軸向柱塞泵設(shè)計(jì)

軸向柱塞泵設(shè)計(jì),軸向,柱塞,設(shè)計(jì) 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要 Ⅰ 摘要 液壓泵是向液壓系統(tǒng)提供一定流量和壓力的油液的動(dòng)力元件,它是每個(gè)液壓 系統(tǒng)中不可缺少的核心元件,合理的選擇液壓泵對(duì)于液壓系統(tǒng)的能耗﹑提高系統(tǒng) 的效率﹑降低噪聲﹑改善工作性能和保證系統(tǒng)的可靠工作都十分重要 本設(shè)計(jì)對(duì)軸向柱塞泵進(jìn)行了分析,主要分析了軸向柱塞泵的分類,對(duì)其中的結(jié) 構(gòu),例如,柱塞的結(jié)構(gòu)型式﹑滑靴結(jié)構(gòu)型式﹑配油盤結(jié)構(gòu)型式等進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì),還 包括它們的受力分析與計(jì)算.還有對(duì)缸體的材料選用以及校核很關(guān)鍵;最后對(duì)變量 機(jī)構(gòu)分類型式也進(jìn)行了詳細(xì)的分析,比較了它們的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn).該設(shè)計(jì)最后對(duì)軸向 柱塞泵的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了整體的分析,對(duì)今后的發(fā)展也進(jìn)行了展望. 關(guān)鍵詞: 柱塞泵,液壓系統(tǒng),結(jié)構(gòu)型式,今后發(fā)展. 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) Abstract Ⅱ Abstract Liquid's pressing a pump is the motive component of oil liquid which presses system to provide certain discharge and pressure toward the liquid, it is each core component that the liquid presses the indispensability in the system, reasonable of choice liquid's pressing a pump can consume a ﹑ exaltation the efficiency ﹑ of the system to lower a Zao voice ﹑ an improvement work function and assurance system for liquid pressing system of of dependable work all very important This design filled a pump to carry on toward the pillar to the stalk analytical, mainly analyzed stalk to fill the classification of pump toward the pillar, as to it's win of structure, for example, the pillar fill of the ﹑ slippery Xue structure pattern ﹑ of the structure pattern went together with the oil dish structure pattern's etc. to carry on analysis and design, also include their is analyze by dint with calculation.The material which still has a body to the urn chooses in order to and school pit very key;Finally measure an organization classification towards change, the pattern also carried on detailed analysis and compared their advantage and weakness.That design end filled the merit and shortcoming of pump to carry on whole analysis toward the pillar to the stalk and also carried on an outlook to aftertime's development. Keyword: The pillar fills a pump, the liquid presses system, structure pattern, will develop from now on. 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 - 1 - 目 錄 摘 要…………………………………………………………………………………………… Ⅰ ABSTRACT ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????Ⅱ 緒論……………………………………………………………………………………………4 1 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù)……………………………………………… 6 1.1 直軸式軸向柱塞泵工作原理……………………………………………………………… 6 1.2 直軸式軸向柱塞泵主要性能參數(shù)………………………………………………………… 6 1.2.3 排量﹑流量與容積效率……………………………………………………………… 7 1.2.2 扭矩與機(jī)械效率 ...................................................................................8 1.2.3 功率與效率…………………………………………………………………………… 9 2 直軸式軸向柱塞泵運(yùn)動(dòng)學(xué)及流量品質(zhì)分析………………………………………… 10 2.1 柱塞運(yùn)動(dòng)學(xué)分析…………………………………………………………………………10 2.1.1 柱塞行程 S…………………………………………………………………………… 11 2.1.2 柱塞運(yùn)動(dòng)速度分析 v………………………………………………………………… 12 2.1.3 柱塞運(yùn)動(dòng)加速度 a…………………………………………………………………… 13 2.2 滑靴運(yùn)動(dòng)分析…………………………………………………………………………… 14 2.3 瞬時(shí)流量及脈動(dòng)品質(zhì)分析……………………………………………………………… 15 2.3.1 脈動(dòng)頻率…………………………………………………………………… 15 2.3.2 脈動(dòng)率…………………………………………………………………………………16 3 柱塞受力分析與設(shè)計(jì)………………………………………………………………………17 