【正文】 和液壓系統(tǒng)時(shí)，要考 慮采取措施抑制或吸收壓力脈動(dòng)，避免引起諧振。單柱塞與缸體旋轉(zhuǎn)一周，吸油半周，排油一周。以下的重點(diǎn)是在返回斜盤(pán)設(shè)計(jì)討論柱塞在柱塞吸過(guò)程中的排油過(guò)程中的力學(xué)分析。 帶滑靴的柱塞，柱塞頭部同樣裝有一個(gè)擺動(dòng)頭，稱為滑靴，可以繞柱塞球頭部中心擺動(dòng)。高壓油液還可以通過(guò)柱塞中心孔及滑靴中心孔，沿滑靴平面泄露，保持與斜盤(pán)之間有一層油膜潤(rùn)滑，從而減少了摩擦和磨損，使壽命大大提高。 （ ） 這里取 3 66mmLd?? 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 (2) 柱塞球頭直徑 1d 按經(jīng)驗(yàn)常取 1 mmdd??，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定的距離 dl ，取 11 mmdld??. (3) 柱塞均壓槽 往往是高壓柱塞泵的柱塞表面開(kāi)環(huán)形槽的壓力，因?yàn)槠胶獾膫?cè)向壓 力，并改善潤(rùn)滑條件和儲(chǔ)存的作用。因此，目前許多高壓柱塞泵中的柱塞不開(kāi)設(shè)均壓槽。 圖 柱塞受力圖 在排油過(guò)程中，作用于柱塞和缸孔上有以下各作用力： (1)液壓力 PF 2P m a x 1 2 1 6 4 . 2 [ k g f ]4dFP?? ? ? （ ） 式中 maxP 為泵的最大工作壓力。 如忽略柱塞的離心力、慣性力、滑履與斜盤(pán)間的摩擦力和柱塞與缸孔的配合間隙，并假定柱塞與 缸孔間的比壓按直線分布，則可列出下列四個(gè)力的平衡方程式： 1) 0yF??， 12si n 0N F F? ? ? ? （ ） 2) 0xF??，21co s 0pN fF fF F? ? ? ? ? （ ）3) 0M??, 0 2 21 0 2 1 2 03 3 2 2l l l ddF l l F l f F f F? ? ? ??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? （ ） (4) 由相似原理 ? ?202122 2llFF l?? （ ）解上列方程式可得： 20 0 02 06 4 31 2 6 6l l l f d ll l f d l??? （ ） 2 mml ? 令 ? ?? ?202222022211llllll?????? （ ） )( )(2222??????? 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 則 c o s s i npFN f??? ?? （ ） 1 5 2 0 5( N )0 . 9 4 0 . 1 2 3 . 4 0 . 3 4 2N ??? ? ? ? ?1 202221si n 11FNlll????????????? （ ） 1 222115 20 5 0. 34 2 [ 1 ] 11 42 7. 8 (N )(4 0. 5 17 .2 ) 17 .2F ? ? ? ? ??? ? ?2 0222sin1NFlll??? ? （ ） 2 1 5 2 0 5 0 . 3 4 26 2 2 7 . 7 ( N )1 . 8 3 5 1F ???? (5) 缸孔與柱塞間的摩擦力為 1fF 與 2fF 1 0 . 1 2 1 1 4 2 7 . 8 1 3 7 1 . 3 ( N )fF ? ? ? （ ） 2 0. 12 62 27 .7 74 7. 3 (N )fF ? ? ? （ ） （ 6）柱塞與缸孔間比壓 p 的計(jì)算：一般取柱塞外伸至最大行程位置時(shí)的最大比壓 maxp作為計(jì)算比壓，則 ][11max pdlFp ??? （ ） （ 7）柱塞與缸孔間平均比功 avgpv)( 的計(jì)算： max 3 4 2 5 0 . 3 6 4 3 . 0 9 m / s [ ]v R t g v??? ? ? ? ? ? （ ）平均比功可按下式計(jì)算： ? ? m a x m a x 2 2 . 3 1 . 5 3 3 . 