【正文】 配油盤受力分析 不同類型的軸向柱塞泵使用的配油盤是有差別的 ， 但是功用和基本構(gòu)造則相同。根據(jù)流體力學(xué)薄壁孔流量 q為 2012 ()4 bd gq C p pr??? 式中 C為流量系數(shù) ，一般取 C=～ 。 滑靴外徑 2D 為 2 s in 3 9 s in 0 . 2 4 ( )9fD D s m mZ??? ? ? ? ? ? 一般取 s=～ 1，這里取 。圖中（ a）所示為簡(jiǎn)單型，靜壓油池較大，只有封油帶而無輔助支承面。 此時(shí)無論柱塞中心孔 0d? 還是滑靴中心孔 0d ，均不起節(jié)流作用。根據(jù)流體學(xué)平面圓盤放射流動(dòng)可知，油液經(jīng)滑靴封油帶環(huán)縫流動(dòng)的泄漏量 q 的表達(dá)式為 3 1221()6ppqRlnR????? 若 0zp? ，則 3 1216pqRlnR???? 式中 ? 為封油帶油膜厚度?；ゲ粌H增大了與斜盤的接觸面﹑減少了 接觸應(yīng)力，而且柱塞底部的高壓油液，經(jīng)柱塞中心孔 0d? 和滑靴中心孔 0d ，再經(jīng)滑靴封油帶泄露到泵殼體腔中。均壓槽的尺寸常取：深 h=～ ；間距 t=2～ 10mm 實(shí)際上，由于柱塞受到的徑向力很大， 均壓槽的作用并不明顯，還容易滑傷缸體上柱塞孔壁面。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，在缸體上各柱塞孔直徑 Zd 所占的弧長(zhǎng)約為分布圓周長(zhǎng) fD? 的 75%，即 fZdD? ? 由此可得 9 3 .8 20 .7 5 0 .7 5fxD Zm d pp= ? = 式中 m 為結(jié)構(gòu)參數(shù)。 但空心結(jié)構(gòu)無疑增加了柱塞在吸排油過程中的剩余無效容積。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 柱塞受力分析與設(shè)計(jì) 21 ③ 帶滑靴的柱塞，如圖 （ c）所示。根據(jù)柱塞頭 部結(jié)構(gòu)，可有以下三種形式： ① 點(diǎn)接觸式柱塞 ，如圖 （ a）所示。231。桫桫+ = 式中 0l —— 柱塞 最小接觸長(zhǎng)度 ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 0l =( 2)d ，這里取 0l =2d =78mm； l—— 柱塞名義長(zhǎng)度 ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn) l =( )d ，這里取 0l =3d =117mm； tl —— 柱塞重心至球心距離 ， tl =0l 2 78 m m = = 以上雖有三個(gè)方程，但其中 2l 也是未知數(shù)，需要增加一個(gè)方程才能求解。 + 247。考慮到柱塞與柱塞腔的徑向間隙遠(yuǎn)小于柱塞直徑 及柱塞腔內(nèi)的接觸長(zhǎng)度。== 創(chuàng)創(chuàng) ?247。柱塞在吸油過程與在排油過程中的受力情況是不一樣的。 脈動(dòng)頻率 當(dāng) Z=9，即為奇數(shù)時(shí) 15002 2 9 4 5 0 ( )60f n Z H z== 創(chuàng) = 脈動(dòng)率 當(dāng) Z=9，即為奇數(shù)時(shí) . ( ) 0 . 0 2 6 %2 4 2 9 4 9tg tgZZp p p pd = = ?創(chuàng) 利用以上兩式計(jì)算值，可以 得到以下內(nèi)容： 表 柱塞泵流量脈動(dòng)率 由以上分析可知： （ 1） 隨著柱塞數(shù)的增加，流量脈動(dòng)率下降。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 直軸式軸向柱塞泵運(yùn) 動(dòng)學(xué)及流量品質(zhì)分析 12 圖 柱塞運(yùn)動(dòng)特征圖 滑靴運(yùn)動(dòng)分析 研究滑靴的運(yùn)動(dòng)，主要是分析它 相對(duì)斜盤平面的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即滑靴中心在斜盤平面 xoyⅱ ? 內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（如圖 ），其運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)橢圓。 即分析柱塞與缸體做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的行程﹑速度和加速度，這種分析是研究泵流量品質(zhì)和主要零件受力狀況的基礎(chǔ)。 考慮摩擦損失 bM 時(shí)，實(shí)際輸出扭矩 gbM 為 gb tb bM M M??= 6661 .6 1 0 0 .2 1 0 1 .8 1 0 ( . )Nm??? 