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P
b
柱塞惯性力P
g
离心反力P
l
斜盘反力N
柱塞与柱塞腔壁之间的接触力P
1和P
2
摩擦力p
1f和P
2
f
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P
f
压紧力P
y
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P
y
分离力P
f
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M
y
分离力矩M
f
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R
f ′和面积F
α
缸体内、外直径D
1、D
2
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。
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, comparing 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
第1章绪论
近年来，容积式液压传动的高压化趋势，使柱塞泵尤其轴向柱塞泵的采用日益广泛。轴向柱塞泵主要有结构紧凑，单位功率体积小，重量轻，压力高，变量机构布置方便，寿命长等优点，不足之处是对油液的污染敏感，滤油精度要求高，成本高等。轴向柱塞泵分为盘式柱塞泵和阀式柱塞泵，盘式轴向柱塞泵包括斜轴式轴向柱塞泵和斜盘式轴向柱塞泵。
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，重量轻等优点，从而使该泵获得了迅速发展，并且由于轴向泵比径向泵结构简单，制造成本低；斜盘式轴向柱塞泵容易实现无级变量，体积小，重量轻，维修方便；因而斜盘式轴向柱塞泵比较其他泵在技术经济指标上占很大优势，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。
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。是容积式液压泵的一种。柱塞式液压泵由于其主要零件柱塞和缸体均为圆柱形，加工方便，配合精度高，密封性能好，工作压力高而得到广泛的应用。
轴向柱塞泵有非通轴和通轴两种。非通轴式的径向载荷由缸体外周的大轴承所平衡以限制缸体的倾斜，因此传动轴只传递扭矩，轴径小，由于存在缸体的倾斜力矩，因而制造精度较高，否则易损坏配油盘。但对于通轴式的传动轴穿过斜盘取消了大轴承，径向载荷由传动轴支撑，并且重量轻、体积小、零件种类少，可以串联辅助泵便于集成化，缸体倾斜力矩由主轴承受，因而转动轴径大。
柱塞是斜盘式轴向柱塞泵的主要受力零件之一；滑靴是目前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；配油盘设计的好坏也直接影响泵的效率和寿命。斜盘式轴向柱塞泵被广泛使用与工程机械、起重运输、冶金、航空、船舶等都种领域，在航空中普遍用于飞机液压系统，操纵系统及航空发动机燃油系统中，使飞机上所用的液压泵中最主要的一种形式，尤其是在煤炭行业的高压重载液压系统中，更是得到广泛应用。
第二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
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
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
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。
斜盘式轴向柱塞泵主要性能参数
1.排量、流量与容积效率
轴向柱塞泵排量b q 是指缸体旋转一周，全部柱塞腔所排出油液的容积，即
z
s d Z s F q z Z b max 2max 4
π
=
=
不计容积损失时，泵理论流量lb Q 为
b Z b b lb Zn s d n q Q max 2
4
π
=
=
式中 Z d ―柱塞外径 mm d z 24=；
Z F ―柱塞横截面积 224.452024.04
4
mm d F z z =?=
?=
π
π
；
m ax s ―柱塞最大行程 ；
Z ―柱塞数 取Z=7；
b n ―传动轴转速 min /1500r n b =；
从图可知，柱塞最大行程为
mm tg tg D s f 231874max =?==ογ
式中 f D ―柱塞分布圆直径 mm D f 74=；
γ ―斜盘倾斜角 取ο18=γ；
所以，泵的理论流量是
ml n q Q b b lb 94500==
泵的实际输出流量
ml Q Q Q b lb sb 92321198219795400=--=?-=
泵容积效率Vb η为
%7.9695400
92321
===
lb sb Vb Q Q η 泵的机械效率为%90=mb η
所以，泵的总效率为容积效率与机械效率之积，
%87=b η
第三章 斜盘式轴向柱塞泵运动学及流量品质分析
泵在一定斜盘倾角下工作时，柱塞一方面与缸体一起旋转，沿缸体平面做圆周运动，另一方面又相对缸体做往复直线运动。这两个运动的合成，使柱塞轴线上一点的运动轨迹是一个椭圆。此外，柱塞还可能有由于摩擦而产生的相对缸体绕其自身轴线的自转运动，此运动使柱塞的磨损和润滑趋于均匀，是有利的。
柱塞运动学分析
柱塞运动学分析，主要是研究柱塞相对缸体的往复直线运动。即分析柱塞与缸体做相对运动是的行程、速度和加速度，这种分析是研究泵流量品质和主要零件受力状况的基础。
柱塞行程s
下图为一般带滑靴的轴向柱塞泵运动分析图。若斜盘倾角为γ，柱塞分布圆半径为f R ，
缸体或柱塞旋转角为α，并以柱塞腔容积最大时的上死点位置为0
0 ，则对应于任一旋转角α时，
图3-1 柱塞运动分析
αcos f f R R h -=
所以柱塞行程s 为
γαγtg R htg s f )cos 1(-== （3-1）
当α=1800时，可得最大行程m ax s 为
mm tg tg D tg R s f f 23183720max =?===γγ
柱塞运动速度v
将式（3-1）对时间微分可得柱塞运动速度v 为
αγωsin tg R dt da da ds dt ds v f === （3-2）
当090=α及0270时，1sin ±=α，可得最大运动加速度m ax v 为 s m tg tg R v f /766.118157037.00max =??==γω 式中 α 为缸体旋转角速度，t
α
ω=
。
柱塞运动加速度a
将式（3-2）对时间微分可得柱塞运动加速度a 为
da dv dt dv a ==αγωcos 2tg R dt da f = （3-3）
当00=α及0180时，1cos ±=α，可得最大运动加速度m ax a 为
2022max /83.27818157037.0s m tg tg R a f =??==γω
滑靴运动分析
研究滑靴的运动，主要是分析它相对斜盘平面的运动规律，也即滑靴中心在斜盘平面
'''y o x 内的运动规律（如图），其运动轨迹是一个椭圆。椭圆的长、短轴分别为
长轴 mm R b f 38.7718
cos 37
2cos 220
=?=
=
γ
短轴 mm R a f 7437222=?==
设柱塞在缸体平面上 A 点坐标
α
αcos sin f f R y R x ==
那么A 点在斜盘平面 '''y o x 的坐标为
αsin 'f R x =
αγ
cos cos 'f R y =
如果用极坐标表示则为
矢径 αγ2222cos 1tg R y x R f h +=+= 极角 )cos (cos αγθarctg =
滑靴在斜盘平面'''y o x 内的运动角速度k ω为
α
γαγωθω222sin cos cos cos +==
dt d k 由上式可见，滑靴在斜盘内是不等角速度运动，当α=2π、π2
3
时，k ω最大（在短轴位置）为
s rad h /17.16418cos 157
cos 0
max ==
=
γ
ω
ω
当0=α、π时，k ω最小（在长轴位置）为
s rad h /14.15018cos 157cos 0min =?==γωω
由结构可知，滑靴中心绕 点旋转一周（π2）的时间等于缸体旋转一周的时间。因此其平均旋转角速度等于缸体角速度，即
ωω=np
瞬时流量及脉动品质分析
柱塞运动速度确定之后，单个柱塞的瞬时流量可写成
i tg R F v F Q f Z i Z ti αγωsin ==
式中z F 为柱塞截面积，22
24.452024.04
4
mm d F Z Z =?=
=
）（π
π
。
柱塞数为Z=7,柱塞角距为7
22π
πθ=
=Z ，位于排油区地柱塞数为Z 0，那么参与排油的各个柱塞瞬时流量为
αγωsin 1tg R F Q f Z t = )sin(2θαγω+=tg R F Q f Z t )2sin(3θαγω+=tg R F Q f Z t
…….
