【正文】 （r/min）(ml3/r)1/3 無預(yù)壓的液壓泵（工業(yè)用） 5400 （工業(yè)用） 9100 （車輛用） 14400高級 （工業(yè)用） 11400航空機(jī)用 9100對于一般工業(yè)用的液壓泵，如果沒有告訴泵的排量，而通常泵以異步交流電動機(jī)和內(nèi)燃機(jī)拖動，轉(zhuǎn)速是已知的。這樣做的優(yōu)點：一是徑向載荷由轉(zhuǎn)子軸承承受，泵軸只傳遞轉(zhuǎn)矩，故可以細(xì)些；二是因轉(zhuǎn)子軸承是大型軸承，功率可以大些。此次設(shè)計的70SCY14型斜盤式軸向柱塞泵為了便于加工制造，采用三體結(jié)構(gòu)，傳動軸采用單段結(jié)構(gòu)，回程密封加力裝置采用一根中心彈簧，變量機(jī)構(gòu)直接設(shè)置在泵的后端，與泵軸成垂直布置。6．斜盤式軸向柱塞泵的變量機(jī)構(gòu)，依其對泵軸的關(guān)系分類，有平行、垂直和斜向等三種布置。5．配油部位，是盤式配油的軸向柱塞泵的關(guān)鍵部位，人們?yōu)槭怪幱诹己玫墓ぷ鳡顩r作了大量的研究試驗工作。斜盤與滑靴滑動表面直接接觸的結(jié)構(gòu)，是最簡單的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計方面力圖使之形成理想的靜壓支承，可是，總不能十分理想的解決，而在滑靴與斜盤平面之間增設(shè)了一個止推板，該止推板在工作過程中可以自行繞其軸線旋轉(zhuǎn)，以調(diào)整磨損部位，使之磨損均勻，更重要的是便于維修。一根以調(diào)節(jié)滿足配油機(jī)構(gòu)的要求，這樣便可以達(dá)到各取所需，安裝調(diào)整方便，但其銅制球頭常有研損，不如圖17中的鋼球好些。前種結(jié)構(gòu)用不用一根彈簧既要滿足柱塞回程與滑靴預(yù)密封要求，又要滿足配油機(jī)構(gòu)的要求，這往往不盡合理，可是最簡單。常見的是第一種和第四種方式相結(jié)合，即是說，當(dāng)泵轉(zhuǎn)速成低，吸入管路阻力小，吸入高度低時，可以靠中心彈簧使柱塞返回，吸入油液，有自吸能力，而當(dāng)轉(zhuǎn)速高、吸入管路阻力大時，就需以一定的灌注壓力充入油液。）。通常，為了使前斜盤式的泵軸粗一些，前斜盤式軸向柱塞泵的柱塞分布圓半徑通常比后斜盤式的大一些，因而，柱數(shù)個數(shù)比后斜盤式的多（一般前者為Z=9，后者為Z=7），斜盤的傾角也要比后斜盤式的小一些（一般，前者βMAX=15176。后斜盤式軸向柱塞泵的泵軸，因是懸臂軸，所以還需裝設(shè)一個轉(zhuǎn)子軸承，通常采用短圓柱滾子軸承，此外，還有采用特制短圓柱滾子軸承，滾針軸承與流體動力軸承。兩段結(jié)構(gòu)，其兩根軸間以花鍵連接，泵軸上的外負(fù)荷由兩個軸承支承，泵軸在工作時的變形不致影響到配油表面，另外，還可以提高泵軸承強(qiáng)度；一段結(jié)構(gòu)就沒有這兩優(yōu)點，但可以是泵軸的結(jié)構(gòu)最簡單。目前多采用三體結(jié)構(gòu)的殼體。兩體結(jié)構(gòu)（即前述的整體泵殼結(jié)構(gòu)）雖然件數(shù)少，誤差環(huán)節(jié)少，可是加工很難保證其粗度和光潔度的要求（軸承孔對配流盤座落平面的不垂直度，以及該平面的不平直度與光度等），而三體結(jié)構(gòu)（即前述的分段泵殼結(jié)構(gòu)）雖比前者多一段，即多一個誤差環(huán)節(jié)，但加工方便，容易保證上述粗度和光潔度要求，進(jìn)而達(dá)到性能要求的的精度和光潔度。 柱塞泵的結(jié)構(gòu)剖析斜盤式軸向柱塞泵，由于應(yīng)用日益廣泛，使人們關(guān)注這種泵，相繼做了不少改進(jìn)。由17a所示，這種變量機(jī)構(gòu)可以使斜盤的傾角在一定范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)，因而，液壓泵的流量便可在正向最大排量和反向最大排量之間無級調(diào)節(jié)變量。