【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)子半徑r應(yīng)根據(jù)花鍵軸孔尺寸和葉片長度L考慮，取花鍵軸直徑 初選 (51)再根據(jù)初選值計(jì)算得到的葉片長度L調(diào)整r的大小。初選轉(zhuǎn)子半徑計(jì)算得到葉片泵葉片的長度L為，由式(57)得 L=由于葉片鑲嵌在轉(zhuǎn)子內(nèi)，且嵌入葉片的槽長度略等于葉片的長度L,根據(jù)葉片長度和轉(zhuǎn)子強(qiáng)度考慮，調(diào)整轉(zhuǎn)子半徑為 (52)轉(zhuǎn)子﹑葉片和定子都有一個共同的軸向?qū)挾菳，B增加可減少端面泄漏的比例，使容積效率增加，但B增加會加大油窗孔的過流速度，轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾菳與流量成正比。在系列設(shè)計(jì)中，確定徑向尺寸后，取不同的寬度B，可獲得一組排量規(guī)格不同的泵。對于徑向尺寸相同的泵，B增大會使配油窗口的過流速度增大，流動阻力增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料可略取 (53)式中 ──定子小半徑。由式(52)，最終確定，取 圖51 轉(zhuǎn)子主要結(jié)構(gòu)1轉(zhuǎn)子基本尺寸由計(jì)算得到的尺寸，轉(zhuǎn)子的軸向?qū)挾菳=25mm。根據(jù)轉(zhuǎn)子半徑，則考慮轉(zhuǎn)子工作強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子上螺釘孔，取轉(zhuǎn)子的大徑尺寸D=58mm。2轉(zhuǎn)子軸孔尺寸花鍵軸孔直徑，由傳動軸花鍵設(shè)計(jì)及花鍵齒工作高度h=2mm,得內(nèi)花鍵大徑： 花鍵軸段設(shè)計(jì)的鍵齒寬為5mm，故轉(zhuǎn)子花鍵孔上齒寬也為5mm3葉片槽尺寸由葉片的設(shè)計(jì)葉片數(shù)z=10；葉片厚t=2mm；葉片長L=10mm；葉片安放角平衡式葉片泵轉(zhuǎn)子所受徑向力平衡，主要承受扭轉(zhuǎn)力的作用。由z=10,設(shè)計(jì)相鄰葉片槽夾角由葉片長度L和葉片根部通壓力油的孔設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子槽和轉(zhuǎn)子槽根部通壓力油孔位置。葉片長度L=10mm,各通壓油孔圓心所在圓上的圓直徑為 考慮壓油孔直徑尺寸，取由葉片厚t=2mm，葉片底部通壓油孔直徑值取，槽寬為2mm轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾菳=25mm，得槽長度為25mm。4 校核轉(zhuǎn)子槽根強(qiáng)度 圖52 轉(zhuǎn)子槽受力情況葉片和轉(zhuǎn)子槽相互工作面間的作用方式為擠壓和磨損由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第4篇表4317查得材料的許用擠壓應(yīng)力為 計(jì)算轉(zhuǎn)子的最大工作應(yīng)力 (54)式中，T——為實(shí)際轉(zhuǎn)矩， D——轉(zhuǎn)子直徑， B——轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾龋? ——葉片伸出長度，當(dāng)轉(zhuǎn)子剛剛離開壓油區(qū)時，轉(zhuǎn)子承受最大擠壓應(yīng)力 (55) 故轉(zhuǎn)子槽根滿足強(qiáng)度條件。葉片材料選擇：高速鋼 材料特性：高硬度和耐磨性高速鋼是一種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的工具鋼，又稱高速工具鋼或鋒鋼。高速鋼的工藝性能好，強(qiáng)度和韌性配合好，因此主要用來制造復(fù)雜的薄刃和耐沖擊的金屬切削刀具，也可制造高溫軸承和冷擠壓模具等。W18Cr4v，常用的鎢系高速鋼的一種，它屬于萊氏體鋼，是高速鋼應(yīng)用最長久的一種。和其它高速鋼一樣，常被稱為“白鋼”、“鋒鋼”或“風(fēng)鋼”空冷即可淬火。 