…….
)1(sin(00-+=Z tg R F Q f Z tZ αγω)θ
泵的瞬时流量为
0.........21tZ t t t Q Q Q Q +++=
∑=-+=0
1
])1(sin[Z i f Z i tg R F θαγω
Z
Z Z Z Z tg R F f Z π
παπγ
ωsin
)1
sin(sin
00-+= （3-4）
由上式可以看出，泵的瞬时流量与缸体转角α有关，也与柱塞数有关。 对于奇数（Z=7）排油区的柱塞数为Z 0
当70ππα=≤≤Z 时，取42
1
0=+=Z Z ，由 式（3-4）可知瞬时流量为
Z
Z tg R F Q f Z t 2sin
2)
2cos(π
π
αγ
ω-
=
当
7227
ππαπ
π
=≤
≤=
Z Z
时，取32
1
0=-=Z Z ，由式（3-4）可得瞬时流量 Z
Z tg R F Q f
Z
t
2sin
2)
23cos(π
π
αγ
ω-= 当0=α、
Z
π
、Z π2、……时，可得瞬时流量的最小值为
ml
tg Z
Z
tg R F Q f Z t 05.12227
2sin
27
2cos
18157037.04.4522sin
22cos
min =??????==π
π
π
π
γ
ω
当Z 2π
α=
、
Z
23π
、……时，可得瞬时流量的最大值为
ml
tg Z
tg R F Q f Z t 5.12537
2sin
21
18157037.04.4522sin
21
0max =??????==π
πγ
ω
奇数柱塞泵瞬时流量规律见图
图3-3 奇数柱塞泵
定义脉动率 0025.0min
max =-=
tp
t t Q Q Q δ
式中tp Q 为平均流量，可由瞬时流量公式在 2
π
周期内积分求平均值而得无论奇数泵还是偶数泵均为
ml
tg tg R F Z
dt Q Z Q f Z Z
t tp 6.124318157037.04.5427
1
00
=????==
=
?π
γ
ωπ
π
π
脉动频率
因为奇数柱塞泵，所以21000min /1500722=??==r Zn f
脉动率
因为奇数柱塞泵，所以
%51.27
4sin 22sin 22
2
=??==π
π
δZ
根据计算值，将脉动率e与柱塞Z 画成下图的曲线
图3-4 脉动率e与柱塞数Z 关系曲线
由以上分析可知：
（1）随着柱塞数的增加，无论偶数柱塞泵还是奇数柱塞泵，流量脉动率都下降。 （2）相邻柱塞数相比，奇数柱塞泵的脉动流量远小于偶数柱塞泵的脉动率。
第四章 柱塞受力分析与设计
柱塞是柱塞泵主要受力零件之一。单个柱塞随缸体旋转一周时，半周吸油、半周排油。柱塞在吸油过程与在排油过程中的受力情况是不一样的。
柱塞受力分析
图4-1 柱塞受力分析
作用在柱塞上的力有：
图示是带有滑靴的柱塞受力分析简图。
4.1.1 柱塞底部的液压力b P
柱塞位于排油区时，作用于柱塞底部的轴向液压力b P 为
KN p d P b Z b 25.14105.31024.04
4
62
2=???=
=
）（π
π
式中b p 为泵的排油压力。
柱塞惯性力P g
柱塞相对缸体往复直线运动时，有直线加速度a ，则柱塞轴向惯性力P g 为
αγωcos 2tg R g
G a m P f Z
Z g -
=-= 式中m Z 、G Z 为柱塞和滑靴的总质量和总重量 惯性力P g 方向与加速度a 方向相反，随缸体旋转角α按余弦规律变化。当α=00和1800时，惯性力最大值为
γωtg R g
G P f z
g 2max =
离心反力P l
柱塞随缸体绕主轴作等速度圆周运动，有向心加速度a l ，产生的离心反力P l 通过柱塞质量重心并垂直于柱塞轴线，是径向力。其值为
ωf Z
l Z l R g
G a m P =
=2 斜盘反力N
斜盘反力通过柱塞球头
γcos N P = γsin N T =
轴向力P 与作用于柱塞底部的液压力b P 及其他轴向力相平衡。而径向力T 则对主轴形成负载扭矩，使柱塞受到弯矩作用，产生接触应力，并使缸体产生倾倒力矩。
柱塞与柱塞腔壁之间的接触力P 1和P 2
该力是接触应力p 1 和p 2产生的合力。考虑到柱塞与柱塞腔的径向间隙远小于柱塞直径及柱塞在柱塞腔内的接触长度。因此，由垂直于柱塞轴线的径向力T 和离心力l P 引起的接触应力p 1和p 2可以看成是连续直线分布的应力。
摩擦力P 1f 和 P 2f
柱塞与柱塞腔之间的摩擦力P f 为
f P P P f )(21+=
式中f 为摩擦系数，常取f=~。取f=
分析柱塞受力，应取柱塞在柱塞腔中具有最小接触长度，即柱塞处于死点时的位置。此时N 、P 1、和P 2可以通过如下方程求得：
0=∑y 0sin 2
1
=+-P
P N γ
0=∑z 0cos 2
1
=--fP
fP N γ
00
=∑M
02
2)3()3(21222001=+----+
-Z
Z d fP d fP l l P l l l l P mm
l fd l l fd l l l l Z Z 4.2354
62412.06741254
2412.035447454666123462
2002=?-??-????-?-??=
----=
式中 0l — 柱塞最小接触长度 mm l 540=； l — 柱塞名义长度 mm l 74=; 解放程组得：
KN l l l N P 2.12]1
4.23)
4.2354(1
1[18sin 33.17]
1)(1
1[sin 2
2
02
2
2
201=--+
?=--+
=γ
KN l l l N P 14.714.23)
4.2354(18sin 33.171)(sin 22
2
2
2202=--?=--=γ 0
018
sin 82.312.018cos 25.24sin cos ??-=-=
γφγf P N b 式中 82.314.23)4.2354(14.23)4.2354(1)(1)(22
222
2
2
2022220=--+-=--+-=l l l l l l φ 为结构参数 柱塞设计
柱塞结构型式
轴向柱塞泵均采用圆柱形柱塞.根据柱塞头部结构,有三种型式,(1)点接触式柱塞,(2)
线接触式柱塞,(3)带滑靴的柱塞.选用带滑靴的柱塞,柱塞头部同样装有一个摆动头, 称
滑靴,可绕柱塞球头中心摆动.滑靴与斜盘间为面接触,接触应力小,能承受较高的工作压力.高压油液还可以通过柱塞中心孔,沿滑靴平面泄露,保持与斜盘之间有一层油膜润滑,从而减少了摩擦和磨损,使寿命大大提高.目前大多采用这种形式轴向柱塞泵. 并且这种型式的柱塞大多做成空心结构,以减轻柱塞重量,减小柱塞运动的惯性力.采用空心结构还可以利用柱塞底部的高压油液使柱塞局部扩张变形补偿柱塞与柱塞腔之间的间隙,取得良好的密封效果.空心柱塞内可以安放回程弹簧,使柱塞在吸油区复位.
