柱塞泵 Piston Pumps
柱塞泵是通过柱塞在柱塞孔内往复运动时密封工作容积的变化来实现吸油和排油的。由于柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，滑动表面配合精度高，所以这类泵的特点是泄漏小，容积效率高，可以在高压下工作。
2.4.1 斜盘式轴向柱塞泵 Swash Plate Axial Piston Pumps
轴向柱塞泵可分为斜盘式(Swash Plate Type)和斜轴式(Bent-axial Type)，图2.18为斜盘式轴向柱塞泵的工作原理。泵由斜盘1、柱塞2、缸体3、配油盘4等主要零件组成，斜盘1和配油盘4是不动的，传动轴5带动缸体3，柱塞2一起转动，柱塞2靠机械装置或在低压油作用压紧在斜盘上。当传动轴按图示方向旋转时，柱塞2在其沿斜盘自下而上回转的半周内逐渐向缸体外伸出，使缸体孔内密封工作腔容积不断增加，产生局部真空，从而将油液经配油盘4上的配油窗口a吸入；柱塞在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入，使密封工作腔容积不断减小，将油液从配油盘窗口b向外排出，缸体每转一转，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油动作。改变斜盘的倾角，就可以改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量。
图2.18斜盘式轴向柱塞泵的工作原理
1—斜盘(Swash Plate)；2—柱塞(Piston)；3—缸体(Block)；4—配流盘(Valve Plate)；5—传动轴(Drive Shaft)；a—吸油窗口(Inlet Port)；b—压油窗口(Outlet Port)；
2.4.1.1 斜盘式轴向柱塞泵的排量和流量
如图2.18，若柱塞数目为z，柱塞直径为d，柱塞孔分布圆直径为D，斜盘倾角为，则泵的排量为 tan42zDdV （2.25）
则泵的输出流量为
tan42vzDndq （2.26）
实际上，柱塞泵的排量是转角的函数，其输出流量是脉动的，就柱塞数而言，柱塞数为奇数时的脉动率比偶数柱塞小，且柱塞数越多，脉动越小，故柱塞泵的柱塞数一般都为奇数。从结构工艺性和脉动率综合考虑，常取Z=7或Z=9。
斜盘式柱塞泵的脉动特性研究论文
由于柱塞泵所排出的液压油是柱塞组依次挤出的，这种工作特点就决定了柱塞泵必然会存在流量脉动特性。脉动率过大会引起液压系统较大的震荡，造成一系列的不稳定，严重时会损坏液压元件。为此，更加细致地了解影响柱塞泵脉动特性的各项因素就尤为重要了。
1 斜盘式柱塞泵模型的建立
1)斜盘及其运动模型的建立
将斜盘模型转化为超级元件，此元件可以传递斜盘的倾角、转速与变量机构所需的扭矩，输入相应的转速、扭矩，可以输出此时斜盘的倾角，柱塞的往复运动的速度与位移。若柱塞泵有n个柱塞，应在n
个该元件参数中设置柱塞初始位置：0，360/n，720/n，1080/n，1440/n，……
2)柱塞模型的建立
柱塞模型如图2所示，利用AMESim的HCD库对柱塞进行建模，考虑到柱塞与柱塞腔之间的间隙，采用带泄露的阀块进行搭建，通过对柱塞杆施加力、速度、位移参数来完成柱塞吸油排油动作。
3)配流模型的建立
考虑到柱塞泵在配流过程中，排油口与吸油口的`开口面积有个渐变的过程，加上三角槽的过渡作用，直接模拟该配流过程比较困难。采用2个可变节流口来模拟配流，对节流口开口大小的控制信号。为了模拟缸体柱塞腔进出排油口与吸油口时的过渡作用，将信号曲线设计成一定倾斜度的线段。当输入信号为0时，表明节流口全关，当输入信号为1时，表明节流口全开。配流盘的配流模型，当柱塞需要吸油时，节流口3打开，节流口4关闭;当柱塞需要排油时，节流口3关闭，节流口4关闭。
4)液压系统中负载模型的建立
