【正文】 輔助支承面上開有寬度為 B的通油槽，起卸荷作用。即 0 fDD? ，然后根據(jù)下式驗(yàn)算其表面滑動(dòng)速度： ? ?06000Dnvv????? 式中： ??v? —— 配油盤許用表面滑動(dòng)速度 ? ?/ms，推薦 ? ? 4 ~ 6 /v m s? ? 取 48D mm? 。 01 64xoRdk l? ??? 16011 2xdR? ??? ? ? ?????? 1 oxdR?? 21 ?? 01 xdR?? 把上式帶入滑靴泄漏量公式 3 1216 lnFqRR????可得 ? ? 301 1201128 6 lnPd F F FRlkR? ??? ?? ? ? 整理后可得節(jié)流管尺寸為 4 3020112816 ln pd ka FRlaR?? ??? 帶入數(shù)據(jù)可以求得 0 1d mm?? 0 8l mm? 式中 a 為壓降系數(shù)， 1PFa F? 。 圖 4— 2 滑靴結(jié)構(gòu)及分離力分布 18 如圖 4— 2，取微環(huán)面 2 rrd? 。當(dāng) 0oa? 和 180o時(shí)，慣性力最大值為 ? ?223 0 . 6 1 5 0 02 0 2 5 1 0 2 2 0 3 3 31 0 6 0ooBf GF m a R tg tg Ng ?? ? ??? ? ? ? ? ? ? ????? (6) 柱塞與缸孔間比壓 P、平均比功 ? ?avgpv驗(yàn)算 對(duì)于柱塞與缸體這一對(duì)摩擦副，過大的接觸應(yīng)力不僅會(huì)增加摩擦副之間的磨損，而且有可能壓傷柱塞活缸體。但由于接觸應(yīng)力大，柱塞頭部容易磨損、剝落和邊緣掉塊，不能承受過高的工作壓力，壽命較低。因此，其平均旋轉(zhuǎn)角速度等于缸體角速度，即 ? ?1500 2 1 5 7 /60h ra d s? ? ?? ? ? ? 瞬時(shí)流量及脈動(dòng)品質(zhì)分析 柱塞運(yùn)動(dòng)速度確定之后，單個(gè)柱塞的瞬時(shí)流量可寫成 sinti z fQ F R tg? ? ?? 式中 zF 為柱塞橫截面積 , 24zFd??。對(duì)于軸向柱塞泵，總效率一般為 ~ ? ? ，上式滿足要求。 1000 351500 ?? ? ? ? /q ml r? 為了避免氣蝕現(xiàn)象，在計(jì)算 q 值之后，需按下式做校核計(jì)算： 13max pn q C?? 式中： pC —— 常數(shù)，對(duì)進(jìn)口無預(yù)壓力的油泵 pC =5400；對(duì)進(jìn)口壓力為 25/kgf cm 的油泵 pC =9100。 德國漢堡技術(shù)大學(xué)的 RolfLasaar分別從柱塞受力角度和泵的實(shí)際流量角 度對(duì)斜盤式軸向柱塞泵柱塞與缸體的間隙進(jìn)行了較為詳盡的分析，從柱塞所受摩擦力角度：要求間隙取大者；從泄漏量對(duì)流壁的影響角度：要求間隙越小越好。他的多位學(xué)生在他的指導(dǎo)下，對(duì)軸向柱塞泵的實(shí)際流量及脈動(dòng)系數(shù)做了大量的研究。 軸向柱塞泵是利用與傳動(dòng)軸平行的柱塞在柱塞孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的容積變化來進(jìn)行工作的。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的騰飛，在工業(yè)現(xiàn)代化和大規(guī)模城市化進(jìn)程中，工程機(jī)械、塑料機(jī)械、冶金、機(jī)床和農(nóng)業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域?qū)S向柱塞泵 /馬達(dá)的需求十分旺盛，因此提高我國軸向柱塞泵 /馬達(dá)的性 能顯得十分迫切，對(duì)軸向柱塞泵 /馬達(dá)技術(shù)革新的要求也十分緊迫！縱覽國內(nèi)外軸向柱塞泵 /馬達(dá)技術(shù)的發(fā)展演變對(duì)認(rèn)識(shí)軸向柱塞泵/馬達(dá)的發(fā)展趨勢和加快我國軸向柱塞泵 /馬達(dá)技術(shù)的發(fā)展都有著重要的指導(dǎo)意義和現(xiàn)實(shí)意義。并用計(jì)算機(jī)仿真研究軸向柱塞裂流量脈動(dòng)與柱塞奇偶數(shù)、阻尼形式及通油比例等影響因素的關(guān)系。 軸向柱塞泵在發(fā)展中，基本結(jié)構(gòu)保持了穩(wěn)定，高速高壓以及良好的控制方法是其發(fā)展的方向。 柱塞數(shù) Z，由泵的結(jié)構(gòu)與流量脈動(dòng)率 ? 來決定，因?yàn)槭欠峭ㄝS式所以一般取 Z=7。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)。 脈動(dòng)頻率 當(dāng) Z=7，即為奇數(shù)時(shí) ? ?15002 2 7 3 5 060f n Z H z? ? ? ? ? 脈動(dòng)率 當(dāng) Z=7，即為奇數(shù)時(shí) 0 .0 2 5 32 4 2 7 4 7tg tgzz? ? ? ?? ??? ? ? ??????? 