2 631 ( 1 6 1 0 )s in 7 3 2 1 0 2 5 1 0 s in 2 5 1 5 1 . 544a v g dM z p R N m?? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? (68) 軸承的選擇與校核 壽命計算公式 軸向柱塞泵在工作中往往要求具有較高的轉速，并且能夠承受較大的壓力。所謂的 B10 壽命是 指一批相同的軸承，在一定的轉速下，其中 90%的軸承出現(xiàn)疲勞剝落前能達到或超過的工作小時數。所以軸承上一直在受到交變載荷的作用，為了方便計算，所以通常需要求出交變載荷的平均值。根據表 查出柱塞數為 3 和柱塞數為 4 時的偏心距 a 與柱塞分布圓半徑 R 之間的關系。而根據 B10 軸承壽命計算可知，有 10%的軸承可能出現(xiàn)早期疲勞破壞，而 50%的軸承的實際壽命可以達到計算壽命的五倍，即深溝球軸承實際壽命可達9815h，角接觸球軸承的實際壽命可達 24874h。 本次設計根據結構及強度要求選用平鍵 840。 29 壓緊力 Py 壓緊力的主要作用是將缸體壓緊到配流盤上， 而壓緊力產生的主要原因是柱塞孔與通油孔的交界處形成一個截面，而在排油過程中，部分的油液會作用在這個截面上，從而形成一個壓緊力。 (1) 外封油帶分離力 Pf1 對封油帶任意半徑上的壓力 rP 從 R2到 R1積分，并以 p? 代替 2? ，可得到外封油帶上的分離力 Pf1為 30 2325ln4)2325(2ln4)( 222222122211 ?????????? ????bbbpf pRpRRRRP N 外封油帶泄漏量 q1為 2 5 5 22325ln12325ln1232131 ?????? ????RRpq bp ml （ 2） 內封油帶分離力 Pf2為 826532132321113ln4)1311(2ln4)( 222234324231 ??????????? ????bbbpf pRpRRRRP N 內封油帶泄漏量 q2為 2 6 51113ln12325ln1234331 ?????? ????RRpq bp ml （ 3） 排油窗分離力 Pf3 )1323(2)(2 2223223 ??????? ?? bpf pRRP N （ 4） 配流盤總分離力 Pf 321 ffff PPPP ??? =+8265+= 。對于柱塞數為奇數的柱塞泵來講，封油帶的實際包角 要大于配流盤窗口的包角。 則 ： 3 ??? ???? dk lTp?MPa[ p? ] (614) 故鍵的強度滿足條件。 為了保證柱塞泵能夠正常地工作，通常在柱塞泵堅持工作 1500～ 2021h 小時后將柱塞泵拆卸下來進行一次沖洗，當累計工作時間達到 8000h 后便要更換柱塞泵的軸承。由上述軸承的計算壽命可知角接觸球軸承的計算壽命滿足設計要求，而深溝球軸承的計算壽命也十分接近設計要求。假設每個柱塞的作用力為 P0，則軸承上所受的負荷如圖 所示。 B10 壽命計算的基本公式是： ???????? FCnLh 60106 (69) 式中： hL — 軸承的壽命（ h）； N— 軸承的轉速（ r/min）； C— 額定動載荷（ KN）； F— 當量動載荷（ KN）； ?— 壽命指數，對球軸承 3?? ，對滾子軸承 310?? 。為了能夠在軸承出現(xiàn)損壞之前更換軸承以避免整個泵體的損壞，所以需要建立一套能夠預測軸承壽命的計算方法。lF 有可分解為平行于 Z 軸、 Y 軸、 X 軸的三個力： aF 主軸盤的軸向力 aF 、主軸盤的垂直力 vF 及主軸盤的水平力 hF ，如圖 所示。lF 相垂直的作用力 hF 。 當柱塞處于下死點，即 180?? 時，柱塞最大位移等于柱塞行程，即 m a x 12 sin 2 26 sin 25 21 .9 8 22S R h m m?? ? ? ? ? ? ? (52) 柱塞的速度 v 21 si n si n 1 0 [ / ]dsv R m sdt ? ? ? ??? (53) 柱塞的加速度 a 2 2 21 s in c o s 1 0 [ / ]dva R m sdt ? ? ? ??? (54) 直線加速度： 2 2 211si n 10 ( 2 ) 10a R n R? ? ????? (55) 21450(2 ) 2 6609 8 .8 6 /ms?? ? ? ?? 20 柱塞上的作用力 設柱塞的液流壓力為 p [MPa]，柱塞的質量為 m [Kg]，如圖 所示，柱塞受到以下三個作用力： 圖 柱塞受力圖 液壓力 pF ： 22 163 2 6 . 4 3 [ ]44p dF p K N?? ?? ? ? ?； 柱塞的相對慣性力 iF ； []iF ma KN? ； 式中： m柱塞的質量； mv?? 式中： ?? 柱塞的密度，柱塞材料為 38GrMoAl,其密度為 ； V— 柱塞的體積，體積近似計算為： 22111 ( 1 3 )44v d l d l??? ? ? 2231116 69. 5 ( 16 13 ) 594413672 mm??? ? ? ? ? ? ? ? ?? 