【正文】 1 外封油帶分離力 1fp 外封油帶上泄漏流量是源流流動，對封油帶任儀半徑上的壓力 yp 從 2R 到 1R積分，并以 p? 代替 2? ，可得外封油帶上的分離力 1fp 為 河北科技學院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設計） 32 圖 封油帶實際包角的變化 2212 21212()24 l nppf b bRRp P R pRR????? 2 2 62677( 1 7 1 5 ) 1 099 1 2 5 6 0 1 1 1 0 1 2 5 6 01724 l n15?? ??? ? ?? ? ? ? ? ? =( )N 外封油帶泄漏量 1q 為 331 7127 1 125 609 92( )1712 2 10 l n12 l n15pb pq mlRR???? ???? ? ?? ? ? ② 內(nèi)封油帶分離力 2fp 內(nèi)封油帶上泄漏流量是匯流流動，同理可得內(nèi)封油帶分離力 2fp 為 2234 22334()24 l nppf b bRRp p R PRR??????? =2 2 626777( 9 1 1 ) 1 099 1 1 1 0 1 2 5 6 01124 2 1 0 l n9?? ?????? ? ???? ? ? ?? ? ??? ( )N? 河北科技學院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設計） 33 內(nèi)封油帶泄漏量 2q 為 332 7347 1 125 609 147 ( )1112 2 10 l n12 l n9pb pq mlRR???? ???? ? ?? ? ? ③ 排油窗分離力 3fp 2 2 2 23 2 3 7( ) ( 15 1。實際包角比配油盤油窗包角 0? 有所擴大，如圖 所示。 對于奇數(shù)泵，在缸體旋轉(zhuǎn)過程中，每一瞬時參加排油的柱塞數(shù)量和位置不同。 對于奇數(shù)柱塞泵，當有 1( 1)2 Z? 個柱塞處于排油區(qū)時，壓緊力 1yp 為 河北科技學院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設計） 31 2 2 61 m a x1 9 1. 3 9 1 0 1 2 5 6 0 2 4 1 5 0 ( )2 4 2 4y z b yZp d p p N?? ???? ? ? ? ? ? ? ? 當有 1( 1)2 Z? 個柱塞處于排油區(qū)時，壓緊力 2yp 為 2 2 62 m i n1 9 1. 3 9 1 0 1 2 5 6 0 1 9 3 2 0 ( )2 4 2 4y z b yZp d p p N?? ???? ? ? ? ? ? ? ? 平均壓緊力 yp 為 1211( ) ( 2 4 1 5 0 1 9 3 2 0 ) 2 1 7 3 5 ( )22y y yp p p N? ? ? ? ? 分離力 fp 分離力由三部分組成。 液壓泵工作時，高速旋轉(zhuǎn)的缸體與配油盤之間作用有一對方向相反的力；即缸體因柱塞腔中高壓油液作用而產(chǎn)生的壓緊力 yp ；配油窗口和封油帶油膜對缸體的分離力 fp 。 配油盤受力分析 不同類型的軸向柱塞泵使用的配油盤是有差別的 ， 但是功用和基本構造則相同。 河北科技學院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設計） 30 5 配油盤受力分析與設計 配油盤是軸向柱塞泵主要零件之一，用以隔離和分配吸﹑排油油液以及承受由高速旋轉(zhuǎn)的缸體傳來的軸向載荷。但薄壁孔加工工藝性較好。從上兩式中可以看出，采用節(jié)流管的柱塞 —滑靴組合，公式中無粘度系數(shù) ? ，說明油溫對節(jié)流效果影響較小，但細長孔的加工工藝性較差，實現(xiàn)起來有困難。根據(jù)流體力學薄壁 孔流量 q 為 2012 ()4 bd gq C p pr??? 式中 C為流量系數(shù)，一般取 C=～ 。為不使封油帶過寬及阻尼管過長，推薦壓降系數(shù) a =～ ，這里取。根據(jù)流體力學細長孔流量 q 為 4010()128 bd p pq lK? ?? ?? 式中 0d ﹑ 0l —— 細長管直徑﹑長度； K—— 修正系數(shù)； 001 64xRdK l? ??? 16011 2xdR? ???? ????? 01 xdR?? ?? 01 xdR?? 把上式代入滑靴泄漏量公式 3 1216pqRlnR????可得 4 301 1201()128 6 lnbd p p pRlKR? ??? ?? ? ? 整理后可得節(jié)流管尺寸為 4 3020112816 l n bd Ka pRlaR?? ??? 代入數(shù)據(jù) 可以求得0d? =1mm 0 8l mm? 式中 a 為壓降系數(shù)， 1bpa p? 。為改善加工工藝性能，取 0d （或 0d? ） =～ 如果采用靜壓支承或最小功率損失法設計滑靴，則要求中心孔 0d （或 0d? ）對油液有較大的阻尼作用，并選擇最佳油膜厚度 0 mm? ? 。 滑靴外徑 2D 為 2 s in 3 9 s in 0 . 2 4 ( )9fD D s m mZ??? ? ? ? ? ? 一般取 s=～ 1，這里取 。 