【正文】 圖11直軸式軸向柱塞泵 Straightaxis axial plunger pump 壓力液壓泵的壓力通常指泵的排液口排出液體所具有的相對(duì)壓力值，常用單位為帕（Pa）。中心彈簧8通過(guò)外套10將缸體壓緊于配油盤(pán)1上，起預(yù)密封作用，同時(shí)又是使柱塞回程的加力裝置。中心彈簧8通過(guò)內(nèi)套鋼球1壓盤(pán)7將滑靴壓緊于軸線(xiàn)成某一傾角并支撐于變量殼體13的斜盤(pán)15上。傳動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，完成一次吸油和排油動(dòng)作。當(dāng)傳動(dòng)軸從軸端看，沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，柱塞5自下向上回轉(zhuǎn)的半周內(nèi)，既要隨轉(zhuǎn)動(dòng)缸體作圓周運(yùn)動(dòng)，又要逐漸往外伸出，使柱塞底部的密封容積不斷增加，產(chǎn)生局部真空，低壓油經(jīng)泵吸油口、配油盤(pán)吸油窗孔吸入泵內(nèi)。通過(guò)某種措施，可以保證每個(gè)柱塞的左端始終緊貼在斜盤(pán)表面上（允許柱塞與斜盤(pán)有相對(duì)滑動(dòng)），并使柱塞缸體的右端面緊靠在配油盤(pán)上（允許兩者之間有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)）。柱塞缸體沿圓周均勻分布有幾個(gè)（一般為奇數(shù)個(gè)）平行于傳動(dòng)軸的柱塞孔，每個(gè)柱塞孔中都裝有柱塞5，柱塞可在柱塞孔中自由滑動(dòng)。下面介紹直軸式軸向柱塞泵的工作原理：如圖11所示，直軸式軸向柱塞泵的主要零件有斜盤(pán)15，柱塞5，缸體2，配油盤(pán)1和傳動(dòng)軸11等。3） 吸液腔與排液腔必須隔開(kāi)，即不能同時(shí)相互溝通。所以，這種泵又稱(chēng)為容積式液壓泵。液壓泵若正常工作，必須具備以下基本條件：1） 存在密封容積并且發(fā)生變化。相對(duì)于其他類(lèi)型液壓泵，該泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、無(wú)極變量、具有可逆性（可作泵，也可作馬達(dá)）、壓力高、噪音低（相對(duì)于斜軸式），效率高，制造成本較低，在我國(guó)使用較為廣泛。其中通軸泵的泵軸需要有足夠的支承剛度，不僅要驅(qū)動(dòng)缸體旋轉(zhuǎn)，而且要保證在承受缸體傳來(lái)的側(cè)向力時(shí)不致出現(xiàn)過(guò)大的變形。斜盤(pán)式軸向柱塞泵的許用工作壓力和轉(zhuǎn)速都較高，變量性能優(yōu)異，且結(jié)構(gòu)緊湊，功率質(zhì)量比大，容積效率高。軸向柱塞泵分為直軸式和斜軸式兩種。柱塞泵按其柱塞在缸體孔中排列方式不同，分為軸向泵和徑向柱塞泵兩類(lèi)。軸向柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、單位功率體積小、重量輕、工作壓力高、容易實(shí)現(xiàn)變量等優(yōu)點(diǎn)。目前液壓傳動(dòng)的高壓化發(fā)展趨勢(shì)，使柱塞泵尤其是軸向柱塞泵得到了相應(yīng)的發(fā)展。若按液壓泵的結(jié)構(gòu)不同可將液壓泵分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵。尤其是近年來(lái)，液壓設(shè)備的年增長(zhǎng)率一直遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它機(jī)械設(shè)備，許多機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)形式已逐漸被液壓傳動(dòng)所取代。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前言液壓傳動(dòng)技術(shù)是一種近代工業(yè)技術(shù)，可以借助導(dǎo)管向任一位傳遞動(dòng)力；可以借助控制壓力油液的流動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的預(yù)定控制；可以實(shí)現(xiàn)小型機(jī)械化；可以實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊大范圍的無(wú)極調(diào)速；可以遠(yuǎn)距離操縱確定運(yùn)動(dòng)部分的位置、運(yùn)動(dòng)方向的變換、增減速度；便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等，因而適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械的自動(dòng)化發(fā)展，廣泛應(yīng)用于各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中，象飛行器、各種工作母機(jī)、建筑機(jī)械與車(chē)輛、塑料機(jī)械、起重機(jī)械、礦山機(jī)械和船舶等等，均使用著液壓傳動(dòng)，而且應(yīng)用日益廣泛。