【正文】 封油帶的包角是變化的。 35 圖 19 配油盤(pán)基本構(gòu)造 1輔助支撐面 2外封油帶 3內(nèi)封油帶 4吸油窗 5過(guò)渡區(qū) 6減震槽 7排油窗 Fig19. Basic structure of oil pan 1Auxiliary support surface 2 With foreign oil sealing 3 Oil sealed with 4 Oil window 5 Transition zone 6 Damping slots 7 Discharge of oil window （ 1）壓緊力 yp 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，使缸體受到軸向 作用力，并通過(guò)缸體作用到配油盤(pán)上。這些力有的使滑靴產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，有利于均勻摩擦；有的可能使滑靴傾倒而產(chǎn)生偏磨，并破壞了滑靴的密封，應(yīng)該在滑靴結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)中予以注意 。 封油帶上半徑為 r 的任儀點(diǎn)壓力分布式為 21 2 221ln()lnrRrp p p PRR? ? ? （式 275） 若 0zp? ，則 2121lnlnrRrppRR? （式 276） 從上式可以看出，封油帶上壓力隨半徑增大而呈對(duì)數(shù)規(guī)律下降。一是柱塞底部液壓力圖把滑靴壓向斜盤(pán)，稱為壓緊力 yp ；另一是由滑靴面直徑為 1D 的油池產(chǎn)生的靜壓力 1fp 與滑靴封油帶上油液泄漏時(shí)油膜反力 2fp ，二者力圖使滑靴與斜盤(pán)分離開(kāi)，稱為分離 fp ?；ゲ粌H增大了與斜盤(pán)的接觸面﹑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。 分析柱塞受力，應(yīng)取柱塞在柱塞腔中具有最小接觸長(zhǎng)度，即柱塞處于上死點(diǎn)時(shí)的位置。 （ 5）柱塞與柱塞腔壁之間的接觸應(yīng)力 1p 和 2p 該力是接觸應(yīng)力 1p 和 2p 產(chǎn)生的合力。 慣性力 BP 方向與加速度 a 的方向相反，隨缸體旋轉(zhuǎn)角 a 按余弦規(guī)律變化。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(pán)設(shè)計(jì)中討論。 從中還可以看出，奇數(shù)柱塞中，當(dāng) 13Z? 時(shí) ,脈動(dòng)率已小于 1%.因此，從泵的結(jié)構(gòu)考慮 ,軸向柱塞泵的柱塞數(shù)常取 Z=7﹑ 9﹑ 9的原因 。 圖 16 奇數(shù)柱塞泵瞬時(shí)流量 Fig16. Odd instantaneous flow piston pump 28 我們常用脈動(dòng)率 ? 和脈動(dòng)頻率 f 表示瞬時(shí)流量脈動(dòng)品質(zhì)。 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(xiě)成 2 si nt i z t f tQ F F R tg a? ? ??? （式 253） 式中 zF 為柱塞橫截面積， 24zzFd?? 。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 39( )fa R mm== 設(shè)柱塞在缸體平面上 A 點(diǎn)坐標(biāo)為 sincosffx R ay R a?? （式 246） 如果用極坐標(biāo)表示則為 矢徑 2 2 2 2 21 c oshfR x y R tg a?? ? ? ? （式 247） 極角 (co s co s )arctg a??? （式 248） 滑靴在斜盤(pán)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 inh tdd a a? ??? ??? ? （式 249） 由上式可見(jiàn)，滑靴在斜盤(pán)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 26016 2( / )c os 15 ra d s??? ? （式 250） 26 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? ? ? ? ?? ? ? ? ? （式 251） 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。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)。 斜盤(pán)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(pán)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)。 機(jī)械效率 不計(jì)摩擦損失時(shí)，泵的理論扭矩 tbM 為 mNqpM bbtb .1 9 12 3 ?????? ?? （式 234）式中 bp? 為泵吸﹑排油腔壓力差。 泵實(shí)際輸出流量 gbQ ： gb tb bQ Q Q? ?? =1003=97（ /minml ） （式 232） 22 式中 bQ? 為柱塞泵泄漏流量。因此，對(duì)液壓元件型號(hào)命名的標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定用排量作為主參數(shù)來(lái)區(qū)別同一系列不同規(guī)格型號(hào)的產(chǎn)品。 