柱塞结构尺寸设计
1.柱塞直径 Z
d 及柱塞分布圆直径 D f
柱塞直径Z d 、柱塞分布圆直径D f 、和柱塞数Z 是互相关联的.根据统计资料,在缸体上各柱塞孔直径Z d 所占的弧长约为分布圆周长f D π 的 75% , 即
75.0=f
Z
D Zd π
由此可得 π
75.0Z
d D m Z
f ≈
=
式中m 为结构参数.m 随柱塞数Z 而定.
当泵的理论流量lb Q 和转速b n 根据使用工况条件选定之后,根据流量公式可得柱塞直径Z d 为
mm tg tg Zn m Q d b lb
Z 24181500775.07
94500
443
3
=??????=
=ππ
γπ
柱塞直径 Z d 确定后,应从满足流量的要求而确定柱塞分布圆直径 D f , 即
mm tg Zn tg d Q D b Z lb f 371500
718249500
44222
=????==
πγπ 2. 柱塞名义长度L
由于柱塞圆球中心作用有很大的 径向力T,为使柱塞不致被 以及保持有足够的密封长度,应保持有最小留孔长度 ,一般取
a b MP p 20≤ Z d l )8.1~4.1(0=
a b MP p 30≥ Z d l )5.2~2(0=
因为 a MP p 5.31= 所以 mm d l Z 5425.20== 因此,柱塞名义长度 l 应满足:
min max 0l s l l ++≥
式中 m ax s — 柱塞最大行程;
min l — 柱塞最小外伸长度,一般取 Z d l 2.0min =.
根据经验数据,柱塞名义长度常取:
a b MP p 20≤ Z d l )5.3~7.2(= MPa p b 30≥ Z d l )2.4~2.3(=
同理 mm l 96244)2.4~2.3(=?== 3.柱塞球头直径d 1
按经验常取 mm d d Z 18)8.0~7.0(1== 如图
图4-2 柱塞尺寸图
为使柱塞在排油结束时圆柱而能完全进入柱塞腔,应使柱塞球头中心至圆柱面保持一定的距离 l d ,一般取
mm d l Z d 132455.0)55.0~4.0(=?==
4.柱塞均压槽
高压柱塞泵中往往在柱塞表面开有环形压力槽,起均衡侧向力,改善润滑条件和存贮赃物的作用.如上图
均压槽的尺寸常取:mm mm h 8.08.0~3.0取=;宽mm mm b 6.07.0~3.0取= ; 间距mm mm t 1010~2取=.
实际上,由于柱塞受到的径向力很大,均压槽的作用并不明显,还容易划伤缸体上柱塞孔壁面.因此目前许多高压柱塞泵中并不开设均压槽.
柱塞摩擦副比压p 、比功 pv 验算
取柱塞伸出最长时的最大接触应力作为计算比压值,则
22311max
/30/68.296
.3024102.122][2cm N cm N p l d P p Z ≤=????≤= 柱塞相对缸体的最大运动速度 v max 应在摩擦副材料允许范围内,
s m tg v tg R v f /8775.11815737][0max ≤=???≤=γω
由此可得柱塞缸体摩擦副最大比功 p max v max 为
s
cm N tg pv tg R l d P v p f Z //6068.52181576
.302410
2.122][2203
1
1
max max ≤=??????
≤=γω
选用 18CrMnTiA 材料.
第五章 滑靴受力分析与设计
目前高压柱塞泵已普遍采用带滑靴的柱塞结构.滑靴不仅增大了与斜盘的接触应力,而且柱塞底部的高压油液,经柱塞中心孔 '0d 和滑靴中心孔0d ,再经滑靴封油带泄露到泵壳体腔中.由于油液在封油带环缝中的流动.使滑靴与斜盘之间形成一层薄油膜,大大减少了相对运动件间的摩擦损失,提高了机械效率.这种结构能适应高压力和高转速的需要.
滑靴受力分析
液压泵工作时,作用于滑靴上有一组方向相反的力.一是柱塞底部液压力力图把滑靴压向斜盘,称为压紧力y p ;另一是由滑靴面直径为 D 1的油池产生的静压力P f1与滑靴封油带上油液泄露时油膜反力P f2 ,二者力图使滑靴与斜盘分离开,称为分离力P f .当紧压力与分离力相平衡时,封油带上将保持一层稳定的油膜,形成静压油垫.
分离力P f
图为柱塞结构与分离力分布图.
图4-3 滑靴结构及分布力分布
根据流体力学平面圆盘放射流可知,油液经滑靴封油带环缝流动的泄露量q 的表达式为
1
2
213ln 6)
(R R p p q μπδ-=
若02=p ,则
1
2
1
3ln 6R R p q μπδ=
式中 δ 为封油带油膜厚度.
封油带上半径为r 的任一点压力分布式为
1(p p r =222
2ln ln
)p r
R r R p +-
若02=p ,则
1
2
21
ln ln
R R r R p p r = 从上式可以看出
由上式可以看出，封油带上压力 随半径增大而呈对数规律下降。
21121221
21
2)(ln
2R p R R R R p P f ππ--=
油池静压分离力P f1为
1211p R P f π=
总分离力P f 为
KN
p R R R R P P P f f f 2.70105.3105
.225.31ln
210
)05.225.31(ln 2)
(66
2
2
1
1
2
212221=???-=
-=
+=ππ
压紧力y P
滑靴所受压紧力主要由柱塞底部液压力b p 引起的，即
KN p d P P b Z b y 9.1418
cos 105.31024.04cos 4cos 0
62
2=???===πγπγ 力平衡方程式
当滑靴受力平衡时，应满足下列力平衡方程式
f
y P P =
11
2
21222ln 2)
(cos 4p R R R R p d b Z
-=πγ
π
1
2
1
3ln 6R R p q μπδ=
得泄流量为
ml
R R d p q z b 19718
cos 05.225.3105.012024
.0105.3101.0cos )(122
2
2
63212
22
3=?-??????=
-=ο
）（πγ
μπδ
滑靴设计
滑靴设计常用剩余压紧力法和最小功率法
选用最小功率损失法
最小功率损失法的特点是：选取适当油膜厚度，使滑靴泄漏功率损失法与摩擦功率损失之和最小，保持最高功率。
泄漏功率损失V N ?
