【正文】 衷心感謝評(píng)審論文的各位老師，敬請(qǐng)對(duì)本文提出寶貴的意見(jiàn)。在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意。從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)和修改，無(wú)不凝聚著金寧導(dǎo)師的心血和汗水。 本設(shè)計(jì)還存在一些不足之處，主要由于本人對(duì)設(shè)計(jì)方法的經(jīng)驗(yàn)不足，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，今后還要加強(qiáng)這一方面的學(xué)習(xí)。柱塞缸體通過(guò)一個(gè)大型軸承，來(lái)平衡斜盤通過(guò)阻塞對(duì)缸體產(chǎn)生的徑向分力和翻轉(zhuǎn)力矩。 本文根據(jù)所給條件設(shè)計(jì)出了直軸斜盤式軸向柱塞泵，這種柱塞泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，容積效率高，工作壓力高。 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 43 7 結(jié)論 隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，液壓傳動(dòng)的應(yīng)用也越來(lái)越廣，而作為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)心臟的液壓泵就顯得更加重要了。我國(guó)現(xiàn)在有很多液壓泵廠都可以生產(chǎn)相同類型的液壓泵， 而且 已經(jīng)形成系列產(chǎn)品，技術(shù)已經(jīng)成熟。其轉(zhuǎn)速范圍 雖有 限制 ，但直軸式軸向柱塞泵依然適合轉(zhuǎn)速較小的工況。 本設(shè)計(jì)從選擇方案開(kāi)始即考慮了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。而液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源 —— 液壓泵，更以飛快的速度發(fā)展，新的產(chǎn)品層出不窮。 圖 51 手動(dòng)變量機(jī)構(gòu) variables manually agencies 王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 42 6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，“機(jī) 、電、液”一體化驅(qū)使已成為不可阻擋的歷史潮流 。這種機(jī)構(gòu)通過(guò)手輪 1使螺桿 3轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)變量活塞 4 移動(dòng)，通過(guò)銷軸使支撐在耳軸上的斜盤繞鋼球 A擺動(dòng)，以達(dá)到改變斜盤傾角而調(diào)節(jié)流量的目的。 從設(shè)計(jì)圖中得知 L=，把數(shù)據(jù)代入式（ 52）得 mmLY a a n m a xm a x ????? ? 取 mmY 20max ? 圖 51所示的機(jī)構(gòu)，是一種螺旋機(jī)構(gòu)。 變量機(jī)構(gòu) 選擇 本設(shè)計(jì)選擇機(jī)械變量機(jī)構(gòu)。它是由泵自身的能源（多采用差動(dòng)缸），通過(guò)某種控制方式，如手動(dòng)伺服，壓力程序控制（限壓式、恒功率式等）等控制泵的流量。它不用液壓能驅(qū)動(dòng)，而直接由機(jī)械機(jī)構(gòu)通過(guò)手動(dòng)或其它方式控制?？芍^舉步勝舉。 變量機(jī)構(gòu)的種類 目前變量機(jī)構(gòu)的種類和名稱十分繁多，有的從泵的功能上來(lái)分，諸如“限壓式”、“恒功率式”、恒流量 式、恒壓式、雙向（單向）伺服變量式等。 45號(hào)鋼 取 A=110； ? —— 空心軸內(nèi)徑 1d 與外徑 d 之比 dd1 ， 本設(shè)計(jì)中為 ? 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 39 式 （ 429） 右面 代入 計(jì)算數(shù)據(jù)為 3 43 ????? 不難得出，泵軸強(qiáng)度符合要求。 泵軸為了拖動(dòng)缸體工作，除了要克服缸體柱塞輸出壓力為 sp 的壓力油液所需的理論轉(zhuǎn)矩 ZTmeanM 外，還要克服各工作運(yùn) 動(dòng)副的摩擦力矩：配油盤與缸體之間的粘性摩擦力矩 1M? ；柱塞與缸體之間的粘性摩擦力矩 2M? ；滑靴與斜盤之間的粘性摩擦力矩 3M? ；缸體與泵殼之間的粘性摩擦力矩 4M? ；軸承的摩擦力矩 5M? ；與工作壓力、轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)的不變阻力矩 6M? 等。本設(shè)計(jì)的泵軸屬于后者。 