ZB227轴向柱塞泵的设计【文献综述】
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国外近40年来对轴向柱塞泵马达研究的综述【建筑工程类独家文档首发】0 引言斜盘轴向柱塞泵马达由于其结构特点,可以达到较高的效率和耐压,可以实现多种变量功能,因此,成为液压技术中的王牌元件。
但由于其一般有至少四对滑动摩擦副:配油盘-缸体、缸体-柱塞、柱塞头-滑履球窝、滑履-斜盘,润滑状况复杂,因此,耐久性就成为其关键指标,也是国内产品与世界先进水平差距最大的一方面。
为配合工业强基战略,特编写此文,主要参考了Breuer的博士论文[1](德国亚琛工大流体传动控制研究所IFAS 2007)中的文献综述部分和文献[2~6]。
为便于与参考文献对应检索,文中人名都保留拉丁字母。
1 综述关于普通滑动轴承的摩擦状况,德国人Stribeck根据大量测试结果,在1902年总结出了著名的Stribeck曲线(见图1)。
从中可以看出,在混合摩擦区摩擦系数最小。
而由于在液体摩擦区,材料磨损最少,所以,滑动轴承较理想的是工作于混合摩擦与液体摩擦交界处。
该曲线对设计滑动轴承十分有价值,因此,被收入德国工业标准DIN 50281:1977-10 《轴承中的摩擦:概念、种类、状况、物理量》。
d-摩擦表面间的距离 R-摩擦表面的粗糙度μ-摩擦系数=摩擦力/正压力u-当量速度=润滑液动力粘度×滑动速度/正压力I-边界摩擦 II-混合摩擦 III-液体摩擦图1 滑动摩擦的Stribeck曲线然而,相比于普通滑动轴承,作用在轴向柱塞泵的摩擦副上的负荷、压力分布、几何和运动学的关系要复杂得多。
由于各个滑动点的耦合,柱塞在球窝接头和缸体孔内具有不确定的自由度,使得摩擦接触的计算相当困难。
就拿柱塞来说,柱塞虽然也有类似普通滑动轴承中的轴的转动,有轴向的平动,但还受到一个由滑履作用给柱塞的,在承载面积(缸体)之外的侧向力,使得柱塞带来的摩擦损失成为功率损失的主要部分。
因此,在传统滑动轴承理论基础上积累的经验,只能有限地应用[7~15]。
XX学院毕业设计题目轴向柱塞泵的设计系别专业班级姓名学号指导教师日期设计任务书设计题目:轴向柱塞泵的设计设计要求系统介绍轴向柱塞泵的概况、原理与结构形式;并详细地分析讨论了轴向柱塞泵的主要性能,主要零部件地制造工艺,以及柱塞泵的使用维护知识。
进行计算机辅助设计和绘图的训练,熟练地掌握了AutoCAD的操作指令。
设计进度要求第一周:确定题目、搜集资料及前期准备工作;第二周:工件基本类型与工艺性分析;第三周:整体及部分零件尺寸计算;第四周:其他零部件的设计和绘制结构尺寸图;第五周:毕业论文电子稿的录入,绘制主要零件和装配图;第六周:毕业论文的校核、修改;第七周:打印装订和毕业答辩;指导教师(签名):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、配油盘结构型式进行了分析和设计,还包括的它们的工作原理、加工工艺。
最后还介绍了它的常见损坏原因以及使用与维护的方法。
这样能更好的提高生产效率,使操作维修更加方便。
本次设计对轴向柱塞泵进行了详细的介绍,在学到更多知识的同时开发了自身的潜能,对专业知识的实用性和重要性有了更深的认识!关键词:柱塞泵滑靴配油盘目录设计任务书 (I)摘要 (II)概述 (1)1 轴向柱塞泵演化历程 (2)2 轴向柱塞泵的工作原理及分类 (5)2.1 基本工作原理 (5)2.2斜盘式轴向柱塞泵 (5)2.3 斜轴式轴向柱塞泵 (6)3 轴向柱塞泵的结构、使用与维修 (8)3.1 柱塞泵的结构 (8)3.2 供油形式 (10)3.3 液压泵用轴承 (10)3. 4 三对磨擦副检查与修复 (11)3.4.1 柱塞杆与缸体孔 (11)3.4.2 滑靴与斜盘 (12)3.4.3 配流盘与缸体配流面的修复 (13)3.5 使用注意事项 (14)4 轴向柱塞泵的泵油原理 (15)4.1进油过程 (15)4.2回油过程 (16)4.3 国产系列柱塞式喷油泵 (16)5 轴向柱塞泵的加工工艺 (18)5.1斜盘式轴向柱塞泵的工作原理 (18)5.2柱塞泵损坏原因 (19)5.3修复措施 (19)结论 (21)致谢 (22)参考文献 (23)概述轴向柱塞泵是液压系统中重要的动力元件和执行元件,广泛地应用在工业液压和行走液压领域,是现代液压元件中使用最广的液压元件之一。