已知滑靴在斜盘上的泄漏流量q ，。若不计吸油区的损失，则滑靴在排油区域的泄漏功率损失为
ml
R R p d q p N b z b V 17118cos 05.225.3105.02410
5.3101.0cos )(2421
226
3212
232=??????=
-==?ο
）（πγ
μδπ
摩擦功率损失m N ?
滑靴在斜盘上的运动轨迹是椭圆，为简化计算，近似认为是柱塞分布圆。因此滑靴摩
擦功率损失为
ωδ
μπτf m R u R R u F N )(212
2-==?
式中 τF —液体粘性摩擦力， δ
μ
πτu
R R F )(212
2-=；
u —切线速度，ωf R u =
)(212
2
R R -π—滑靴摩擦（支承）面积； δ
μ
u
—液体粘性摩擦应力，μ为液体粘性系数，δ为油膜厚度。
将ωf R u =代入上式中可得
ml
R R R N f
m 26801
.037
15705.005.225.31)(2
2222221
22
=??
?-?=-=?）（πδ
ωμ
π
滑靴总功率损失N ?
m V N N N ?+?=?
δωπγ
μδπ222
1222
32cos )(24f
b
z R R R p d +-= 令
,0)
(=???δ
N 可得最佳油膜厚度0δ为 mm
d p R R R Z
b f
012.018cos 8024
.0105.31037.015705.0)05.225.31(cos 8)(4
6
2224
21220=??????-=-=
ογ
μωδ 由上式计算出的油膜厚度，可使滑靴功率损失最小，效率最高。最佳油膜厚度在
mm 03.0~01.00=δ范围。
滑靴结构型式与结构尺寸设计
滑靴结构型式
滑靴的结构型式如图
图5-1 滑靴结构型式
关于滑靴的结构，应该防止由于倾斜而引起密封带出现偏磨，所以往往在密封带外面加上一道断开的外辅助支承面环带。这样，即使滑靴出现某些偏磨，也不会破坏滑靴的平衡设计，从而延长了滑靴的寿命。为了减小对滑靴底面的比压，并防止由于压力冲击而引起滑靴底面沉凹的变形（这种变形引起松靴），常常在滑靴的密封带内侧加上一个或几个内辅助支承环带，为了不影响滑靴的支承力，并使密封环带内侧压力迅速伸展，内辅助支承面在圆周上是断开的。
为了提高滑靴的拉脱强度，可以将滑靴的收口部位加厚。滑靴的球面圆柱度和椭圆度不大于，与柱塞球头铆合时的径向间隙应不大于，与柱塞球头的接触面积不小于70%。滑靴的材料可采用青铜或高强度的黄铜制造。要特别注意材料中心不允许有疏松和偏析，否则容易引起疲劳强度损坏。
结构尺寸设计
1. 滑靴外径D 2
滑靴在斜盘上的布局，应使倾斜角0=γ时，互相之间仍有一定间隙s ，如图
图5-2 滑靴外径D 2的选定
滑靴外径D 2为
mm s Z
D D f 5.316.07
sin
74sin
2=-?=-=π
π
一般取mm s mm s 6.01~2.0==取 2. 油池直径D 1
初步计算时，设定 mm D D 05.225.317.0)7.0~6.0(21=?== 3. 中心孔0d 、'0d 及长度0l
节流器采用节流管时，常以柱塞中心孔'0d 作为节流装置，如滑靴结构及分离力分布图所示。根据流体力学细长孔流量q 为
K
l p p d q b 014
'0128)
(μπ-=
式中 0d 、0l ——细长管直径、长度； K ——修正系数；
'0
641l d R K e ζ
+= 41
'0)1
(62.21e
R d +=ζ 065.01'0≤e R d
28.2=ζ
065.01
'
0>e
R d 把上式带入滑靴泄漏量公式 1
2
1
3ln 6R R p q μπδ=
可得
1
21
3014
'0ln
6128)(R R p K
l p p d b μπδμπ=-
整理后可得节流管尺寸为
b p R R K l d αα
μδ-=1ln
61281
230
4
'0
经多次试算得 mm d 2.10= mm l 5.220= 式中α 为压降系数，b p p 1=
α。当667.03
2
==α时，油膜具有最大刚度，承载能力最强。为不使封油带过宽及阻尼管过长，推荐压降系数 9.0~8.0=α。
从
b p R R K l d αα
μδ-=1ln 61281
2
304
'
0 公式中可以看出，采用节流管的柱塞-滑靴组合，公式中无粘度系数μ ，说明油温对节流效果影响较小，但细长孔的加工工艺性较差，实现起来有困难。
第六章 配油盘受力分析与设计
配油盘是轴向柱塞泵主要零件之一，用以隔离和分配吸、排油液以及承受由高速旋转
的缸体传来的轴向载荷。它的设计好坏直接影响泵的效率和寿命。
配油盘受力分析
常用配油盘简图如下
图6-1 配油盘基本结构
液压泵工作时，高速旋转的缸体与配油盘之间作用有一对方向相反的力；即缸体因柱塞腔中高压油液作用而
生的压紧力P y ；配油窗口和封油带油膜对缸体的分离力P f 。
压紧力y P
压紧力是由于处在排油区的柱塞腔中高压油液作用在 柱塞腔底部台阶面上，使缸体受到轴向作用力，并通过缸体作用到配油盘上。
对于奇数柱塞泵)7(=Z ，当有4)1(21
=+Z 个柱塞处于排油区时，压紧力P y1为
KN
p p d Z P y b Z y 57105.31024.04
2174
2162max
2
1=????+==+=ππ
当有3)1(2
1
=-Z 个柱塞处于排油区时，压紧力P y2为
KN
p p d Z P y b Z y 7.42105.3110204
2174
2163min
2
2=?????+==-=）（ππ
平均压紧力P y 为
KN p Zd P P P b
Z y y y 85.49105.31024.078
8
)(21622
21=????==+=π
π
分离力P f
分离力有三部分组成。即外封油带分离力P f1、内封油带分离力P f2、排油窗高压油对缸体的分离力P f3
对奇数柱塞泵，在缸体旋转过程中，每一瞬时参加排油的柱塞数量和位置不同，封油带的包角是变化的。实际包角比配油盘排油窗包角0φ有所扩大。
当有4)1(2
1
=+Z 个柱塞排油时，封油带实际包角1?为
οοο1984551172
1)1(2101=+?-?=+-=）（αα?Z
当有3)1(2
1
=-Z 个柱塞排油时，封油带实际包角2?为
οοο1474551372
1
)3(2102=+?-=+-=）（αα?Z
平均有2
Z
个柱塞排油时，平均包角p ?为
报告(论文)题目：卧式柱塞泵加工工艺及夹具设计 作者所在系部：机械工程系 作者所在专业：机械设计制造及其自动化 目录 摘要 ........................................................... I Abstyact .......................................................... I I 第1章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 发展概况 (1) 1.3 本文研究内容 (2) 第2章制订机械加工工艺规程 (3) 2.1卧式柱塞泵的工艺分析 (3) 2.2审查零件图样的工艺性 (3) 2.4 加工工艺过程 (4) 2.6 在选择各表面及孔的加工方法时，要综合考虑以下因素 (4) 2.6.1 平面的加工 (5) 2.6.2孔的加工方案 (5) 2.7 确定定位基准 (5) 2.7.1粗基准的选择 (5) 2.7.2 精基准选择的原则 (6) 2.8工序的合理组合 (7) 2.8.1 工序的集中与分散 (7) 2.8.2 加工阶段的划分 (8) 2.9 加工工艺路线方案的比较 (9) 第3章计算 (12) 3.1确定切削余量及基本工时（机动时间） (12) 第4章夹具设计 (26) 4.1.1 定位基准的选择 (26) 4.1.2计算切削力 (26)
4.1.3 计算夹紧力 (27) 4.1.4 定位误差分析 (27) 4.1.5 夹具精度分析 (27) 4.2.1 定位基准的选择 (29) 4.2.2 计算切削力 (29) 4.2.3 计算夹紧力 (29) 4.2.4 定位误差分析 (30) 第5章总结 (31) 致谢 (32) 参考文献 (33) 附录一 (34)
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P b 柱塞惯性力P g 离心反力P l 斜盘反力N 柱塞与柱塞腔壁之间的接触力P 1和P 2 摩擦力p 1f和P 2 f 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P f 压紧力P y 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P y 分离力P f 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M y 分离力矩M f 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R f ′和面积F α 缸体内、外直径D 1、D 2 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。 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, comparing 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.
