【正文】 況更加惡劣。平衡式葉片泵定子大、小圓弧之間過(guò)渡曲線的形狀和性質(zhì)決定了葉片的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)泵的性能和壽命影響很大，所以定子曲線問(wèn)題主要也就是大、小圓弧之間連接過(guò)渡曲線的問(wèn)題。由于定子曲線對(duì)葉片泵的排量、輸出流量的脈動(dòng)、沖擊振動(dòng)、噪聲、效率和使用壽命都有重要影響，所以定子曲線是葉片泵設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。最簡(jiǎn)單的情況是定子曲線的速度特性在整個(gè) 角范圍內(nèi)保持為常數(shù)，這時(shí)只要處于吸油區(qū)的葉片數(shù)k=常數(shù)，就有常數(shù)=常數(shù)，輸出流量的脈動(dòng)就為零。在這種情況下使葉片與定子保持接觸而不脫空的條件是，即要求對(duì)定于曲線的徑向加速度加以限制，以保證葉片的離心加速度大于定于曲線矢徑增長(zhǎng)的加速度。值得注意的是，定子長(zhǎng)、短半徑的差值對(duì)加速度值的影響很大，如果差值太大，即定子曲線的升程太大，則徑向運(yùn)動(dòng)的速度和加速度將很大，有可能會(huì)出現(xiàn)葉片的離心力不足以克服加速外伸運(yùn)動(dòng)的慣性力，以致跟不上定子曲線矢徑的增長(zhǎng)而脫離定子的現(xiàn)象。若，葉片在該點(diǎn)將出現(xiàn)瞬間脫離定子的現(xiàn)象；若，則葉片對(duì)定于產(chǎn)生很大的沖擊力，二者均會(huì)引起撞擊噪聲和嚴(yán)重磨損。為了消除徑向速度的突變，要求定子曲線處處光滑連續(xù)，與大、小圓弧的連接點(diǎn)處有公共切線。把因加速度突變而引起的沖擊稱為“軟沖”。此外，為了減輕閉死容積高壓回流或高壓噴流所引起的沖擊和高壓流體噪聲，往往還要求擴(kuò)大定子曲線的范圍角，使定子曲線具有預(yù)壓縮或預(yù)擴(kuò)張的功能。根據(jù)高等數(shù)學(xué)的知識(shí)： (37) 當(dāng)葉片沿轉(zhuǎn)子徑向放置時(shí)，定子曲線的壓力角也就是葉片與定子接觸的壓力角。 由式可見(jiàn)，越大，相應(yīng)的越小，則越大。 綜上所述，對(duì)定子曲線的速度、加速度和加速度變化率等特性和曲線升程的具體要求歸納如下：1速度特性 要求速度特性曲線連續(xù)光滑，沒(méi)有突變。圖36定子曲線的速度組合為保證泵的輸出流量脈動(dòng)?。笙噜忛g隔為葉片間隔角的任意點(diǎn)之速度組合等于或近于常數(shù)。要求 2加速度特性 要求加速度特性曲線連續(xù)光滑，沒(méi)有突變，不出現(xiàn)加速度為無(wú)窮大的點(diǎn)。 3加速度變化串 要求曲線連續(xù)光滑，沒(méi)有突變，不出現(xiàn)J值為無(wú)窮大的點(diǎn)。 J值在較小范圍內(nèi)變化且保持連續(xù)的定子曲線能在一定程度上控制葉片的振動(dòng)，稱為低噪聲曲線。4升程 當(dāng)定子長(zhǎng)半徑一定時(shí)，增大升程可以不增大泵的外形尺寸而獲得較大的排量。由于不同類型曲線的值與之間的比例系數(shù)不同，所以采取不同的定子曲線時(shí)，允許的最大升程即允許的長(zhǎng)、短半徑之差也不同。、比較和選擇1等加速等減速曲線等加速等減速曲線是目前應(yīng)用的最廣泛的一種曲線，它的優(yōu)點(diǎn)是在葉片不“脫空”的條件下，可以得到最大的值，此外，因曲線是斜直線，容易組合成=常數(shù)的情形，即容易實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)流量均勻。 a b 圖37等加速等減速曲線的速度組合a，k=2 b,k＝4如圖37所示，只要定子曲線范圍角正好是葉片間隔角的偶倍數(shù)，即處在定子曲線范圍內(nèi)的葉片數(shù)k保持為某個(gè)偶數(shù)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中葉片所在點(diǎn)的速度組合就能保持為常數(shù)，使輸出流量脈動(dòng)為零。