葉片數(shù)葉片數(shù)通常取 Z過小，定子曲線對應(yīng)的幅角小，吸、壓油腔區(qū)間小，過流面積小，容易造成吸空并使排油阻力增大。Z過大，葉片占用工作容腔的有效容積量大，影響泵的排量，而且轉(zhuǎn)子槽數(shù)增多，也影響轉(zhuǎn)子強(qiáng)度，并增加了加工工作量。 從轉(zhuǎn)子、定子所受徑向力的對稱平衡考慮，z應(yīng)取偶數(shù)。再考慮平衡式葉片泵的輸出流量均勻性，在定子曲線上，葉片數(shù)z與定子曲線特性適當(dāng)匹配，即要使處于定子曲線范圍內(nèi)各葉片的徑向速度之和保持或近似于常數(shù)。由方案設(shè)計(jì)的選擇5次曲線作為定子曲線，則由該曲線性質(zhì)，它輸出流量的均勻性基本相同，且當(dāng)選高次曲線作定子葉片泵時，葉片一般選擇z=10或z=12。綜合以上幾點(diǎn)，此處選擇葉片數(shù)為 Z=10 圖53 葉片前傾角度由設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)選擇，設(shè)計(jì)采用新觀點(diǎn)的葉片安放方式，即 葉片厚度應(yīng)保證在最大壓力下工作時具有足夠的抗彎強(qiáng)度和鋼度。在強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子槽制造工藝條件允許的前提下應(yīng)盡量減薄，以減小葉片根部承受壓力作用的面積，減輕對定子的壓緊力。葉片厚度，一般取此處，取 為使葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)運(yùn)動靈活，葉片伸縮式留在槽內(nèi)的最小長度應(yīng)不小于葉片總長的2/3，即 (56) 則 (57)調(diào)整轉(zhuǎn)子半徑后，驗(yàn)算葉片長度值 故葉片長度L=10mm滿足要求。 圖54 葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)葉片結(jié)構(gòu)如圖54所示，由設(shè)計(jì)計(jì)算得到葉片尺寸：葉片倒角查材料取 圖55 葉片受剪切力圖葉片在工作狀態(tài)下主要承受剪切應(yīng)力，如圖55。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第4篇表4317查得材料的許用剪應(yīng)力為 則葉片工作最大切應(yīng)力 故 (58) 式中，T——為實(shí)際轉(zhuǎn)矩， D——轉(zhuǎn)子直徑， B——轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾龋? ——葉片厚度，由式(58)得 故葉片滿足強(qiáng)度要求。 圖56 定子曲線定子材料：定子的短半徑通常取 (59)調(diào)整轉(zhuǎn)子半徑過后，得最終設(shè)計(jì)結(jié)果 (510)根據(jù)平均流量公式 又 即 (512)將由初選轉(zhuǎn)子半徑計(jì)算得出及額定轉(zhuǎn)速n，葉片數(shù)z，葉片厚t代入上式得 解方程得 調(diào)整轉(zhuǎn)子半徑后，得到最終定子長半徑 解方程得 、小圓弧角大圓弧所對應(yīng)的幅角和小圓弧對應(yīng)的幅角，通?？扇∠嗤?，且等于相鄰葉片間隔角，即 (513)定子過渡曲線對應(yīng)的幅角通常為 (514)定子過渡曲線方程為5次曲線方程，由式(310)得： 由上邊方程計(jì)算得到： 曲線的最大速度： (515)曲線的最大加速度： (516)曲線的最大加速度變化率： (517)代入，得雙作用葉片泵定子曲線方程為 (518)式中 的單位為弧度。曲線特性：則由式(518)和(515)(516)(517)得，1速度特性 (519)該設(shè)計(jì)的曲線的速度特性： 2該設(shè)計(jì)曲線的加速度特性： (520) 3該設(shè)計(jì)曲線的加速度變化率特性： (521) 1葉片不脫離定子的條件葉片泵正常工作的必要條件之一是葉片頂部與定子內(nèi)表面保持可靠的接觸密封，以形成密閉的工作容積。根據(jù)葉片受力分析，可以推導(dǎo)出葉片與定子保持可靠接觸而不出現(xiàn)“脫空”現(xiàn)象的條件。 