【正文】 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 ? ? ? ?dld ~? （ 24） 王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 10 取 ? ? )( cml d ??? 2 底部通油孔尺寸及間隔 0? 缸體柱塞孔底部的油 窗孔的范圍角為 0? ，應(yīng)盡力擴(kuò)大，以減少油壓反推力矩 fM 的脈動(dòng)值，其最小間隔 0? 應(yīng)滿足下式 ? ? )(~ i n2 0000 cmR ???? ?? （ 25） 從設(shè)計(jì)圖中不難得知 ? ? 21s i ???? ??? （ 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 Mp 30? 時(shí) ? ?dl ~20? , 取 ???? dl （ 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 ?s? mm 平衡槽，深為 ~；寬為 ~；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 3d 包球直徑 3d 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： ?? cos2 prFy ? （ 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。新結(jié)構(gòu)滑靴外徑對(duì)內(nèi)徑的比值一般為 ~。已知 mmd 145 ? ，取內(nèi)徑 mmdd 54 ??。 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 0p 升至 p 所需的壓縮量為 V? ，對(duì)應(yīng)的柱塞位移量為 x? ，缸體的回轉(zhuǎn)角（即封閉加壓范圍角）為 1?? ，缸體的回轉(zhuǎn)角（即封閉減壓范圍角）為 2?? ，則 ? ???????????????????????????????????tan24tan244tan8c o s1tan442020200212122RdVRdVSdVVEppVEpVVRdRdxdV???????? （ 214） 所以 ? ? ?????? ?????? ?????? tan2121a rc c os 2 001 Rd VE pp ?? （ 215） 同理可得 ? ??????? ????? tan41a rc c os 2 002 RdE ppV?? （ 216） 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 式中 VV,? —— 單位為 3cm ； ?0V —— 柱塞在下死點(diǎn)處（ ??? ），柱塞腔內(nèi)殘留的容積 ? ?3cm ； 0V —— 柱塞本身的排油腔體積 ? ?3cm ； 0pp、 —— 高、低壓腔的壓力（ bar）； E—— 液體的彈性模數(shù)， ? ? barE 4102~ ?? ； S—— 柱塞行程， ? ?cmRS ?? tan2 。 把 ??? 等設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)代入式 (218)，等式右面為 54 ????? ??? ?? ? 由此 kd 與 kl 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 1?? 可得 )(),( cmlcmd kk ?? 把 ??? 等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)代入式（ 218），等式右面為 54 ????? ??? ?? ? 同理可得相對(duì)于 2?? 的阻尼孔尺寸 )()( cmlcmd kk ?? ， 而 ??? ??? 0 (219) 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 配油孔及內(nèi)、外密封帶的尺寸 如圖 24 所示， 4321 RRRR 、 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)滿足下式 ? ?? ?? ? ? ?? ?smRRQv tp /3~26 2223 ?????? ?? (220) 式中 tQ —— 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)； pv —— 配油孔上的平均油流速度（ m/s）。 ra ???? ???? 根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn) 取 cmR ? cmR ? cmR ? 把數(shù)據(jù)代入式（ 220）得 ? ?? ?? ? )/ 22 smv p （????? ? ， 符 合要求。 2 考慮離心力對(duì)泄漏的影響，一般取 ? ?? ?3412 1~ RRRR ??? (222) 根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn) 王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 18 取 cmR ? 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 ? ? ? ?2/3/22222 ??????? ?????? ???????? ?????? ????fmpxPN ， 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。本設(shè)計(jì)采用比壓校驗(yàn)。 