【正文】 傾斜角 r， 迫使柱塞在柱塞腔內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在這過(guò)程中，柱塞腔剛好與配油盤吸油窗相通，油液被吸人柱塞腔內(nèi)，這是吸油過(guò)程。在這過(guò)程中，柱塞腔剛好與配油盤排油窗相通，油液通過(guò)排油窗排出?？梢?jiàn)，缸體每轉(zhuǎn)一圈，各個(gè)柱塞有半周吸油、半周排油。如果改變傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)方向或斜盤的傾斜方向，就可改變泵的吸、排油方向；泵的排量大小可通過(guò)改變斜盤的傾角 r 的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。 1斜盤 2回程盤 3滑靴 4柱塞 5缸體 6配油盤 7傳動(dòng)軸 圖 11 直軸式軸向柱塞泵工作原理 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計(jì) 4 2 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計(jì) 給定數(shù)據(jù) 最大工作壓力 max 35P MPa? 額定流量 Q=100L /min 額定轉(zhuǎn)速 n=1450r/min 柱塞設(shè)計(jì) （ 1）柱塞結(jié)構(gòu)型式的選擇 軸向柱塞泵均采用圓柱形柱塞。但由于接觸 應(yīng)力大，柱塞頭部容易磨損﹑剝落和邊緣掉塊，不能承受過(guò)高的工作壓力，壽命較低。 2）線接觸式柱塞 如圖 21（ b）所示，柱塞頭部安裝有擺動(dòng)頭，擺動(dòng)頭下部可繞柱塞球窩中心擺動(dòng)。擺動(dòng)頭與斜盤的接觸面之間靠殼體腔的油液潤(rùn)滑，相當(dāng)于普通滑動(dòng)軸承，其 ? ?pv 值必須限制在規(guī)定的范圍內(nèi)?；ヅc斜盤間為面接觸，接觸應(yīng)力小，能承受較高的工作壓力。目前大多采用這種軸向柱塞泵。采用空心結(jié)構(gòu)還可以利用柱塞底部高壓油液使柱塞局部擴(kuò)張變形補(bǔ)償柱塞與柱塞腔之間的間隙，取得良好的密封效果。但空心結(jié)構(gòu)無(wú)疑增加了柱塞 在吸排油過(guò)程中的剩余無(wú)效容積。 綜上，本設(shè)計(jì)選用圖 21（ c）所示的型式。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資 料，在缸體上各柱塞孔直徑 Zd 所占的弧長(zhǎng)約為分布圓周長(zhǎng) fD? 的 75%，即 fZdD? ? 由此可得 9 3 . 8 20 . 7 5 0 . 7 5fD Zm d ???? ? ? ? 式中 m 為結(jié)構(gòu)參數(shù)。對(duì)于軸向柱塞泵，其 m 值如表 21所示。 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計(jì) 6 由上式計(jì)算出的 Zd 數(shù)值要圓整化，并應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取標(biāo)準(zhǔn)直徑 ,應(yīng)選取 20mm. 柱塞直徑 d? 確定后，應(yīng)從滿足流量的要求而確定柱塞分布圓直徑 fD ，即 24 1 . 9 5 3 9tbfzbQD d m md tg Z n???? ? ? （ 22） 2）柱塞名義長(zhǎng)度 l 由于柱塞圓球中心作用有很大的徑向力 T，為使柱塞不致被卡死以及保持有足夠的密封長(zhǎng)度，應(yīng)保證有最小留孔長(zhǎng)度 0l ，一般取： 20bp Mpa? 0 ( )zld?? 30bp Mpa? 0 (2 )zld?? 因此，柱塞名義長(zhǎng)度 l 應(yīng)滿足： 0 max minl l s l? ? ? 