【文章內(nèi)容簡介】 要想改變泵輸出流量的方向和大小，可以通過改變斜盤傾斜角來實現(xiàn)。 對于直軸式軸向柱塞泵，斜盤最大傾斜角 max? 在 o1520 之間，而設(shè)計是非通軸式油泵，取上限，即 o=20? 。 柱塞數(shù) z，由泵的結(jié)構(gòu)與流量脈動率 ? 來決定，從結(jié)構(gòu)上考慮，是非通軸式所以一般取 7z? 。 柱塞直徑 d 和柱塞分布圓半徑 R 從下列排量公式可得 d 和 R 的關(guān)系式 2max=24V d z R t g? ?? ? ? 2max2Vd R = z tg???? （ ） 01803 sinqzd ztg??? （ ） 當(dāng) 7?z 時， max= = tg ? 由于上式計算出的 ?d 需要圓整化，油泵中常用柱塞直徑為 11 1 1 2 2 2 3 3， 所 以 應(yīng) 選 22 mmd ? 。 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。即 ? =? 22= mm （ ） 將柱塞分布圓半徑進(jìn)行圓整取 39R ? mm。 柱塞行程 h 0max2 2 39 20 28 .3 mmh R tg tg?? ? ? ? ? ? （ ） 將行程圓整取 29h? mm 。 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 6 泵軸 計算與校核 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。由于該軸為傳動軸，所以應(yīng)該按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算，此外，對于瞬時過載很大或應(yīng)力循環(huán)不對稱性較為嚴(yán)重的軸，還應(yīng)按峰尖載荷校核其強(qiáng)度，以免產(chǎn)生過量的塑性變形。 功率和電機(jī)的選擇 根據(jù)排量，轉(zhuǎn)速求出理論功率 663 2 1 0 6 3 1 0 1 5 0 0 5 0 . 4 k w60ttP = p q = p v n?? ? ? ??? （ ） 根據(jù)效率求出實際功率 kwtPP??? （ ） 根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速可以選擇 Y250M 型號電機(jī)，功率 55千瓦，同步轉(zhuǎn)速 min/r1500 。 軸的計算校核 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 39550000 []PTnW d??? ? ? （ ） 式中 T? 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa ； T 軸所受的扭矩， Nmm? ； TW 軸的抗扭矩截面系數(shù)， 3mm ； n 軸的轉(zhuǎn)速， r/min 。 p 軸傳遞的功率 , KW 。 d 計算截面處軸的直徑， mm ； 由上式可得軸的直徑 3333 09 5 5 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 00 . 2[ ] 0 . 2[ ]TTP P PdAn n n??? ? ? ? （ ） 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 2330 ][ ????TA ? （ ） 軸的材料為 45鋼，取 32 MPaT??????, 因此選 1 40mmzd ? 。 由于泵后軸為空心軸，則有： 30 4(1 )PdA n ?? ? （ ） 式中 1=dd? ， 即空心軸的內(nèi)徑 1d 與外徑 d 之比， 通常取 ?? 。 因為 3z2 4551 1 4 .3 4 0 . 8 m m1500 （ 1 0 .5 )d ? ? ?? 故選擇 2 42mmzd ? 。 因為該泵軸為傳動軸，所以支持承載扭矩，為了考慮兩者循環(huán)特性的不同的影響，引入折合系數(shù) ? ， 則計算應(yīng)力為 22ca ）（4 ???? ?? （ ） 因為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力WTWTT 2???,因為后軸為花鍵軸，所以根據(jù)花鍵的抗扭界面系數(shù) 的計算公式， 可得軸的合成 強(qiáng)度為 c a 1225595500001500 4 4 .1 2 [ ] 5 51 [ 4 2 ( 4 6 4 2 ) ( 4 6 4 2 ) 7 8 ]3 2 4 6TW???? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? 故滿足強(qiáng)度。 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 第 3 章 直軸式軸向柱塞泵運(yùn)動學(xué)及流量品質(zhì)分析 泵在一定斜盤傾角下工作時，柱塞一方面與缸體一起旋轉(zhuǎn)，沿缸體平面做圓周運(yùn)動，另一方面又相對缸體做往復(fù)直線運(yùn)動。這兩個運(yùn)動的合成，使柱塞軸線上任何一點(diǎn)的運(yùn)動軌跡是一個橢圓。此外，柱塞還可能有由于摩擦而產(chǎn)生的相對缸體繞其自身軸線的自傳運(yùn)動，此運(yùn)動使柱塞的磨損和潤滑趨于均勻，是有利的。 柱塞運(yùn)動學(xué)分析 運(yùn)動規(guī)律 ： 當(dāng)泵工作時，柱塞滑靴有 兩個運(yùn)動，一個是相對往復(fù)運(yùn)動汽缸和其他被牽連在 旋轉(zhuǎn)圓筒的運(yùn)動，而這兩個運(yùn)動的合成，球中心， 滑靴 和球窩的軌跡是一個橢圓形的中心。此外，也由于氣缸軸繞自身旋轉(zhuǎn)， 此運(yùn)動使柱塞的磨損和潤滑趨于均勻，是有利的。 如圖 所示，柱塞相對于缸體的位移 S 、速度 u 、加速度 a 可分別按下列各式計算： (1 )S R tg cos??? ? ? （ ） = dSu R t g s i ndt ? ? ??? （ ）2 22dSa R t g c o sdt ? ? ?? ? ? （ ） 圖 柱塞運(yùn)動的行程 S 、速度 u 、加速度 a 與缸體轉(zhuǎn)角的關(guān)系如圖 所示。 