【正文】 / )60h r a d s? ? ? ? ?? ? ? ? ? （ 411） 由結(jié) 構(gòu)可知，滑靴中心繞 o? 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周（ 2? ）的時(shí)間等于缸體旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間。 ****本科畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 直軸式軸向柱塞泵主要零部件的運(yùn)動(dòng)學(xué)及脈動(dòng)品質(zhì)分析 24 4 直軸式軸向柱塞泵主要零部件的運(yùn)動(dòng)學(xué)及脈動(dòng)品質(zhì)分析 泵在一定斜盤傾角下工作時(shí)，柱塞一方面與缸體一起旋轉(zhuǎn)，沿缸體平面做圓周運(yùn)動(dòng)，另一方面又相對(duì) 缸體做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 泵實(shí)際輸出流量 gbQ ： gb tb bQ Q Q? ?? =1003=97（ /minml ） 式中 bQ? 為柱塞泵泄漏流量。 ****本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 直軸式軸向柱塞泵基本性能參數(shù) 21 3 直軸式軸向柱塞泵基本性能參數(shù) 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??? （ 31） = 2(1 9 . 5 0 . 2 ) (1 9 . 5 0 . 2 2 ) 94? ? ? ? ? ? ? ≈ (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??? （ 32） = 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。由于節(jié)流器面積不變，則節(jié)流器兩端壓力差p? 增大，推動(dòng)控制閥閥芯左移，帶動(dòng)變量活塞左移，斜盤傾角減小，流量城少，直至恢復(fù)到調(diào)定值。但是，實(shí)際泵的變量機(jī)構(gòu)都是采用彈簧來控制的。因此，這種變量型式廣泛用于頻繁變速的行定車輛、工程機(jī)械、機(jī)床等許多液壓系統(tǒng)中。變量時(shí)，若控制閥 C 端向左移動(dòng)，油路 1 和 2 連通，變量缸 A﹑ B 兩腔都是泵出口壓力。手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)原理圖及變量特性如圖 210 所示。 圖 29 變量執(zhí)行機(jī)構(gòu) 以上各種型式的變量機(jī)構(gòu)常常組合使用。 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計(jì) 16 圖 28 回程盤結(jié)構(gòu)尺寸 如前所述，滑靴在斜盤平面上運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)橢圓，橢圓的兩軸是 短軸 2 2 1 9 . 5 3 9 ( )fa R m m? ? ? ? 長(zhǎng)軸 m a x2 2 1 9 . 5 4 1 . 5 ( )c o s c o s 2 0fRb m m???? ? ? hd 和 hD 的選擇應(yīng)保證泵工作時(shí)滑靴不與回程盤發(fā)生干涉為原則。 柱塞回程機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 直軸式軸向柱塞泵一般都有柱塞回程結(jié)構(gòu)，其作用是在吸油過程中幫助把柱塞從柱塞腔中提伸出來，完成吸油工作，并保證滑靴與斜盤有良好的貼合。即 23 3 0 2 2 262fR R R m m?? ? ? ? ? 式中 2R ﹑ 3R 為配油盤配油窗口內(nèi)﹑外半徑。 由此可得 2223RR? = ? ?002 tQv? 2）封油帶尺寸 設(shè)內(nèi)封油帶寬度為 2b ，外封油帶寬度為 1b ， 1b 和 2b 確定方法為： 考慮到外封油帶處于大半徑，加上離心力的作用，泄漏量比內(nèi)封油帶泄漏量大，取 1b 略大于 2b ，即 1 1 2 0 .1 2 5zb R R d? ? ? 2 3 4 ( ) zb R R d? ? ? ? 