【正文】 下面主要討論柱塞在排油過(guò)程中的受力分析，而柱塞在吸油過(guò)程中的受力情況在回程盤設(shè)計(jì)中討論。 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)。相同結(jié)構(gòu)型式的系列泵中，排量越大，作功能力也越大。 （ 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。 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。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。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) 。輔助支承面上開(kāi)有寬度為 B的通油槽，起卸荷作用。 （ 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。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。對(duì)于軸向柱塞泵，其 m 值如表 21所示。 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)。下面以直軸式軸向柱塞泵為例來(lái)說(shuō)明軸向柱塞泵的工作原理。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。 柱塞泵分徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩種。 2 2 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計(jì) 4 柱塞設(shè)計(jì) 30 滑靴受力分析 軸向柱塞泵可分為閥配流與軸 配流兩大類。 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。隨著缸體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在 0? ～ 180? ，柱塞在斜盤約束下開(kāi)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。高壓油液還可以通過(guò)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。 4）柱塞均壓槽 高壓柱塞泵中往往在柱塞表面開(kāi)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。但摩擦功率較大，機(jī)械效率會(huì)降低。 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。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。 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。手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)原理圖及變量特性如圖 210 所示。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。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。 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。橢圓的長(zhǎng)﹑短軸分別為 長(zhǎng)軸 2 392 4 0 . 4 ( )c o s c o s 1 5fRb m m? ?? ? ? 短軸 2 2 3 9 ( )fa R m m== 設(shè)柱塞在缸體平面上 A 點(diǎn)坐標(biāo)為 sincosffx R ay R a?? （ 47） 如果用極坐標(biāo)表示則為 矢徑 2 2 2 2 21 c o shfR x y R tg a?? ? ? ? （ 48） 極角 ( c o s c o s )a rctg a??? 滑靴在斜盤平面 xoy??? 內(nèi)的運(yùn)動(dòng)角速度 h? 為 2 2 2c o sc o s c o s s i nh tdd a a? ??? ??? ? （ 49） 由上式可見(jiàn)，滑靴在斜盤平面內(nèi)是不等角速度運(yùn)動(dòng)，當(dāng) 2a ?? ﹑ 32? 時(shí)， h? 最大（在短軸位置）為 max cosh ?? ???1500 2601 6 2 ( / )c o s 1 5 rad s??? ? （ 410） 當(dāng) 0a? ﹑ ? 時(shí)， h? 最?。ㄔ陂L(zhǎng)軸位置）為 m i n 1500c o s 2 c o s 1 5 1 5 2 ( / )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。當(dāng) 0a ?? 和180? 時(shí)，慣性力最大值為 2m a x230 . 6 1 5 0 01 9 . 5 1 0 2 1 5 2 4 3 ( )1 0 6 0ZBfGP R tggtg N????????? ? ? ? ? ? ????? （ 53） （ 3）離心反力 tP 柱塞隨缸體繞主軸作等速圓周運(yùn)動(dòng)，有向心加速度 ta ，產(chǎn)生的離心反力 tP 通過(guò)柱塞質(zhì)量重心并垂直軸線，是徑向力。 當(dāng) Z=9，脈動(dòng)頻率為： ****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 29 15002 2 9 4 5 0 ( )60f n Z H z? ? ? ? ? （ 419） 當(dāng) Z=9，脈動(dòng)率為： . ( ) 0 . 0 2 6 %2 4 2 9 4 9tg tgZZ? ? ? ?? ? ? ? ??? （ 420） 利用以上兩式計(jì)算值，可以得到以下內(nèi)容： 表 41 柱塞泵流量脈動(dòng)率 Z d /% 6 8 10 12 14 16 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。 泵的機(jī)械效率定義為理論扭矩 tbM 與實(shí)際輸出扭矩 gbM 之比，即 661 1 . 6 1 0 8 8 . 9 %1 . 8 1 01tb tbmbbg b tb bfbMMMM M MM? ?? ? ? ? ??? ? ?? ****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) 23 功率與效率 不計(jì)各種損失時(shí)，泵的理論功率 tbN 2tb b tb b gbN p Q n M?? ? ? （ 36） = 615002 1 . 8 1 0 2 8 3 ( )60 kw? ? ? ? ? 泵實(shí)際的輸入功率 brN 為 122b r b g b b tb mbN n M n M?? ??? （ 37） = 61 5 0 0 12 1 . 6 1 0 2 8 2 ( )6 0 0 . 8 8 9 kw? ? ? ? ? ? 泵實(shí)際的輸出功率 bcN 為 b c b g b b t b bN p Q p Q??? ? ? ?= 63 1. 6 10 95 42 67 ( )kw? ? ? ? （ 38） 定義泵的總 效率 ?為輸出功率 bcN 與輸入功率 brN 之比，即 12 b tb bbcb b m bbrtbmbpQNN M???? ? ?? ??? ? ? = ?? 上式表明，泵總效率為容積效率與機(jī)械效率之積。但是恒流量變量泵恒定流星的精度不高，誤差較大，這也限制了 它的應(yīng)用。工作原理與手動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu)類似?？刂崎y的閥套與變量活塞桿相連，變量缸的缸體與泵體相連。按照變量執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為機(jī)械式、液壓伺服機(jī)構(gòu)式、液壓缸式，如圖 29。 ??? — 缸體材料許用應(yīng)力，對(duì) ZQAL9— 4： ??? =600～ 800 2( / )kgf cm 缸體剛度也按厚壁筒校驗(yàn)，其變形量為 ()2 zbd PF? ? ?? ? ? （ 211） ? ?39 ( 2 0 . 3 1 2 5 6 0 ) 0 . 0 0 3 82 1 0 3 4 mm ?? ? ? ? ? ?? 式中 E— 缸體材料彈性系數(shù)； ?— 材料波桑系數(shù)，對(duì)剛質(zhì)材料 ? =～ ，青銅 ? =～ ； ? ??? — 允許變形量，一般剛質(zhì)缸體取 ? ??? ? ， 青銅則取? ??? ? ； 符合要求。 （ 2）配油盤主要尺寸確定 圖 25 配油盤主要尺寸 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) 11 1）配油窗尺寸 配油窗口分布圓直徑一般取等于或小于柱塞分布圓直徑 fD 配油窗口包角 0? ，在吸油窗口包角相 等時(shí)，取 120 2aa a? ? ??? ? ? ? 為避免吸油不足，配油窗口流速應(yīng)滿足 ? ?002 2 .3 3 /tbQ msF??? ? ? ? 滿足要求。 圖 23（ b）所式滑靴增加了內(nèi)﹑外輔助支承面。 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) 8 滑靴設(shè)計(jì) 目前高壓柱塞泵已普遍采用帶滑靴的柱塞結(jié)構(gòu)。在高壓泵中，由于液體可壓縮性能的