由于液壓技術(shù)自身的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得液壓技術(shù)的發(fā)展速度非常驚人。而液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，是液壓系統(tǒng)中必不可少的一部分。柱塞泵又分為軸向柱塞式和徑向柱塞式。1 軸向柱塞泵概述柱塞泵是依靠柱塞在缸體孔內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，造成密封容積的變化，來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和排油。這類(lèi)泵多用于農(nóng)林機(jī)械、起重運(yùn)輸設(shè)備、工程機(jī)械、船舶甲板機(jī)械、冶金設(shè)備、火炮和空間技術(shù)中。軸向柱塞泵是指柱塞的軸線(xiàn)與傳動(dòng)軸的軸線(xiàn)平行或略有傾斜的柱塞泵，而徑向柱塞泵的柱塞軸線(xiàn)與傳動(dòng)軸的軸線(xiàn)互相垂直。 直軸式軸向柱塞泵概況直軸式軸向柱塞泵是缸體直接安裝在傳動(dòng)軸上，缸體軸線(xiàn)與傳動(dòng)軸的軸線(xiàn)重合，并依靠斜盤(pán)和彈簧使柱塞相對(duì)缸體往復(fù)運(yùn)動(dòng)而工作的軸向柱塞泵，亦稱(chēng)斜盤(pán)式軸向柱塞泵。斜盤(pán)式軸向柱塞泵由于泵軸和缸體的支承方式不同，又可分為通軸式和缸體支承式（非通軸式）。而非通軸泵則在缸體的前端設(shè)置一個(gè)大直徑的專(zhuān)用軸承裝以直接承受側(cè)向力，泵軸只用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。 直軸式軸向柱塞泵的工作原理柱塞泵是液壓泵的一種，故先敘述液壓泵的基本工作條件。密封容積的變化是液壓泵實(shí)現(xiàn)吸液和排液的根本原因。2） 密封容積在變化過(guò)程中，分別與吸、排液腔相溝通。4） 油箱內(nèi)液體絕對(duì)壓力必須不小于大氣壓力，這是容積式液壓泵能吸液的外部條件。斜盤(pán)15和配油盤(pán)1固定不動(dòng)，缸體2固定在傳動(dòng)軸11上并通過(guò)軸承支撐在泵的殼體內(nèi)。配油盤(pán)1通過(guò)定位銷(xiāo)固定在泵殼體底部，其上的腰形孔分別與泵體上的吸、排油孔相通。于是，柱塞處在最下端時(shí)，因伸出缸孔尺寸最短，柱塞右端面與缸孔內(nèi)表面圍成的密封工作容積為最?。划?dāng)柱塞運(yùn)行到最上端時(shí)，因伸出缸孔的尺寸最長(zhǎng)，柱塞右端面與缸孔內(nèi)表面圍成的密封容積達(dá)最大。柱塞在自上而下半周內(nèi)回轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞在作圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還要逐漸向缸孔內(nèi)縮回，使柱塞底部密封容積不斷減小，高壓油從配油盤(pán)的排油窗孔，泵排油孔進(jìn)入系統(tǒng)。泵軸11與缸體2為花鍵連接，驅(qū)動(dòng)缸體旋轉(zhuǎn)，使均布于缸體中的七個(gè)柱塞5繞泵軸軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)柱塞頭部有一滑靴6。當(dāng)缸體旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞隨缸體轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，相對(duì)缸體作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成吸油和排油工作。 直軸式軸向柱塞泵的主要性能參數(shù)本設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)參數(shù)如下：額定工作壓力32Mpa，(l/min)和額定轉(zhuǎn)速1500r/min。