當(dāng)配油盤受力平衡時(shí)，將壓緊力計(jì)算示與分離力計(jì)算示帶入平衡方程式可得 222 2 23412132 4(1 ).2ln ln z pRRR R Z dRRR R? ???? ??? （ 28） 聯(lián)立解上述方程，即可確定配油盤封油帶尺寸： 1 50R mm? ﹑ 2 32R mm? ﹑ 3 27R mm? ﹑ 4 17R mm? 。 配油盤設(shè)計(jì)主要是確定內(nèi)封油帶尺寸﹑吸排油窗口尺寸以及輔助支承面各部分尺寸。 圖 23（ c）所示的滑靴在支承面上開設(shè)了阻尼形螺旋槽與縫隙阻尼共同形成液阻。但摩擦功率較大，機(jī)械效率會(huì)降低。由于油液在封油帶環(huán)縫中的流動(dòng)，使滑靴與斜盤之間形成一層薄油膜，大大減少了相對(duì)運(yùn)動(dòng)件間的摩擦損失，提高了機(jī)械效率。 4）柱塞均壓槽 高壓柱塞泵中往往在柱塞表面開有環(huán)行均壓槽，起均衡側(cè)向力﹑改善潤(rùn)滑條件和存儲(chǔ)贓物 的作用。 （ 2） 柱塞結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 1）柱塞直徑 Zd 及柱塞分布塞直徑 fD 柱塞直徑 Zd ﹑ 柱塞分布塞直徑 fD 和柱塞數(shù) Z 都是互相關(guān)聯(lián)的。高壓油液還可以通過柱塞中心孔及滑靴中心孔，沿滑靴平面泄漏，保持與斜盤之間有一層油膜潤(rùn)滑，從而減少了摩擦和磨損，使壽命大大提高。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 21（ a）所示，這種柱塞頭部為一球面，與斜盤為點(diǎn)接觸，其零件簡(jiǎn)單，加工方便。隨著缸體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在 0? ～ 180? ，柱塞在斜盤約束下開始不斷 進(jìn)入腔內(nèi)，柱塞腔容積不斷減小，直至下孔點(diǎn)止。 我國(guó)的軸向柱塞泵技術(shù)還比較落后， 但旺盛的需求對(duì)軸向柱塞泵技術(shù)的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用。 隨著電子、計(jì)算機(jī)、材料、制造等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，多學(xué)科交叉應(yīng)用于 軸向柱塞 泵的研究，使仿真和試驗(yàn)更為接近現(xiàn)實(shí)， 軸向柱塞 泵設(shè)計(jì)和優(yōu)化的效率大大提高。主要因?yàn)樵诶碚撋嫌写罨?，在?shí)際生產(chǎn)中不能解決轉(zhuǎn)子與配流軸、滑靴與定子兩對(duì)摩擦副燒研的問題。 軸向柱塞泵可分為閥配流與軸 配流兩大類。 30 滑靴受力分析 4 柱塞設(shè)計(jì) 2 2 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計(jì) 1 軸向柱塞泵簡(jiǎn)介 本文重點(diǎn)講述了基于 Pro/E 軟件的柱塞泵各零件的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)仿真，從而對(duì)柱塞泵的工作原理有了更清晰的認(rèn)識(shí)。 柱塞泵分徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩種。 軸向柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊，工作壓力高，容易實(shí)現(xiàn)變量 ，體積比徑向柱塞泵要小 等優(yōu)點(diǎn) 。 21 容積效率 30 柱塞受力分析 由于軸向泵結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，軸配流配向柱塞泵耐沖擊、壽命長(zhǎng)、控制精度高。這些技術(shù)成果的取得，使我國(guó)徑向柱塞泵的研制在設(shè)計(jì)理論與材料工藝方面取得突破性進(jìn)展。它的多元性主要體現(xiàn)在： （ 1） 輸送介質(zhì)的多樣性 （ 2） 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的差異性 （ 3） 運(yùn)行要求的不同性 從輸送介質(zhì)來看，最早泵的輸送對(duì)象為單一的水及其它可流動(dòng)的液體、氣體或漿體到現(xiàn)在可輸送固液混合物、氣液混合物、固液氣混合物，直至輸送活 的物體如土豆、魚等等。下面以直軸式軸向柱塞泵為例來說明軸向柱塞泵的工作原理?？梢?，缸體每轉(zhuǎn)一圈，各個(gè)柱塞有半周吸油、半周排油。 