當(dāng) Z為偶數(shù)時(shí) 2tgzz??? ?? 利用以上兩式計(jì)算值，可以得到以下內(nèi)容： 表 3— 1 脈動(dòng)率的計(jì)算值 Z 5 6 7 8 9 10 11 ? （％） 由以上分析可知： ，流量脈動(dòng)率下降。高壓油液還可以通過柱塞中心孔及滑靴中心孔，沿滑靴平面泄露，保持與斜盤之間有一層油膜潤滑，從而減少了 摩擦和磨損，使壽命大大提高?；ゲ粌H增大了與斜盤得接觸面、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。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。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。 液壓泵工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的缸體與配油盤之間作用有一對(duì)方向相反的力；即缸體因柱塞腔中高壓油液作用而產(chǎn)生的壓緊力 yp ；配油窗口和風(fēng)又打油膜對(duì)缸體的分離力 fp 。然后進(jìn)行強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算。實(shí)際包角比配油盤油窗包角 0? 有所擴(kuò)大，如圖 4— 7 所示。具有這種結(jié)構(gòu)的配油盤，當(dāng)柱塞從低壓腔接通高壓腔時(shí)，封閉的油液 會(huì)瞬間膨脹產(chǎn)生沖擊壓力。 滑靴結(jié)構(gòu)型式與結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) (1) 確定滑靴結(jié)構(gòu)型式 滑靴結(jié)構(gòu)有如圖 43所示為簡單型，靜壓油池較大，只有封油帶而無輔助支承面 ，結(jié)構(gòu)簡單，是目前常用的一種型式。下面對(duì)這組力進(jìn)行分析。 圖 4— 1 柱塞受力簡圖 作用在柱塞上的力有： (1) 柱塞底部的液壓力 PF 柱塞位于排油區(qū)時(shí)，作用于柱塞底部的軸向液壓力 pF 為 14 ? ? ? ?2m a x23641 6 1 0 4 0 1 0 8 0 3 8 .44ppF d pFN?? ??? ? ? ? ? ? 式中 maxP 為泵的最大工作壓力。單個(gè)柱塞隨缸體旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，半周吸油，一周排油?；?180176。 222?? 扭 矩與機(jī)械效率 6 不計(jì)摩擦損失時(shí)泵的理論扭矩 tbM 為 ? ?6 61 2 0 . 0 2 4 6 1 0 0 . 0 4 7 1 0 /2 2 3 . 1 4btb pqM N m? ??? ? ? ?? 式中 bp 為泵吸、排油腔壓力差。在 0～π范圍內(nèi) ,柱塞被斜盤推入缸體 ,使缸孔容積減小 ,通過配油盤的壓油窗口壓油。中國礦業(yè)大學(xué)的劉利國則考慮配油盤實(shí)際幾何參數(shù)，根據(jù)柱塞實(shí)際排液狀況，得出八柱塞泵流量脈動(dòng)和七柱塞泵流量脈動(dòng)相差不大的結(jié)論。鄒駿則在九柱塞泵的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并制造出一個(gè)八柱塞泵，對(duì)八、九柱塞泵作了仿真分析及實(shí)驗(yàn)對(duì)比，認(rèn)為八柱塞泵的總體性能優(yōu)于九柱塞泵。 I 軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 摘要 液壓泵是向液壓系統(tǒng)提供一定流量和壓力的油液的動(dòng)力元件，它是每個(gè)液壓系統(tǒng)中不可缺少的核心元件，合理的選擇液壓泵對(duì)于降低液壓系統(tǒng)的能耗、提高系統(tǒng)的效率、降低噪聲、改善工作性能和保證系統(tǒng)的可靠工作都十分重要。在“流體控制與機(jī)器人” 96學(xué)術(shù)年會(huì)上，北京理工大學(xué)的張百海教授就通常工況下， 帶有預(yù)壓縮角的軸向柱塞泵流量脈動(dòng)作了分析，認(rèn)為其流量脈動(dòng)系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其固有流量脈動(dòng)系數(shù)，且 2 偶數(shù)泵和奇數(shù)泵具有相同的流量脈動(dòng)頻率，但他沒有給出實(shí)驗(yàn)證明。他的學(xué)生，安徽理工大學(xué)劉小華對(duì)影響軸向柱塞泵的幾何因素和非 幾何因素 (包括泄漏 )進(jìn)行了理論分析，同時(shí)對(duì)實(shí)際流量脈動(dòng)進(jìn)行了計(jì)算 3 仿真和動(dòng)態(tài)測試，最后得出結(jié)論：流量脈動(dòng)劇烈，且流量脈動(dòng)頻率只與柱塞數(shù)有關(guān)，與奇偶性無關(guān)。如圖 21 中所示回轉(zhuǎn)方向 ,當(dāng)缸體轉(zhuǎn)角在π～ 2π范圍內(nèi) ,柱塞向外伸出 ,柱塞底部缸孔的密封工作容積增大 ,通過配油盤的吸油窗口吸油 。