4 522avgpvp v p v??? ? ? ? ? ? ?? （ ） 各種缸孔及滑靴材料的許用比壓 p????、 許用速度 v????、許用比功 pv????的值，以摩擦副材料而定，可參考表 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 表 滑靴材料的參數(shù) 材料牌號(hào) 許用比壓 []p (MPa) 許用滑動(dòng)速度 []v m/s 平均許用比功[]pv (MPam/s)? 94ZQAl ? 300 8 600 10 1nZQS ? 150 3 200 耐磨鑄鐵 100 5 18 柱塞與缸上的摩擦變形，不宜使用不同的材料，更重要的是油溫過(guò)高的泵。 滑靴受力分析與設(shè)計(jì) 確定滑靴結(jié)構(gòu)型式 滑靴結(jié)構(gòu)有如圖 ，靜壓油池較大，只有封油帶而無(wú)輔助支承面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是目前常用的一種型式。 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 圖 滑靴外徑的確定 滑靴的外徑 2D 為 02 180s i n 7 8 s i n 0 . 5 3 4( m m )7D D SZ?? ? ? ? ? ? （ ）一般取 ??S ，這 里取 . （ 2） 油池直徑 1D 初步計(jì)算時(shí)，可設(shè)定 12 1DD ?? ，這里取 120. 8 0. 8 34 27 (m m)DD? ? ? ? （ ） 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。根據(jù)流體力學(xué)細(xì)長(zhǎng)孔流量 q為 4010()128 bd p pq lk? ? ?? （ ） 式中 0d 、 0l 細(xì)長(zhǎng)管直徑 、長(zhǎng)度 ； K 修正系數(shù)。當(dāng) 2 ?? 時(shí)，油膜具有最大剛度，承載能力最強(qiáng)。 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 把上式帶入 3 1216 lnFqRR????? 中， ? ?230112124 6 l nPdFgC F FRrR? ? ??? ? ? （ ） 整理后可得節(jié)流孔尺寸 3202121213 ln PadFR gaCR r??? ? ? ?? （ ） 帶入數(shù)據(jù)可以求得 mm10 ?d 以上設(shè)計(jì)節(jié)流器的方法可以看出，前兩個(gè)方程，節(jié)流管柱塞 拖鞋組合配方的粘度系數(shù)，表明油溫油門(mén)效應(yīng)的影響較小，但少拉長(zhǎng)孔加工技術(shù)?；ブ行目椎谋”诳椎恼扯认禂?shù) ? ，油的溫度調(diào)節(jié)效果，油壓的穩(wěn)定，也嚴(yán)重影響油門(mén)。為防止油液中污粒堵塞節(jié)流器，節(jié)流器孔徑應(yīng) ? 。不僅滑靴增加斜板的接觸面，降低接觸應(yīng)力，高壓流體，封油流形成薄膜之間的拖鞋和斜板，這大大降低了相對(duì)運(yùn)動(dòng)之間的摩擦損失，提高機(jī)械效率。首先，在柱塞底部的壓力圖把滑靴壓向斜盤(pán)，稱為壓緊力 yp ，另一是由滑靴面直徑為 1D 的油池產(chǎn)生的靜壓力 1fP 與滑靴封油帶上油液泄露時(shí)油膜反力 2fP ，二者力圖使滑靴與斜盤(pán)分離開(kāi)，稱為分離 fP 。 (1) 分離力 圖 為柱塞結(jié)構(gòu)與分離力分布圖。 封油帶上半徑為 r的任一點(diǎn)壓力分布式為 21 2 221ln( ) +lnrRrP F F FRR? （ ） 若 02 ?F ，則 2121lnlnrRrPFRR? （ ） 從上式可以看出，封油帶上壓力隨半徑增大而呈對(duì)數(shù)規(guī)律下降。 dl0δD1D2d 0p d0 圖 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 如圖 ，取微環(huán)面 2rd? ?