式中 maxs — 柱塞最大行程； minl — 柱塞最小外伸長(zhǎng) 度，一般取 m in d mm==。 圖 22 柱塞尺寸圖 為使柱塞在排油結(jié)束時(shí)圓柱面能完全進(jìn)入柱塞腔，應(yīng)使柱塞球頭中心至圓柱面保持一安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計(jì) 7 定的距離 dl ，一般取 (0. 4 0. 55 )dzld?? ，這里取 10dzl d mm==。均壓槽的尺寸常取：深 h=～ ；間距 t=2～ 10mm （ 3） 柱塞摩擦副比壓 P﹑比功 vP 驗(yàn)算 對(duì)于柱塞與缸體這一對(duì)摩擦副，過(guò)大的接觸應(yīng)力不僅會(huì)增加摩擦副之間的磨損，而且有可能壓傷柱塞或缸體。取柱塞伸出最長(zhǎng)時(shí)的最大接觸應(yīng)力作為計(jì)算比壓值，則 ? ?31m a x 312 2 2 0 . 1 1 0 2 1 3 53 9 1 0 2 0 . 4zpp M p a p M p adl ???? ? ? ? ? （ 23） 柱塞相對(duì)缸體的最大運(yùn)動(dòng)速度 maxv 應(yīng)在摩擦副材料允許范圍內(nèi)，即 3m a x 1 9 . 5 1 0 4 . 6 6 1 5 1 0fv R tg tg?? ??? ? ? ? ? （ 24） [ ]0 .5 5 / 8 /m s v m s= = 由此可得柱塞缸體摩擦副最大比功 max maxpv 為 1m a x m a x 12 2 1 0 . 5 5fzpp v R tgdl ??? ? ? （ 25） [ ]1 1 . 5 5 . / 6 0 . /M p a m s p v M p a m s= = 上式中的許用比壓 ??p ﹑許用速度 ??v ﹑許用比功 ? ?pv 的值，視摩擦副材料而定，可參考表 21。同時(shí)在鋼表面噴鍍適當(dāng)厚度的軟金屬來(lái)減少摩擦阻力，不選用銅材料還可以避免高溫時(shí)油液對(duì)銅材料的腐蝕作用?；ゲ粌H增大了與斜 盤的接觸面﹑減少了接觸應(yīng)力，而且柱塞底部的高壓油液，經(jīng)柱塞中心孔 0d? 和滑靴中心孔 0d ，再經(jīng)滑靴封油帶泄露到泵殼體腔中。這種結(jié)構(gòu)能適應(yīng)高壓力和高轉(zhuǎn)速的需要。剩余壓緊力法的主要特點(diǎn)是：滑靴工作時(shí)，始終保持壓緊力稍大于分離力，使滑靴緊貼斜盤表面。靜壓油池壓力 1p 與柱塞底部壓力 bp 相等，即 1p = bp 將上式代入式2 2112221ln2( ) c oszbRdpRp R R ?? ?中，可得滑靴分離力為 22 2 2 6211 21() ( 1 4 1 1 ) 1 0 1 2 5 6 0 3 . 1 ( )142 l n2 l n11bRRp p NRR? ? ?? ??? ? ? ? （ 26） 設(shè)剩余壓緊力 y y fp p p? ? ? ，則壓緊系數(shù) 0 . 0 5 0 . 1 5yypp? ?? ? ?，這里取 ?；バ孤┝可?，容積效率教高。若選擇適當(dāng)?shù)膲壕o系數(shù) ? ，剩余壓緊力產(chǎn)生的接觸應(yīng)力也不會(huì)大，仍有較高的總效率和較長(zhǎng)的壽命。 （ 1）滑靴的結(jié)構(gòu)型式的選擇 滑靴結(jié)構(gòu)有如圖 23 所示的 3 種型式。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是目前常用的一種型式。減小了由剩余壓緊力產(chǎn)生 的比壓，同時(shí)可以克服滑靴傾倒產(chǎn)生的偏磨使封油帶被破壞的情況。從而實(shí)現(xiàn)滑靴油膜的靜壓支承。 （ 2）滑靴結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 圖 24 滑靴外徑的確定 滑靴在斜盤上的布局，應(yīng)使傾角 0?? 時(shí)，互相之間仍有一定的間隙 s，如圖 24 所示。 