軸向柱塞泵的摩擦損失主要由缸體底面與配油盤之間﹑滑靴與斜盤平面之間﹑柱塞與柱塞腔之間的摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及軸承運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 8 從泵的排量公式 24b x fq d D Ztg? ??中可以看出，柱塞直徑 zd ﹑分布圓直徑fD﹑柱塞數(shù) Z都是泵的固定結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且當(dāng)原動(dòng)機(jī)確定之后傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 bn 也是不變的量 。 圖 直軸式軸向柱塞泵工作原理 直軸式軸向柱塞泵主要性能參數(shù) 給定設(shè)計(jì)參數(shù) 最大工作壓力 max 40P MPa? 額定流量 Q =100L/min 最大流量 m ax 200 / m inQL? 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 7 額定轉(zhuǎn)速 n=1500r/min 最大轉(zhuǎn)速 m ax 300 0 / m innr? 排量﹑流量與容積效率 軸向柱塞泵排量 bq 是指缸體旋轉(zhuǎn)一周，全部柱塞腔所排出油液的容積，即 2m a x m a x4b X xq F s Z d s Z??? = 2(1 9 .5 0 .2 ) (1 9 .5 0 .2 2 ) 94p 創(chuàng) 創(chuàng) 創(chuàng) ≈ (L) 不計(jì)容積損失時(shí)，泵的理論流量 tbQ 為 2 m a x4tb b b x bQ q n d s Zn??? = 1500 =1260(L) 式中 xF — 柱塞橫截面積； xd — 柱塞外徑； maxs — 柱塞最大行程； Z— 柱塞數(shù)； bn — 傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速。當(dāng)缸體帶動(dòng)柱塞旋轉(zhuǎn)時(shí)， 由于斜盤平面相對(duì)缸體平面（ xoy 面 ） 存在一傾斜角 ? ， 迫使柱塞在 柱 塞腔內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。而實(shí)際上，我們可以發(fā)現(xiàn)，有許多的產(chǎn)品在工廠檢測(cè)符合發(fā)至使用單位運(yùn)行后，往往達(dá)不到工廠出廠檢測(cè)的效果，發(fā)生諸如過載、噪聲增大，使用達(dá)不到要求或壽命降低等等方面的問題；而泵在實(shí)際當(dāng)中所處的運(yùn)行 點(diǎn)或運(yùn)行特征，我們稱之為泵的外在特性或系統(tǒng)特性。設(shè)計(jì)中對(duì)軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)中的滑靴作了介紹，滑靴一般分為三種形式；對(duì)缸體的尺寸﹑結(jié)構(gòu)等也作了設(shè)計(jì)；對(duì)柱塞的回程結(jié)構(gòu)也有介紹。而軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，故轉(zhuǎn)速較高； 另外，軸向柱塞泵易于變量，能用多種方式自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，流 量大 。最后對(duì)變量機(jī)構(gòu)分類型式也進(jìn)行了詳細(xì)的分析 ,比較了它們的優(yōu)點(diǎn)和缺 點(diǎn) .該設(shè)計(jì)最后對(duì)軸向柱塞泵的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了整體的分析 ,對(duì)今后的發(fā)展也進(jìn)行了展望 . 關(guān)鍵詞 : 柱塞泵 ,液壓系統(tǒng) ,結(jié)構(gòu)型式 ,今后發(fā)展 . 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) Abstract Ⅱ Abstract Liquid39。Finally measure an anization classification towards change, the pattern also carried on detailed analysis and pared their advantage and design end filled the merit and shorting of pump to carry on whole analysis toward the pillar to the stalk and also carried on an outlook to aftertime39。這些配流方式被廣泛應(yīng)用于柱塞泵中，并對(duì)柱塞泵的高壓﹑高 速化起到了不可估量的作用。