在液壓泵中，常提到的壓力油額定壓力、最高壓力和實(shí)際壓力三種形式。最高壓力是指根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，液壓泵超過(guò)額定壓力后所允許的短暫運(yùn)轉(zhuǎn)情況下的最大壓力值，常用表示。液壓泵的最高壓力通常要受強(qiáng)度和密封條件的限制。通常所提液壓泵的壓力就是指實(shí)際工作壓力。液壓泵的排量?jī)H取決于它的結(jié)構(gòu)幾何尺寸，而與泵的工作載荷和轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。液壓泵的流量包括理論流量、泄漏流量和實(shí)際流量三種形式。若液壓泵的轉(zhuǎn)速為,則液壓泵的理論流量為 （11）圖12泵的各種流量與工作壓力之間關(guān)系曲線(xiàn)圖 a variety of pump flow and the relationship between work stress curve可見(jiàn)，液壓泵的理論流量只與排量和轉(zhuǎn)速有關(guān)，而與工作載荷是無(wú)關(guān)的。液壓泵的泄漏流量是指在壓力差的作用下，經(jīng)泵零、部件之間隙泄漏掉的液體質(zhì)量，通常用表示。通常用泄漏系數(shù)L來(lái)表征液壓泵的泄漏程度，其表達(dá)式為 （12）式中 ——泵額定壓力； L——泵泄漏系數(shù)。液壓泵是實(shí)際流量是指液壓泵在實(shí)際具體工作情況（存在泄漏）下，單位時(shí)間內(nèi)所排出的液體體積，通常表示。實(shí)際流量、理論流量和泄漏流量三者關(guān)系為 （13）此關(guān)系也可由圖12看出。 效率液壓泵的效率是表征液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中功率損耗的一個(gè)系數(shù)，可用表示。液壓泵的容積效率是指實(shí)際流量與理論流量的比值，即 （14）可見(jiàn)，液壓泵的容積效率反映出泵容積損失大小，當(dāng)泵的工作壓力愈高，泄漏系數(shù)愈大，泵的排量愈小，轉(zhuǎn)速愈低，零件之間隙愈大，油液黏度愈低，泵的容積效率就愈低，容積損失就愈大。液壓泵的機(jī)械效率是指理論輸入功率（不包含機(jī)械磨損所消耗的功率）與實(shí)際輸入功率（包含因機(jī)械磨損消耗的功率）之比值，即 (15)式中 ——機(jī)械磨損所消耗的機(jī)械功率；——泵的理論輸入功率；——泵的實(shí)際輸入功率；——泵的理論輸入力矩；——泵的實(shí)際輸入力矩；——泵的機(jī)械效率。液壓泵的機(jī)械磨損主要體現(xiàn)在軸與軸承、軸與密封件和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件之間，若它們之間的磨損愈大，導(dǎo)致機(jī)械功率損耗愈大，機(jī)械效率就愈低。體現(xiàn)機(jī)械能的重要參數(shù)是轉(zhuǎn)矩和角速度，反映液體壓力能的主要參數(shù)則是液體的壓力和流量。液壓泵的功率包括理論輸入功率、理論輸出功率、實(shí)際輸入功率和實(shí)際輸出功率。理論輸出功率是指在不考慮泵容積損失前提下，輸出液體所具有的液壓功率，即 （17）式中 ——泵輸出液體的壓力，Pa； ——泵的理論流量，； ——泵的理論輸出功率，W。實(shí)際輸出功率是指在考慮泵的容積損失前提下，輸出液體所具有的實(shí)際液壓功率，即 （19）式中 ——泵輸出液體的壓力，Pa； ——泵的實(shí)際流量，； ——泵的容積效率； ——泵的機(jī)械效率；——泵的總效率；——泵的理論輸出功率，W；——泵的理論輸入功率，W；——泵的實(shí)際輸入功率，W。2 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 缸體的設(shè)計(jì) 確定排量q(ml/r) (21)式中 Q——泵的額定流量（l/min）； n——泵的額定轉(zhuǎn)速（r/min）； ——容積效率，一般取，這里取。 確定（1）由排量公式可知，如果增大，可以減小其它尺寸，但受力分析中已指出過(guò)，增大對(duì)柱塞的受力不利，通常，這里取。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)取定：一般半周型多取Z=7，通軸型多取Z=9，能使結(jié)構(gòu)較為緊湊。初算時(shí)，可取，則可按下式試算R： 取 （22）再由排量公式確定柱塞直徑： 取 （23） 缸體的其它尺寸1 缸體底的厚度缸孔底部因加工多成錐形，其最薄處的厚度 （24）取 2 底部通油孔尺寸及間隔缸體柱塞孔底部的油窗孔的范圍角為，應(yīng)盡力擴(kuò)大，以減少油壓反推力矩的脈動(dòng)值，其最小間隔應(yīng)滿(mǎn)足下式 （25）從設(shè)計(jì)圖中不難得知 （cm），符合要求。