毕业设计说明书 柱塞泵体的工艺规程及夹具设计 系名： 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 20**年 7月 10日
目录 摘要、关键词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 第一章零件的分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.1 零件的作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.2 零件的工艺分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4第二章确定毛坯、画毛坯图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.1 确定毛坯种类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.2 确定铸件加工余量及形状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5第三章工艺规程设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 3.1 选择定位基准．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 3.1.1 精基准的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 3.1.2 粗基准的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 3.2 制定工艺路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 3.3 选择加工设备及刀、夹、量具．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 3.4 加工工序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9第四章夹具设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 4.1铣夹具设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 4.1铣夹具设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
河南工业职业技术学院毕业设计（论文） 柱塞泵设计 学生姓名：曹晓龙 学生学号：020******* 院（系）：河南工业职业技术学院 年级专业：数控0902班 指导教师：曲令晋 二〇一一年九月
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。 本设计对往复式柱塞泵（容积泵）进行了分析,主要分析了柱塞泵部分主要的结构,例如,柱塞的结构型式﹑泵体的结构型式﹑阀体的结构型式等进行了分析，还有对零件的材料选用;工艺的制定与实施，计算机仿真模拟，并通过仿真模拟得出了数控加工程序。并对部件进行草图绘制、CAD画图、三维建模。该设计最后对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，工艺路线，程序。
柱塞泵毕业设计 1.摘要 2.关键词 3.绪论 4.论文内容 4.1 柱塞泵的简介及参数的设定 4.2零件简介 4.3 零件的分析 4.4 工艺的制定 4.5 工艺的实施 4.6 夹具的设计 4.7 计算机仿真 5 总结与展望 6 参考文献 7 致谢
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、操纵系统及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。 本设计对柱塞泵的结构作了详细的研究，在柱塞泵中有阀配流﹑轴配流﹑端面配流三种配流方式。这些配流方式被广泛应用于柱塞泵中，并对柱塞泵的高压﹑高速化起到了不可估量的作用。可以说没有这些这些配流方式，就没有柱塞泵。但是，由于这些配流方式在柱塞泵中的单一使用，也给柱塞泵带来了一定的不足。设计中对轴向柱塞泵结构中的滑靴作了介绍，滑靴一般分为三种形式；对缸体的尺寸﹑结构等也作了设计；对柱塞的回程结构也有介绍。 柱塞式液压泵是靠柱塞在柱塞腔内的往复运动，改变柱塞腔容积实现吸油和排油的。是容积式液压泵的一种。柱塞式液压泵由于其主要零件柱塞和缸休均为圆柱形，加工方便配合精度高，密封性能好，工作压力高而得到广泛的应用。 柱塞式液压泵种类繁多，前者柱塞平行于缸体轴线，沿轴向按柱塞运动形式可分为轴向柱塞式和径向往塞式两大类运动，后者柱塞垂直于配油轴，沿径向运动。这两类泵既可做为液压泵用，也可做为液压马达用。 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。 正如科学技术的发展一样，现阶段科技领域中交叉学科、边缘学科越来越丰富，跨学科的共同研究是十分普遍的事情，作为泵产品的技术发展亦是如此。以屏蔽式泵为例，取消泵的轴封问题，必须从电机结构开始，单局限于泵本身是没
混凝土搅拌运输车 设 计 计 算 书 湖北汇合专用汽车有限公司二〇一四年五月二十日
混凝土搅拌运输车设计计算书 一.上车的设计计算。 1.搅拌筒几何容积的确定 根据中机函［2015］7号文件《关于规范混凝土搅拌运输车《公告》管理要求的通知》中第1条1、2、3款要求: 1)混凝土搅拌运输车应符合下表规定： 2)混凝土搅拌运输车的搅拌筒填充率应不小于51.5％(填充率定义： 搅拌筒搅动容量与几何容量之比，用百分比表示)。 3)混凝土搅拌运输车的搅动容量应符合下式要求： 搅动容量≤载质量（kg）/ 混凝土密度（kg/m3）×110% 注：混凝土密度采用GB/T 26408-2011《混凝土搅拌运输车推荐的2400kg/m3。 根据上述要求：HH5142GBJ型混凝土搅拌运输车搅拌筒几何容积搅拌容积（搅拌容积=载质量（kg）/ 混凝土密度（kg/m3））应满足如下要求： V d/ V j≥0.515 V≤V d/1.1=3.6 m3 V——设计额定搅拌容积即装载容积(m3) V d——混凝土搅拌运输车搅动容量(m3)
V j ——搅拌筒几何容积(m 3) HH5142GBJ 型混凝土搅拌运输车的搅拌容积选定为3.5 m 3 。 2.搅拌筒设计尺寸的计算 根据上述第一部分对HH5142GBJ 型混凝土搅拌运输车搅拌容积与搅拌筒几何容积的确认，先对搅拌筒的设计尺寸进行计算并进行校核。 根据中华人民共和国建筑工业行业标准JG/T5094-1997《混凝土搅拌运输车》，搅拌筒的斜置角α的取值选为13.5o 。 由于运输车必须保证在坡度为14%的路面上行驶且出料口面对下坡方向时不产生外溢，故在计算搅拌罐的额定装载容量时取混凝土与搅拌轴线的夹角0arctan(0.14)8ααα=+≈+
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.
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.
