【正文】 37 ................................................................................................... 37 控制變量的分類 ................................................................................... 37 變量機(jī)構(gòu)的選型 ................................................................................... 38 變量機(jī)構(gòu)液壓缸內(nèi)徑 nd? 的計算 ........................................................ 39 活塞桿直徑 nD? 的計算 ........................................................................ 40 液壓缸行程 s 的確定 ........................................................................... 41 結(jié) 論 ..................................................................................................... 42 參考文獻(xiàn) .................................................................................................. 43 致 謝 ..................................................................................................... 44 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 1 第 1 章 緒論 引言 軸向柱塞 泵 是 液壓系統(tǒng)中的元件和執(zhí)行元件的重要推動力，廣泛應(yīng)用于工業(yè)液壓和行走液壓領(lǐng)域中，是使用最廣泛的現(xiàn)代液壓元件。軸向柱塞泵，結(jié)構(gòu)緊湊，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，流量均勻，噪音低，轉(zhuǎn)動慣量小，徑向尺寸小，工作壓力高，效率高，容易實現(xiàn)變量的優(yōu)勢 [1]。 軸向柱塞泵國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向 對柱塞泵的研究可謂是歷史悠久，這使得大量的研究和實驗工作，都是為了提高軸向柱塞 泵的流量脈動，以減少震動和噪音，國內(nèi)和液壓界的科學(xué)工作者研究軸向柱塞泵表明：柱塞泵的實際流量是受各種因素的影響，流量脈動是遠(yuǎn)遠(yuǎn)比理論流量脈動大，紋波系數(shù)與柱塞數(shù)的奇偶性無關(guān)。 1985年，德國 Achen大學(xué)流體動力研究所從理論上得出：八柱塞泵在受力、噪聲方面優(yōu)于九柱塞泵，模擬實驗裝置上測得結(jié)果是八樁塞泵的 壓力脈動約為九柱塞泵的 122％。在“流體控制與機(jī)器人” 96學(xué)術(shù)年會上，北京理工大學(xué)的張百海教授就通常工況下，帶有預(yù)壓縮角的軸向柱塞泵流量脈動作了分析，認(rèn)為其流量脈動系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其固有流量脈動系數(shù)，且偶數(shù)泵和奇數(shù)泵具有相同的流量脈動頻率，但他沒有給出實驗證明。此外，北京航空航天大學(xué)的王占林 教授與博士生從柱塞泵的計算機(jī)輔助設(shè)計入手，對斜盤式軸向柱塞泵作了運動學(xué)分析，給出了柱塞分別處于預(yù)升壓過渡區(qū)和預(yù)減壓過渡區(qū)柱塞腔中油液的壓力分布及求解方法，對柱塞泵作了流量仿真分析，得出奇偶數(shù)柱塞泵的流量脈動相差無幾的結(jié)論。 那成烈教授在國家自然科學(xué)資助項目“軸向柱塞泵噪聲控制”的研究，軸向柱塞泵流量脈動，不僅取決于油品質(zhì)量的基金會也 是流體噪聲控制的主要因素之一。