【正文】 ( 39) 上式中， f 1—— 柱塞與其缸孔之間的滑動摩擦系數(shù)，此次設(shè)計的柱塞泵柱塞采用 18CrMnTiA,而缸體的材料為 ZQA194。 σ k—— 支承表面為阻止吸入空氣所需的接觸比壓，依經(jīng)驗，計算是可取令σ k =～ ,這里我們?nèi)?。 l1—— 為柱塞空腔長度， l1=51mm。中心加力彈簧須滿足下式： FS≥ [∑ Fi+∑ F1+∑ F2+∑ F3+∑ F4] （ 31） 柱塞（包括滑靴）的總慣性力∑ Fi 單個柱塞（包括滑靴）所受的移動慣性力為 Fi=mpsα pi （ 32） 上式中， mps—— 柱塞與滑靴的總質(zhì)量，這里可以先概略的計算出柱塞與滑靴的總質(zhì)量。柱塞吸入油液所需的總吸入力∑ F1。 10%的指標還是偏大，但由于 制造工藝上的原因，壓力脈動的指標還不能定得嚴格，但降低泵的壓力脈動無疑是 今后液壓發(fā)展的一種趨勢。 在設(shè)計液壓泵和液壓系統(tǒng)中，要考慮采取措施抑制或吸收壓力脈動，避免引起諧振。在一些極端的情況下，幾分鐘之內(nèi)管路或附件即可達到疲勞破壞極限。 2m in ta n c o s84tQ d R????? （ 220） 2m a x ta n c sc84tQ d R????? （ 221） 液壓泵的平均理論流量為 Qt mean 可由式 219 在其變化周期內(nèi)積分求平均值得： 22m022c o s ( )4ta n c o s84s in4ta n472 . 2 3 7 ta n 2 0 1 5 0 0 2 4 /6 04= 1 9 3 6 . 9 9 8 m l /st e a nQ d R dzdR? ????? ? ???????? ? ? ? ? ? ??= （ 222） 流量脈動率 max minq= tttmeanQ ?δ 以下式來定義，將式（ 220）、（ 221）、（ 222）代入上式，經(jīng)整理便可求得液壓泵的流量脈動率為： 221 c o s2ta n ( )8 s in2q = ta n24ta n4zdR zzz zdR? ????? ??????δ （ 223） 當 z 為偶數(shù)時，上述關(guān)系將在為簡化， Qt 在 0?? 、 ? ?? 為最??；而在 0?? 、 2? 、 32? ??時為最大值。 ta n8sin ( )4itiiQ q d R???? ?????????） （ 219） 上式中“ ? ” —— 當 0 2???? ，取“ +”； 當 2? ???? ，取“ — ”。 39。 1)/21=3或 4，即 i? ? ???。 R ta n s in 24qd? ? ? ? ?（ ） 223 39。v4iqd?? 上式中， d—— 為柱塞直徑； vP—— 柱塞相對缸體的移動速度 ，即式 （ 24） 。 即： m a xm a x m a x1 cos()2 cosR ????ε （ 212） 向徑 β 與橢圓長半軸之夾角（即與 y 軸的夾角）為 ta n c os ta nxy? ? ??? 所以， a rc ta n (c o s ta n )? ? ?? （ 213） 因此，滑靴球心繞 O 點的旋轉(zhuǎn)角速度為 22c osc os c oss ddt?? ?? ? ??? ? 2ω sin （ 214） 由上式我們可以得到，當 2??? 、 32? ??時， s? 取到最大值，其值為： max maxcoss ?? ?? （ 215） 而當 0?? 、 ? ??時， sω 取到最小值，其值為： m axm ax coss? ? ?? （ 216） 由結(jié)構(gòu)可以知道，滑靴球心繞 O 點旋轉(zhuǎn)一周的時間等于缸體旋轉(zhuǎn)一周的時間。下面討論滑靴與柱塞球頭中心在斜盤平面的運動狀況： 22d mm? 7Z? 畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 22 滑靴與柱塞球頭中心沿斜盤平面的運動分析圖 如圖 22 所示，滑靴與柱塞球頭中心 A 之絕對運動軌跡的參數(shù)方程為： sinXR?? 。