因此對(duì)液壓元件型號(hào)命名的標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定用排量作為主要參數(shù)來區(qū)別同一系列不同規(guī)格型號(hào)的產(chǎn)品。 柱塞運(yùn)動(dòng)加速度 a 8 將 s ins s vft v td d du R tgd d d ? ? ?? ? ? ?對(duì)時(shí)間微分可得到柱塞運(yùn)動(dòng)加速度 a 為 2 c o sv v aft a td d da R tgd d d ? ? ?? ? ? ? 當(dāng) ? =0176。 12 4 柱塞泵主要部件的設(shè)計(jì)與受力分析 柱塞是柱塞泵主要受力零件之一。 柱塞受力分析 圖 4— 1 是帶有滑靴的柱塞受力簡圖。當(dāng)壓緊力與分離想平衡時(shí)，封油帶上將保持一層穩(wěn)定的油膜，形成靜壓油墊。剩余壓緊力法簡單適用，目前大多數(shù)滑靴都采用這種方法設(shè)計(jì)。 (1)過渡區(qū)設(shè)計(jì) 為使配油盤吸排油窗口之間有可靠的隔離和密封，大多數(shù)配油盤采用過渡角 1a 大于柱塞腔通油孔包角 0a 的結(jié)構(gòu)，稱正重迭型配油盤。封油帶的包角是變化的。本文先取 5mm?? ，再進(jìn)行校核。 24 1— 吸油盤 2— 排油窗 3— 過渡區(qū) 4— 減震槽 5— 內(nèi)封油帶 6— 外封油帶 7— 輔助支承面 圖 4— 6 配油盤基本構(gòu)造 (1) 壓緊力 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，事缸體受到軸向作用力，并通過缸體作用到配油盤上。但薄壁孔加工工藝性較好。靜壓油池壓力 1p 與柱塞底部壓力 bF 相等，即 1 PpF? 將上式帶入式 ? ?2 2112221ln2 c oszPRdpRF RR ?? ? 中，可得滑靴分離力為 ? ? ? ? ? ?2 2 2 2 6211 21 4 12 9 10 803 4122 l n2 l n9PRRp F NRR? ?? ? ?? ? ? ? 設(shè)剩余壓緊力 y y fp p p? ? ? ，則壓緊系數(shù) 0 .0 5 ~ 0 .1 5yypp? ??? ,這里取 滑靴力平衡方程式即為 ? ? ? ? ? ?11 1 0 .1 2 .7 4 2 .4 6 6fp p N?? ? ? ? ? ? 用剩余壓緊力法設(shè)計(jì)的滑靴，油膜厚度較薄，一般為 左右。由于油液在封油帶環(huán)縫中德流動(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。 本設(shè)計(jì)即采用帶滑靴的柱塞形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ，奇數(shù)柱塞泵的脈動(dòng)率遠(yuǎn)小于偶數(shù)柱塞泵的脈動(dòng)率，這就是軸向柱塞泵采用奇數(shù)柱塞的根本原因。 柱塞行程 S 圖 3－ 1 為一般帶滑靴的軸向柱塞運(yùn)動(dòng)分析圖。 柱塞直徑 d和柱塞分布圓半徑 R 31803 sinqzd ztg??? 當(dāng) Z=7時(shí)， ? ?330 .0 5 9 0 .0 5 9 2 4 .6 1 .5 820qd cmt g t g? ?? ? ? 由于上式計(jì)算出的 mm? 需要圓整化，并按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取標(biāo)準(zhǔn)直徑，應(yīng)選 16d mm? 柱塞直徑確定后，應(yīng)從滿足流量的要求而確定柱塞分部圓半徑。 2 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 直軸式軸向柱塞泵工作原理 軸向柱塞泵是將多個(gè)柱塞配置在一個(gè)共同缸體的圓周上 ,并使柱塞中心線和缸體中心線平行的一種泵。同時(shí)對(duì)帶有橫向傾角減振機(jī)構(gòu)的斜盤酌兩種結(jié)構(gòu)形式的泵流量進(jìn)行了分析與仿真。 軸向柱塞泵國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向 對(duì)軸向柱塞泵的研究可謂歷史悠久，其中為了改善軸向柱塞泵流量脈動(dòng)，減小振動(dòng)和噪聲，國內(nèi)外液壓界科技工作者作了大量的研究和實(shí)驗(yàn)工作，研究表明：軸向柱塞泵的實(shí)際流量受到各種因數(shù)的影響，其流量脈動(dòng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論流量脈動(dòng)，且脈動(dòng)系數(shù)與柱塞數(shù)的奇偶性無關(guān)。 關(guān)鍵詞： 軸向， 柱塞泵，設(shè)計(jì)計(jì)算， Solidworks II DESIGN OF AXIAL PISTON PUMP ABSTRACT Hydraulic pump is the power ponents which can Provide a certain discharge and press