這兩類泵既可做為液壓泵用，也可 做 為液壓馬達(dá)用。這些給生產(chǎn)、使用和維護(hù)帶來一定的困難。這就是排油過程。 排量是液壓泵的主要性能參數(shù)之一，是泵幾何參數(shù)的特征量。此外，泵吸油不足﹑柱塞腔底部無效容積也造成容積損失。這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合成，使柱塞軸線上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是 一個(gè)橢圓。== 創(chuàng) =231。 ∏/2 ∏/2 ∏/2 ∏/2 圖 奇數(shù)柱塞泵瞬時(shí)流量 對(duì)于奇數(shù)柱塞，排油區(qū)的柱塞數(shù)為 oZ 。實(shí)際上 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)還不能定的很嚴(yán)格，但降低泵的壓力脈動(dòng)無疑是今后液壓技術(shù)發(fā)展的一種趨勢(shì)。 慣性力 BP 方向 與 加速度 a 的方向相反，隨缸體旋轉(zhuǎn)角 a 按余弦 規(guī)律變化。其值為 2 243 9 0 7 ( )15Zt z t fGP m a R Ng tgw O= = = = 斜盤反力 N 斜盤反力通過柱塞球頭中心垂直于斜盤平面 ，可以分解為軸向力 P 及徑向力0T 即 c o s 1 2 5 6 0 c o s 1 5 1 2 1 3 2 ( )s in 1 2 5 6 0 s in 1 5 3 2 5 0 ( )P N NT N NggOO= = ?= = ? 軸向力 P 與作用于柱塞底部的液壓力 bP 及 其它軸向力相平衡。 247。 247。 247。 247。柱塞頭部安裝有擺動(dòng)頭，擺動(dòng)頭下部可繞柱塞球窩中心擺動(dòng)。 （ a） ( b ) ( c ) 圖 柱塞結(jié)構(gòu)型式 圖 封閉薄壁柱塞 從圖 可見，三種型式的柱塞大多做成空心結(jié)構(gòu)，以減輕柱塞重量，減小柱塞運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力。剩余無效容積也沒有增加。 ( )zld? 30bp Mpa? (3. 2 )zld? 這里取 3 117l d mm== ③ 柱塞球頭直徑 1d 按經(jīng)驗(yàn)常取 1 ( ) zdd? ，如圖 所示。 材料牌號(hào) 許用比壓 ??p （ Mpa） 許用滑動(dòng) 速度 ??v （ m/s） 許用比功 ? ?pv （ ） ZQAL9— 4 30 8 60 ZQSn10— 1 15 3 20 球 磨鑄鐵 10 5 18 表 材料性能 柱塞與缸體這一對(duì)摩擦副，不宜選用熱變形相 差很大的材料，這對(duì)于油溫高的泵更重要。當(dāng)壓緊力與分離力相平衡時(shí)，封油帶上將保持一層穩(wěn)定的油膜，形成靜壓油墊。這些力有的使滑靴產(chǎn)生自轉(zhuǎn)， 有利于均勻摩擦；有的可能使滑靴傾倒而產(chǎn)生偏磨，并破壞了滑靴的密封，應(yīng)該在滑靴結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)中予以注意。若選擇適當(dāng)?shù)膲壕o系數(shù) ? ，剩余壓緊力產(chǎn)生的接觸應(yīng)力也不會(huì)大，仍有較高的總效率和較長(zhǎng)的壽命。從而實(shí)現(xiàn)滑靴油膜的靜壓支承。當(dāng) 2 ?? 時(shí)，油膜具有最大剛度，承載能力最強(qiáng)。 為防止油液中污粒堵塞節(jié)流器，節(jié)流器孔徑應(yīng) ? 。 1— 吸油窗 2— 排油窗 3— 過度區(qū) 4— 減振槽 5— 內(nèi)封油帶 6— 外封油帶 7— 輔助支承面 圖 配油盤基本構(gòu)造 壓緊力 yp 壓緊力 是由于處在排油區(qū)是柱塞腔中高壓油液作用在柱塞腔底部臺(tái)階上，使缸體受到軸向作用力，并通過缸體作用到配油盤上。 采用滑靴 — 中心孔為薄壁孔節(jié)流，受粘度系數(shù)? 的影響，油溫對(duì)節(jié)流效果影響較大，油膜穩(wěn)定性也要差些。節(jié)流器有以下兩種型式： ∏/ 圖 滑靴外徑 2D 的確定 （ a） 節(jié)流器采用節(jié)流管時(shí)，常以柱塞中心孔 0d? 作為節(jié)流裝置，如圖 所 示。減小了由剩余壓緊力產(chǎn)生的比壓，同時(shí)可 以克服滑靴傾倒產(chǎn)生的偏磨使封油帶被破壞的情況。滑靴泄漏量少，容積效率教高。 圖 滑靴結(jié)構(gòu)及分離力分布 如圖 ，取微環(huán)面 2 rrd? ，則封油帶分離力 2fp 為 2 2 2 212 2 1 1 11 212 ( )2 l nRf r rR pp p d R R P RRR???? ? ? ?? 油池靜壓分離力 1fp 為 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)