變量活塞始終跟隨伺服滑閥即拉桿移動，變量活塞的稱勸帶動銷18，使斜盤19繞鋼球A之中心轉(zhuǎn)動，改變斜盤傾角β，因而改變泵的排量，進(jìn)而改變泵的流量。當(dāng)拉桿14向下移動時，打開上閥口，使下腔d內(nèi)的壓力油液經(jīng)過流道有流入上腔g。變量型液壓泵的變量型式有：手動、伺肥、壓力補償、恒壓、恒流量等多種型式，至于各種變量形式將在第五章詳述。所述及的這種液壓泵是容積式的，所以，其流量取決于缸體的轉(zhuǎn)速成和泵的排量，亦即改變其中任一個可改變泵的流量。如果缸體轉(zhuǎn)向不變，改變斜盤傾角的方向，如圖19所示，使柱塞球頭中心沿斜盤滑動的軌跡變成虛線時，柱塞的工作行程變發(fā)生互易，因而，液壓泵的流向亦轉(zhuǎn)換。這些循環(huán)進(jìn)行就會使缸體均布有Z個柱塞的液壓泵連續(xù)不斷地吸入油液。柱塞位于上死點的狀況和位于下死點一樣，也是既不向內(nèi)也不向外移動，相對移動速度為零，柱塞窗口也被配流盤的隔擋封閉。當(dāng)缸體沿圖示方向轉(zhuǎn)動時，位于1處的柱塞既不向外也不向內(nèi)移動，此時柱塞窗口被配流盤的隔擋封閉。中心彈簧8通過外套10將缸體壓緊于配流盤1上，起預(yù)密封作用，同時又是使柱塞回程的加力裝置。如圖17a所示，泵軸11與缸體2為花鍵連接，驅(qū)動缸體旋轉(zhuǎn)，使均布于缸體中的七個柱塞5繞軸軸線轉(zhuǎn)動，第個柱塞頭部有一滑靴6。本次設(shè)計的CY141型軸向柱塞泵要求我們采用要求采用手動伺服變量。其次，該類柱塞泵對油液的污染敏感，對濾油精度要求較高；此外由于該類泵發(fā)展較晚，工藝、結(jié)構(gòu)不如CY型泵成熟。但是，該PVB型輕型軸向柱塞泵也具有通軸式軸向柱塞泵自身的缺點：首先，通軸式軸向柱塞泵由于兩端用軸承支撐，支撐點相距較遠(yuǎn)，因此在傳動軸設(shè)計得很粗，這樣才不會導(dǎo)致軸因受力過大出現(xiàn)變形等剛度不合格的問題。其次，變量機(jī)構(gòu)的活塞與傳動軸平行或接近平行，并作用于斜盤的外緣，因此有利于縮小泵的徑向尺寸，又可以減小變量機(jī)構(gòu)所需的操縱力。 在設(shè)計查閱資料過程中我們知道PVB型輕型軸向柱塞泵具有如下優(yōu)點：首先，在上面我們已經(jīng)提到PVB型輕型軸向柱塞泵是通軸式后斜盤軸向柱塞泵，而通軸式軸向柱塞泵其主軸穿過斜盤，且軸的兩端一般是用滾動軸承支撐，取消了非通軸式那種用支撐缸體的大軸承。變量方式改變斜盤傾角變量機(jī)構(gòu)簡單改變缸體傾角變量機(jī)機(jī)構(gòu)復(fù)雜軸承受力徑向力與軸向力均不大徑向力與軸向力均較大，體積與重量不大大理論排量qTml/r4500501000工作壓力MPa213521最高壓力MPa284035效率%85928895斜盤式軸向柱塞泵，依其出軸方式可分為后斜盤式與前斜盤式兩種。表11 斜盤式與斜軸式軸向柱塞泵特點比較型式斜盤式（盤式配流）斜軸式結(jié)構(gòu)與加工結(jié)構(gòu)簡單，有后斜盤式與前斜盤式之分，高精度零件的數(shù)量少。目前斜盤式軸向柱塞泵的連續(xù)工作壓力多數(shù)在2135MPa之間，其峰值壓力為2840MPa左右，轉(zhuǎn)速一般都在3000r/min以下，排量大都在300500ml/r，近年來已發(fā)展到2336ml/r?？墒牵Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝性差，需要使用大容量止推軸承，因而高壓連續(xù)工作時間往往受到限制，成本高。；作液壓馬達(dá)時，βmax=30176。斜盤式與斜軸式軸向柱塞泵相比較，各有所長，如表11所示。圖12 軸向柱塞泵分類軸向柱塞泵，依其配油方式有閥式和盤式之分，如上圖12所示。軸向柱塞泵主要有結(jié)構(gòu)緊湊，單位功率體積小，重量輕，壓力高，變量機(jī)構(gòu)布置方便，壽命長等優(yōu)點。該類泵的壓力較低，設(shè)計輕巧。缸體采用粉末冶金或球墨鑄鐵成型，其他零件也盡可能采用精密鑄造或粉末冶金成型。PVB45輕型通軸式軸向柱塞泵，是一種 壓力較低、結(jié)構(gòu)較簡單、質(zhì)量較輕的經(jīng)濟(jì)型軸向柱塞泵。