圖 （ c） 滑靴結構型式 河北科技學院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設計） 27 結構尺寸設計 下面以簡單型滑靴為例，介紹主要結構尺寸的選擇和計算。 河北科技學院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設計） 26 圖 （ b） 圖中（ c）所示的滑靴 在支承面上開設了阻尼形螺旋槽與縫隙阻尼共同形成液阻。 圖 （ a） 圖中（ b）所式滑靴增加了內(nèi)﹑外輔助支承面。圖中（ a）所示為簡單型，靜壓油池較大，只有封油帶而無輔助支承面。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計。但摩擦功率較大，機械效率會降低。 滑靴力平衡方程式即為 ( 1 ) ( 1 0 . 1 ) 3 . 1 2 . 7 9 ( )fyp p N?? ? ? ? ? ? 用剩余壓緊力法設計的滑靴，油膜厚度較薄，一般為 ～ 左右。此時無論柱塞中心孔 0d? 還是滑靴中心孔 0d ，均不起節(jié)流作用。 滑靴設計 滑靴設計常用剩余壓緊力法。如滑靴與斜盤間的摩擦力，由滑靴質(zhì)量引起的離心力，球鉸摩擦力，帶動滑靴沿斜盤旋轉(zhuǎn)的切向力等。封油帶上總的河北科技學院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設計） 23 分離力 fp 可通過積分求得。根據(jù)流體學平面圓盤放射流動可知，油液經(jīng)滑靴封油帶環(huán)縫流動的泄漏量 q 的表達式為 3 1221()6ppqRlnR????? 若 0zp? ，則 3 1216pqRlnR???? 式中 ? 為封油帶油膜厚度。下面對這組力進行分析。一是柱塞底部液壓力圖把滑靴壓向斜盤，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油膜反力 2fp ，二者力圖使滑靴與斜盤分離開，稱為分離 fp 。這種結 構能適應高壓力和高轉(zhuǎn)速的需要?；ゲ粌H增大了與斜盤的接觸面﹑減少了接觸應力，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。同時在鋼表面噴鍍適當厚度 的軟金屬來減少摩擦阻力，不選用銅材料還可以避免高溫時油液對銅材料的腐蝕作用。取柱塞伸出最長時的最大接觸應力作為計算比壓值，則 [ ]31m a x 312 2 2 0 . 1 1 0 2 1 3 03 9 1 0 2 0 . 4zpp M p a p M p adl 創(chuàng)= = = =創(chuàng) 柱塞相對缸體的最大運動速度 maxv 應在摩擦副材料允許范圍內(nèi)，即 [ ]3m a x 1 9 . 5 1 0 4 . 6 6 1 5 1 0 0 . 5 5 / 8 /fv R tg tg m s v m swg O== 創(chuàng) ? = 由此可得柱塞缸體摩擦副最大比功 max maxpv為 [ ]1m a x m a x 12 2 1 0 . 5 5 1 1 . 5 5 . / 6 0 . /fzpp v R tg M p a m s p v M p a m sdl wg= = ? = 上式中的許用比壓 ??p ﹑許用速度 ??v ﹑許用比功 ? ?pv 的值，視摩擦副材料而定，可參考表 。 柱塞摩擦副 比壓 P﹑比功 vP 驗算 對于柱塞與缸體這一對摩擦副，過大的接觸應力不僅會增加摩擦副之間的磨損，而且有可能壓傷柱塞或缸體。均壓槽的尺寸常?。荷?h=～ ；間距 t=2～10mm 實際上，由于柱塞受到的徑向力很大，均壓槽的作用并不明顯，還容易滑傷缸體上柱塞孔壁面。 圖 柱塞尺寸圖 為使柱塞在排油結束時圓柱面能完全進入柱塞腔，應使柱塞球頭中心至圓柱面保持 一定的距離 dl ，一般取 (0. 4 0. 55 )dzld= ，這里取 0. 5 19 .5dzl d mm== 。 根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，柱塞名義長度常取： 20bp Mpa163。對于軸向柱塞泵，其 m 值如表 所示。根據(jù)統(tǒng)計資料，在缸體上各柱塞孔直徑 Zd 所占的弧長約為分布圓周長 fD? 的 75%，即 fZdD? ? 由此可得 9 3 . 8 20 . 7 5 0 . 7 5fxD Zm d pp= ? = 式中 m 為結構參數(shù)。但這種結構工藝比較復雜，需要用電子束焊接。這種結構不僅有足夠的剛度，而且重量減輕 10%～ 20%。 因此，采用何種型式的柱塞要從工況條件﹑性能要求﹑整體結構等多方面權衡利弊，合理選擇。 但空心結構無疑增加了柱塞在吸排油過程中的剩余無效容積。采用空心結構還可以利用柱塞底部高壓油液使柱塞局部擴張變形補償柱塞與柱塞腔之間的間隙，取得良好的密封效果。目前大多采用這種軸向柱塞泵。滑靴與斜盤間為面接觸，接觸應力小，能承受較高的工作壓力。 3 帶滑靴的柱塞，如圖 （ c）所示。擺動頭上部是球面或平面與斜盤或面接觸，以降低接觸應力，提高泵工作壓。 2 線接觸式柱塞，如圖 （ b）所示。但由于接觸應力大，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。根據(jù)柱塞頭部結構，可有以下三種形式： ① 點接觸式柱塞，如圖 （ a）所示。桫桫可得 12560 101 ( )c os si n c os 15 si n 15b B tP P f PN K Nf jg j g OO