3.1 柱塞受力分析……………………………………………………………………………17 3.1.1 柱塞底部的液壓力 …………………………………………………………………17bP 3.1.2 柱塞慣性力……………………………………………………………………………18 3.1.3 離心反力 ……………………………………………………………………………18t 3.1.4 斜盤反力 N…………………………………………………………………………… 19 3.1.5 柱塞與柱塞腔壁之間的接觸應(yīng)力 和 ………………………………………… 201p2 3.1.6 摩擦力 和 ………………………………………………………………………201fP2f 3.2 柱塞設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………… 21 3.2.1 柱塞結(jié)構(gòu)型式…………………………………………………………………………22 3.2.2 柱塞結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)……………………………………………………………………23 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 - 2 - 3.2.3 柱塞摩擦副比壓 P﹑比功 驗(yàn)算……………………………………………………23vP 4 滑靴受力分析與設(shè)計(jì)………………………………………………………………………25 4.1 滑靴受力分析…………………………………………………………………………… 25 4.1.1 分離力…………………………………………………………………………………26 4.1.2 壓緊 力 ………………………………………………………………………………27yp 4.1.3 力平衡方程式…………………………………………………………………………27 4.2 滑靴設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………… 28 4.2.1 剩余壓緊力法…………………………………………………………………………28 4.3 滑靴結(jié)構(gòu)型式與結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)…………………………………………………………29 4.3.1 滑靴結(jié)構(gòu)型式…………………………………………………………………………29 4.3.2 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)……………………………………………………………………… 31 5 配油盤受力分析與設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 32 5.1 配油盤受力分析………………………………………………………………………… 32 5.1.1 壓緊 力 ………………………………………………………………………………33yp 5.1.2 分離力 …………………………………………………………………………… 34fp 5.2 配油盤設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………… 35 5.2.1 過渡區(qū)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………35 5.2.2 配油盤主要尺寸確定…………………………………………………………………37 5.2.3 驗(yàn)算比壓 p﹑比功 pv………………………………………………………………… 38 6 缸體受力分析與設(shè)計(jì)………………………………………………………………………40 6.1 缸體的穩(wěn)定性……………………………………………………………………………40 6.2 缸體主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定………………………………………………………………40 6.2.1 通油孔分布圓半徑 和面積 F…………………………………………………… 40fR? 6.2.2 缸體內(nèi)﹑外直徑 ﹑ 的確定…………………………………………………… 421D2 6.2.3 缸體高度 H…………………………………………………………………………… 43 7 柱塞回程機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………44 8 斜盤力矩分析……………………………………………………………………………… 46 8.1 柱塞液壓力矩 ……………………………………………………………………… 461M 8.2 過渡區(qū)閉死液壓力矩……………………………………………………………………46 8.2.1 具有對(duì)稱正重迭型配油盤……………………………………………………………46 8.2.2 零重迭型配油盤………………………………………………………………………47 8.2.3 帶卸荷槽非對(duì)稱正重迭型配油盤……………………………………………………47 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 - 3 - 8.3 回程盤中心預(yù)壓彈簧力矩 ………………………………………………………… 483M 8.4 滑靴偏轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力矩 …………………………………………………………… 484 8.5 柱塞慣性力矩 ……………………………………………………………………… 485 8.6 柱塞與柱塞腔的摩擦力矩 …………………………………………………………496 8.7 斜盤支承摩擦力矩 …………………………………………………………………497 8.8 斜盤與回程盤回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力矩 ………………………………………………508 8.9 斜盤自重力矩 ………………………………………………………………………509M 9 變量機(jī)構(gòu)……………………………………………………………………………………51 9.1 手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)……………………………………………………………………………51 9.2 手動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu)………………………………………………………………………53 9.3 恒功率變量機(jī)構(gòu)…………………………………………………………………………55 9.4 恒流量變量機(jī)構(gòu)…………………………………………………………………………56 結(jié)論…………………………………………………………………………………………… 57 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………58 致謝…………………………………………………………………………………………… 59 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論 4 緒論 隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓傳動(dòng)也越來越廣，而作為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)心 臟的液壓泵就顯得更加重要了。