在和三處出現(xiàn)加進(jìn)度的突變，使J為無(wú)窮大，產(chǎn)生很大的沖擊振動(dòng)。2正弦加速曲線正弦加速曲線雖然消除了加速度的突變，但在曲線端點(diǎn)和處仍有J的突變，存在激振作用。但曲線在和處存在加速度的突變，該兩處的J為無(wú)窮大，激振嚴(yán)重。但這種曲線在和的端點(diǎn)上速度有突變，以致加速度出現(xiàn)無(wú)窮大，所以必須對(duì)曲線兩端進(jìn)行修正。修正的阿基米德螺線雖然特性曲線均連續(xù)無(wú)突變，但在等處加速度特性曲線出現(xiàn)不光滑的折點(diǎn)，所以J有突變，仍然有激振作用。5高次型曲線高次曲線能夠充分滿足葉片泵對(duì)定子曲線徑向速度、加速度和加速度變化率等項(xiàng)特性的要求，尤其在控制葉片振動(dòng)、降低噪聲方面具有突出的優(yōu)越性，為現(xiàn)代高性能低噪聲葉片泵廣泛采用。 當(dāng)n＝5時(shí)，矢徑的三階導(dǎo)數(shù)為，是一個(gè)二次多項(xiàng)式，還可以進(jìn)一步求解兩次導(dǎo)數(shù)。若，則不能滿足此要求。因此，為了限制值，以保證葉片受力良好，不脫離定子，方程次數(shù)也不宜太高，一股取。為了使定子曲線兩端與大、小圓弧連續(xù)光滑銜接，5次曲線必須滿足的最基本的邊界條件是：當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)滿足以上兩組六項(xiàng)邊界條件的高次曲線方程是5次曲線方程： (39)根據(jù)邊界條件1，確定前三項(xiàng)系數(shù)為 故曲線方程變?yōu)? 為了方便后面進(jìn)一步計(jì)算各項(xiàng)系數(shù)，將方程改寫為 (310)相應(yīng)有 (311) (312)根據(jù)邊界條件，當(dāng)，即時(shí)，可列出線性代數(shù)方程組: 解此方程組得到其余三項(xiàng)系數(shù)為 因此滿足前述基本邊界條件的5次曲線方程為 (313)這是適用于葉片泵定子的最簡(jiǎn)單的高次曲線方程，稱為典型高次曲線方程。與等加速等減速曲線相比，這種曲線值略小，值略大，輸出的流量均勻性基本相同，而值較小。但是由于在邊界上沒(méi)有設(shè)置約束加速度變化率J的條件，所以盡管J在曲線自身范圍內(nèi)連續(xù)光滑，但在兩均與圓弧銜接處仍有一定的突變，即端點(diǎn)上仍有一定的激振沖擊。從控制葉片的振動(dòng)和噪聲來(lái)說(shuō)，上述幾種定子曲線都不具備良好的特性，對(duì)這些曲線進(jìn)行適當(dāng)修正雖然可以使特性得到某種程度的改善，促仍然很難根除加速度變化率J的突變和由此產(chǎn)生的激振，北比制造時(shí)不易準(zhǔn)確控制修正段的長(zhǎng)短，所以實(shí)際很少應(yīng)用。由于建立方程時(shí)用邊界條件約束了曲線兩端的值，所以特性不僅在曲線自身范圍內(nèi)連續(xù)光滑，而且在端點(diǎn)上也沒(méi)有突變，完全消除了“硬沖”、“軟沖)是一種綜合性能較好的曲線，能獲得較好的低噪聲效果。 加之，本設(shè)計(jì)平衡式葉片泵為普通葉片泵，普通葉片泵一般壓力范圍在，而本設(shè)計(jì)額定壓力為，壓力較高，為改善其力學(xué)與振動(dòng)性能，故選擇綜合性能較好的5次曲線作為葉片泵的定子曲線。****本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 參數(shù)的計(jì)算4 參數(shù)的計(jì)算 流量計(jì)算 (41)葉片泵為固定側(cè)板型，查泵資料得：容積效率取則 (42) (43)式中，T為作用在泵軸的扭矩，單位為；為角速度，單位為rad/s；n為轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 (45) 扭矩計(jì)算 在沒(méi)有摩擦損失和泄漏損失的理想情況下，軸功率與液壓功率相等，所計(jì)算出的功率值為泵的理論功率。