【正文】 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。 （ 2） 相鄰柱塞數(shù)想比，奇數(shù)柱塞泵的脈動率遠(yuǎn)小于偶數(shù)柱塞泵的脈動率。 將 . s i ns s aft a td d d R tg ad d d? ? ?? ? ?對時間微分可得柱塞運動加速度 a 為 2. c o saft a td d da R t gd d d?? ? ? ?? ? ? （ 45） 當(dāng) 0? ?? 及 180? 時， cos 1,??? 可得最大運動加速度 maxa 為 2m a x 15008 1 9 2 1 2 9 ( / )60fa R tg m s? ? ???? ? ? ? ????? （ 46） 柱塞運動的行程 s﹑速度 v﹑加速度 a 與缸體轉(zhuǎn)角 ? 的關(guān)系如圖 42所示： ****本科畢 業(yè)設(shè)計（論文） 直軸式軸向柱塞泵主要零部件的運動學(xué)及脈動品質(zhì)分析 26 圖 42 柱塞運動特征圖 滑靴運動分析 分析滑靴的運動，主要是研究它相對斜盤平面的運動規(guī)律，即滑靴中心在斜盤平面xoyⅱ ? 內(nèi)的運動規(guī)律，其運動軌跡是一個橢圓。 對于軸向柱塞泵，總效率一般為 bh =～ ,經(jīng)校核，滿足要求。對于直軸式軸向柱塞泵，斜盤最大傾斜角 max 15? ??～ 20? ，該設(shè)計是通軸泵，受機構(gòu)限制，取下限，即 15g O= 。 綜合比較以上幾種變量機構(gòu)，本設(shè)計選擇 手動伺服變量機構(gòu)。 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計 20 當(dāng)泵轉(zhuǎn)速增加時，輸出流量也相 應(yīng)增加。 為使泵功率為一恒值，理論上，泵出口壓力與輸出流量應(yīng)保持雙曲線關(guān)系，如圖 54所示。如用外液壓源可實現(xiàn)遠(yuǎn)程無級變量。當(dāng)控制閥處于中位時，斜盤穩(wěn)定在一定的位置上。變量時用手安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計 18 輪轉(zhuǎn)動絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠上的螺母直線運動帶動斜盤改變傾斜角實現(xiàn)變量。按照性能參數(shù)還可分為恒功率式、恒壓式、恒流量式等。下面主要研究這兩個尺寸的確定方法。 （ 3）缸體高度 H 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計 15 從圖 27 中可確定缸體高度 H 為 0 m a x 3 45 7 3 9 7 0 . 5 3 9 1 2 2 . 5 ( )H l S l l m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 式中 0l — 柱塞最短留孔長度； maxS — 柱塞最大行程； 3l — 為便于研磨加工，留有的退刀槽長度，盡量取短； 4l — 缸體厚度，一般 4l =（ ～ ） zd ，這里取 zd 。 缸體設(shè)計 下面通過計算確定缸體主要結(jié)構(gòu)尺寸 （ 1）通油孔分布圓 fR 和面積 F 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計 13 圖 26 柱塞腔通油孔尺寸 為減小油液流動損失，通常取通油孔分布圓半徑 fR 與配油窗口分布 圓半徑 fr 相等。 式中 tbQ — 泵理論流量； 2F — 配油窗面積， 2202 2 3()2F R R???； ??0? — 許用吸入流速， ??0? =2～ 3m/s。它設(shè)計的好壞直接影響泵的效率和壽命。減小了由剩余壓緊力產(chǎn)生 的比壓，同時可以克服滑靴傾倒產(chǎn)生的偏磨使封油帶被破壞的情況?；バ孤┝可?，容積效率教高?；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。 圖 22 柱塞尺寸圖 為使柱塞在排油結(jié)束時圓柱面能完全進(jìn)入柱塞腔，應(yīng)使柱塞球頭中心至圓柱面保持一安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計 7 定的距離 dl ，一般取 (0. 4 0. 55 )dzld?? ，這里取 10dzl d mm==。 綜上，本設(shè)計選用圖 21（ c）所示的型式?；ヅc斜盤間為面接觸，接觸應(yīng)力小，能承受較高的工作壓力。 1斜盤 2回程盤 3滑靴 4柱塞 5缸體 6配油盤 7傳動軸 圖 11 直軸式軸向柱塞泵工作原理 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計 4 2 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計 給定數(shù)據(jù) 最大工作壓力 max 35P MPa? 額定流量 Q=100L /min 額定轉(zhuǎn)速 n=1450r/min 柱塞設(shè)計 （ 1）柱塞結(jié)構(gòu)型式的選擇 軸向柱塞泵均采用圓柱形柱塞。在這過程中，柱塞腔剛好與配油盤吸油窗相通，油液被吸人柱塞腔內(nèi)，這是吸油過程。 基于可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保的總體背景，泵的運行環(huán)境對泵的設(shè)計又提出了眾多的要求，如泄漏減少、噪聲振動降低、可調(diào)性增加、壽命延長等等均對泵的設(shè)計提出了不同的側(cè)重點或幾個著重點并行均需考慮，也必然形成泵的多元化形式。