1零件的工艺分析1.1 了解零件的用途柱塞泵是液压系统的一个重要装置。
它依靠柱塞在缸中往复运动,使密封工作腔的容积发生变化来实现吸油、压油。
柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点,它的主要作用是运输液体、或者某些固体介质,在工业和人们日常生活中起到了很大的作用,被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合,诸如液压机、工程机械和船舶中。
1.2 零件的尺寸及技术要求分析题目所给的零件是泵体,属于箱体类零件,具有箱体类零件的结构特点,如有空腔、轴孔、凸缘、底座、肋等结构,材料为灰铸铁,可知零件为铸造毛坯通过一定的切削加工成型。
柱塞泵主要靠凸轮的旋转来推动柱塞往复运动,所以凸轮的安装正确与否,直接影响该泵的性能。
因此,安装凸轮的轴承孔中心线是泵体长度方向的主要基准,注出尺寸106、55,安装板底面作为高度方向的主要基准,注出尺寸32.、62,泵体前后基本对称,因此,前后对称中心面就是宽度方向的主要基准,注出尺寸75。
泵体上的定形、定位尺寸很多,如左端长方体的定形尺寸为54、62、Φ30H7、3,定位尺寸为106。
泵体的结构有支承、包容、联接、安装、定位和密封等功用,所以泵体上有很多接触面和配合面,从而有许多技术要求。
如Φ30H7、Φ50H7、Φ42H7孔表面粗糙度为1.6μm,其他加工面为3.2μm、6.3μm等,其余为不加工面;尺寸公差有Φ30H7、Φ50H7、Φ42H7,形位公差有垂直度公差,从这些技术要求可知Φ30H7孔以及Φ50H7、Φ42H7轴承孔加工要求较高。
另外在切削加工前需进行人工时效处理。
零件技术要求表:经分析,该零件视图、尺寸公差和技术要求正确,完整统一。
结构工艺完整,有利于机加工、装配。
2零件的生产类型本零件属中批量生产,由题目知Q=5000件,则N=Qn(1+α+β)=5500,取α=β=5%。
3拟定工艺路线3.1 定位基准的选择3.1.1 设计基准分析C面是高度方向的设计基准,A面是宽度方向的设计基准,并且C面是Φ50H7和Φ42H7两孔的轴线的设计基准,3.1.2 定位基准的选择基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
前言液压传动技术是一种近代工业技术,可以借助导管向任一位传递动力;可以借助控制压力油液的流动实现对负载的预定控制;可以实现小型机械化;可以实现无冲击大围的无极调速;可以远距离操纵确定运动部分的位置、运动方向的变换、增减速度;便于实现自动化等,因而适应现代机械的自动化发展,广泛应用于各个技术领域中,象飞行器、各种工作母机、建筑机械与车辆、塑料机械、起重机械、矿山机械和船舶等等,均使用着液压传动,而且应用日益广泛。
由于液压技术自身的诸多优点,使得液压技术的发展速度非常惊人。
尤其是近年来,液压设备的年增长率一直远远高于其它机械设备,许多机械设备的传动形式已逐渐被液压传动所取代。
而液压泵是液压系统的动力元件,是液压系统中必不可少的一部分。
若按液压泵的结构不同可将液压泵分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵。
柱塞泵又分为轴向柱塞式和径向柱塞式。
目前液压传动的高压化发展趋势,使柱塞泵尤其是轴向柱塞泵得到了相应的发展。
1 轴向柱塞泵概述柱塞泵是依靠柱塞在缸体孔的往复运动,造成密封容积的变化,来实现吸油和排油。
轴向柱塞泵具有结构紧凑、单位功率体积小、重量轻、工作压力高、容易实现变量等优点。
这类泵多用于农林机械、起重运输设备、工程机械、船舶甲板机械、冶金设备、火炮和空间技术中。
柱塞泵按其柱塞在缸体孔中排列方式不同,分为轴向泵和径向柱塞泵两类。
