斜盘式轴向柱塞泵的设计

I / 30 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来说柱塞、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.

关键词： 斜盘 柱塞泵 滑靴 缸体

Abstract

The inclined dish type and axial pump with a pillar is a main part in liquid press system,The

inclined dish type and axial pump with a pillar is a back and forth movement by pillar to fill the

inside of the pillar cavity,in order to change the pillar fills the contents of cavity to realize the oil of

inhaling with line up oily,Is a capacity type liquid to press the pump .Fill to pillar to pump for the

inclined dish type stalk the pillar fill, slip the boots and go together with the oil dish an is its

importance part. The pillar fills is it suffer the one of the dint spare parts primarily. The slippery

boots is one of the form that high pressure pillar fill the pump to often adopt. It can adapt to the

high demand turning soon in high pressure dint, go together with the oil dish and the efficiency of

the direct influence in a pump with life span. Because of going together with the oil dish fills ,pillar

and a slippery boots these two rightness of high speeds the sport the vice- all adopting a the static

pressure accepts. The province went to the big capacity push the bearings, have the construction

tightly packed, the spare parts is little, the craft is good, the cost is low, the physical volume is

small, the weight is light, paring the path face to pump the construction simple etc. Because the

inclined dish type stalk fills to pillar the pump to realizes to have no easily the class changes the

deal, maintain convenience and so on.