由于軸向柱塞泵的柱塞中心線與油缸體的軸線平行或接近于平行，它具有密封性好，工作壓力高，在高壓下仍能保持相當(dāng)高的容積效率和總效率的特點。柱塞泵按柱塞排列方向不同，分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩大類。所以，柱塞泵具有壓力高、容積效率高、流量調(diào)節(jié)方便和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。柱塞泵是依靠柱塞在缸體內(nèi)往復(fù)運動，使密封工作腔容積產(chǎn)生變化來實現(xiàn)吸油、壓油。關(guān)鍵詞：通軸式 后斜盤式 柱塞 滑靴 配流盤 回程盤 缸體 斜盤 耳軸 容積效率 機(jī)械效率 變量機(jī)構(gòu) 恒壓控制 雙邊滑閥 第一章 概 論在液壓系統(tǒng)中，液壓泵的功能是將電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī)等原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓的壓力能，向系統(tǒng)提供壓力油并驅(qū)動系統(tǒng)工作，屬于液壓動力元件。為使滑靴緊靠在止推板上，我采用一個集中返回彈簧，通過回程盤把柱塞組件推靠在止推板上。斜盤體上耳軸軸線與傳動軸的軸線在同一個平面內(nèi)，這樣使泵的性能得到了保證；滑靴與斜盤這對摩擦副中形成具有一定壓強(qiáng)的油膜，油膜內(nèi)的壓強(qiáng)是有外加有壓油液形成的，我們采用剩余壓緊力法設(shè)計滑靴，從而使泵的容積效率及滑靴與斜盤這對摩擦副的潤滑得到了可靠的保證。介紹了該類泵的薄弱環(huán)節(jié)，討論配流機(jī)構(gòu)和各主要運動副零部件的設(shè)計方法。畢業(yè)設(shè)計（論文）PVB柱塞泵計算說明書目錄目錄 1第一章 概 論 3 斜盤式軸向柱塞泵的概況 4 軸向柱塞泵的工作原理 11 柱塞泵的結(jié)構(gòu)剖析 13 柱塞泵的主要參數(shù) 16第二章 運動分析 19 運動學(xué) 19 流量及其脈動 23第三章 受力分析 27 27 缸體受力 36 433．4泵軸受力 45第四章 主要部位設(shè)計 48 48 4比功率的驗算 50 55 滑靴副的壓緊系數(shù)、比功率的驗算 584．3回程盤的設(shè)計計算 604．4缸體的設(shè)計計算 62 62 66 67 配流盤的壓緊系數(shù)、比功率的驗算 75 774．7斜盤機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 804．8泵軸的設(shè)計計算 82第五章 伺服變量機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 85 概 述 865．2伺服機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 875．3伺服變量機(jī)構(gòu)在外供壓力時的靜動特性 96參考文獻(xiàn) 103外文翻譯及原文 104致謝 131 PVB型輕型軸向柱塞泵的設(shè)計 摘要 本說明書介紹了PVB型輕型軸向柱塞泵的概況、原理、用途及結(jié)構(gòu)形式。PVB輕型柱塞泵的設(shè)計計算主要從泵的結(jié)構(gòu)特點出發(fā)，分析關(guān)鍵部位的受力情況及力學(xué)計算。配流盤常采用帶卸荷槽的非對稱重疊型配流盤，它與后泵蓋采用了銷定位；斜盤機(jī)構(gòu)中加設(shè)止推板是為了使泵的機(jī)械效率不受影響。為了防止柱塞在缸孔中運動時受到液壓卡緊力的作用，設(shè)計柱塞時我們采用開均壓槽的結(jié)構(gòu)形式。該泵的變量機(jī)構(gòu)為恒壓變量機(jī)構(gòu)，其實質(zhì)為恒壓定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，我們采用一個零開口雙邊滑閥進(jìn)行控制。具有以下共同的基本特征：；2．液壓泵的理論流量與泵的轉(zhuǎn)速成下比；3．