圖21缸孔底部的油窗孔Figure 21 at the bottom of the oil cylinder fenestrae缸體設(shè)計(jì)完成后還要校核通油面積的油流速度，詳見(jiàn)第四章。通常時(shí) ,取 （cm） （26）圖22柱塞的有關(guān)尺寸 Dimensions of the plunger（2）高壓比低壓需要較大的留缸長(zhǎng)度，因?yàn)楦邏簳r(shí)側(cè)向彎力大，留缸長(zhǎng)度大，可避免柱塞和缸孔的側(cè)應(yīng)力過(guò)大。取mm平衡槽，~；~；槽與槽的間隔t為2~10mm（近似為行程的一半）。 滑靴的設(shè)計(jì)計(jì)算 直徑包球直徑一般略小于柱塞直徑d，可以使滑靴頸部有一部分進(jìn)入缸孔中，從而縮短軸向尺寸。 滑靴底面靜壓支撐的設(shè)計(jì)滑靴的設(shè)計(jì)有兩種方法。本設(shè)計(jì)采用“剩余壓緊力設(shè)計(jì)法”。剩余壓緊力法的實(shí)質(zhì)是將高壓油引入滑靴—斜盤(pán)摩擦副的兩滑動(dòng)面之間，靠高壓油的靜壓力平衡絕大部分壓緊力，而剩余壓緊力用以保證滑靴壓緊斜盤(pán)。其次，是壓緊力等于分離力。壓緊力為： （211）式中 r——柱塞半徑。采用這種方法設(shè)計(jì)滑靴后，前端仍要采用一定的阻尼器。輔助支撐面積可以承受剩余壓緊力，減少接觸比壓。另外滑靴的引油孔是進(jìn)入滑靴底部的通道。也就是說(shuō)壓降要很小，否則造成實(shí)際分離力下降，等于增大了壓緊力，使摩擦副的工作條件惡化。圖23滑靴結(jié)構(gòu) the agencies of slip boots為使密封帶下的壓力場(chǎng)能得到充分利用，一般不宜將密封帶設(shè)計(jì)的過(guò)寬，尤其是在剩余壓緊力大、摩擦面光潔度較高的情況下。~。已知，取內(nèi)徑。 配油盤(pán)的設(shè)計(jì)計(jì)算配油盤(pán)是軸向柱塞泵的關(guān)鍵零件之一，它的作用是分配油液，幫助軸向柱塞泵完成吸、排油任務(wù)。 間隔角及阻尼孔尺寸為了防止柱塞內(nèi)腔的油液，由高壓到低壓或由低壓到高壓的瞬間接通中，因油液的突然膨脹和壓縮所產(chǎn)生的噪聲和功率損耗，可采用帶減震孔型的配油盤(pán)（如圖24）。這樣，當(dāng)缸體窗口與排油孔接通時(shí)，柱塞腔內(nèi)壓力已達(dá)到排油壓力，就防止了壓力突變。比單一正封閉型配油盤(pán)用的多。假設(shè)柱塞腔油液的溶劑V，壓力由升至所需的壓縮量為，對(duì)應(yīng)的柱塞位移量為，缸體的回轉(zhuǎn)角（即封閉加壓范圍角）為，缸體的回轉(zhuǎn)角（即封閉減壓范圍角）為，則 （214）所以 （215）同理可得 （216）式中 ——單位為； ——柱塞在下死點(diǎn)處（），柱塞腔內(nèi)殘留的容積； ——柱塞本身的排油腔體積；——高、低壓腔的壓力（bar）；E——液體的彈性模數(shù)，；S——柱塞行程。把等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)代入式(218)，等式右面為由此與由上式約束，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)并利用試帶法，相對(duì)于可得把等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)代入式（218），等式右面為 同理可得相對(duì)于的阻尼孔尺寸而 (219) 配油孔及內(nèi)、外密封帶的尺寸如圖24所示，為內(nèi)外密封帶的尺寸，半徑從小到大。1 配油窗孔的流速限制與許用圓周速度配油窗口的油流速度應(yīng)滿(mǎn)足下式 (220)式中 ——泵的平均幾何流量（l/min）；——配油孔上的連筋角(rad)；——配油孔的間隔角(rad)；——配油孔上的平均油流速度（m/s）。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)取 把數(shù)據(jù)代入式（220）得，符合要求。2 考慮離心力對(duì)泄漏的影響，一般取 (222)根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)取 代入式（222）后，不難看出符合要求。把設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)代入式（223）得，符合要求。輔助支撐通常有平面輔助支撐、動(dòng)壓支撐、靜壓支撐和滾動(dòng)軸承輔助支撐等，本設(shè)計(jì)采用常用的平面輔助支撐。本