轴向柱塞泵是指柱塞的轴线与传动轴的轴线平行或略有倾斜的柱塞泵,而径向柱塞泵的柱塞轴线与传动轴的轴线互相垂直。
轴向柱塞泵分为直轴式和斜轴式两种。
1.1 直轴式轴向柱塞泵概况直轴式轴向柱塞泵是缸体直接安装在传动轴上,缸体轴线与传动轴的轴线重合,并依靠斜盘和弹簧使柱塞相对缸体往复运动而工作的轴向柱塞泵,亦称斜盘式轴向柱塞泵。
斜盘式轴向柱塞泵的许用工作压力和转速都较高,变量性能优异,且结构紧凑,功率质量比大,容积效率高。
斜盘式轴向柱塞泵由于泵轴和缸体的支承方式不同,又可分为通轴式和缸体支承式(非通轴式)。
(此文档为word格式,下载后您可任意编辑修改!)1 绪论1.1 国内CY系列轴向柱塞泵发展概况就市场发展需求来看,我国目前大量使用的CY系列轴向柱塞泵,2003年全国的总产量达到了20万台[1-2]。
这类泵的最大特点是采用大轴承支承缸体,具有压力高、工艺性好、成本低、维修方便等优点,比较适合国情,因此,市场需求量大,也成为当今我国应用最广的开式油路轴向柱塞泵。
CY型轴向泵从1966年开始设计以来,前人总结经验摸索,经过CY14-I,CYI4-lA,CYI4-IB几个发展阶段,每一个发展时期泵的性能、寿命都得到提高,品种也不断丰富。
但是,从1982年CY14-1B轴向泵定型以来,已经过去20余年的时间,该泵的结构发展依旧停滞、变化不大。
由于近年来,世界上各家公司的柱塞泵技术已有长足进步,加上国内市场经济的蓬勃发展,对使用CY14-1B泵的更高要求,迫切需要符合市场经济的轴向柱塞泵,因此对CY14-1B轴向泵进行更新,开发一种噪声更低、自吸性能更好、节能、省料、使用更可靠的轴回柱塞泵就显得迫在眉睫,这就是CY14-1BK轴向柱塞泵[3-7]。
早期的斜盘式轴向泵的压力都只有7MPa,但现代液压传动系统注重效率和经济,均要求更高的压力。
目前市场上的定量斜盘式轴向柱塞泵的压力均已达21--48 MPa,这是因为我们在各自的发展过程中,工业在进步,突破了一些关键技术[8-10]。
2003年产量估计有近20万台,各行各业中应用非常广泛,特别是应用于CY14-1B斜盘型开式轴向柱塞泵。
从1972年开始设计研制,到1982年定型,但是从此之后的20多年的时间里,泵的结构基本是没有什么变化,甚至出现有些厂家生产20余年,没有任何改进。
但是世界上的柱塞泵发展不会因为国内的不进步发展而停止不前的,柱塞泵的各个方面有了长足的进步,然而CY14-1 B轴向泵的使用中也依然发现不少的问题,柱塞在工作是压排油液终了之余,柱塞底腔仍有一些油液未排除,当柱塞进入吸入行程时,这样便导致损失了一部分吸入容积,降低了容积效率。
液压轴向柱塞泵马达工艺设计及生产线规划概述(DOCX 45页)部门: xxx时间: xxx制作人:xxx整理范文,仅供参考,勿作商业用途液压轴向柱塞泵马达工艺设计及生产线规划一、生产纲领Xx液压公司厂房的规划建设、设备选型工作按照公司高层指示,紧密围绕挖掘机配套液压元件批量生产来展开,满足年产1万台小型挖掘机、2万台中型挖掘机配套泵、马达的需求,共计年产泵、马达12万台。
XX液压公司对主泵、马达的各零部件按照工艺路线进行分类、汇总,根据各型产品关键零部件的技术和加工工艺特点,确定了批量生产车间各类型主要零件成组单元的生产工艺方案,达到6型马达、3型泵年产I2万台的生产能力。
在设备选型和工艺布置上参照了川崎、萨奥、纳博等标杆液压件生产厂家生产模式,借鉴了国内外一流标杆企业的冷、热加工和辅助设备。
以精益生产为指导思想,按照典型零件成组分类、成组工艺、制定标准工艺流程,根据同类零件年产量确定了中小批量、大批量两种不同生产模式的设备选型和生产单元布置模式。
投产后可满足l万台小型挖掘机(7.5T)、2万台中型挖掘机( 23.5T、33.5T)主泵、行走马达、回转马达的配套需求。
1、生产产品型谱及产量表l 批量生产产品型谱汇总表2、生产单元零件类型及产量3、工作时间及设备利用率核算原则按设备全年有效工作时间300天,每天3班制,有效工作时间20小时计算,全年有效工作时间6000小时。