在容積式液壓泵中，惟有柱塞泵是實(shí)現(xiàn)高壓﹑ 高速化﹑大流量的一種最理想的結(jié)構(gòu)，在相同功率情況下，徑向往塞泵的徑向 尺寸大、徑向力也大，常用于大扭炬、低轉(zhuǎn)速工況，做為按壓馬達(dá)使用。而軸 向柱塞泵結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，故轉(zhuǎn)速較高；另外，軸向柱塞 泵易于變量，能用多種方式自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，流量大。由于上述特點(diǎn)，軸向柱塞 泵被廣泛使用于工程機(jī)械、起重運(yùn)輸、冶金、船舶等多種領(lǐng)域。航空上，普遍 用于飛機(jī)液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)及航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)中。是飛機(jī)上所用的液壓 泵中最主要的一種型式。 本設(shè)計(jì)對(duì)柱塞泵的結(jié)構(gòu)作了詳細(xì)的研究，在柱塞泵中有閥配流﹑軸配流﹑ 端面配流三種配流方式。這些配流方式被廣泛應(yīng)用于柱塞泵中，并對(duì)柱塞泵的 高壓﹑高速化起到了不可估量的作用?？梢哉f沒有這些這些配流方式，就沒有 柱塞泵。但是，由于這些配流方式在柱塞泵中的單一使用，也給柱塞泵帶來了 一定的不足。設(shè)計(jì)中對(duì)軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)中的滑靴作了介紹，滑靴一般分為三種 形式；對(duì)缸體的尺寸﹑結(jié)構(gòu)等也作了設(shè)計(jì)；對(duì)柱塞的回程結(jié)構(gòu)也有介紹。 柱塞式液壓泵是靠柱塞在柱塞腔內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，改變柱塞腔容積實(shí)現(xiàn)吸油 和排油的。是容積式液壓泵的一種。柱塞式液壓泵由于其主要零件柱塞和缸休 均為圓柱形，加工方便配合精度高，密封性能好，工作壓力高而得到廣泛的應(yīng) 用。 柱塞式液壓泵種類繁多，前者柱塞平行于缸體軸線，沿軸向按柱塞運(yùn)動(dòng)形 式可分為軸向柱塞式和徑向往塞式兩大類運(yùn)動(dòng)，后者柱塞垂直于配油軸，沿徑 向運(yùn)動(dòng)。這兩類泵既可做為液壓泵用，也可做為液壓馬達(dá)用。 泵的內(nèi)在特性是指包括產(chǎn)品性能、零部件質(zhì)量、整機(jī)裝配質(zhì)量、外觀質(zhì)量 等在內(nèi)的產(chǎn)品固有特性，或者簡稱之為品質(zhì)。在這一點(diǎn)上，是目前許多泵生產(chǎn) 廠商所關(guān)注的也是努力在提高、改進(jìn)的方面。而實(shí)際上，我們可以發(fā)現(xiàn)，有許 多的產(chǎn)品在工廠檢測(cè)符合發(fā)至使用單位運(yùn)行后，往往達(dá)不到工廠出廠檢測(cè)的效 果，發(fā)生諸如過載、噪聲增大，使用達(dá)不到要求或壽命降低等等方面的問題； 而泵在實(shí)際當(dāng)中所處的運(yùn)行點(diǎn)或運(yùn)行特征，我們稱之為泵的外在特性或系統(tǒng)特 性。 正如科學(xué)技術(shù)的發(fā)展一樣，現(xiàn)階段科技領(lǐng)域中交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科越來越 豐富，跨學(xué)科的共同研究是十分普遍的事情，作為泵產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展亦是如此。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論 5 以屏蔽式泵為例，取消泵的軸封問題，必須從電機(jī)結(jié)構(gòu)開始，單局限于泵本身 是沒有辦法實(shí)現(xiàn)的；解決泵的噪聲問題，除解決泵的流態(tài)和振動(dòng)外，同時(shí)需要 解決電機(jī)風(fēng)葉的噪聲和電磁場(chǎng)的噪聲；提高潛水泵的可靠性，必須在潛水電機(jī) 內(nèi)加設(shè)諸如泄漏保護(hù)、過載保護(hù)等措施；提高泵的運(yùn)行效率，須借助于控制技 術(shù)的運(yùn)用等等。這些無一不說明要發(fā)展泵技術(shù)水平，必須從配套的電機(jī)、控制 技術(shù)等方面同時(shí)著手，綜合考慮，最大限度地提升機(jī)電一體化綜合水平。 柱塞式液壓泵的顯著缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零件制造精度高，成本也高， 對(duì)油液污染敏感。這些給生產(chǎn)、使用和維護(hù)帶來一定的困難。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論 6 1 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 1．1 直軸式軸向柱塞泵工作原理 直軸式軸向柱塞泵主要結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示。柱塞的頭部安裝有滑靴，滑靴底 面始終貼著斜盤平面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)缸體帶動(dòng)柱塞旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于斜盤平面相對(duì)缸體平 面（xoy 面）存在一傾斜角 ，迫使柱塞在柱塞腔內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如果缸體? 按圖示 n 方向旋轉(zhuǎn)，在 ～ 范圍內(nèi)，柱塞由下死點(diǎn)(對(duì)應(yīng) 位置)開始180?36180? 不斷伸出，柱塞腔容積不斷增大，直至上死點(diǎn)(對(duì)應(yīng) 位置) 止。在這過程中，0? 柱塞腔剛好與配油盤吸油窗相通，油液被吸人柱塞腔內(nèi)，這是吸油過程。隨著 缸體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在 ～ 范圍內(nèi)，柱塞在斜盤約束下由上死點(diǎn)開始不斷進(jìn)入? 腔內(nèi)，柱塞腔容積不斷減小，直至下孔點(diǎn)止。在這過程中，柱塞腔剛好與配油 盤排油窗相通，油液通過排油窗排出。這就是排油過程。由此可見，缸體每轉(zhuǎn) 一跳各個(gè)往塞有半周吸油、半周排油。如果缸體不斷旋轉(zhuǎn)，泵便連續(xù)地吸油和 排油。 圖 1.1 直軸式軸向柱塞泵工作原理 1.2 直軸式軸向柱塞泵主要性能參數(shù) 給定設(shè)計(jì)參數(shù) 最大工作壓力 max40PM? 額定流量 =100L/minQ 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論 7 最大流量 max20/inQL? 額定轉(zhuǎn)速 n=1500r/min 最大轉(zhuǎn)速 ax3/inr