斜盤(pán)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??? （式 229） ≈ (L) 21 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??? （式 230） = 1500 =150(L/min） 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。 恒流量變星泵用于對(duì)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求速度恒定的設(shè)備中。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(pán)傾角減小，流量城少，直至恢復(fù)到調(diào)定值。變量機(jī)構(gòu)原理及變量特性如圖 13所示。但是，實(shí)際泵的變量機(jī)構(gòu)都是采用彈簧來(lái)控制的。與手動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu)不同的是控制閥 C端由彈簧預(yù)壓調(diào)定， D端用控制油路接通泵出口管路。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。同理，由于控制閥閥套的反饋移動(dòng)，使斜盤(pán)穩(wěn)定在新的位置。 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)伺服變量機(jī)構(gòu)的原理圖和變量特性如圖 12 所示。手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)原理圖及變量特性如圖 11所示。 由此可知，變量的型式是多種多樣的，下面介紹其中最常用的幾種變量機(jī)構(gòu)。 （ a） （ b） （ c） 圖 10 變量執(zhí)行機(jī)構(gòu) Fig10. Variable is the executing agency 以上各種型式的變量機(jī)構(gòu)常常組合使用。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 228） 式中 d — 滑靴頸部直徑； J — 間隙，一般取 J =～ 1mm。下面主要研究這兩個(gè)尺寸的確定方法。當(dāng)滑靴下表面與回程盤(pán)貼緊時(shí)，應(yīng)保證滑靴上表面與斜盤(pán)墊板 3 之間有一固定間隙，并可調(diào)。 ??? — 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? ? ?? ? ? （式 224） ? ?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 ? =～ ； 15 ? ??? — 允許變形量，一般剛質(zhì)缸體取 ? ??? ? ，青 ? ??? ? ；符合要求。 缸體設(shè)計(jì) 下面通過(guò)計(jì)算確定缸體主要結(jié)構(gòu)尺寸 （ 1） 通油孔分布圓 fR 圖 7柱塞腔通油孔尺寸 14 Fig7. Cavity through the plunger hole size 為減小油液流動(dòng)損失，取通油孔分布圓半徑 fR =26mm （ 2）缸體內(nèi)﹑外直徑 1D ﹑ 2D 的確定 為保證缸體在溫度變化和受力狀態(tài)下，各方向的變形量一致，應(yīng)盡量使各處壁厚一致（如圖 27）， 即 1 2 3? ? ???。輔助支承面上開(kāi)有寬度為 B的通油槽，起卸荷作用。對(duì)泵的壽命影響很大。 配油盤(pán)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。 1）滑靴外徑 2D ： )(16s in2 mmsZDD f ??? ? （ 式 215） 11 一般取 s=1～ 3，這里取 3。 圖 4（ c）所示的滑靴在支承 面上開(kāi)設(shè)了阻尼形螺旋槽與縫隙阻尼共同形成液阻。 10 (a) (b) (c) 圖 4滑靴結(jié)構(gòu)型式 Fig4. Structure type Slipper 圖 4 (a）所示為簡(jiǎn)單型，靜壓油池較大，只有封油帶而無(wú)輔助支承面。但摩擦功率較大，機(jī)械效率會(huì)降低。此時(shí)無(wú)論柱塞中心孔 0d? 還是滑靴中心孔 0d ，均不起節(jié)流作用。由于油液在封油帶環(huán)縫中的流動(dòng)，使滑靴與斜盤(pán)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。 表 3 材料性能 Table 3. Material Properties 許用比壓 ??p 許用滑動(dòng)速度 ??v 許用比功? ?pv 材料牌號(hào) Mpa m/s ZQAL94 30 8 60 ZQSn101 15 3 20 球墨鑄鐵 10 5 18 9 柱塞與缸體這一對(duì)摩擦副，不宜選用熱變形相差很大的材料，這對(duì)于油溫高的泵 更重要。 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。對(duì)于軸向柱塞泵，其 m 值如表 21 所示： 表 2 柱塞結(jié)構(gòu)參數(shù) Table 2. Structural parameters of piston Z 7 9 11 M 當(dāng)泵的理論流量 fbQ 和轉(zhuǎn)速 bn 根據(jù)使用工況條件選定之后，根據(jù)流量公式得柱塞直徑 Zd 為 21ta n43 ?? rznm Qd b fbz ? （式 23） 式中 γ — 斜盤(pán)最大傾角，取γ =20176。 綜上，本設(shè)計(jì)選用圖 21（ c）所示的型式。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 [9]?；ヅc斜盤(pán)間為面接觸，接觸應(yīng)力小，能承受較高的工作壓力。 2）線接觸式柱塞 如圖