4、外协、外购零件类型锻、铸件毛坯热处理、粗加工工序、弹簧、冲压件、简单零件外协;标准件、轴承、密封件外购。
二、厂房工艺布置简述1、批量生产车间制造流程如图l厂房设计、施工时,结合液压件精密制造的工艺要求,各生产单元、辅助间、功能区域等均按其实际使用需求进行设计。
设备基础、防振、恒温、恒湿、防爆、抽风等工艺要求尚需要与厂房的设计部门作充分沟通。
困尚未最终确定设备型号和台数,厂房水电气用量及管网布置暂无法确定。
2.工艺布置原则工艺布置原则简述如下:2. I 成组技术原则:对零件的结构、加工工艺进行分析,对相似的零件和工艺流程进行统计,并布置在同一加工单元,采用同类型生产设备集中生产,减少物流、装夹、换刀等待时间,提高生产效率和设备利用率。
攀枝花学院本科毕业设计(论文)轴向柱塞泵设计学生姓名:学生学号:院(系):机电工程学院年级专业:指导教师:讲师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.还有对缸体的材料选用以及校核很关键;最后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.该设计最后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,今后发展.AbstractLiquid'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 importantThis 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.目 录摘 要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)绪论 (4)1直轴式轴向柱塞泵工作原理与性能参数 (6)1.1直轴式轴向柱塞泵工作原理 (6)1.2直轴式轴向柱塞泵主要性能参数 (6)1.2.3排量﹑流量与容积效率 (7)1.2.2扭矩与机械效率 (8)1.2.3功率与效率 (9)2 直轴式轴向柱塞泵运动学及流量品质分析 (10)2.1柱塞运动学分析 (10)2.1.1柱塞行程S (11)2.1.2柱塞运动速度分析v (12)2.1.3柱塞运动加速度a (13)2.2滑靴运动分析 (14)2.3瞬时流量及脉动品质分析 (15)2.3.1脉动频率 (15)2.3.2脉动率 (16)3 柱塞受力分析与设计 (17)3.1柱塞受力分析 (17)3.1.1柱塞底部的液压力b P (17)3.1.2柱塞惯性力 (18)3.1.3离心反力t P (18)3.1.4斜盘反力N (19)3.1.5柱塞与柱塞腔壁之间的接触应力1p 和2p (20)3.1.6摩擦力1f P 和2f P (20)3.2柱塞设计 (21)3.2.1柱塞结构型式 (22)3.2.2柱塞结构尺寸设计 (23)3.2.3柱塞摩擦副比压P ﹑比功v P 验算 (23)4滑靴受力分析与设计 (25)4.1滑靴受力分析 (25)4.1.1分离力 (26)4.1.2压紧力y p (27)4.1.3力平衡方程式 (27)4.2滑靴设计 (28)4.2.1剩余压紧力法 (28)4.3滑靴结构型式与结构尺寸设计 (29)4.3.1滑靴结构型式 (29)4.3.2结构尺寸设计 (31)5 配油盘受力分析与设计 (32)5.1配油盘受力分析 (32)5.1.1压紧力y p (33)5.1.2分离力f p (34)5.2配油盘设计 (35)5.2.1过渡区设计 (35)5.2.2配油盘主要尺寸确定 (37)5.2.3验算比压p ﹑比功pv (38)6 缸体受力分析与设计 (40)6.1缸体的稳定性 (40)6.2缸体主要结构尺寸的确定 (40)6.2.1通油孔分布圆半径f R 和面积F (40)6.2.2缸体内﹑外直径1D ﹑2D 的确定 (42)6.2.3缸体高度H (43)7柱塞回程机构设计 (44)8 斜盘力矩分析 (46)8.1柱塞液压力矩1M (46)8.2过渡区闭死液压力矩 (46)8.2.1具有对称正重迭型配油盘 (46)8.2.2零重迭型配油盘 (47)8.2.3带卸荷槽非对称正重迭型配油盘 (47)8.3回程盘中心预压弹簧力矩3M (48)8.4滑靴偏转时的摩擦力矩4M (48)8.5柱塞惯性力矩5M (48)M (49)8.6柱塞与柱塞腔的摩擦力矩6M (49)8.7斜盘支承摩擦力矩7M (50)8.8斜盘与回程盘回转的转动惯性力矩8M (50)8.9斜盘自重力矩99 变量机构 (51)9.1手动变量机构 (51)9.2手动伺服变量机构 (53)9.3恒功率变量机构 (55)9.4恒流量变量机构 (56)结论 (57)参考文献 (58)致谢 (59)绪论随着工业技术的不断发展,液压传动也越来越广,而作为液压传动系统心脏的液压泵就显得更加重要了。
毕业论文斜轴式轴向柱塞泵的设计摘要轴向柱塞泵作为应用广泛的一类柱塞泵,它的柱塞轴线与缸体轴线相互平行。
因为结构紧凑的原因使它具有较为明显的优点,具有紧凑的结构、较轻的重量、单位功率体积小、较高的工作压力以及较高的容积效率。
轴向柱塞泵在机械工业,特别是在液压系统中有着广泛的应用。
本次毕业设计是对斜轴式轴向柱塞泵进行的设计,其主要性能参数为额定压力P n =32MPa,理论排量v=28ml/r,转速n=1450r/min。
本文将对斜轴式轴向柱塞泵的发展状况、应用现状、轴向柱塞泵的研究现状以及工作原理进行一定的阐述。
根据已知参数对连杆柱塞组、缸体、配流盘、主轴等进行设计计算。
着重进行连杆柱塞组、配流盘的受力分析,轴承的选择与校核,平键的强度校核。
根据计算得到的相关参数绘制三维零件图以及三维装配图。
关键词:柱塞泵柱塞缸体配流盘The Design of Bent Axis Axial Piston PumpAbstractAxial piston pump is widely used as in mechanical industry , its position axis parallel to the cylinder axis. It has many obvious the advantages due to its compact structure, such as light weight, small size, power units, high working pressure and high volume efficiency. Axial piston pump has been widely used in the machinery industry, especially in the hydraulic system .The graduation project is to design Cline axial piston pump, the main performance parameters is given, its nominal pressure is 32MPa, the theoretical displacement is 28ml / r, speed is 1450r/min. In this paper, there are some exposition about the development status of Bent Axis Piston Pumps, application status, the status of research and how is the axial piston pump works . Based on the given parameters,I will do some calculations on the plunger rod group, cylinder, valve plate, and spindle . Be focused on the check of plunger rod group, valve plate stress analysis, bearing selection and verification, and flat key strength . Draw three-dimensional assembly drawing and parts drawing in accordance calculated parameters .Key Words : plunger pump;plunger; cylinder; valve plate目录1.