壓盤(pán)及斜盤(pán)尺寸的確定 壓盤(pán)（返回盤(pán)）尺寸的確定 圖 26 壓盤(pán)的尺寸 platen size 由受力分析可知，滑靴中心在斜盤(pán)上的運(yùn)行軌跡是一橢圓，其長(zhǎng)軸為maxcos?R ，短軸為 R，所以壓盤(pán)上滑靴安放孔中心的半徑 mR (即壓盤(pán)滑靴孔的分布半徑 )為 os 112 os 112m a x??????? ?????????? ??? ?RR m cm （ 226） 滑靴的包球外徑 3d 已知，盤(pán)孔與 2d 的最小間隙為 1? ，則盤(pán)孔直徑 pd 為? ?13 2??d ，再加上兩倍的因偏心而向外（或向內(nèi)）移動(dòng)的量 ???????? ?? mRRmaxcos，遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 即 16c os os22 m a x13 ??????? ????????????? ?????? ?mp RRdd cm 式中 1? —— 最小間隙，取 。 斜盤(pán)尺寸的確定 斜盤(pán)的最大外徑，應(yīng)能保證滑靴底面全部落在其上。 式中 ? —— 余量， )(~ cm?? 。如圖 31所示 ,設(shè)斜盤(pán)平面相對(duì)缸體橫截面的傾角為 ? ,取坐標(biāo)系 oxyz ， 并以通過(guò) oxy 平面的點(diǎn) A（ A為柱塞球頭中心的起始點(diǎn)）為缸體轉(zhuǎn)角 ? 的計(jì)算起點(diǎn)（開(kāi)始?jí)河偷狞c(diǎn) ）。由于軸向運(yùn)動(dòng)方向 x軸正向相同，所以柱塞相對(duì)缸孔軸向移動(dòng)的速度 v 為： 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 ?s inta n ??? wRddv tx （ 32） 式中 w —— 缸體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度（ rad/s）； v —— 柱塞相對(duì)缸體的軸向速度（ cm/s） ； R —— 柱塞軸線在缸體中的分布圓半徑（ cm） ； t —— 時(shí)間 (s)； ? —— 缸體轉(zhuǎn)角（ wt?? ）。 柱塞因旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的徑向（即向心）加速度 ra 為 )/( 22 scmRwar ? （ 35） 滑靴運(yùn)動(dòng)分析 滑靴除了與柱塞一起相對(duì)缸體往復(fù)運(yùn)動(dòng)及隨缸體旋轉(zhuǎn)之外，還與柱塞球頭一起沿斜盤(pán)平面做平面運(yùn)動(dòng)。 為了得到柱塞上的滑靴相對(duì)斜盤(pán)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，將坐標(biāo)系 oxyz ，以 oz 為軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò) ? 角，得 111 zyox 坐標(biāo)系，點(diǎn) B在 111 zyox 的坐標(biāo)系中以 1B 表示（見(jiàn)圖 31），其坐標(biāo)值為 ????????????????s inc o sc o sc o s0111RzzRyyx （ 36） 由式（ 36）可見(jiàn)， 1B 點(diǎn)在 11zoy 平面上的軌跡為一橢圓，其長(zhǎng)軸為 ?cosR ，短軸為 R。 當(dāng) ?? 1n? （ 1n 為包括 0的自然數(shù)）時(shí)， hw 有最小值，為 ?? cosmin wwh （ 311） 滑靴在 11zoy 平面內(nèi)轉(zhuǎn)一周的時(shí)間與缸體轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間相等，所以其平均角速度 hmw 與 w 相同，即 wwhm? （ 312） 滑靴沿斜盤(pán)表面與橢圓軌跡相切的滑移速度為 hv 時(shí)，則 ?? ????? 222222c oss i nc os c oss i nc os ?? ?? Rwwv hh （ 313） 由上式可以得出，當(dāng) ???? 25232 、? ??時(shí)， hv 便達(dá)到最大值， 為 maxmax cos??wRvh （ 314） 而當(dāng) ?? 、0? ??時(shí)， hv 便達(dá)到最小值，為 wRvh ?min （ 315） 滑靴沿斜盤(pán)平面的平均滑動(dòng)速度為 遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 ?? ???? 20 2220 s i ns i n122 ?? ????? dwRdvv hsp （ 316） 該積分為第一類橢圓積分，當(dāng) ?? 2021 ??? 時(shí)，其值為 ，所以 wRwRv sp 2 ?? ? （ 317） 另外，滑靴在旋轉(zhuǎn)中，由于離心的作用，滑靴對(duì)于斜盤(pán)之壓力的作用線，將偏離滑靴的軸線，在此力所引起的摩擦力的作用下，滑靴、柱塞在運(yùn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)快慢取決于旋轉(zhuǎn)摩擦力的大小，各有所異。 瞬時(shí)流量及脈動(dòng)品質(zhì)分析 瞬時(shí)流量計(jì)算 由于泵有多個(gè)柱塞同時(shí)在排油腔和進(jìn)油腔，所以泵 的瞬時(shí)流量，為同一瞬時(shí)所有處于排油腔的柱塞之瞬時(shí)流量之和， 即 ???ki iB 139。 （ 318） 式中 39。iQ —— 每個(gè)柱塞的瞬時(shí)流量； k —— 同時(shí)處于排油區(qū)的柱塞數(shù)目。 柱塞的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為 ?? ? s intan ???? wRdtddx dddv tx （ 320） 每個(gè)柱塞的瞬時(shí)流量為 王迪：軸向柱塞泵設(shè)計(jì) 26 iii RwdvdQ ??? s i nt a n44 2239。 整個(gè)泵的瞬時(shí)流量為 ?? ?? ??? ki iki iB Rwd 121 39。 s i nt a n4 ?? （ 322） 圖 32瞬時(shí)流量及其脈動(dòng) Instantaneous flow and pulse 脈