由前面的式子導(dǎo)出驅(qū)動(dòng)泵的理論扭矩為= Nm (47)實(shí)際上，泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要消耗一部分附加扭矩去克服摩擦阻力，所以驅(qū)動(dòng)泵軸所需的實(shí)際扭矩比大，實(shí)驗(yàn)測(cè)得取值=96%。 雙作用葉片泵設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)表由上計(jì)算得：額定排量qMl/r額定壓力pMPa額定轉(zhuǎn)速nr/min平均理論流量 L/min實(shí)際扭矩T1450輸入功率kw有效輸出功率 kw理論功率kw實(shí)際流量L/min實(shí)際扭矩T****本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 整體設(shè)計(jì)計(jì)算5 整體設(shè)計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)子材料選擇： 轉(zhuǎn)子作為與軸的連接部分，主要是力的承受著，葉片鑲嵌在轉(zhuǎn)子里，它承載著葉片，帶動(dòng)葉片做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，葉片同時(shí)在其中做伸縮運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子半徑r應(yīng)根據(jù)花鍵軸孔尺寸和葉片長(zhǎng)度L考慮，取花鍵軸直徑 初選 (51)再根據(jù)初選值計(jì)算得到的葉片長(zhǎng)度L調(diào)整r的大小。在系列設(shè)計(jì)中，確定徑向尺寸后，取不同的寬度B，可獲得一組排量規(guī)格不同的泵。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料可略取 (53)式中 ──定子小半徑。根據(jù)轉(zhuǎn)子半徑，則考慮轉(zhuǎn)子工作強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子上螺釘孔，取轉(zhuǎn)子的大徑尺寸D=58mm。由z=10,設(shè)計(jì)相鄰葉片槽夾角由葉片長(zhǎng)度L和葉片根部通壓力油的孔設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子槽和轉(zhuǎn)子槽根部通壓力油孔位置。4 校核轉(zhuǎn)子槽根強(qiáng)度 圖52 轉(zhuǎn)子槽受力情況葉片和轉(zhuǎn)子槽相互工作面間的作用方式為擠壓和磨損由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第4篇表4317查得材料的許用擠壓應(yīng)力為 計(jì)算轉(zhuǎn)子的最大工作應(yīng)力 (54)式中，T——為實(shí)際轉(zhuǎn)矩， D——轉(zhuǎn)子直徑， B——轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾龋? ——葉片伸出長(zhǎng)度，當(dāng)轉(zhuǎn)子剛剛離開(kāi)壓油區(qū)時(shí)，轉(zhuǎn)子承受最大擠壓應(yīng)力 (55) 故轉(zhuǎn)子槽根滿足強(qiáng)度條件。高速鋼的工藝性能好，強(qiáng)度和韌性配合好，因此主要用來(lái)制造復(fù)雜的薄刃和耐沖擊的金屬切削刀具，也可制造高溫軸承和冷擠壓模具等。和其它高速鋼一樣，常被稱為“白鋼”、“鋒鋼”或“風(fēng)鋼”空冷即可淬火。Z過(guò)大，葉片占用工作容腔的有效容積量大，影響泵的排量，而且轉(zhuǎn)子槽數(shù)增多，也影響轉(zhuǎn)子強(qiáng)度，并增加了加工工作量。