；ヅc斜盤(pán)之間的摩擦，球窩摩擦引起的離心力帶動(dòng)沿滑靴的旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)切向力?；A銷(xiāo)產(chǎn)生偏磨，破壞滑靴密封，應(yīng)注意滑靴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)模。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(pán)吸排油窗口之間有可靠的隔離和密封，大多數(shù)配油盤(pán)采用過(guò)渡角 1? 大于柱塞腔通油孔包角 0? 的結(jié)構(gòu)，稱正重迭型配油盤(pán)。高，低壓的影響之交嚴(yán)重降低質(zhì)量流量脈動(dòng)，造成噪音和功耗，以及周期性的沖擊載荷。為了防止壓力沖擊，我們希望，當(dāng)連接到高，低壓力，柱塞腔，腔壓力可以平滑過(guò)渡，以避免壓力沖擊。 2) 配油窗口的長(zhǎng)度與寬度 配油窗口長(zhǎng)度至少可占其分布圓周?chē)L(zhǎng)度的 75﹪，即 ?? 1 ?? ； 配油窗口的寬度 32 RRS ?? 應(yīng)按自吸工況吸入液體的許可流速來(lái)計(jì)算： 1(mm)3000[ ]nVS vD?? （ ） 式中 []v 吸入液體許可流速 ]s/m[ ，一般推薦 [ ] 2 3 m/ sv ?? 。 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 配油盤(pán)受力分析 不同類型的軸向柱塞泵的配油盤(pán)有一定的差異，但具有相同的功能和基本結(jié)構(gòu)。 液壓泵工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的缸體與配油盤(pán)之間作用有一對(duì)方向相反的力；即缸體因柱塞腔中高壓油液作用而產(chǎn)生的壓緊力yp；配油窗口和風(fēng)又打油膜對(duì)缸體的分離 力fp 。 對(duì)于奇數(shù)柱塞泵，當(dāng)有 ? ?1 12 ?z 個(gè)柱塞處于排油區(qū)時(shí)，壓緊力為 1yp 221 m a x1 2 . 2 1 2 1 6 4 . 2 1 8 4 9 6 0 ( N )24y P yzp d F p? ??? ? ? ? ? ? ? （ ） 當(dāng)有 ? ?1 12 z? 個(gè)柱塞處于排油區(qū)時(shí)，壓緊力 2yp 為 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 26 222 m i n13 2 . 2 1 2 1 6 4 . 2 1 3 8 7 2 0 ( N )2 4 4y P yzp d F p???? ? ? ? ? ? ? （ ） 平均壓緊力yp為 1211( ) ( 1 8 4 9 6 0 1 3 8 7 2 0 ) 1 6 1 8 4 0( N )22y y yp p p? ? ? ? ? ? （ ） (2) 分離力 fp 分離力是由三個(gè)部分 力組成。 對(duì)于奇數(shù)泵，在缸體旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，每一瞬時(shí)參加排油的柱塞數(shù)量和位置不同。實(shí)際包角比配油盤(pán)油窗包角 0? 有所擴(kuò)大，如圖 所示。 oa 柱塞腔通油孔包角 ，這里取0 27?? ?。為此設(shè)置了輔助支承面。配油盤(pán)的總支承面積 F 為 2 2 2 25 1 4 1 2 3( ) ( )4F D D D D F F F?? ? ? ? ? ? ? （ ） 式中 1F 輔助支承面通油槽總面積 ； ? ?15F KB R R?? （ K 通油槽個(gè)數(shù)， B 為通油槽寬度） ； 2F 、 3F 吸、排油窗口面積 根據(jù)估算： 21034(mm )F ? 配油盤(pán)比壓 P 為 y 51+ 2 ( ) 2 8 4 p a [ ]tPp K B R RPpF l d? ?? ? ? ?