为了更简洁地表示出液压系统中的负载模型，选用了可变节流口代替液压系统的负载。 5)整体仿真模型的建立
仿真模型由7个柱塞，配流模型与斜盘及其运动模型组成，柱塞的运动速度函数为f (x,y) =sin[(π 180)x]sin[(π 180)y]式中：x 为斜盘倾角;y 为缸体转角。
2 模型仿真与分析
在AMESim 的“Parameter mode”模式下，对模型的主要参数进行设置，具体参数如表1所示。柱塞泵的流量脉动率将会引起压力脉动率，所以说柱塞泵的脉动特性是系统中流量的不稳定引起的。液压泵的实际流量q0，最大瞬时流量qmax，最小瞬时流量qmin，流量脉动率：K=(qmax-qmin)/q01)不同节流口开度下的脉动特性
XXXXX学校
毕业设计说明书
论文题目：轴向柱塞泵设计
系 部： XXX
专 业： XXX XXXXX
班 级： XXX
学生姓名： XXXXXXX
学 号： XXXXX
指导教师： XXXX
2015年05月1日XXXXXX
I 摘 要
液压泵是向液压系统提供一定流量和压力的油液的动力元件,它是每个液压系统中不可缺少的核心元件,合理的选择液压泵对于液压系统的减少能耗﹑提高系统的效率﹑降低噪声﹑改善工作性能和保证系统的可靠工作都十分重要。
本设计对轴向柱塞泵进行了分析,主要分析了轴向柱塞泵的分类,对其中的结构,例如,柱塞的结构型式﹑滑靴结构型式﹑配油盘结构型式等进行了分析和设计,还包括它们的受力分析与计算以及对缸体的材料选用和校核;另外对变量机构分类型式也进行了详细的分析,比较了它们的优点和缺点。最后该设计对轴向柱塞泵的优缺点进行了整体的分析,对今后的发展也进行了展望。
关键词: 柱塞泵； 液压系统； 结构型式； 设计。 XXXXXX
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
目录
第1章 绪论
第2章 斜盘式轴向柱塞泵工作原理与性能参数
斜盘式轴向柱塞泵工作原理
斜盘式轴向柱塞泵主要性能参数
第3章 斜盘式轴向柱塞泵运动学及流量品质分析
柱塞运动学分析
柱塞行程s
柱塞运动速度v
柱塞运动加速度a
滑靴运动分析
瞬时流量及脉动品质分析
脉动频率
脉动率
第4章 柱塞受力分析与设计
柱塞受力分析
柱塞底部的液压力Pb
柱塞惯性力Pg
离心反力Pl
斜盘反力N
柱塞与柱塞腔壁之间的接触力P1和P2
摩擦力p1f和P2f
柱塞设计
柱塞结构型式
柱塞结构尺寸设计
柱塞摩擦副比压p、比功pv验算
第5章 滑靴受力分析与设计
滑靴受力分析
分离力Pf
压紧力Py
力平衡方程式
滑靴设计
剩余压紧力法
最小功率损失法
滑靴结构型式与结构尺寸设计
滑靴结构型式
结构尺寸设计
第6章 配油盘受力分析与设计
配油盘受力分析
压紧力Py
分离力Pf
力平横方程式
配油盘设计
过度区设计
配油盘主要尺寸确定
验算比压p、比功pv
第7章 缸体受力分析与设计 缸体地稳定性
压紧力矩My
分离力矩Mf
力矩平衡方程
缸体径向力矩和径向支承
径向力和径向力矩
缸体径向力支承型式
缸体主要结构尺寸的确定
通油孔分布圆半径Rf′和面积Fα
缸体内、外直径D1、D2的确定
缸体高度H
结论
摘要
斜盘式轴向柱塞泵是液压系统中的主要部件，斜盘式轴向柱塞泵是靠柱塞在柱塞腔内的往复运动，改变柱塞腔内容积实现吸油和排油的，是容积式液压泵，对于斜盘式轴向柱塞泵柱塞、滑靴、配油盘缸体是其重要部分，柱塞是其主要受力零件之一，滑靴是高压柱塞泵常采用的形式之一，能适应高压力高转速的需要，配油盘与缸体直接影响泵的效率和寿命，由于配油盘与缸体、滑靴与柱塞这两对高速运动副均采用了一静压支承，省去了大容量止推轴承，具有结构紧凑，零件少，工艺性好，成本低，体积小，重量轻，比径向泵结构简单等优点，由于斜盘式轴向柱塞泵容易实现无级变量，维修方便等优点，因而斜盘式轴向柱塞泵在技术经济指标上占很大优势。