21 則柱塞的質量為： 67 .6 5 1 3 6 7 2 1 0 0 .1 0 5m v k g? ?? ? ? ? ? 柱塞的相對慣性力： 05 98. 86 10. 38iF m a N? ? ? ? 柱塞的離心慣性力 cF ： 2 3 22 14500 . 1 0 5 2 5 1 0 ( 2 ) 6 0 . 560cF m R N?? ?? ? ? ? ? ? ? ? 柱塞的離心慣性力 cF 將柱塞壓向缸孔壁。 由式 (413)計算軸的最小直徑： ? ? 6633 9 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 2 4 . 3 2 0 . 10 . 2 0 . 2 1 0 0 1 4 5 0T Pd m mn?? ? ?? ? ??? 根據結構需求，取 min 25d mm? 式中： Tt — 扭轉切應力， MPa T— 軸所受的扭矩， N而主軸受到柱塞施加的載荷就要由軸承來承擔。軸的表面處理經常會用熱處理、滲碳、氮化等的化學處理。對于一些高速軸，則要特別考慮軸的振動穩(wěn)定性的要求，以防止機器因共振造成嚴重破壞。在設計軸的結構時，要考慮到軸上零件的安裝要求、定位要求，還要考慮到軸的制造工藝方面的要求。 00? ? ?? ?? 式中： ? — 缸孔間最小壁厚； 0?? — 考慮應力集中等影響而增加的厚度，一般為 ～ mm。由于配流盤與缸 15 體的結合部為球面，故稱為球面配流。 球面配流副的設計 平面配流副相對于球面配流副來講有一定的缺陷。 缸體強度可按第四強度理論驗算 4 4 2 2m a x m a x2 2 2 2 2 23 1 . 8 1 . 8 2 6 3 2 9 2 . 7 [ ]2 6 1 6 aD d Dp p M PD d D d????? ? ? ? ? ?? ? ? 式中： D — 筒外徑，且 2 16 2 5 26zD d m m?? ? ? ? ? ?，取 5mm?? 。fR 與配油窗口分布圓半徑 fR 相等，這樣可以有效減少在接觸面產生泄漏。而在缸體或配流面上澆鑄或鑲嵌上銅合金，缸體柱塞孔與柱塞的接觸面也要鑲嵌銅合金。經過理論研究與實際生產使用論證，形成了一定的常用選材標準：當壓力小于 16MPa時，缸體的材料選用球墨鑄鐵或粉末冶金。 12 配油窗口包角 0? 的值按下式計算： 120 2??? ? ? ??? ? ? ? 為避免吸油不足，配油窗口流速應滿 足： 002 [ ] 3 /lbQV V m sF? ? ? 式中： tbQ — 泵理論流量； 2F — 配油窗面積， )(2 232202 RRF ?? ?； ??0? — 許用吸入流速， ? ?0 2 3 /ms? ? 由此可得 ? ?002223 2vQRR t??? (44) (2) 封油帶尺寸 設內封油帶寬度為 2b ，外封油帶寬度為 1b 。但是，在實際工作過程中，并不能保證參數與計算值一直保持一致，所以此時仍會有液壓沖擊。從圖 （ a）可以看出開設卸荷槽前在接通吸油槽或是排油槽時會出現(xiàn)瞬時沖擊，而從圖 （ b）中可以看出開設卸荷槽之后液壓沖擊變得平緩。 由于困油現(xiàn)象的出現(xiàn)，會使柱塞泵在工作過程中出現(xiàn)震動和噪聲的情況，嚴重影響柱塞泵的使用壽命。當缸體柱塞孔的容積減小時與排油腔連接，此時工作腔內的油液會因為膨脹產生瞬間沖擊壓力；當容積增大時與吸油腔連接，此時工作腔內的封閉油液會因為壓縮產生瞬間沖擊壓力。 當配流間隔略大于缸體配流窗口之夾角時，稱之為正重疊型配流間隔。1 40 2g? ? (2)連桿和柱塞的接觸 如圖 ，設柱塞內孔半徑為 Rn，連桿里端距球心 S處的直徑為 2Rl，連桿錐角為2g?。 柱塞長度 根據經驗公式，柱塞長度常常按下式計算： 20bp Mpa? zdl )~(? 30bp Mpa? zdl )~(? 由已知條件 MPaPb 32? ，則 2 .9 2 .9 1 6 4 6 .4zld? ? ? ?mm，取 l =46mm。 ? ? 由此可得 Zm d ??? m 為結構參數。在柱塞頭部和連桿中心通常都會加工孔道，用來通潤滑油。連桿柱塞組的連桿是柱塞泵傳動過程中的重要環(huán)節(jié)，要承受較大的載荷，所以在材料選擇上通常選用高強度的鋼。 計算泵容積效率： %%100 %100 ????? tbgbvb ? (31) 機械效率 計算泵的理論扭矩 sbM ： 6 mNpqM msb ????? ? 1 4 3101 5 2? 式中： bp? 為泵吸﹑排油腔壓力差。 5 斜軸式軸向柱塞泵的基本參數 給定的數據： 額定壓力： 32MPa 理論排量： 28ml/r 轉速： 1450r/min 選取主軸軸線與缸體軸線間的夾角 25176。 圖 斜軸泵工作原理 1主軸 2連桿 3柱塞 4缸體 5配流盤 如圖 所示，泵在工作時，由電動機帶動主軸轉動，而連桿跟隨主軸盤回轉，連桿帶動柱塞轉動，而柱塞帶動缸體轉動。深溝球軸承主要用來承受徑向力，而角接觸球軸承則要同時承受徑向力和軸向力?；?25176。定量式斜軸泵中最典型的代表是 A2F 型斜軸 泵，其結構如下圖 所示。 缸體的中心一般都加工有中心軸孔，缸體上