再考慮平衡式葉片泵的輸出流量均勻性，在定子曲線上，葉片數(shù)z與定子曲線特性適當(dāng)匹配，即要使處于定子曲線范圍內(nèi)各葉片的徑向速度之和保持或近似于常數(shù)。綜合以上幾點(diǎn)，此處選擇葉片數(shù)為 Z=10 圖53 葉片前傾角度由設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)選擇，設(shè)計(jì)采用新觀點(diǎn)的葉片安放方式，即 葉片厚度應(yīng)保證在最大壓力下工作時(shí)具有足夠的抗彎強(qiáng)度和鋼度。葉片厚度，一般取此處，取 為使葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)靈活，葉片伸縮式留在槽內(nèi)的最小長(zhǎng)度應(yīng)不小于葉片總長(zhǎng)的2/3，即 (56) 則 (57)調(diào)整轉(zhuǎn)子半徑后，驗(yàn)算葉片長(zhǎng)度值 故葉片長(zhǎng)度L=10mm滿足要求。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第4篇表4317查得材料的許用剪應(yīng)力為 則葉片工作最大切應(yīng)力 故 (58) 式中，T——為實(shí)際轉(zhuǎn)矩， D——轉(zhuǎn)子直徑， B——轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾龋? ——葉片厚度，由式(58)得 故葉片滿足強(qiáng)度要求。曲線特性：則由式(518)和(515)(516)(517)得，1速度特性 (519)該設(shè)計(jì)的曲線的速度特性： 2該設(shè)計(jì)曲線的加速度特性： (520) 3該設(shè)計(jì)曲線的加速度變化率特性： (521) 1葉片不脫離定子的條件葉片泵正常工作的必要條件之一是葉片頂部與定子內(nèi)表面保持可靠的接觸密封，以形成密閉的工作容積。 圖57 吸油區(qū)時(shí)作用在葉片的徑向力一般認(rèn)為，葉片進(jìn)入排油區(qū)段之后，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的增加，葉片與定子內(nèi)曲線接觸點(diǎn)A距轉(zhuǎn)子中心的矢徑越來(lái)越短，葉片是在定子內(nèi)表面的強(qiáng)制作用下逐漸縮進(jìn)轉(zhuǎn)子槽中，一般不會(huì)出現(xiàn)“脫空”現(xiàn)象。根據(jù)圖57，征忽略液壓作用力和摩擦力的情況下，葉片在轉(zhuǎn)子半徑方向上所受的力有離心力、定子對(duì)葉頂接觸反力的徑向分力、葉片以加速度向外伸出滑動(dòng)需克服的慣性力。是定子內(nèi)曲線矢經(jīng)增長(zhǎng)的加速度，取決于定子曲線的特性。3定子曲線最大壓力角的驗(yàn)算定子曲線某點(diǎn)矢徑與曲線該點(diǎn)的法線之夾角稱為定子曲線的壓力角，如圖35所示。根據(jù)式33和式35，壓力角過(guò)大會(huì)使定子對(duì)葉片的作用力與葉片方向之間的夾角增大，導(dǎo)致橫向分力的增大見(jiàn)圖3圖32，使葉片受力狀態(tài)惡化，影響泵的壽命和效率。因此，為了不使壓力角過(guò)大，應(yīng)限制定子曲線徑向速度的最大值。得 由上 葉片泵最大壓力角不能過(guò)大，壓力角過(guò)大則葉片工作狀況惡劣，故由上式得，故定子曲線滿足設(shè)計(jì)要求。定子外徑：平衡式葉片泵裝配時(shí)，定子、轉(zhuǎn)子和左、右配油盤用螺釘組裝成一份零件后再裝入泵體內(nèi)，由定子最大內(nèi)半徑，按定子所需強(qiáng)度和工作要求，和配流盤配合時(shí)油窗大小，結(jié)合定子上螺釘?shù)牟贾玫惹闆r，取定子外徑2螺釘孔尺寸螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)選擇：參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（單行本）—第4篇連接與緊固》表4