泵軸 泵軸的理論轉(zhuǎn)矩與理論輸入功率 理論轉(zhuǎn)矩是 ZTM ，是指不計(jì)摩擦的驅(qū)動(dòng)泵軸、缸體等勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，也就是說(shuō)，為克服柱塞工作壓力的轉(zhuǎn)矩 ?ZiM 所需的力矩， 即 ?? ZiZT MM （ 424） 通過(guò)一系列數(shù)學(xué)推導(dǎo)可以得 知，一個(gè)柱塞的液體壓力 P對(duì)缸體的 Z軸的轉(zhuǎn)矩將為 ?????? ??? iZPRM Zi ?? 2s intan 將式（ 47）代入上式，得 ?????? ??? iZpRdM Zi ??? 2s i nt a n4 2 （ 425） 將（ 464）與（ 453）、（ 454）比較一下，再聯(lián)系（ 463），便得 當(dāng) Z????0 時(shí)， ? ?022s i n82c o stan ppZZRdMMsZiZT ??????? ???? ???? （ 426） 當(dāng) ZZ 2??? ?? 時(shí)， ? ?022s i n823c o stanppZZRdMMsZiZT ??????? ???? ???? （ 427） 王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 38 這樣平均理論轉(zhuǎn)矩 ZTmeanM 便可按下式確定 ? ?osBosBZ T m e an ppqppqM ???? )?（ （ 428） 式中 Bq —— 液壓泵的排量，（ mL/r） ； os pp、 分別為壓排側(cè)與吸入側(cè)的壓力， Mpa。應(yīng)使通油面積 0f 滿足式 20220 ???? ?Rv ndf ? （ 2cm ） （ 423） 式中 0v —— 窗孔處的允許通流速度， 6~30 ?v m/s。 圖 43缸體校核圖 Checking block diagram 缸孔的徑向變形量 d? ， 按下式驗(yàn)算 ? ? ? ?dd pEd ????? m a x12 ?? （ cm） （ 421） 式中 E—— 材料的彈性模數(shù)，青銅的 ? ? ；)(~1 6 barE ?? ?—— 泊桑系數(shù)，銅 ~?? ； ? ?d? —— 允許徑向變形量， ? ? ? ? ? ?cmd 4107~52 ????? 徑向間隙 。 在壓力 p 的作用下，筒內(nèi)壁任一點(diǎn)的最大切向拉應(yīng)力為 ? ? 74022 221m a x ????? pdD dDq ?? （ bar） （ 418） 最大徑向壓應(yīng) 力為 pjn ??? 3?? （ bar） （ 419） 當(dāng)缸體采用塑性材料時(shí)，用第四強(qiáng)度理論計(jì)算應(yīng)力 王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 36 ? ??? ???? m a x22 443 pdD dD （ bar） （ 420） 對(duì)鋁鐵青銅（經(jīng)鍛打）， ? ? 850~700?? (bar)。計(jì)算時(shí)取三者之中的最小值作為筒壁厚，令其為 min? ，從本設(shè)計(jì)圖中可知 min? 為柱塞孔與柱塞孔之間的最小壁厚，且 ?? ，則厚壁筒的外徑 mmdD m in ?????? ? 。 缸體的強(qiáng)度校核 一般把缸體的受力，按照厚壁筒進(jìn)行計(jì)算。這些力的計(jì)算表達(dá)需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的理論研究和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，有些還需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。故缸體的受力狀況十分重要。該型液壓泵的主要環(huán)節(jié)之一是配油盤，從運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)，希望各滑動(dòng)表面之間不發(fā)生金屬直接接觸，其間形成油膜。計(jì)算比功 值應(yīng)小于材料允許的比功值，即 ? ? ? ?pvnRAFvp ymm ???? c os602%%5 ?? （ 417） 代入數(shù)據(jù)后得： ????mm vp ，符合要求。同時(shí)，比功值大小也和壽命長(zhǎng)短有關(guān)。 若計(jì)算所得的比功值越大，則克服摩擦副的摩擦而消耗的功就越大，從而引起摩擦部位發(fā)熱以及滑靴式斜盤的磨損迅速。因此，滑靴將有一附加繞柱塞球頭的自轉(zhuǎn)。 當(dāng)滑靴沿斜盤平面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓形，長(zhǎng)軸為 ?cos/2R ，短軸為 R2 。剩余壓緊力造成的比壓為： ? ? ? ?pAFAFp ym ????? %%5 ? （ 415） 式中 A—— 輔助支 撐面積。 圖 42滑靴的受力 The force of slip boots 柱塞與滑靴設(shè)計(jì)完成后，便可知其質(zhì)量 ????? 滑柱 mmm g 通過(guò)式（ 211）可知，壓緊力 ?yF ，則 ? ? 316s i 32 ?????? ???? ? ??? 