柱塞沿缸體軸線的相對（缸體）位移為 SP，由直角三角形可以得： SP=BC=ACtan? (21) 上式中， ? —— 斜盤的傾角（如圖 21）。峰值壓力（或稱最高壓力）PS MAX， ，是表征液壓泵的 短時超載能力。 額定壓力 PS與峰值大壓力 PS max。 4．傾角過大時，柱塞頭部、頸部與滑靴窩邊會相碰。 柱塞軸線的在缸體中的分布圓半徑 R，也是一個重要的參數(shù)，其概略值可 按下式來確定。 這里我們?nèi)?Z? 。 對于一個相似的泵群來說，泵內(nèi)的受力與外負壓力△ P 有關(guān)，即泵的強度限制了泵的最高壓力，而運轉(zhuǎn)時的油液流速與滑動部分的滑動速度正比于 nq1/3,所以，從滑動部分的強度與氣穴的角度，應將 nq1/3限定在某一許用值以下，即 nmaxq1/3max≤ Cp （ 11） 式中 nmax—— 泵軸的最高轉(zhuǎn)速， qT max—— 泵的最大理論容積常數(shù)， ml3/r cp—— 許用值如下： 標準級 （ r/min） (ml3/r)1/3 無預壓的液壓泵（工業(yè)用） 5400 預壓 的液壓泵（工業(yè)用） 9100 預壓 的液壓泵（車輛用） 14400 高級 預壓 的液壓泵（工業(yè)用） 11400 航空機用 9100 對于一般工業(yè)用的液壓泵， 如果沒有告訴泵的排量，而通常泵以異步交流電動機和內(nèi)燃機拖動，轉(zhuǎn)速是已知的。 此次設(shè)計的 70SCY14 型斜盤式軸向柱塞泵為了便于加工制造，采用 三體結(jié)構(gòu)，傳動軸采用單段結(jié)構(gòu)，回程密封加力裝置采用一根中心彈簧，變量機構(gòu)直接設(shè)置在泵的后端，與泵軸成垂直布置。 5．配油部位，是盤式配油的軸向柱塞泵的關(guān)鍵部位，人們?yōu)槭怪幱诹己玫墓ぷ鳡顩r作了大量的研究試驗工作。一根以調(diào)節(jié)滿足配油機構(gòu)的要求，這樣便可以達到各取所需，安裝調(diào)整方便，但其 銅制球頭常有研損，不如圖 17 中的鋼球好些。常見的是第一種和第四種方式相結(jié)合，即是說，當泵轉(zhuǎn)速成低，吸入管路阻力小，吸入高度低時，可以靠中心彈簧使柱塞返回，吸入油液，有自吸能力，而當轉(zhuǎn)速高、吸入管路阻力大時，就需以一定的灌注壓力充入油液。 通常，為了使前斜盤式的泵軸粗一些，前斜盤式軸向柱塞泵的柱塞分布圓半徑通常比后斜盤式的大一些，因而，柱數(shù)個數(shù)比后斜盤式的多（一般前者為 Z=9，后者為 Z=7），斜盤的傾角也要比后斜盤式的小一些（一般，前者β MAX=15176。 兩段結(jié)構(gòu)，其兩根軸間以花鍵連接，泵軸上的外負荷由兩個軸承支承，泵軸在工作時的變形不致影響到配油表面，另外，還可以提高泵軸承 強度；一段結(jié)構(gòu)就沒有這兩優(yōu) 點，但可以是泵軸的結(jié)構(gòu)最簡單。 兩體結(jié)構(gòu)（即前述的整體泵殼結(jié)構(gòu)）雖然件數(shù)少，誤差環(huán)節(jié)少，可是加工很難保證其粗度和光潔度的要求（軸承孔對配流盤座落平面的不垂直度，以及該平面的不平直度與光度等），而三體結(jié)構(gòu)（即前述的分段泵殼結(jié)構(gòu)） 雖比前者多一段，即多一個誤差環(huán)節(jié)，但加工方便，容易保證上述粗度和光潔度要求，進而達到性能要求的的精度和光潔度。由 17a 所示，這種變量機構(gòu)可以使斜盤的傾角在一定范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)，因 而，液壓泵的流量便可在正向最大排量和反向最大排量之間無級調(diào)節(jié)變量。當拉桿 14 向下移動時，打開上閥口，使下腔 d 內(nèi)的壓力油液經(jīng)過流道有流入上腔 g。 所述及的這種液壓泵是容積式的，所以，其流量取決于缸體的轉(zhuǎn)速成和泵的排量，亦即改變其中任一個可改變泵的流量。這些循環(huán)進行就會使缸體均布有 Z 個柱塞的液壓泵連續(xù)不斷地吸入油液。當缸體沿圖示方向轉(zhuǎn)動時，位于 1 處的柱塞既不向外也不向內(nèi)移動，此時柱塞窗口被配流盤的隔擋封閉。 