當(dāng)今社會，可進(jìn)發(fā)展日新月異，人們在以環(huán)保、電子等領(lǐng)域高科技發(fā)展及世界可持續(xù)發(fā)展為主所產(chǎn)生的巨大需求的大背景下，對于包括泵行業(yè) 在內(nèi)的許多行業(yè)或領(lǐng)域都帶來了技術(shù)的飛速變革和發(fā)展。 我國從 80 年代末 90 年代初有很多科 研機構(gòu)與生產(chǎn)廠家開始研究開發(fā)這種產(chǎn)品，但都沒有取得實質(zhì)性進(jìn)展。 48 1 軸向柱塞泵概述 軸向柱塞泵簡介 軸向柱塞泵由于 具有 柱塞結(jié)構(gòu)緊湊、工作壓力高、效率高、容易實現(xiàn)變量等，被廣泛應(yīng)用于工作壓力高，流量大而又需要調(diào)節(jié)的液壓系統(tǒng)中。 36 6 軸向柱塞泵的仿真運動 7 結(jié)論 26 柱塞瞬時流量及脈動品質(zhì)分析 本文詳細(xì)講解了整個柱塞泵的建模過程，講述了柱塞泵的裝配，以及柱塞泵的運動仿真，并與其他三維設(shè)計軟件進(jìn)行了一個對比，分析了各類設(shè)計軟件的優(yōu)劣。它的工作原理是：靠凸輪旋轉(zhuǎn)，由凸輪作用在彈簧壓緊的柱塞上，使柱塞做往復(fù)運動，因而不斷改變泵腔的容積和壓力，將潤滑油吸入泵腔，并排到潤滑系統(tǒng)中。本設(shè)計課題主要進(jìn)行柱塞泵的產(chǎn)品設(shè)計和基于 Pro/E 軟件的實體仿真設(shè)計。 1 直軸式軸向柱塞泵的工作原理 使其成為一種優(yōu)良的高壓泵，代表當(dāng)今國際上液壓泵制造的先進(jìn)水平。蘭州永新科技股份有限公司以上述兩項專利與一項新材料技術(shù)成果為支持，成功地開發(fā)生產(chǎn)的 JBP 系列機電控制式徑向柱塞泵，是國家科技部“八五”攻關(guān)和國家科技部火炬計劃項目。不同的輸送對象對于泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求均不同。直軸式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)如圖 11 所示， 柱塞的頭部安裝有滑靴，滑靴底面始終貼著斜盤平面運動。如果缸體不斷旋轉(zhuǎn)，泵便連續(xù)地吸油和排油。擺動頭上部是球面或平面與斜盤或面接觸，以降低接觸應(yīng)力，提高泵工作壓?？招闹麅?nèi)還可以安放回程彈簧，使柱塞在吸油區(qū)復(fù)位。 表 21 柱塞結(jié)構(gòu)參數(shù) Z 7 9 11 m 當(dāng)泵的理論流量 fbQ 和轉(zhuǎn)速 bn 根據(jù)使用工況條件選定之后，根據(jù)流量公式得柱塞直徑 Zd 為 3 4 2 0 .3tbZbQd m zn tg???? （ 21） 式中 γ — 斜盤最大傾角，取γ =20176。 表 21 材料性能 材料牌號 許用比壓 ??p Mpa 許用滑動速度 ??v m/s 許用比功 ? ?pv ZQAL94 30 8 60 ZQSn101 15 3 20 球墨鑄鐵 10 5 18 柱塞與缸體這一對摩擦副，不宜選用熱變形相差很大的材料，這對于油溫高的泵更重要。此時無論柱塞中心孔 0d? 還是滑靴中心孔 0d ，均不起節(jié)流作用。 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計 9 圖 23 滑靴結(jié)構(gòu)型式 圖 23（ a）所示為簡單型，靜壓油池較大，只有封油帶而無輔助支承面。 1）滑靴外徑 2D ： 2 s in 3 9 s in 0 . 2 4 ( )9fD D s m mZ??? ? ? ? ? ? （ 27） 一般取 s=～ 1，這里取 。對泵的壽命影響很大。配油盤的總支承面積 F 為 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計 12 2 2 2 25 1 4 1 2 3( ) ( )4F D D D D F F F?? ? ? ? ? ? ? 式中 1F — 輔助支承面通油槽總面積；且： 15()F KB R R??（ K 為通油槽個數(shù)， B 為通油槽寬度） 2F ﹑ 3F — 吸 ﹑排油窗口面積。然后進(jìn)行強度和剛度驗算。 回程盤是一平面圓盤，如圖 28 所示。 變量機構(gòu)設(shè)計 軸向柱塞泵通過變量機構(gòu)改變直軸泵斜盤傾斜角或斜軸泵擺缸擺動角，以改變輸出流量的方向和大小。 由此可知，變量的型式是多種多樣的，下面介紹其中最常用的幾種變量機構(gòu)。手動伺服變量機構(gòu)的原理圖和變量特性如圖 211 所示。同理，由于控制閥閥套的反饋移動，使斜盤穩(wěn)定在新的位置。與手動伺服變量機構(gòu)不同的是控制閥 C 端由彈簧預(yù)壓調(diào)定， D 端用控制油路接通泵出口管路。變量機構(gòu)原理及變量特性如圖 212 所示。 恒流量變星泵用于對液壓執(zhí)行機構(gòu)要求速度恒定的設(shè)備中。因此，對液壓元件型號命名的標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定用排量作為主參數(shù)來區(qū)別同一系列不同規(guī)格型號的產(chǎn)品。 機械效率 不計摩擦損失時，泵的理論扭矩 tbM 為 2bbtb pqM ???= 6 612 10 10 ( . )2 Nm??? ?? （ 35） 式中 bp? 為泵吸 ﹑排油腔壓力差。即分析柱塞與缸體做相對運動時的行程﹑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)。 ****本科畢 業(yè)設(shè)計（論文） 直軸式軸向柱塞泵主要零部件的運動學(xué)及脈動品質(zhì)分析 28 當(dāng) 0 aZ???時，取 oZ = 1 9 1 522Z ++==，由泵的流量公式可得瞬時流量為 c o s 2