圖57 吸油區(qū)時作用在葉片的徑向力一般認(rèn)為，葉片進(jìn)入排油區(qū)段之后，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的增加，葉片與定子內(nèi)曲線接觸點(diǎn)A距轉(zhuǎn)子中心的矢徑越來越短，葉片是在定子內(nèi)表面的強(qiáng)制作用下逐漸縮進(jìn)轉(zhuǎn)子槽中，一般不會出現(xiàn)“脫空”現(xiàn)象。而在吸油區(qū)段見圖57，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的增加，葉片與定于內(nèi)曲線按觸點(diǎn)A的矢徑越來越長，如果葉片在離心力作用下產(chǎn)生的沿轉(zhuǎn)子槽滑動伸出的運(yùn)動跟不上定子曲線的增長、葉片與定子內(nèi)表面之間將會出現(xiàn)“脫空”。根據(jù)圖57，征忽略液壓作用力和摩擦力的情況下，葉片在轉(zhuǎn)子半徑方向上所受的力有離心力、定子對葉頂接觸反力的徑向分力、葉片以加速度向外伸出滑動需克服的慣性力。列出徑向力平衡方程式如下： (522)其中 (523) (524) (525)所以 (526) 顯然，要使葉片與定子內(nèi)表面保持接觸，接觸反力Fn必大于零，所以，葉片與定子不“脫空”的條件是 又因?yàn)閴毫牵?，所以上述條件又可以表述為 (527)上式中式離心力作用所能產(chǎn)生的徑向力加速度，數(shù)值上等于葉片隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的向心力加速度。是定子內(nèi)曲線矢經(jīng)增長的加速度，取決于定子曲線的特性。2葉片不脫離定子的校核由葉片不脫離定子的條件式527得 要使平衡式葉片泵的葉片在定子曲線上工作時不脫離定子，即恒大于0，則有 式中 為設(shè)計(jì)的定子曲線的最大加速度，由5次曲線最大加速度計(jì)算式(516)得 聯(lián)立求得，定子曲線上葉片不脫離定子條件定子長、短徑最大允許比值 (528)因此計(jì)算得到平衡式葉片泵長、短半徑值比值 即校核得所設(shè)計(jì)定子曲線滿足葉片在該曲線段工作時不脫離定子條件。3定子曲線最大壓力角的驗(yàn)算定子曲線某點(diǎn)矢徑與曲線該點(diǎn)的法線之夾角稱為定子曲線的壓力角，如圖35所示。根據(jù)高等數(shù)學(xué)的知識： (529)當(dāng)葉片沿轉(zhuǎn)子徑向放置時，定子曲線的壓力角也就是葉片與定子接觸的壓力角。根據(jù)式33和式35，壓力角過大會使定子對葉片的作用力與葉片方向之間的夾角增大，導(dǎo)致橫向分力的增大見圖3圖32，使葉片受力狀態(tài)惡化，影響泵的壽命和效率。由式)529)可見，越大，相應(yīng)的越小，則越大。因此，為了不使壓力角過大，應(yīng)限制定子曲線徑向速度的最大值。平衡式葉片泵定子曲線為定子上大、小圓弧的過渡曲線，即有 (530)則有 又由 故 (531) 又 則 。，得 由上 葉片泵最大壓力角不能過大，壓力角過大則葉片工作狀況惡劣，故由上式得，故定子曲線滿足設(shè)計(jì)要求。1定子基本尺寸 圓弧角度：由設(shè)計(jì)計(jì)算已獲得的定子尺寸，如圖56定子長半徑 ，對應(yīng)的圓弧角定子短半徑 ，對應(yīng)的圓弧角定子曲線角度：大、小圓弧過渡曲線即定子曲線方程的單位以弧度表示為定子曲線對應(yīng)的幅度 具體曲線間位置布置如圖56所示。定子外徑：平衡式葉片泵裝配時，定子、轉(zhuǎn)子和左、右配油盤用螺釘組裝成一份零件后再裝入泵體內(nèi)，由定子最大內(nèi)半徑，按定子所需強(qiáng)度和工作要求，和配流盤配合時油窗大小，結(jié)合定子上螺釘?shù)牟贾玫惹闆r，取定子外徑2螺釘孔尺寸螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)選擇：參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（單行本）—第4篇連接與緊固》表41104，選取十字槽圓柱頭螺釘（GB/T 822—2000）作為定子和配流盤連接用螺釘。螺釘型號：；螺紋徑為3mm，螺紋長度70mm 螺釘孔設(shè)計(jì)：由選擇的螺釘型號，定子上螺釘孔直徑設(shè)計(jì)為，2個螺釘孔位置在