【正文】 ( 39) 上式中， f 1—— 柱塞與其缸孔之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，此次設(shè)計(jì)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(yàn)，計(jì)算是可取令σ k =～ ,這里我們?nèi)?。 l1—— 為柱塞空腔長(zhǎng)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(gè)柱塞（包括滑靴）所受的移動(dòng)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(jì)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(biāo)還是偏大，但由于 制造工藝上的原因，壓力脈動(dòng)的指標(biāo)還不能定得嚴(yán)格，但降低泵的壓力脈動(dòng)無(wú)疑是 今后液壓發(fā)展的一種趨勢(shì)。 在設(shè)計(jì)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(dòng)，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(dá)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(dòng)率 max minq= tttmeanQ ?δ 以下式來(lái)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(dòng)率為： 221 c o s2ta n ( )8 s in2q = ta n24ta n4zdR zzz zdR? ????? ??????δ （ 223） 當(dāng) z 為偶數(shù)時(shí)，上述關(guān)系將在為簡(jiǎn)化， Qt 在 0?? 、 ? ?? 為最小；而在 0?? 、 2? 、 32? ??時(shí)為最大值。 ta n8sin ( )4itiiQ q d R???? ?????????） （ 219） 上式中“ ? ” —— 當(dāng) 0 2???? ，取“ +”； 當(dāng) 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(duì)缸體的移動(dòng)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(zhǎng)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(diǎn)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(dāng) 2??? 、 32? ??時(shí)， s? 取到最大值，其值為： max maxcoss ?? ?? （ 215） 而當(dāng) 0?? 、 ? ??時(shí)， 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(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間等于缸體旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間。下面討論滑靴與柱塞球頭中心在斜盤平面的運(yùn)動(dòng)狀況： 22d mm? 7Z? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 22 滑靴與柱塞球頭中心沿斜盤平面的運(yùn)動(dòng)分析圖 如圖 22 所示，滑靴與柱塞球頭中心 A 之絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的參數(shù)方程為： sinXR?? 。柱塞沿缸體軸線的相對(duì)（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(shí)超載能力。 額定壓力 PS與峰值大壓力 PS max。 4．傾角過(guò)大時(shí)，柱塞頭部、頸部與滑靴窩邊會(huì)相碰。 柱塞軸線的在缸體中的分布圓半徑 R，也是一個(gè)重要的參數(shù)，其概略值可 按下式來(lái)確定。 這里我們?nèi)?Z? 。 對(duì)于一個(gè)相似的泵群來(lái)說(shuō)，泵內(nèi)的受力與外負(fù)壓力△ P 有關(guān)，即泵的強(qiáng)度限制了泵的最高壓力，而運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的油液流速與滑動(dòng)部分的滑動(dòng)速度正比于 nq1/3,所以，從滑動(dòng)部分的強(qiáng)度與氣穴的角度，應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)級(jí) （ r/min） (ml3/r)1/3 無(wú)預(yù)壓的液壓泵（工業(yè)用） 5400 預(yù)壓 的液壓泵（工業(yè)用） 9100 預(yù)壓 的液壓泵（車輛用） 14400 高級(jí) 預(yù)壓 的液壓泵（工業(yè)用） 11400 航空機(jī)用 9100 對(duì)于一般工業(yè)用的液壓泵， 如果沒(méi)有告訴泵的排量，而通常泵以異步交流電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)拖動(dòng)，轉(zhuǎn)速是已知的。 此次設(shè)計(jì)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(dòng)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(jī)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(yàn)工作。一根以調(diào)節(jié)滿足配油機(jī)構(gòu)的要求，這樣便可以達(dá)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(jiàn)的是第一種和第四種方式相結(jié)合，即是說(shuō)，當(dāng)泵轉(zhuǎn)速成低，吸入管路阻力小，吸入高度低時(shí)，可以靠中心彈簧使柱塞返回，吸入油液，有自吸能力，而當(dāng)轉(zhuǎn)速高、吸入管路阻力大時(shí)，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(gè)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(fù)荷由兩個(gè)軸承支承，泵軸在工作時(shí)的變形不致影響到配油表面，另外，還可以提高泵軸承 強(qiáng)度；一段結(jié)構(gòu)就沒(méi)有這兩優(yōu) 點(diǎn)，但可以是泵軸的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)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(duì)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(gè)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(jìn)而達(dá)到性能要求的的精度和光潔度。由 17a 所示，這種變量機(jī)構(gòu)可以使斜盤的傾角在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)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(wú)級(jí)調(diào)節(jié)變量。當(dāng)拉桿 14 向下移動(dòng)時(shí)，打開上閥口，使下腔 d 內(nèi)的壓力油液經(jīng)過(guò)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(gè)可改變泵的流量。這些循環(huán)進(jìn)行就會(huì)使缸體均布有 Z 個(gè)柱塞的液壓泵連續(xù)不斷地吸入油液。當(dāng)缸體沿圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，位于 1 處的柱塞既不向外也不向內(nèi)移動(dòng)，此時(shí)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(dòng)缸體旋轉(zhuǎn)，使均布于缸體中的七個(gè)柱塞 5 繞軸軸 線轉(zhuǎn)動(dòng)，第個(gè)柱塞頭部有一滑靴 6。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 其次，該類柱塞泵對(duì)油液的 污染敏感，對(duì)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(jī)構(gòu)的活塞與傳動(dòng)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(jī)構(gòu)所需的操縱力。 變量方式 改變斜盤傾角變量機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單 改變缸體傾角變量機(jī)機(jī)構(gòu)復(fù)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(jì)（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(lái)已發(fā)展到 2336ml/r。；作液壓馬達(dá)時(shí)，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(wú) 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(jì)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(jiǎn)單、質(zhì)量較輕的經(jīng)濟(jì)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(fù)運(yùn)動(dòng)，使密封工作腔容積產(chǎn)生變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油、壓油。為使滑靴緊靠在止推板上，我采 用一個(gè)集中返回彈簧，通過(guò)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(jī) 構(gòu)和各主要運(yùn)動(dòng)副零部件的設(shè)計(jì)方法。 PVB 輕型柱塞泵的設(shè)計(jì)計(jì)算主要從泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，分析關(guān)鍵部位的受力情況及力學(xué)計(jì)算。 為了防止柱塞在缸孔中 運(yùn)動(dòng)時(shí) 受到液壓卡緊力的作用， 設(shè)計(jì)柱塞時(shí)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(shí)，液壓泵的理論流量與工作壓力無(wú)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(gè)工業(yè)部門。變變量機(jī)構(gòu)采用單作用變量缸，用彈簧使變量斜盤復(fù)位。不足之處是對(duì)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(dòng)盤機(jī)構(gòu)，使柱塞缸體不承受側(cè)向力，所以，缸體對(duì)配流盤的傾復(fù)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(shí)，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(duì)高速運(yùn)動(dòng)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(diǎn)，從而使該型泵獲得了迅速發(fā)展，一些原來(lái)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(fù)雜，有鉸式與無(wú)鉸式兩種，高精度零件的數(shù)量多。這樣既改善了傳動(dòng)軸的受力狀態(tài)