Key words： the inclined dish pillar pump slippery boot crock body

目 录 II / 30 摘要I

AbstractI

第一章绪论1

第二章斜盘式轴向柱塞泵工作原理与性能参数1

2.1 斜盘式轴向柱塞泵工作原理2

2.2 斜盘式轴向柱塞泵主要性能参数2

排量、流量与容积效率2

第三章斜盘式轴向柱塞泵运动学与流量品质分析3

3.1 柱塞运动学分析3

柱塞行程s3

柱塞运动速度v4

3.1.3 柱塞运动加速度a4

3.2 滑靴运动分析4

3.3 瞬时流量与脉动品质分析5

3.3.1 脉动频率6

3.3.2 脉动率6

第四章柱塞受力分析与设计6

4.1 柱塞受力分析6

4.1.1 柱塞底部的液压力bP6

4.1.2 柱塞惯性力Pg6

4.1.3 离心反力Pl7

4.1.4 斜盘反力N7

4.1.5 柱塞与柱塞腔壁之间的接触力P1和P27

4.1.6 摩擦力P1f 和 P2f7

4.2 柱塞设计8

柱塞结构型式8

4.2.2 柱塞结构尺寸设计8

柱塞摩擦副比压p 、比功 pv 验算10

第五章滑靴受力分析与设计10 III / 30 5.1 滑靴受力分析10

5.1.1 分离力Pf10

5.1.2 压紧力yP11

5.1.3 力平衡方程式11

5.2 滑靴设计12

5.2.1 泄漏功率损失VN12

5.2.2 摩擦功率损失mN12

5.2.3 滑靴总功率损失N12

5.3 滑靴结构型式与结构尺寸设计13

5.3.1 滑靴结构型式13

5.3.2 结构尺寸设计13

第六章配油盘受力分析与设计14

6.1 配油盘受力分析14

6.1.1 压紧力yP15

6.1.2 分离力Pf15

6.1.3 力平衡方程式16

6.2 配油盘设计17

6.2.2 配油盘主要尺寸确定18

6.2.3 验算比压p、比功pv19

第七章缸体受力分析与设计19

7.1 缸体的稳定性19

7.1.1 压紧力矩My20

7.1.2 分离力矩Mf20

7.1.3 力矩平衡方程20

7.2 缸体径向力矩和径向支承21

7.2.1 径向力与径向力矩21

7.2.2 缸体径向力支承型式22

7.3 缸体主要结构尺寸的确定22 IV / 30 7.3.1 通油孔分布圆半径'fR和面积Fα22

7.3.2 缸体内、外直径D1、D2的确定22

7.3.3 缸体高度H23

结论23

参考文献24 1 / 30 第一章 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.在容积式液压泵中,惟有柱塞泵是实现高压﹑高速化﹑大流量的一种最理想的结构,在相同功率情况下,径向往塞泵的径向尺寸大、径向力也大,常用于大扭炬、低转速工况,做为按压马达使用.而轴向柱塞泵结构紧凑,径向尺寸小,转动惯量小,故转速较高；另外,轴向柱塞泵易于变量,能用多种方式自动调节流量,流量大.由于上述特点,轴向柱塞泵被广泛使用于工程机械、起重运输、冶金、船舶等多种领域.航空上,普遍用于飞机液压系统、操纵系统与航空发动机燃油系统中.是飞机上所用的液压泵中最主要的一种型式.

泵的内在特性是指包括产品性能、零部件质量、整机装配质量、外观质量等在内的产品固有特性,或者简称之为品质.在这一点上,是目前许多泵生产厂商所关注的也是努力在提高、改进的方面.而实际上,我们可以发现,有许多的产品在工厂检测符合发至使用单位运行后,往往达不到工厂出厂检测的效果,发生诸如过载、噪声增大,使用达不到要求或寿命降低等等方面的问题；而泵在实际当中所处的运行点或运行特征,我们称之为泵的外在特性或系统特性.

从销售角度看,推销产品即是在推销泵的内在特性；而关注泵的外特性则是生产厂商不仅是推销产品,而是在推销泵站〔成套项目〕.

从使用角度看,好的产品必定是适合运行环境的产品而非出厂检测判别的产品.

斜盘式与斜轴式轴向柱塞泵相比较,各有所长,斜轴式轴向柱塞泵采用了驱动盘结构,使柱塞缸体不承受侧向力,所以,缸体对配油盘的倾复可能性小,有利于柱塞副与配油部位工作,另外,允许的倾角大,可是,结构复杂,工艺性差,需要使用大容量止推轴承,因而高压连续工作时间往往受到限制,成本高.斜盘式轴向柱塞泵,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,径向尺寸小,转动惯量小,故转速较高；另外,轴向柱塞泵易于变量,能用多种方式自动调节流量,流量大.由于上述特点,轴向柱塞泵被广泛使用于工程机械、起重运输、冶金、船舶等多种领域.航空上,普遍用于飞机液压系统、操纵系统与航空发动机燃油系统中,是飞机上所用的液压泵中最主要的一种型式.所以,斜盘式轴向柱塞泵在不断地改进和发展,其发展方向是：扩大使用范围、提高参数、改善性能、延长寿命、降低噪声,以适应液压技术不断发展的要求.

第二章 斜盘式轴向柱塞泵工作原理与性能参数 2 / 30 2.1 斜盘式轴向柱塞泵工作原理

各种柱塞泵的运动原理都是曲柄连杆机构的演变,因而,它们的运动和动力分析就可以用统一的方程式来描述.

斜盘式轴向柱塞泵主要结构如图〔2-1〕.柱塞的头部安装有滑靴,滑靴低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〔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180º~360º范围内,柱塞由下死点〔对应180º位置〕开始不断伸出,柱塞腔容积不断增大,直至死点〔对应0º位置〕止.在这个过程中,柱塞腔刚好与配油盘吸油窗相通,油液被吸入柱塞腔内,这是吸油过程.随着缸体继续旋转,在0º~180º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.在这个过程中柱塞腔刚好与配油盘排油窗相通,油液通过

1-柱塞 2-缸体 3-配油盘 4-传动轴 5-斜盘

6-滑靴 7-回程盘 8-中心弹簧

图2-1 斜盘式轴向柱塞泵工作原理

排油窗排出.这就是排油过程.由此可见,缸体每转一周,各个柱塞有半周吸油,半周排油.如果缸体不断旋转,泵便连续地吸油和排油.

2.2 斜盘式轴向柱塞泵主要性能参数

2.2.1排量、流量与容积效率

轴向柱塞泵排量bq是指缸体旋转一周,全部柱塞腔所排出油液的容积,即

zsdZsFqzZbmax2max4 〔2.1〕

不计容积损失时,泵理论流量lbQ为

bZbblbZnsdnqQmax24 〔2.2〕