引言 (1)1.1研究基础 (1)1.2斜轴式轴向柱塞泵的特点 (1)1.3国内外发展现状 (2)2.A2F型斜轴式轴向柱塞泵的结构及工作原理 (3)2.1斜轴式轴向柱塞泵的结构 (3)2.2斜轴式轴向柱塞泵工作原理 (3)3.A2F斜轴式轴向柱塞泵的基本参数 (5)3.1容积效率 (5)3.2 机械效率 (5)3.3 功率与效率 (6)4.主要零件的设计计算 (7)4.1连杆柱塞组的设计 (7)4.1.1柱塞直径d z (7)4.1.2柱塞名义长度 (8)4.1.3连杆球头直径 (8)4.1.4连杆设计 (8)4.2配油盘的设计 (10)4.2.1过渡区设计 (10)4.2.2配油盘主要尺寸确定 (11)4.3缸体的设计 (12)4.3.1柱塞分布圆半径R f (13)4.3.2缸体内﹑外直径D1,D2的确定 (13)4.3.3缸体的高度 (14)4.4球面配流副的设计 (14)的确定 (15)4.4.1缸孔油窗口倾斜角4.4.2球面半径R的确定 (16)4.5主轴的设计计算 (16)4.5.1主轴最小直径d (17)min4.5.2 R1与R的比例 (18)5.运动学分析 (19)5.1柱塞的位移s (19)5.2柱塞的速度v (19)5.3柱塞的加速度a (19)6.受力分析 (20)6.1柱塞上的作用力 (20)6.2连杆上的作用力 (21)6.2.1连杆A点所受的力 (21)6.2.2连杆B点所受的力 (22)6.3主轴上的转矩 (23)6.4轴承的选择与校核 (24)6.4.1寿命计算公式 (24)6.4.2轴承的平均负荷 (24)6.5平键的强度校核 (28)6.6配流盘受力分析 (28)6.6.1压紧力P y (29)6.6.2分离力P f (29)6.6.3力平衡方程 (30)7.三维装配图 (32)结语 (33)参考文献 (34)致谢 (35)1.引言1.1研究基础现代液压驱动泵的应用范围贯穿整个机械行业。
1 直轴式轴向柱塞泵工作原理与性能参数1.1直轴式轴向柱塞泵工作原理直轴式轴向柱塞泵主要结构如图1.1所示。
柱塞的头部安装有滑靴,滑靴底面始终贴着斜盘平面运动。
当缸体带动柱塞旋转时,由于斜盘平面相对缸体平面(xoy面)存在一倾斜角γ,迫使柱塞在柱塞腔内作直线往复运动。
如果缸体按图示n方向旋转,在180︒~360︒范围内,柱塞由下死点(对应180︒位置)开始不断伸出,柱塞腔容积不断增大,直至上死点(对应0︒位置)止。
在这过程中,柱塞腔刚好与配油盘吸油窗相通,油液被吸人柱塞腔内,这是吸油过程。
随着缸体继续旋转,在0︒~180︒范围内,柱塞在斜盘约束下由上死点开始不断进入腔内,柱塞腔容积不断减小,直至下孔点止。
在这过程中,柱塞腔刚好与配油盘排油窗相通,油液通过排油窗排出。
这就是排油过程。
由此可见,缸体每转一跳各个往塞有半周吸油、半周排油。
如果缸体不断旋转,泵便连续地吸油和排油。
图1.1 直轴式轴向柱塞泵工作原理=2(19.50.2)(19.50.22)94≈0.84(L) 不计容积损失时,泵的理论流量tb Q 为2max 4b b x b q n d s Zn π===0.84×15001000100010070.2.15000.95v Qn (ml/r )p C1370.2206p C 是常数,对进口无预压力的油泵p C =5400,这里取p C =9100故符合要求。
排量是液压泵的主要性能参数之一,是泵几何参数的特征量。
相同结构型式的系列泵中,排量越大,作功能力也越大。
因此,对液压元件型号15。
b Q =100-3=97ml/min )b Q 为柱塞泵泄漏流量。
轴向柱塞泵的泄漏流量主要由缸体底面与配油盘之间﹑滑靴与斜盘平面之间及柱塞与柱塞腔之间的油液泄漏产生的。
