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直軸式軸向柱塞泵畢業(yè)設(shè)計(jì)-展示頁(yè)

2024-12-15 15:23本頁(yè)面
  

【正文】 泄漏。在下面介紹的液壓泵功率計(jì)算就要涉及到以上參數(shù)。 液壓泵的總效率 B? 等于容積效率 Bv? 與機(jī)械效率 Bm? 的乘積,即 BmBvB ??? ?? ( 16) 功率 液壓泵是將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成輸出液體壓力能的轉(zhuǎn)換裝置。 可見(jiàn),泵的機(jī)械效率 Bm? 能反映出泵的機(jī)械損失大小 。液壓泵的容積效率通常是指在額定壓 力和額定轉(zhuǎn)速下的值。液壓泵的效率包括容積效率(記為 BV? )和機(jī)械效率(記為 Bm? )。從圖還可以看出,隨著工作壓力 p的增加,實(shí)際流量 BQ 而下降,其主要原因是工作壓力增加而泄漏流量也隨著增加所致。在不加特殊說(shuō)明情況下,液壓泵的流量均指實(shí)際流量而言。 通常當(dāng)液壓泵的零件之間隙越大,工作壓力越大,油液黏度越小,則液壓泵泄漏流量就越大。泄漏流量包括 內(nèi)漏和外漏兩部分,內(nèi)漏是由高壓腔漏到低壓腔部分,外漏是指高壓腔的油液直接漏到回油管路中的部分。理論 流量 BtQ 與工作壓力 p之間關(guān)系曲線如圖 12所示。 液壓泵的理論流量是指在沒(méi)有泄漏情況下,單位時(shí)間內(nèi)排出液體的體積,通常用 BtQ 表示。 液壓泵的流量是指在單位時(shí)間內(nèi),液壓泵所排出的液體體積 ,通常用 BQ 來(lái)表示,其單位為 L/min 或 mL/min。 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 排量和流量 液壓泵的排量是指液壓泵在沒(méi)有泄漏情況下,傳動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所排出的液體體積 ,通常用 Bq 表示,其單位為 L/r 或 mL/r。 實(shí)際工作壓力是指液壓泵在實(shí)際工作條件下,排液口所具有的具體壓力值,簡(jiǎn)稱(chēng)為工作壓力。 顯然,同一臺(tái)泵的額定壓力小于最高壓力。 額定壓力是指根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,液壓泵在正常工作條件下所允許的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)情況下的最大壓力值,即液壓泵銘牌標(biāo)注的壓力值(亦稱(chēng)公稱(chēng) 壓力) ,通常用 Hp表示 。 王迪:軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 4 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 ) 1 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。 王迪:軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 2 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與傳動(dòng)軸的軸線平行或略有傾斜的柱塞泵,而徑向柱塞泵的柱塞軸線與傳動(dòng)軸的軸線互相垂直。 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,缸體軸線與傳動(dòng)軸的軸線重合,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。 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 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, 理論 流量 (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 kp 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 Bn ,則液壓泵的理論流量為 BBBt nqQ ?? ( 11) 圖 12 泵的各種流量與工作壓力之間關(guān)系曲線圖 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 p? 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 BQ? 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 HBpQL ?? ( 12) 式中 Hp —— 泵額定壓力; 王迪:軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 6 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 BQ 表示。實(shí)際流量、理論流量和泄漏流量三者關(guān)系為 BBtB Q ??? ( 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B? 表示。 液壓 泵的容積效率 BV? 是指實(shí)際 流量 BQ 與理論流量 BtQ 的比值,即 BBHBtBBtBBtBtBBv nqLpQ ????????? 11? ( 14) 可見(jiàn),液壓泵的容積效率 Bv? 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 Bm? 是指理論 輸入 功率 BitN (不包含機(jī)械磨損所消耗的功率)與實(shí)際輸入功率 BiN (包含因機(jī)械磨損消耗的功率)之比值,即 BBtBimB itBiB itBm MMN NNNN ?????? (15) 式中 mN? —— 機(jī)械磨損所消耗的機(jī)械功率; BitN —— 泵的理論輸入功率; BiN —— 泵的實(shí)際輸入功率; BitM —— 泵的理論輸入力矩; BiM —— 泵的實(shí)際輸入力矩; 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 Bm? —— 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 BtBB QpN ??ot ( 17) 式中 Bp —— 泵輸出液體的壓力, Pa; BtQ —— 泵的理論流量, sm/3 ; BtN —— 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 BB i tBvBmBiBvB i tBvB o tBvBtBBBB NNNNQpQpN ?????? ???????o ( 19) 王迪:軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 8 式中 Bp —— 泵輸出液體的壓力, Pa; BQ —— 泵的實(shí)際流量, sm/3 ; Bv? —— 泵的容積效率; Bm? —— 泵的機(jī)械效率; B? —— 泵的總效率; BotN —— 泵的 理論 輸出功率, W; BitN —— 泵的理論 輸入 功率, W; BiN —— 泵的實(shí)際輸入功率, W。 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 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 0 0100 0 ????? vn Qq ? (ml/r) (21) 式中 Q—— 泵的 額 定流量( l/min); n—— 泵的 額定 轉(zhuǎn)速( r/min); v? — — 容積 效 率,一般取 ~?v? ,這里取 ?v? 。 確定 RdZ 和、? ( 1) ? 由排量公式 ?? tan2 2 ZRdq ? 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 ?? 18~15max ?? ,這里取?16max ?? 。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 ?RZd? ,則可按下式試算 R: )( 3 cmZqR ??? ? 取 )( cmR? ( 22) 再由排量公式確定柱 塞直徑: )( cmZR qd ??? ? 取 )( cmd ? ( 23) 缸體的其它尺寸
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