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計(jì) 10 2）油池直徑 1D 初步計(jì)算時(shí)，可設(shè)定 12 DD ??，這里取 . 4 D m m? ? ? ? 3）中心孔 0d ﹑ 0d? 及長(zhǎng)度 0l 如果用剩余壓緊力法設(shè)計(jì)滑靴，中心孔 0d 和 0d? 可以不起節(jié)流作用。它設(shè)計(jì)的好壞直接影響泵的效率和壽命。（ 1）過(guò)渡區(qū)設(shè)計(jì) 為使配油盤吸排油窗之間有可靠的隔離和密封，大多數(shù)配油盤采用過(guò)渡角 1a 大于柱塞腔通油孔包角 0a 的結(jié)構(gòu)，稱正重迭型配油盤。這種高低壓交替的沖擊壓力嚴(yán)重降低流量脈動(dòng)品質(zhì)，產(chǎn)生噪音和功率消耗以及周期性的沖擊載荷。為防止壓力沖擊，我們希望柱塞腔在接通高低壓時(shí)，腔內(nèi)壓力能平緩過(guò)渡從而避免壓力沖擊。 式中 tbQ — 泵理論流量； 2F — 配油窗面積， 2202 2 3()2F R R???； ??0? — 許用吸入流速， ??0? =2～ 3m/s。 （ 3）驗(yàn)算比壓 p、比功 pv 為使配油盤的接觸應(yīng)力盡可能減小和使缸體與配油盤之間保持液體摩擦，配油盤應(yīng)有足夠 的支承面積。輔助支承面上開有寬度為 B的通油槽，起卸荷作用。 根據(jù)估算： 21034( )F mm? 配油盤比壓 p為 ? ?512 ( ) 284ytpp K B R Rp p a pF l d?? ?? ? ? ? （ 29） 式中 yp? — 配油盤剩余壓緊力； tp — 中心彈簧壓緊力 ； ??p — 根據(jù)資料取 300pa； 在配油盤和缸體這對(duì)摩擦副材料和結(jié)構(gòu)尺寸確定后，不因功率損耗過(guò)大而磨損，應(yīng)驗(yàn)算 pv 值，即 ? ?ppv pv pv?? 式中 pv — 平均切線速度， pv =42 ()DDn? ?。 缸體設(shè)計(jì) 下面通過(guò)計(jì)算確定缸體主要結(jié)構(gòu)尺寸 （ 1）通油孔分布圓 fR 和面積 F 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計(jì) 13 圖 26 柱塞腔通油孔尺寸 為減小油液流動(dòng)損失，通常取通油孔分布圓半徑 fR 與配油窗口分布 圓半徑 fr 相等。 通油孔面積近似計(jì)算如下（如圖 26所示）。壁厚初值可 由結(jié)構(gòu)尺寸確定。 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計(jì) 14 圖 27 缸體結(jié)構(gòu)尺寸 缸體強(qiáng)度可按厚壁筒驗(yàn)算 ? ?22 22 22 2 2 2( 3 9 2 2 ) 3 9 1 2 5 6 0 1 2 9 ( / )( 3 9 2 2 ) 3 9wzb wzddp k g f c mdd??? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?（ 210） 式中 wd — 筒外徑，且 2wzdd??? 。 （ 3）缸體高度 H 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 proe 直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計(jì) 15 從圖 27 中可確定缸體高度 H 為 0 m a x 3 45 7 3 9 7 0 . 5 3 9 1 2 2 . 5 ( )H l S l l m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 式中 0l — 柱塞最短留孔長(zhǎng)度； maxS — 柱塞最大行程； 3l — 為便于研磨加工，留有的退刀槽長(zhǎng)度