在他的指導(dǎo)下，他的很多學(xué)生對軸向柱塞泵的流量和搏動指數(shù)進(jìn)行了大量的研究 [3]。鄧斌，西南交通大學(xué)栽培要流程模擬，理論的順勢流蘇和倒灌流量進(jìn)行了仿真，倒灌的流量比活塞泵的集合流量脈動，使柱塞水壓泵的流量脈動相應(yīng)減少，交通入侵開始，以減少活塞強(qiáng)壓力脈動。 甘肅工業(yè)大學(xué)劉淑蓮?fù)ㄟ^對對稱偏轉(zhuǎn)的油盤軸向柱塞泵流量脈動的理論分析，提出了計算流量脈動的修正公式。同時對帶有橫向傾角減振機(jī)構(gòu)的斜盤酌兩種結(jié)構(gòu)形式的泵流量進(jìn)行了分析與仿真。還指出，流搏動指數(shù)因子的彈性模量和泵靜壓柱塞數(shù)，其次是石油。他的學(xué)生，安徽大學(xué)，劉曉華，軸向柱塞泵和非幾何因素（包括泄露）進(jìn)行了理論分析，計算機(jī)模擬和實際流量脈動動態(tài)測試的幾何因素，最后得出結(jié)論：流暴力脈動，流量脈動頻率與柱塞數(shù)無關(guān)的平價關(guān)系。軸向柱塞泵泄露，國外研究人員是在活塞與氣缸之間的泄漏在成的摩擦損失更感興趣。 Manring討論和撕裂所帶來的泄漏和泵油入侵前的過渡地帶提高，以及七八九活塞泵的流量和理論流程圖比較，結(jié)果表明：泵浦脈沖的實際流量比理論脈動較大，偶數(shù)泵數(shù)據(jù)顯示比奇數(shù)的泵。模擬了各 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 種不同層次的柱塞磨損測量泄漏。 德國漢堡技術(shù)大學(xué)的 RolfLasaar分別從柱塞受力角度和泵的實際流量角度對斜盤式軸向柱塞泵柱塞與缸體的間隙進(jìn)行了較為詳盡的分析，從柱塞所受摩擦力角度：要求間隙取大者；從泄漏量對流壁的影響角度：要求間隙越小越好。 總之，軸向軸塞泵流量脈動是極其復(fù)雜，傳統(tǒng)理論力 難及。更沒有人定量地給出哪些幾何因素和非幾何因素在軸向柱塞泵的流量、壓力中所起的作用和地位。 軸向柱塞泵在發(fā)展中，基本結(jié)構(gòu)保持了穩(wěn)定，高速高壓以及良好的控制方法是其發(fā)展的方向。 為了避免氣蝕現(xiàn)象，在 V 值之后，需按下式做校核計算： 13 pn q C?? （ ） 式中： pC 常數(shù)，對進(jìn)口無預(yù)壓力的油泵 5400pC ? ；對進(jìn)口壓力為 25kgf/cm 的油泵 pC =9100。 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 確定結(jié)構(gòu)參數(shù) 從泵的排量公式 2max=24V d z R t g? ?? ? ?可以看出，柱塞直徑 d ，分布圓半徑 R ,柱塞數(shù) z都是泵的固定結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且當(dāng)原動機(jī)確定之后傳動軸轉(zhuǎn)速 n 也是不變的量。 對于直軸式軸向柱塞泵，斜盤最大傾斜角 max? 在 o1520 之間，而設(shè)計是非通軸式油泵，取上限，即 o=20? 。 柱塞直徑 d 和柱塞分布圓半徑 R 從下列排量公式可得 d 和 R 的關(guān)系式 2max=24V d z R t g? ?? ? ? 2max2Vd R = z tg???? （ ） 01803 sinqzd ztg??? （ ） 當(dāng) 7?z 時， max= = tg ? 由于上式計算出的 ?d 需要圓整化，油泵中常用柱塞直徑為 11 1 1 2 2 2 3 3 所 以 應(yīng) 選 22 mmd ? 。即 ? =? 22= mm （ ） 將柱塞分布圓半徑進(jìn)行圓整取 39R ? mm。 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 6 泵軸 計算與校核 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。 功率和電機(jī)的選擇 根據(jù)排量，轉(zhuǎn)速求出理論功率 663 2 1 0 6 3 1 0 1 5 0 0 5 0 . 4 k w60ttP = p q = p v n?? ? ? ??? （ ） 根據(jù)效率求出實際功率 kwtPP??? （ ） 根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速可以選擇 Y250M 型號電機(jī)，功率 55千瓦，同步轉(zhuǎn)速 min/r1500 。 