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軸向柱塞泵設計
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液壓泵是向液壓系統提供一定流量和壓力的油液的動力元件,它是每個液壓系統中不可缺少的核心元件,合理的選擇液壓泵對于液壓系統的能耗﹑提高系統的效率﹑降低噪聲﹑改善工作性能和保證系統的可靠工作都十分重要
本設計對軸向柱塞泵進行了分析,主要分析了軸向柱塞泵的分類,對其中的結構,例如,柱塞的結構型式﹑滑靴結構型式﹑配油盤結構型式等進行了分析和設計,還包括它們的受力分析與計算.還有對缸體的材料選用以及校核很關鍵;最后對變量機構分類型式也進行了詳細的分析,比較了它們的優點和缺點.該設計最后對軸向柱塞泵的優缺點進行了整體的分析,對今后的發展也進行了展望.
關鍵詞: 柱塞泵,液壓系統,結構型式,今后發展.
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.
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……………………………………………… 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………………………………………………………… 6
1.2.3排量﹑流量與容積效率……………………………………………………………… 7
1.2.2扭矩與機械效率 8
1.2.3功率與效率…………………………………………………………………………… 9
2 直軸式軸向柱塞泵運動學及流量品質分析………………………………………… 10
2.1柱塞運動學分析…………………………………………………………………………10
2.1.1柱塞行程S…………………………………………………………………………… 11
2.1.2柱塞運動速度分析v………………………………………………………………… 12
2.1.3柱塞運動加速度a…………………………………………………………………… 13
2.2滑靴運動分析…………………………………………………………………………… 14
2.3瞬時流量及脈動品質分析……………………………………………………………… 15
2.3.1脈動頻率…………………………………………………………………… 15
2.3.2脈動率…………………………………………………………………………………16
3 柱塞受力分析與設計………………………………………………………………………17
3.1柱塞受力分析……………………………………………………………………………17
3.1.1柱塞底部的液壓力 …………………………………………………………………17
3.1.2柱塞慣性力……………………………………………………………………………18
3.1.3離心反力 ……………………………………………………………………………18
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力 和 ………………………………………… 20
3.1.6摩擦力 和 ………………………………………………………………………20
3.2柱塞設計………………………………………………………………………………… 21
3.2.1柱塞結構型式…………………………………………………………………………22
3.2.2柱塞結構尺寸設計……………………………………………………………………23
3.2.3柱塞摩擦副比壓P﹑比功 驗算……………………………………………………23
4滑靴受力分析與設計………………………………………………………………………25
4.1滑靴受力分析…………………………………………………………………………… 25
4.1.1分離力…………………………………………………………………………………26
4.1.2壓緊力 ………………………………………………………………………………27
4.1.3力平衡方程式…………………………………………………………………………27
4.2滑靴設計………………………………………………………………………………… 28
4.2.1剩余壓緊力法…………………………………………………………………………28
4.3滑靴結構型式與結構尺寸設計…………………………………………………………29
4.3.1滑靴結構型式…………………………………………………………………………29
4.3.2結構尺寸設計……………………………………………………………………… 31
5 配油盤受力分析與設計………………………………………………………………… 32
5.1配油盤受力分析………………………………………………………………………… 32
5.1.1壓緊力 ………………………………………………………………………………33
5.1.2分離力 …………………………………………………………………………… 34
5.2配油盤設計……………………………………………………………………………… 35
5.2.1過渡區設計……………………………………………………………………………35
5.2.2配油盤主要尺寸確定…………………………………………………………………37