10SCY手动变量柱塞泵结构设计 第1 章绪论 随着中国综合国力的增强,中国经济也得到了飞速发展,在纷繁复杂的国际环景中发展并不容易,很多关键技术受到国外封锁,而液压系统也是其中一项,很多国内知名企业如三一重工,中联重科都还在进口国外液压成套系统,很大一部分利润被分走。工业技术的不断发展，对液压元件的需求也越来越广。而作为液压传动系统不可或缺的液压泵就显得尤为重要了。只有在结构和技术上不断的开拓创新，我国轴向柱塞泵技术和产品一定可以上一个新台阶,我相信,随着国力的增强,国家对自我创新力和研发力度加大,中国的液压技术水平会越来越强,在关键技术上也会得到更大的突破,摆脱国外技术封锁,让国内的液压技术走在世界前列。 1.1选题的背景及意义 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。轴向柱塞泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来进行工作的。轴向柱塞泵的优点是结构紧凑，运转平稳，流量均匀性好，噪声低，径向尺寸小，转动惯量小，工作压力高，效率高，并易于实现变量。此外，由于轴向柱塞泵结构复杂，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。随着高科技的发展，现在机械对小型化、高效率的要求越来越高，而液压传动，随着现在加工工艺、信息化的发展，其缺点也越来越完善，而泵是液压传动的核心。 1.2轴向柱塞泵概述 柱塞泵是液压系统中重要的动力元件和执行元件，广泛地应用在工业和农业机械。柱塞式液压泵是依靠若干个柱塞在缸体柱塞孔内做往复远动使密闭工作容积发生变化来实现吸油和压油的。由于密闭工作容积是由缸体中若干个柱塞和缸体内柱塞孔构成，且柱塞和缸体内柱塞孔都是圆柱表面，其加工精度容易保证，它具有重量轻、结构紧凑、密封性好、工作压力高，在高压下仍能保持较高的容积率和总效率，SCY14柱塞泵的工作压力可以达到32MPa，容易实现变量等优点；其缺点是对液压工作介质的污染较敏感、滤油精
63CY14-1B轴向柱塞泵改进设计 第1章前言 第1.1节课题提出的背景和意义 1.1.1、课题的研究背景 当今国内的工业社会，尚处于发展阶段，所以中、重型工业占主导地位。而液压传动因其自身独特的特点被大量应用于各中、重型业中。液压泵作为液压传动的一个主要动力结构，自然对其的需求量很大。CY14-1B型轴向柱塞泵是目前国内使用较多的一类液压泵。因其市场广阔，所以对其有开发研究有着不错的前景。 1.1.2、课题的来源，目的和意义 邵阳维克液压有限责任公司以液压泵、液压阀、及液压系统为公司生产项目。液压泵——CY型轴向柱塞泵的生产量，在全国处于领先地位。所以，再加上该公司有一二十年的经营生产经验，给本次设计提供了很好的实际生产经验基础。本次改进的设计有相当一部分来源于邵阳维克液压有限责任公司，为设计缩短了时间，提高了效率，更增加其实效性。 邵阳维克液压有限责任公司液压泵近两年来销售的情况如表1.1所示： 表1.1 2006年1月至4月的泵销售情况统计
续表1.1 2005年全年的泵销售情况统计 由表1.1可以看出，25CY14-1B和63CY14-1B销售形势最好，所以如果在这两种型号上进行技术改进，提高其性能，那么泵的销售量一定会更高一些。本论文研究销售形势最好的63CY14-1B泵的结构和性能，并对其进行改进。 这次改进的目的，是为了配合公司的技术创新，同时也为锻炼自己的设计水平。小平同志说过：“实践是检验一切理论知识正确性的唯一途径。”自己在邵阳维克液压有限责任公司工作了将近半年时间，在学校学了四年的基础及专业知识，学得怎么样，通过这次设计的检验，可以找出自己的优缺点。发扬优点，改正缺点，才能让自己不断的学习、不断的成长，以适应当今迅速发展的社会，而不被淘汰。 质量是企业的第一生命！一个企业要发展，最重要的是公司产品质量能够让用户满意。公司提高产品的生产效率，增加产品的产量，无非是想降低社会必要劳动时间，以达到降低劳动成本，从而降低商品价格的目的。由于各公司之间相互竞争，所以都在不断降低价格，但是，由于人力、物力等多方面因素的影响，不可能无限制的降低价格来提高产品的市场竞争力。当同行的各公司都把价格降
轴向柱塞泵设计 任务书 1．课题意义及目标 学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，对轴向柱塞泵进行分类分析，对柱塞的结构型式﹑滑靴结构型式﹑配油盘结构型式等进行分析设计，并受力分析与计算，确定缸体的材料选用及校核，对零部件建模，了解相关设计规范及设计思想等内容，为学生在毕业后从事相关工作打好基础。 2．主要内容 （1）了解机械产品的设计方法。 （2）完成柱塞泵的设计。 （3）完成相应的工程图。 （4）撰写毕业论文。结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点符号；格式符合机械工程系学位论文格式的统一要求。 3．主要参考资料 [1]潘骏，段福斌，杨文华，吴立军.机械设计基础[M].南京大学出版社，2007.05. [2]何存兴.液压元件[M].机械工业出版社,1982. [3]闻德生.开路式柱塞泵[M].航空工业出版社,1998. 4．进度安排 审核人：年月
轴向柱塞泵设计 摘要：近年来，轴向柱塞泵由于结构紧凑，单位功率体积小，工作压力高，工艺性好，成本低，寿命长，维修方便等优点，应用日益广泛。它是液压系统中的主要部件，因柱塞与缸体轴线平行或接近于平行而得名。轴向柱塞泵靠柱塞在缸体孔内的往复运动改变柱塞腔内的容积来实现吸液和压液的。此次设计主要是对轴向柱塞泵进行分类分析，对其柱塞的结构型式﹑滑靴的结构型式﹑配油盘的结构型式等进行分析设计，并作受力分析与计算，确定缸体的材料选用以及对其进行校核，压盘和斜盘主要尺寸也有设计，也对变量机构进行了简单分析。最后根据设计内容及参考资料绘制零件图及装配图，并对主要零部件建模，以求达到仿真效果。 关键词：轴向柱塞泵，柱塞，滑靴，配流盘，缸体 The Design Of Axial Piston Pump Abstract：In recent years, the axial piston pump is increasingly widely used because of its compact structure, the small size of specific power, high working pressure, good manufactur ability, low cost, long life and convenient maintenance. It is the main part of the hydraulic system and named on the fact that the plunger piston is in parallel with the cylinder axis or approximatively. It achieves its function of absorption and pressure liquid by the reciprocating movement of plunger piston in the cylinder block hole. This design is aimed at the analyses about classification of axial piston