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 圖 柱塞運(yùn)動特征圖 滑靴運(yùn)動分析 滑靴中心在斜盤平面 xoy 內(nèi)的運(yùn)動規(guī)律，如圖 所示。 圖 滑靴運(yùn)動規(guī)律分析圖 其運(yùn)動軌跡是一個橢圓。橢圓的長，短軸分別為 長軸 22 8 3 m mcosRb ??? （ ） 短軸 2 2 78mmaR?? （ ） 設(shè)柱塞在缸體平面上 A 點(diǎn)坐標(biāo)為 x = Rsina （ ） Rsiny cos??? （ ） 滑靴在斜 盤平面 xoy??? 內(nèi)的運(yùn)動角速度 h? 為 2 2 2cosc o s c o s s i nh tdd ? ??? ? ? ??? ? （ ） 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 由上式可見，滑靴在斜盤平面內(nèi)是不等角速度運(yùn)動，當(dāng)2???或 32?時， h? 最大（在短軸位置）為 max o1500 260 167 (ra d/ s)cos cos 20h ??? ? ?? ? ? （ ） 當(dāng) 0?? 或 ? 時， h? 最小（在長軸位置）為 omin 1500c o s 2 c o s 2 0 1 4 7 . 6( r a d / s )60h? ? ? ?? ? ? ? ? （ ） 由結(jié)構(gòu)可知，滑靴中心繞 o? 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周的時間等于缸體旋轉(zhuǎn)一周的時間。因此，其平均旋轉(zhuǎn)角速度等于缸體角速度，即 1500 2 1 5 7( r a d / s )60h? ? ?? ? ? ? （ ） 流量及流量脈動率 流量 Q 的計算：當(dāng)油泵有 z 個柱塞（下列計算中 z 均為奇數(shù)），柱塞間的角距 2=z?? 時，如令 1q 、 2q 、 3q 、 ...... iq 分別為各排油柱塞 瞬間 的 理論流 量 3[cm/ min] ， 1u 、 2u 、3u 、 ...... ru 分別 為各柱塞的相對缸體的速度 [cm/min]，則 2211 sin44q d u d R t g?? ? ? ??? ； 2222 s i n ( )44q d u d R t g?? ? ? ? ?? ? ?； 2233 s i n ( 2 )44q d u d R t g?? ? ? ? ?? ? ?； ………………………………… 22 s i n [ ( 1 ) ]44iiq d u d R t g i?? ? ? ? ?? ? ? ?。 所以，油泵總的瞬時理論流量 tQ 為： it qqqqQ ????? ...、321 )42(cos4sin1421 2 ??????? ??? tgRd 。 （ ） 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 tQ 是 2? 以為周期變化的，其每秒脈動頻率為 30nzf ? ，七缸柱塞泵的流量脈動圖形如圖 圖 流量脈動示意圖 當(dāng) 0?? 、 2? 、 ? 時，可得瞬時流量的最小值為 3min 10421 ???? ??? ctgtgRFQ Zt （ ） 而當(dāng) 4??? 、 34? 、 54? 時，可得瞬時流量的最大值為 3max 1 1024tzQ F R t g c t g ??? ?? ? ? （ ） 油泵的平均流量 tavgQ 可按下式計算： 232 1 0 9 8 . 8 1 / m i n4tavgQ n d R t g? ? ? ??? ? ? ? ? ?? （ ） 脈動率的計算 當(dāng) 7z? ，即為奇數(shù)時 = ( ) 0 . 0 2 5 32 4 2 7 4 7t g t gzz? ? ? ?? ? ? ? ??? （ ） 當(dāng) z 為偶數(shù)時 %10042 ???? ztg ??? （ ） 利用以上兩 式計算值，可以得到以下內(nèi)容： 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 表 脈動率的計算值 Z 5 6 7 8 9 10 11 ）%（? 由以上分析可知： 數(shù)量，流量脈動率也隨著 增加。 ，奇數(shù)柱塞泵的脈動率遠(yuǎn)小于偶數(shù)柱塞泵的脈動率，這就是軸向柱塞泵采用奇數(shù)柱塞的根本原因。 泵瞬時流 量是一周期脈動函數(shù)。由于泵內(nèi)部或系統(tǒng)管路中不可避免的存在有液阻 ,流量的脈動必然要引起壓力脈動。在設(shè)計液壓泵和液壓系統(tǒng)時，要考 慮采取措施抑制或吸收壓力脈動，避免引起諧振。 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 13 第 4 章 柱塞泵主要部件的設(shè)計、受力分析與強(qiáng)度計算 柱塞 受力 是一個柱塞泵主要受力 點(diǎn) 。單柱塞與缸體旋轉(zhuǎn)一周，吸油半周，排油一周。柱塞在吸氣過程中和放油過程中是受力是不一樣的。以下的重點(diǎn)是在返回斜盤設(shè)計討論柱塞在柱塞吸過程中的排油過程中的力學(xué)分析。 柱塞設(shè)計與受力分析 柱塞結(jié)構(gòu)形式 本設(shè)計即采用帶滑靴的柱塞形式進(jìn)行設(shè)計。 帶滑靴的柱塞，柱塞頭部同樣裝有一個擺動頭，稱為滑靴，可以繞柱塞球頭部中心擺動?；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。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。 柱塞結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 (1) 柱塞名義長度 L 如圖 ，應(yīng)選定下列主要參數(shù)： h 柱塞行程 [mm] minl 柱塞最小外伸長度 [mm] 0l 柱塞最小接觸長度 [mm]