此外,泵吸油不足﹑柱塞腔底部无效容积也造成容积损失。
泵容积效率97%=0.94~0.98,故符合要求。
2b b p q π==66120.8410 1.610(.2N m b p 为泵吸﹑排油腔压力差。
文献综述
机械设计制造及其自动化
ZB227轴向柱塞泵的设计
前言
随着科学技术的不断发展,现代设备的自动化水平越来越高。
而液压传动及控制系统以其传递功率大、控制精度高、响应速度快、易于实现机电液一体化控制等优点,被广泛应用于各行各业中[1]。
对作为液压系统动力源——液压泵的要求也愈来愈高。
柱塞泵是液压系统中重要的动力产生元件,是现代液压元件中使用非常广泛的液压元件之一[2]。
轴向柱塞泵以其工作压力高、抗冲击。
寿命长、控制精度高、噪声低等优点,引起国内外液压泵生产厂家的重视和使用厂家的青睐。
它被广泛应用于冶金、矿山、锻压、注塑、船舶、重型等机械设备中。
轴柱塞泵/马达的演化历程
轴向柱塞泵/马达是液压系统中重要的动力元件和执行元件,广泛地应用在工业液压和行走液压领域,是现代液压元件中使用最广的液压元件之一[3]。
此外,由于轴向柱塞泵/马达结构复杂,对制造工艺、材料的要求非常高,因此它又是技术含量很高的液压元件之一。
近年来,随着材料、制造、电子等技术的发展,轴向柱塞泵/马达的新技术层出不穷,例如荷兰Innas公司开发的Float Cup结构轴向柱塞泵,丹麦的Saur-Danfoss公司为工程机械量身定做的H1系列的多功能泵,德国Rexroth公司推出的电子智能泵等等。
而我国自20世纪六、七十年代开发了CY系列和引进Rexroth技术的泵/马达后,轴向柱塞泵/马达技术进展缓慢。
近年来,随着我国经济的腾飞,在工业现代化和大规模城市化进程中,工程机械、塑料机械、冶金、机床和农业机械等领域对轴向柱塞泵/马达的需求十分旺盛,因此提高我国轴向柱塞泵/马达的性能显得十分迫切,对轴向柱塞泵/马达技术革新的要求也十分紧迫!纵览国内外轴向柱塞泵/马达技术的发展演变对认识轴向柱塞泵/马达的发展趋势和加快我国轴向柱塞泵/马达技术的发展都有着重要的指导意义和现实意义[4]。
轴向柱塞泵的分类比较与发展趋势
轴向柱塞泵/马达可以分为阀配流式和端面配流式,但是阀配流由于靠单向阀来实现配流,无变量困难、自吸能力差、不可逆,因此其应用越来越少,就端面配流而言,可分为斜
盘式和斜轴式[5]。
由于斜轴泵/马达的倾角比斜盘泵/马达的要大,可达到40°左右,因此作为液压马达启动效果好和输出扭矩大。
但其结构复杂,工艺性差,而且不能实现通轴式结构,加上变量结构复杂,使得其作为液压泵在现代液压领域的应用有所减少。
斜盘泵除了斜盘倾角比斜轴泵略小之外,其他各个方面都获得了不的综合性能。
近年来,轴向柱塞泵的发展趋势呈现出了以下一些新的特点。
(1) 高速化、高压化是轴向柱塞泵/马达的发展方向。
这体现了其功率密度的提高,而且使其可以直接与发动机匹配,应用更为方便。
(2) 无论是定量还是变量的斜轴马达,由于启动性能好和传递扭矩大的特点,都有着较好的前景。
(3) 轻型轴向柱塞泵由于成本仅比叶片泵高20%左右,但是性能却比其高不少,可以和叶片泵进行竞争,这也是轴向柱塞泵的一个发展方向。
(4) 和电子技术相结合,实现多种控制方式。
Rexroth公司推出的电子泵,实现对压力流量进行精确的闭环控制。
此外变频控制也在液压电梯、注塑机等领域逐步开始应用[7]。
轴向柱塞泵/马达可以分为阀配流式和端面配流式,但是阀配流由于靠单向阀来实现配流,无变量困难、自吸能力差、不可逆,因此其应用越来越少。
直轴式轴向柱塞泵工作原理
直轴式轴向柱塞泵主要结构如所示。
柱塞的头部安装有滑靴,滑靴底面始终贴着斜盘平面运动。
当缸体带动柱塞旋转时,由于斜盘平面相对缸体平面(xoy面)存在一倾斜角γ,迫使柱塞在柱塞腔内作直线往复运动。
如果缸体按图示n方向旋转,在180︒~360︒范围内,柱塞由下死点(对应180︒位置)开始不断伸出,柱塞腔容积不断增大,直至上死点(对应0︒位置)止。