在不考慮泄漏和及液體的壓縮性時，液壓泵的理論流量與工作壓力無關(guān)。由于柱塞與缸體內(nèi)孔配合精度高，密封性能好，只需改變柱塞的工作行程就能改變泵的排量。柱塞泵常用于高壓大流量和容積高速系統(tǒng)中。本次畢業(yè)設(shè)計為PVB45輕型軸向柱塞泵的設(shè)計，采用恒壓控制的變量方式。因此，軸向柱塞泵作為中高壓及高壓油源，廣泛地用于各個工業(yè)部門。圖11為我國邵陽液壓件廠引進(jìn)的美國Vickers公司PVB型輕型通軸柱塞泵。變變量機(jī)構(gòu)采用單作用變量缸，用彈簧使變量斜盤復(fù)位。 斜盤式軸向柱塞泵的概況近年來，容積式液壓傳動的高壓化趨勢，使柱塞泵尤其軸向柱塞泵的采用日益廣泛。不足之處是對油液的污染敏感，濾油精度要求高，成本高等。閥式軸向柱塞泵由于吸排油閥的滯后現(xiàn)象，限制了泵軸轉(zhuǎn)速不能高于1500r/min左右，再加上變量困難及閥式配油泵失去了液壓機(jī)械的可逆性（即不能換向或作液壓馬達(dá)使用），所以，閥式軸向柱塞泵主要用作32MPa以上的定量泵，而變量型液壓泵主要是盤式配油的軸向柱塞泵。斜軸式軸向柱塞泵采用了驅(qū)動盤機(jī)構(gòu)，使柱塞缸體不承受側(cè)向力，所以，缸體對配流盤的傾復(fù)的可能性小，有利于柱塞副與配油部位工作，另外，允許的傾角大（一般情況，作泵時，βmax=25176。）。斜盤式軸向柱塞泵，由于配流盤與缸體、滑靴與柱塞這兩對高速運動副均采用了靜壓支承，省去了大容量止推軸承，具有結(jié)構(gòu)緊湊，零件少，工藝性好，成本低，體積小，重量輕等優(yōu)點，從而使該型泵獲得了迅速發(fā)展，一些原來生產(chǎn)斜軸式軸向柱塞泵的廠家也先后發(fā)展了斜盤式軸向柱塞泵。斜盤式軸向柱塞泵，由于體積小，重量輕，變量機(jī)構(gòu)簡單，慣性小，幫適用于移動設(shè)備與自動控制系統(tǒng)，如起重運輸機(jī)械、礦山機(jī)械、機(jī)床與鍛壓冶金機(jī)械的液壓系統(tǒng)中。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有鉸式與無鉸式兩種，高精度零件的數(shù)量多。斜盤位于泵軸后端的，稱為后斜盤式軸向柱塞泵，如圖13a所示；斜盤位于泵軸前端的，稱為前斜盤式軸向柱寒泵，如圖13b所示圖13 a 前斜盤式軸向柱塞泵, b后斜盤式軸向柱塞泵我們設(shè)計的PVB45輕型軸向柱塞泵屬于前斜盤式軸向柱塞泵該泵從總體結(jié)構(gòu)上看可分為兩部分:：該部分也稱為泵的工作部分，是整個結(jié)構(gòu)的核心部分，其他部分都是圍繞它進(jìn)行的：根據(jù)工作機(jī)的工況要求來控制斜盤的傾角，通過改變斜盤的傾角來改變泵的排量，進(jìn)而使泵的輸出壓力基本保持不變，以滿足工作機(jī)的要求。這樣既改善了傳動軸的受力狀態(tài)，有為提高軸承轉(zhuǎn)速創(chuàng)造了有利的條件。而且，它還具有非通軸式泵的一般特點，即變量機(jī)構(gòu)布置方便，壽命長。然而軸設(shè)計的很粗必然是泵的徑向尺寸增大。但從發(fā)展趨勢來看，它是比較有前途的。 軸向柱塞泵的工作原理下面我們心手動伺服變量軸向柱塞泵為例說明斜盤式軸向柱塞泵的工作原理。中心彈簧8通過內(nèi)套鋼球A、壓盤7將滑靴缸體旋轉(zhuǎn)時，柱塞隨缸體轉(zhuǎn)動的同時，相對缸體作往復(fù)運動，完成吸排油的工作，油液通過油道a吸入式排出。圖19 斜盤式軸向柱塞泵的工作原理為了便于柱塞工作過程起見，將圖17a從下死點沿柱塞分布圓分布圓展開，如圖19所示。當(dāng)柱塞離開下死點時，因中心加力裝置拖動而使柱塞相對缸體向外移動而使柱塞相對缸體的向外移動，使其底腔形成負(fù)壓，如圖19所示的4處，油液通過配流盤的配油窗口被吸到柱塞底腔內(nèi)，這時，柱塞處于吸入行程，該行程直至柱塞達(dá)到5處，即上死點為止。缸體繼續(xù)轉(zhuǎn)動，柱塞便離開上死點，將被斜盤推壓而向缸內(nèi)移動，產(chǎn)生壓力，壓排油液，如圖19所示的8處，油液便通過配流盤的配油窗口排入壓力管路，這時柱塞處于壓排行程，該行程直至柱塞達(dá)到1處，即下死點為止。假若斜