如圖 17a 所示，泵軸 11 與缸體 2 為花鍵連接，驅(qū)動缸體旋轉(zhuǎn)，使均布于缸體中的七個柱塞 5 繞軸軸 線轉(zhuǎn)動，第個柱塞頭部有一滑靴 6。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 其次，該類柱塞泵對油液的 污染敏感，對濾油精度要求較高 ；此外由于該類泵發(fā)展較晚，工藝、結(jié)構(gòu)不如 CY 型泵成熟。 其次，變量機構(gòu)的活塞與傳動軸平行或接近平行，并作用于斜盤的外緣，因此有利于縮小泵的徑向尺寸，又可以減小變量機構(gòu)所需的操縱力。 變量方式 改變斜盤傾角變量機構(gòu)簡單 改變缸體傾角變量機機構(gòu)復雜 軸承受力 徑向力與軸向力均不大 徑向力與軸向力均較 大， 體積與重量 不大 大 理論排量qTml/r 4500 501000 工作壓力 MPa 2135 21 最高壓力 MPa 2840 35 效率 % 8592 8895 斜盤式軸向柱塞泵，依其出軸方式 可分為后斜盤式與前斜盤式兩種。 目前斜盤式軸向柱塞泵的連續(xù)工作壓力多數(shù)在 2135MPa 之間，其 畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 峰值壓力為 2840MPa 左右，轉(zhuǎn)速一般都在 3000r/min 以下，排量大都在300500ml/r，近年來已發(fā)展到 2336ml/r。；作液壓馬達時，βmax=30176。 軸 向 柱 塞 泵 盤 式軸 向 柱 塞 泵閥 式軸 向 軸 塞 泵斜 軸 式軸 向 柱 塞 泵 斜 盤 式軸 向 柱 塞 泵 無 鉸斜 軸 式 軸 向 柱 塞 泵 雙 鉸斜 軸 式 軸 向 柱 塞 泵 前 斜 盤 式軸 向 柱 塞 泵 后 斜 盤 式軸 向 柱 塞 泵 圖 12 軸向柱塞泵分類 軸向柱塞泵，依其配油方式有閥式和盤式之分，如上圖 12 所示。該類泵的壓力較低，設(shè)計輕巧。 PVB45 輕型通軸式軸向柱塞泵，是一種 壓力較低、結(jié)構(gòu)較簡單、質(zhì)量較輕的經(jīng)濟型軸向柱塞泵。 柱塞泵按柱塞排列方向不同，分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵 兩大類。 柱塞泵是依靠柱塞在缸體內(nèi)往復運動，使密封工作腔容積產(chǎn)生變化來實現(xiàn)吸油、壓油。為使滑靴緊靠在止推板上，我采 用一個集中返回彈簧，通過回程盤把柱塞組件 推靠在止推板上。介紹了該類泵的薄弱環(huán)節(jié)，討論配流機 構(gòu)和各主要運動副零部件的設(shè)計方法。 PVB 輕型柱塞泵的設(shè)計計算主要從泵的結(jié)構(gòu)特點出發(fā)，分析關(guān)鍵部位的受力情況及力學計算。 為了防止柱塞在缸孔中 運動時 受到液壓卡緊力的作用， 設(shè)計柱塞時我們采用開均壓槽的結(jié)構(gòu)形式。具有以下共同的基本特 征： 構(gòu)件的幾何尺寸； 2．液壓泵的理論流量與泵的轉(zhuǎn)速成下比； 3．在不考慮泄漏和及液體的壓縮性時，液壓泵的理論流量與工作壓力無關(guān)。柱塞泵常用于高壓大流量和容積高速系統(tǒng)中。因此，軸向柱塞泵作為中高壓及高壓油源，廣泛地用于各個工業(yè)部門。變變量機構(gòu)采用單作用變量缸，用彈簧使變量斜盤復位。不足之處是對油液的污染敏感，濾油精度要求高，成本高等。斜軸式軸向柱塞泵采用了驅(qū)動盤機構(gòu)，使柱塞缸體不承受側(cè)向力，所以，缸體對配流盤的傾復的可能性小，有利于柱塞副與配油部位工作，另外，允許的傾角大（一般情況，作泵時，β max=25176。斜盤式軸向柱塞泵，由于配流盤與缸體、滑靴與柱塞這兩對高速運動副均采用了靜壓支承，省去了大容量止推軸承，具有結(jié)構(gòu)緊湊，零件少，工藝性好，成本低，體積小，重量輕等優(yōu)點，從而使該型泵獲得了迅速發(fā)展，一些原來生產(chǎn)斜軸式軸向柱塞泵的廠家也先后發(fā)展了斜盤式軸向柱塞泵。 結(jié)構(gòu)復雜，有鉸式與無鉸式兩種，高精度零件的數(shù)量多。這樣既改善了傳動軸的受力狀態(tài)