在这过程中,柱塞腔刚好与配油盘吸油窗相通,油液被吸人柱塞腔内,这是吸油过程。
随着缸体继续旋转,在0︒~180︒范围内,柱塞在斜盘约束下由上死点开始不断进入腔内,柱塞腔容积不断减小,直至下孔点止。
在这过程中,柱塞腔刚好与配油盘排油窗相通,油液通过排油窗排出。
这就是排油过程。
由此可见,缸体每转一跳各个往塞有半周吸油、半周排油。
如果缸体不断旋转,泵便连续地吸油和排油[4]。
图1 直轴式轴向柱塞泵工作原理
关键技术及其国内外研究现状轴向柱塞泵/马达在其发展历程中柱塞副、配流副和柱塞与斜盘的接触副(现在基本上是滑靴结构)这三个摩擦副始终没有发生大的变化[6]。
它们是吸油、压油、配流完成泵/马达工作的最重要的环节,也是产生能量耗散、泄漏、流量脉动的地方,泵/马达的性能和寿命与这些摩擦副息息相关,因此摩擦副的改造和优化也就成了轴向柱塞泵/马达的最重要的关键技术之一[7]。
减震降噪技术减振降噪是关系到轴向柱塞泵/马达发展前途的关键技术[8]。
随着社会的进步,人们对工作环境的要求越来越高,噪声是工作环境优劣的一个重要衡量指标。
世界各国对液压泵的噪声也有着明确的规定。
在液压设备中,泵/马达是液压设备的主要噪声源。
轴向柱塞泵/马达由于缸体输出的油液的不连续和吸油、压油腔的分离结构使其产生了较大的流量脉动和液压噪声,此外还有复杂流道产生的气穴噪声。
液压噪声和机械噪声的交织形成了轴向柱塞泵的整体噪声[10]。
MANRING教授通过考虑油液的压缩性和泄漏进行分析验证了奇数和偶数柱塞泵/马达的脉动差别不大的结论。
我国的王意、叶敏、许贤良等通过研究配流过程推导出了相似的结论。
哈尔滨工业大学、燕山大学也开展了降噪方面的研究。
德国亚琛工业大学通过研究在泵/马达的壳体上设置减震结构,在一定程度降低柱塞泵的振动,此项成果已经在Rexroth的泵/马达上应用。
参考文献
[1] 徐绳武. 轴向柱塞泵和马达的发展动向[J] . 液压气动与密封,2003(4):10-15.
[2] 路甬祥. 流体传动与控制技术的历史进展与展望[J] .机械工程学报,2001(03). 1-9.
[3] 王伟健. 低噪声柱塞泵的设计与研究[D] .兰州理工大学, 2006 .
[4] 翟培详. 斜盘式轴向柱塞泵设计[M]. 北京:煤炭工业出版社,1978.
[5] 那成烈. 轴向柱塞泵可压缩流体配流原理[M] .北京:兵器工业出版社,2003.
[6] 艾青林, 周华, 张增猛, 等.轴向柱塞泵配流副与滑靴副润滑特性试验系统的研制[J].液
压与气动,2004(11):22-25.
[7] 赵亚风. 高压低噪声机电控制式柱塞泵(JBP系列)的结构特点及性能[J] . 重型机械, 2001,
(01) .
[8] 许耀铭. 油膜理论与液压泵和马达的摩擦副设计[M] .北京:机械工业出版社,1984.
[9] 严桃平. 新型柱塞泵的结构分析. [J]淮阴工学院学报, 2002, (03) .1-10.
[10] 管洪. 泵的噪声[J] . 噪声与振动控制, 1985, (05) .20-30.
[11] 张耀宸..《机械加工设计手册》[M].北京.航空工业出版社,1987.
[12] 路甬祥主编.《液压气动技术手册》[M].北京.机械工业出版社.2002.
[13] 何存兴主编.《液压元件》[M].机械工业出版社.1982.
[14] Seeniraj, Ganesh Kumar.Model based optimization of axial piston machines
focusing on noise and efficiency. Purdue University.bAgricultural and Biological Engineering. 2009.
[15] Theodorescu, Liviu. Study of dynamic cavitation in variable displacement axial
piston pumps. Concordia University.Masters Abstracts International, 2005.。