最大斜盤傾角時(shí)總的剩余壓緊力為： ? ? yFF %%5 ???? （ 414） 王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 34 代入數(shù)據(jù)后得： %8 ????F 接觸比壓與比功值的校驗(yàn)所采用的材料不同，所允許的接觸比壓和比功值也不同。實(shí)際的壓緊力較大于上述計(jì)算值要求，這是因?yàn)橹麘T性力和回程 彈簧力均是將滑靴壓向斜盤的力，稱這個(gè)力附加壓緊力。而在滑靴 的平衡計(jì)算中，通常只考慮壓緊力和分離力，而其余的力數(shù)值較小，一般都忽略不計(jì)。在工作狀態(tài)，作用于滑靴的主要力是柱塞對(duì)滑靴的壓緊力。 驗(yàn)算如下： ? ? os/ 22 22 ???? ?? ?q? 符合強(qiáng)度要求。 此外，柱塞在工作中還要分擔(dān)中心彈簧的力，斜盤與滑靴的摩擦力對(duì)柱塞受力影響很小，可以忽略。均布載荷呈線性三角形分布，如圖 41所示。 N力方向與斜盤表面垂直，分力 S， T王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 32 的值分別為 ?? cosNS （ 48） ?? sinNT （ 49） 側(cè)向力 21 RR、 是由垂直 于柱塞軸線的徑向分力 T和離心力 nF 所引起。 ?c o stan2 ?????? RwmamFF zzgxg （ 45） 4 摩擦力 21 FF與 柱塞與缸孔的側(cè)壓力 21 RR、 的摩擦力 21 FF和 分別為 fRF 11 ? （ 46） fRF 22 ? （ 47） 5 斜盤的 法向作用力 N 及 21 RR、 斜盤通過(guò)滑靴作 用在柱塞頭上的法向作用力 N。 1 離心力 1F 21 RwmF z? （ 41） 式中 zm —— 柱塞組的質(zhì)量。 柱塞 柱塞的受力分析 柱塞隨缸體作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，在不同區(qū)域及不同位置時(shí)，受力情況是不 同的。 由此可見(jiàn)本設(shè)計(jì)的柱塞數(shù) 7?Z ，脈動(dòng)性較好。 表 31 不同柱塞時(shí)的流量脈動(dòng)表 at the time of the different flow pulsation plunger Table Z 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 %/? 由表 31可以看出，當(dāng)柱塞為奇數(shù)時(shí)，比相鄰的偶數(shù)時(shí)的流量脈動(dòng)系數(shù)小得多；并且柱塞數(shù)愈多，流量脈動(dòng)系數(shù)就愈小。 m in39。 m a x ?? ?? （ 337） 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 29 ZZRwdQB2s in2c ost a n8239。 m in39。 m a x ?? （ 331） 王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 28 ZZRwdQB ???s inc ostan4 239。 對(duì)于式（ 322），若令 ???ki iA 1 sin?，則 ? ? ?????? ?????????? ???????? ??? ZkZZA ??????? 21s i n22s i n2s i ns i n 1111 ? （ 328） 式中 1? —— 排油區(qū)距最高點(diǎn)位置 A最近的柱塞位置角； Z?2 —— 相鄰兩柱塞間夾角。 RZdzqq B ? （ 326） 式中 Bq —— 泵的排量； Z—— 泵的柱塞數(shù)目。q —— 單個(gè)柱塞排量。 每個(gè)柱塞的排量為 ??? tan24 2239。 轉(zhuǎn)動(dòng)缸體轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)柱塞吸、排油各一次。 m a x ??? Bt BB Q ? （ 323） 式中 BtQ —— 泵的理論流量 。脈動(dòng)系數(shù)的表達(dá)式為： %10039。39。 ??? （ 321） 式中 d —— 柱塞的直徑。 如圖 32所示， 當(dāng)柱塞由上死點(diǎn)位置 A隨缸體轉(zhuǎn)過(guò)任意角度 ? 到達(dá)位置 B的排油過(guò)程中，柱塞收縮的位移為 ?????? t a nc o st a n21 ?RRxxx （ 319） 式中 R—— 柱塞分布圓半徑； ? —— 斜盤傾角； ? —— 柱塞的位置角； x —— 柱塞的位移。BQ —— 整個(gè)泵的瞬時(shí)流量 ； 39。39。這一自轉(zhuǎn)可改善潤(rùn)滑，對(duì)減少摩擦、改善磨損和提高效率都是有益的。對(duì)應(yīng)任一轉(zhuǎn)角 ? 的矢徑 ? 王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 24 ?? 222121 c o st a n1 ????? Ryz （ 37） 矢徑 ? 與橢圓長(zhǎng)軸（ 軸1y ）的夾角為 ? ，則 ?? tanc os11 ??? yztg （ 38） 或 )tan(co s1 ?