pump and the design of structural style of plunger piston, slipping boots and oil distribution disc, including other task like force analysis and calculation, the material selection of cylinder block. Verification, the size design of platen and swash plate, a brief analysis of variable displacement mechanism, I complete the part drawing and assembling drawing according to the design content and reference material, establish the 3D modeling of main parts to realize the function of emulation. Keywords: Axial piston pump, Plunger, Sliding boots, Port plate, Cylinder
5MCY14-1B 定量轴向柱塞泵设计计算书 5MCY14-1B定量设计计算书 一.泵的主体部结构如下图： 二.设计参数:
最高压力 Pmax=40Mpa 额定压力 Pmax=31.5Mpa 公称排量 q=5ml/rev 额定转速 n=1500r/min 使用介质 30#液压油 二.运动分析和动力分析 选取柱塞直径 d=10mm,柱塞分布圆半径R=14mm, 斜盘摆角γ=18°, 柱塞数Z=7 1.柱塞的最大行程: L max=2RtgrCosωt=2×14×tg18°=9.1mm 2. 柱塞相对于缸体运动的最大速度: V max=RωtgrSinωt =14×(2×1500Л/60) × tg18° =714.54mm/s=0.71m/s 3.塞运动的最大加速度: a max=Rω2tgrCosωt=14×(2×1500Л/60)2×tg18° =112239.01mm/s2=112.24m/s2 4.角速度: ω=2πn/60=2π×1500/60=157.1(1/s) 三.排量和流量 1.理论排量:q=1.57RZd2tg18°=1.57×1.4×12×7×tg18°=5ml/rev 2.理论流量: Q t=nq=1500×5/1000=7.5l/min 四.功率和扭矩 1.输入功率:N=P Q /612η总=320×7.51/(612×0.87)=4.13KN 2.输入扭矩:M=102N/ωηm=102×4.13/(157.1×0.95)=2.82kgf/m 五.缸体配流盘的平衡设计
1. 设计方法:采用剩余压紧力设计法 2. 选取缸体和配流盘腰形槽中心 直径 28,腰形槽宽度可取为柱塞直径的 １３～１ 2,配流盘内外密封带的宽度可取为柱塞直径的１10～１5 ,根据测绘,初步确定缸体与配流盘的配流尺寸（配油盘如右图）: R 1=0.975cm R 2=1.2cmm R 3R 4=1.8cm 3. 缸体配流盘的受力分析 a. 在三个柱塞压油时的压紧力与推开力 压紧力F 压=3×πd 2 4 p=3π×12×320/4=753.98kgf 推开力F 推=c π4 {(R 42-R 32)/ln(R 4/R 3)-(R 22-R 12 )/ln(R 2/R 1)}P =0.8π 4 [(1.82-1.62)/ln(1.8/1.6) -(1.22-0.9752) /ln(1.2/0.975)]×320 =0.8π4 (0.68/0.118-0.49/0.21)×320=689.64kgf c —考虑压油腔包角及一个柱塞刚跨入压油腔时的包角,选取三柱塞时C=0.8,四柱塞时C=1.05 压紧系数:M=F 压/F 推=753.98/689.64=1.09 剩余压紧力:F 剩=753.98-689.64=64.34kgf b. 在四个柱塞压油时的压紧力与推开力 F 压 =4/3×753.98=1005.31kgf F 推 =C /C ×F 推=1.05/0.8×689.64=905.15kgf 平均剩余压紧力: 平均剩余压紧系数:M 均=F 压 /F 推 =1005.31/905.15=1.11 平均剩余压紧力:F 剩均=F 压 -F 推 =1005.31-905.15=100.16kgf
淮海工学院毕业设计（论文）任务书题目L-2柱塞泵设计 学院机械工程学院 专业班级 学生姓名学号 5 1.毕业设计（论文）应达到的目的 可以培养学生正确的设计思想和思维方法、严谨的科学态度和独立的工作能力；培养学生综合运用所学理论知识和基本技能分析与解决工程实际问题的能力；初步具有从事科学研究的能力。 在毕业设计课题的工作中，培养了学生调查研究、中外文献资料的查阅及综合分析的能力；综合应用所学专业知识分析、解决实际问题的能力；独立开展研究、完成课题的工作能力；总体设计方案的制定，零部件的设计、计算与绘图的能力、计算机三维造型及二维绘图的能力；逻辑思维与形象思维相结合的文字及口头表达的能力；撰写设计说明书的能力。 2.毕业设计（论文）的内容和要求〔包括原始数据、技术要求、工作要求等〕 柱塞泵广泛用于陶瓷泥浆、高岭土，水煤浆及非金属矿悬浮液的输送和矿山渣浆、磁性材料，食品悬浮液化工浆料的输送。 柱塞泵原理：一个柱塞泵上有两个单向阀，并且方向相反，柱塞向一个方向运动时缸内出现负压，这时一个单向阀打开液体被吸入缸内，柱塞向另一个方向运动时，将液体压缩后另一个单向阀被打开，被吸入缸内的液体被排出。此工作方式连续运动后就形成了连续供油。设计要求： 1、掌握柱塞泵结构和性能特点。 2、主要技术参数：工作压力 0-20公斤/平方厘米；最大排液量 10公斤/分；柱塞行程 16毫米；输入转速 1000-1400转/分；配套动力电动机0.5KW ；其余参数以国标为准。 3、工作要求：掌握PRO/E和AutoCAD等设计平台、熟悉和掌握机械制图、力学计算、机械设计、工程材料等知识。 4、在性能、转速、外观、加工精度上体现实用性和先进性。 5、设计符合系列化、通用化、标准化要求；完整的力学计算过程；完整的装配图和零件图，达到量化要求；外形设计符合人机，材料选择满足功能等。 6、总装配图（含三维装配图）和零件图（含零件模型）（折合三张A0）。
HUNAN UNIVERSITY 课程设计说明书 设计题目：柱塞泵 学生姓名： 专业班级： 学院名称： 指导老师： 2013年7月24日
目录 1课程设计概要 (2) 1.1 课程设计的目的和要求 (2) 1.2 课程设计的任务分工 (2) 1.3 课程设计报告的构成及研究内容 (2) 2 泵体测绘 (3) 2.1测绘装配体步骤 (3) 2.1.1绘制装配示意图 (3) 2.1.2绘制零件草图 (4) 2.1.3绘制装配图 (4) 2.2 计算机绘图要求及步骤 (4) 2.2.1绘制零件图 (4) 2.2.2绘制装配图 (8) 3 三维建模 (9) 3.1柱塞泵零件图建立 (9) 3.1.1泵体 (9) 3.1.2管接头 (10) 3.1.3上活瓣 (10) 3.1.4下活瓣 (11) 3.1.5螺塞 (11) 3.1.6柱塞 (12) 3.1.7衬套 (12) 3.1.8压盖 (12) 3.2柱塞泵三维装配虚拟装配 (13) 4 心得体会 (14) 4.1 曾冠凯心得 (14) 4.2 王其俊心得 (15) 4.3 程诚心得 (16) 参考文献 (17)