p 軸傳遞的功率 , KW 。 由于泵后軸為空心軸，則有： 30 4(1 )PdA n ?? ? （ ） 式中 1=dd? ， 即空心軸的內(nèi)徑 1d 與外徑 d 之比， 通常取 ?? 。 因為該泵軸為傳動軸，所以支持承載扭矩，為了考慮兩者循環(huán)特性的不同的影響，引入折合系數(shù) ? ， 則計算應(yīng)力為 22ca ）（4 ???? ?? （ ） 因為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力WTWTT 2???,因為后軸為花鍵軸，所以根據(jù)花鍵的抗扭界面系數(shù) 的計算公式， 可得軸的合成 強(qiáng)度為 c a 1225595500001500 4 4 .1 2 [ ] 5 51 [ 4 2 ( 4 6 4 2 ) ( 4 6 4 2 ) 7 8 ]3 2 4 6TW???? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? 故滿足強(qiáng)度。這兩個運動的合成，使柱塞軸線上任何一點的運動軌跡是一個橢圓。 柱塞運動學(xué)分析 運動規(guī)律 ： 當(dāng)泵工作時，柱塞滑靴有 兩個運動，一個是相對往復(fù)運動汽缸和其他被牽連在 旋轉(zhuǎn)圓筒的運動，而這兩個運動的合成，球中心， 滑靴 和球窩的軌跡是一個橢圓形的中心。 如圖 所示，柱塞相對于缸體的位移 S 、速度 u 、加速度 a 可分別按下列各式計算： (1 )S R tg cos??? ? ? （ ） = dSu R t g s i ndt ? ? ??? （ ）2 22dSa R t g c o sdt ? ? ?? ? ? （ ） 圖 柱塞運動的行程 S 、速度 u 、加速度 a 與缸體轉(zhuǎn)角的關(guān)系如圖 所示。 圖 滑靴運動規(guī)律分析圖 其運動軌跡是一個橢圓。因此，其平均旋轉(zhuǎn)角速度等于缸體角速度，即 1500 2 1 5 7( r a d / s )60h? ? ?? ? ? ? （ ） 流量及流量脈動率 流量 Q 的計算：當(dāng)油泵有 z 個柱塞（下列計算中 z 均為奇數(shù)），柱塞間的角距 2=z?? 時，如令 1q 、 2q 、 3q 、 ...... iq 分別為各排油柱塞 瞬間 的 理論流 量 3[cm/ min] ， 1u 、 2u 、3u 、 ...... ru 分別 為各柱塞的相對缸體的速度 [cm/min]，則 2211 sin44q d u d R t g?? ? ? ??? ； 2222 s i n ( )44q d u d R t g?? ? ? ? ?? ? ?； 2233 s i n ( 2 )44q d u d R t g?? ? ? ? ?? ? ?； ………………………………… 22 s i n [ ( 1 ) ]44iiq d u d R t g i?? ? ? ? ?? ? ? ?。 （ ） 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 tQ 是 2? 以為周期變化的，其每秒脈動頻率為 30nzf ? ，七缸柱塞泵的流量脈動圖形如圖 圖 流量脈動示意圖 當(dāng) 0?? 、 2? 、 ? 時，可得瞬時流量的最小值為 3min 10421 ???? ??? ctgtgRFQ Zt （ ） 而當(dāng) 4??? 、 34? 、 54? 時，可得瞬時流量的最大值為 3max 1 1024tzQ F R t g c t g ??? ?? ? ? （ ） 油泵的平均流量 tavgQ 可按下式計算： 232 1 0 9 8 . 8 1 / m i n4tavgQ n d R t g? ? ? ??? ? ? ? ? ?? （ ） 脈動率的計算 當(dāng) 7z? ，即為奇數(shù)時 = ( ) 0 . 0 2 5 32 4 2 7 4 7t g t gzz? ? ? ?? ? ? ? ??? （ ） 當(dāng) z 為偶數(shù)時 %10042 ???? ztg ??? （ ） 利用以上兩 式計算值，可以得到以下內(nèi)容： 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 表 脈動率的計算值 Z 5 6 7 8 9 10 11 ）%（? 由以上分析可知： 數(shù)量，流量脈動率也隨著 增加。 泵瞬時流 量是一周期脈動