2）線接觸式柱塞 如圖 21（ b）所示，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)。采用空心結(jié)構(gòu)還可以利用柱塞底部高壓油液使柱塞局部擴(kuò)張變形補(bǔ)償柱塞與柱塞腔之間的間隙，取得良好的密封效果。對(duì)于軸向柱塞泵，其 m 值如表 21所示。取柱塞伸出最長(zhǎng)時(shí)的最大接觸應(yīng)力作為計(jì)算比壓值，則 ? ?31m a x 312 2 2 0 . 1 1 0 2 1 3 53 9 1 0 2 0 . 4zpp M p a p M p adl ???? ? ? ? ? （ 23） 柱塞相對(duì)缸體的最大運(yùn)動(dòng)速度 maxv 應(yīng)在摩擦副材料允許范圍內(nèi)，即 3m a x 1 9 . 5 1 0 4 . 6 6 1 5 1 0fv R tg tg?? ??? ? ? ? ? （ 24） [ ]0 .5 5 / 8 /m s v m s= = 由此可得柱塞缸體摩擦副最大比功 max maxpv 為 1m a x m a x 12 2 1 0 . 5 5fzpp v R tgdl ??? ? ? （ 25） [ ]1 1 . 5 5 . / 6 0 . /M p a m s p v M p a m s= = 上式中的許用比壓 ??p ﹑許用速度 ??v ﹑許用比功 ? ?pv 的值，視摩擦副材料而定，可參考表 21。剩余壓緊力法的主要特點(diǎn)是：滑靴工作時(shí)，始終保持壓緊力稍大于分離力，使滑靴緊貼斜盤表面。 （ 1）滑靴的結(jié)構(gòu)型式的選擇 滑靴結(jié)構(gòu)有如圖 23 所示的 3 種型式。 （ 2）滑靴結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 圖 24 滑靴外徑的確定 滑靴在斜盤上的布局，應(yīng)使傾角 0?? 時(shí)，互相之間仍有一定的間隙 s，如圖 24 所示。這種高低壓交替的沖擊壓力嚴(yán)重降低流量脈動(dòng)品質(zhì)，產(chǎn)生噪音和功率消耗以及周期性的沖擊載荷。輔助支承面上開有寬度為 B的通油槽，起卸荷作用。壁厚初值可 由結(jié)構(gòu)尺寸確定。當(dāng)滑靴下表面與回程盤貼緊時(shí)，應(yīng)保證滑靴上表面與斜盤墊板 3 之間有一固定間隙，并可調(diào) 。這樣安裝孔的直徑為 m a x 2 8 22 2 1 33 ( )hd d e J m m? ? ? ? ? ? ? ? 式中 d— 滑靴頸部直徑； J — 間隙，一般取 J =～ 1mm。再如圖 29(c)中，用帶有電磁閥的外液壓源控制，可成為遠(yuǎn)程液控變量式；如果用伺服閥控制變量缸，并使 泵出口壓力為恒值，可成為恒壓變量型式。 （ 2） 手動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)用機(jī)械方式通過伺服閥帶動(dòng)變量缸 改變斜盤傾角實(shí)現(xiàn)變量。 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計(jì) 19 反之，控制閥向右移動(dòng)時(shí)，油路 2 和 3 連通，變量缸 B 腔與回油路接通，變量活塞在A 腔液壓力作用下向左移動(dòng)，使斜盤傾角增大，流量也增大。圖中恒功率變量機(jī)構(gòu)仍由雙邊控制閥和差動(dòng)變量缸組成。 （ 4）恒流量變量機(jī)構(gòu) 恒流量變量機(jī)構(gòu)是根據(jù)裝于泵出口主油路中的節(jié)流閥兩側(cè)的壓力差調(diào)節(jié)輸出流量，保持流量為一恒值。類似的分析可知，斜盤傾角會(huì)增加，流量也隨之增加，仍保持為一恒定值。相同結(jié)構(gòu)型式的系列泵中，排量越大，作功能力也越大。 泵容積效率 VB? 定義為實(shí)際輸出流量 gbQ 與理論流量 tbQ 之比，即 gbVB tb? ? = 97 97%100= 軸向柱塞泵容積效率一般為 b?? =～ ，經(jīng)校核，符合要求 。 柱塞運(yùn)動(dòng)分析 柱塞運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，主要研究柱塞相對(duì)缸體的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 對(duì)于奇數(shù)柱塞，排油區(qū)的柱塞數(shù)為 oZ 。下面主要討論柱塞在排油過程中的受力分析，而柱塞在吸油過程中的受力情況在回程盤設(shè)計(jì)中討