1课程设计 1.1课程设计的目的和要求 工程软件应用实践课程设计教学目的，是从产品装配测绘、计算机绘图、CAD三维建模、参数化设计等方面进一步加深和拓宽学生在工程制图、机械CAD 技术与测量精度技术基础等课程中所学基本知识，结合实际机械产品（模型）设计的具体问题，培养学生理论联系实际认识和解决问题的能力，为后续专业课程和相关实践环节的学习奠定基础。 选择柱塞泵产品模型为对象，四位同学为一设计小组，对产品模型进行装配测绘、二维计算机绘图、三维CAD建模与装配、零件的参数化设计等。要求每位学生按照指导教师的总体要求、设计小组分配的产品零件设计任务，完成上述四个环节的学习，构成成绩考核的主要部分；工程中产品设计是一个多人协同工作的过程，因而，本课程设计将提交产品一套完整测绘草图、一套完整二维CAD工程零件图及完整装配图样、产品完整的三维CAD装配体及研究报告。 1.2课程设计的任务分工 全组对柱塞泵进行整体的认识、讨论和了解柱塞泵上各个部件的作用，和工作原理。在充分认识柱塞泵的基础上，分工如下： 1.3 课程设计报告的构成及研究内容 课程设计的内容包括零件手工测绘图样、全部二维零件图样、装配计算机绘图图样、三维CAD零件建模与产品装配、零件的参数化设计等。 首先进行的是实物测量。实物测量是对现有的机器和部件进行测量，从而绘出零件草图及装配示意图。绘制零件草图的过程中需要通过查询《机械设计手册》来进行尺寸以及相关技术要求的标注。 根据装配示意图和零部件草图绘制装配图，这是测绘的主要任务。装配图不仅要求表达出装配体的工作原理和装配关系以及主要零件的结构形状，还要检查零件草图上的尺寸是否协调合理。在绘制装配图的过程中，若发现零件草图上的形状或尺寸有错，应及时更改后方可画图。装配图画好后必须注明该机器或部件的规格、性能及装配、检验、安装时的尺寸，还必须用文字说明或采用符号标注形式指明机器或部件在装配调试、安装使用中必需的技术条件。最后应按规定要求填写零件序号和明细栏、标题栏的各项内容。 根据装配图和零件草图通过AutoCAD绘制二维零件图，注意每个零件的表达方法要合适，尺寸应正确、可靠。零件图技术要求采用类比法，也可按指导教师的规定标注。最后应按规定要求填写标题栏的各项内容。 完成以上测绘任务后，对图样进行全面检查、整理。之后通过UG进行三维
第九章液压系统的设计与计算 第八章机床液压系统的设计与计算( 12) §8-1 机床液压系统的设计步骤和内容 液压系统设计的步骤大致如下: 1.明确设计要求, 进行工况分析。 2.初定液压系统的主要参数。 3.拟定液压系统原理图。 4.计算和选择液压元件。 5.估算液压系统性能。 6.绘制工作图和编写技术文件。 根据液压系统的具体内容, 上述设计步骤可能会有所不同, 下面对各步骤的具体内容进行介绍。 §8-2 液压系统的设计要求 在设计液压系统时, 首先应明确以下问题, 并将其作为设计依据。 1.主机的用途、工艺过程、总体布局以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求。 2.主机对液压系统的性能要求, 如自动化程度、调速范围、运动平稳性、换向定位精度以及对系统的效率、温升等的要求。 3.液压系统的工作环境, 如温度、湿度、振动冲击以及是否有腐蚀 性和易燃物质存 在等情况。 在上述工作的基础上, 应对主机进行工况分析, 工况分析包括运动分析和动力分析, 对复杂的系统还需编制负载和动作循环图, 由此了解
液压缸或液压马达的负载和速度随时间变化的规律, 以下对工况分析的内容作具体介绍。 一、运动分析 主机的执行元件按工艺要求的运动情况, 能够用位移循环图(L—t), 速度循环图(v—t), 或速度与位移循环图表示, 由此对运动规律进行分析。 1.位移循环图L—t 图9-1为液压机的液压缸位移循环图, 纵坐标L表示活塞位移, 横坐标t 表示从活塞启动到返回原位的时间, 曲线斜率表示活塞移动速度。该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快速下行、减速下行、压制、保压、泄压慢回和快速回程六个阶段组成。 2.速度循环图v—t(或v—L) 工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。图9-2为三种类型液压缸的v—t图, 第一种如图9-2中实线所示, 液压缸开始作匀加速运动, 然后 匀速运动, 最后匀减速运动到终点; 第二种, 液压缸在总行程的前一半作匀加速运动, 在另一半作匀减速运动, 且加速度的数值相等; 第三种, 液压缸在总行程的一大半以上以较小的加速度作匀加速运动, 然后匀减速至行程终点。v—t图的三条速度曲线, 不但清楚地表明了三种类型液压缸的运动规律, 也间接地表明了三种工况的动力特性。 二、动力分析 动力分析, 是研究机器在工作过程中, 其执行机构的受力情况, 对液压系统而言, 就是研究液压缸或液压马达的负载情况。 1.液压缸的负载及负载循环图 (1)液压缸的负载力计算。工作机构作直线往复运动时, 液压缸必须
一、 油缸的设计计算 1、变幅油缸设计计算 1）缸筒内径D(单位mm) P F D π4= 其中 F 为缸体最大受力，单位N P 为系统压力，单位MP 。 计算出缸筒内径D 后，圆整到国家标准油缸参数（见起重机液压手册1057页）。 2）活塞杆直径d(单位mm) 根据国家标准油缸参数，找到缸筒内径D 对应的活塞杆直径d,考虑到减重及稳定性等参数，尽量选择对应较大速比的d 。 3）缸筒外径D1(单位mm) 根据国家标准油缸参数，找到缸筒内径D 对应的缸筒外径D1(JB 1068-67)，然后根据钢桶强度计算公式校对D1(计算公式见第5项)，如不满足要求就要加大缸筒外径D1。 4）活塞杆内径d1(单位mm) 考虑到减重一般活塞杆做成中空，d1的确定要根据活塞杆强度验算公式及稳定性公式验算（强度及稳定性公式分别见6、7项）。 5）校验缸筒强度是否满足要求 2δσD p y = 式中，式中，σ—缸筒应力，单位MPa ； y p —试验压力, 单位MPa ，y p 等于1. 5倍工作压力p ；
D —缸筒内径,单位mm ； δ—缸筒壁厚，2/)(1D D -=δ,单位mm ； ][σ—材料许用应力，MPa 0203/600n /b ==σ=σ］［； b σ—抗拉强度，材料选用45号钢MPa 600b =σ； n —安全系数，一般取3=n —5。 根据要求缸筒应力σ应小于材料许用应力][σ。 6）校验活塞杆强度是否满足要求 () 4 2 1 2 d d F -= π σ 式中， σ—活塞杆应力,单位MPa ； F —最大负载力,单位N ； d —活塞杆外径,单位mm ； 1d —活塞杆内径单位mm 。 根据要求活塞杆应力σ应小于材料许用应力][σ。 7）校验活塞杆稳定性是否满足要求 液压缸承受轴向压缩载荷时，要计算活塞杆稳定性，活塞杆计算长度L(全伸长度)与活塞杆直径d 之比大于10时（即L/d ）应计算活塞杆的稳定性。 计算稳定性时一般按照无偏心载荷时计算 1） 等截面算法 ① 当细长比L/K ≥ n m 时，可按欧拉公式计算临界载荷P k 。此时 2 2P l EJ n k π= 式中P k ———活塞杆纵向弯曲破坏的临界载荷（N ）; n ———末端条件系数，此处n=1（根据固定类型而定：一端固定，一端自由n=1/4; 两端铰接n=1; 一端固定，一端铰接n=2;两端固定n=4）