5.2.3驗算比壓p﹑比功pv………………………………………………………………… 38
6 缸體受力分析與設計………………………………………………………………………40
6.1缸體的穩定性……………………………………………………………………………40
6.2缸體主要結構尺寸的確定………………………………………………………………40
6.2.1通油孔分布圓半徑 和面積F…………………………………………………… 40
6.2.2缸體內﹑外直徑 ﹑ 的確定…………………………………………………… 42
6.2.3缸體高度H…………………………………………………………………………… 43
7柱塞回程機構設計…………………………………………………………………………44
8 斜盤力矩分析……………………………………………………………………………… 46
8.1柱塞液壓力矩 ……………………………………………………………………… 46
8.2過渡區閉死液壓力矩……………………………………………………………………46
8.2.1具有對稱正重迭型配油盤……………………………………………………………46
8.2.2零重迭型配油盤………………………………………………………………………47
8.2.3帶卸荷槽非對稱正重迭型配油盤……………………………………………………47
8.3回程盤中心預壓彈簧力矩 ………………………………………………………… 48
8.4滑靴偏轉時的摩擦力矩 …………………………………………………………… 48
8.5柱塞慣性力矩 ……………………………………………………………………… 48
8.6柱塞與柱塞腔的摩擦力矩 …………………………………………………………49
8.7斜盤支承摩擦力矩 …………………………………………………………………49
8.8斜盤與回程盤回轉的轉動慣性力矩 ………………………………………………50
8.9斜盤自重力矩 ………………………………………………………………………50
9 變量機構……………………………………………………………………………………51
9.1手動變量機構……………………………………………………………………………51
9.2手動伺服變量機構………………………………………………………………………53
9.3恒功率變量機構…………………………………………………………………………55
9.4恒流量變量機構…………………………………………………………………………56
結論…………………………………………………………………………………………… 57
參考文獻………………………………………………………………………………………58
致謝…………………………………………………………………………………………… 59
緒論
隨著工業技術的不斷發展，液壓傳動也越來越廣，而作為液壓傳動系統心臟的液壓泵就顯得更加重要了。在容積式液壓泵中，惟有柱塞泵是實現高壓﹑高速化﹑大流量的一種最理想的結構，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、低轉速工況，做為按壓馬達使用。而軸向柱塞泵結構緊湊，徑向尺寸小，轉動慣量小，故轉速較高；另外，軸向柱塞泵易于變量，能用多種方式自動調節流量，流量大。由于上述特點，軸向柱塞泵被廣泛使用于工程機械、起重運輸、冶金、船舶等多種領域。航空上，普遍用于飛機液壓系統、操縱系統及航空發動機燃油系統中。是飛機上所用的液壓泵中最主要的一種型式。
本設計對柱塞泵的結構作了詳細的研究，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用于柱塞泵中，并對柱塞泵的高壓﹑高速化起到了不可估量的作用。可以說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。設計中對軸向柱塞泵結構中的滑靴作了介紹，滑靴一般分為三種形式；對缸體的尺寸﹑結構等也作了設計；對柱塞的回程結構也有介紹。
柱塞式液壓泵是靠柱塞在柱塞腔內的往復運動，改變柱塞腔容積實現吸油和排油的。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，沿軸向按柱塞運動形式可分為軸向柱塞式和徑向往塞式兩大類運動，后者柱塞垂直于配油軸，沿徑向運動。這兩類泵既可做為液壓泵用，也可做為液壓馬達用。
泵的內在特性是指包括產品性能、零部件質量、整機裝配質量、外觀質量等在內的產品固有特性，或者簡稱之為品質。在這一點上，是目前許多泵生產廠商所關注的也是努力在提高、改進的方面。而實際上，我們可以發現，有許多的產品在工廠檢測符合發至使用單位運行后，往往達不到工廠出廠檢測的效果，發生諸如過載、噪聲增大，使用達不到要求或壽命降低等等方面的問題；而泵在實際當中所處的運行點或運行特征，我們稱之為泵的外在特性或系統特性。
正如科學技術的發展一樣，現階段科技領域中交叉學科、邊緣學科越來越豐富，跨學科的共同研究是十分普遍的事情，作為泵產品的技術發展亦是如此。以屏蔽式泵為例，取消泵的軸封問題，必須從電機結構開始，單局限于泵本身是沒有辦法實現的；解決泵的噪聲問題，除解決泵的流態和振動外，同時需要解決電機風葉的噪聲和電磁場的噪聲；提高潛水泵的可靠性，必須在潛水電機內加設諸如泄漏保護、過載保護等措施；提高泵的運行效率，須借助于控制技術的運用等等。這些無一不說明要發展泵技術水平，必須從配套的電機、控制技術等方面同時著手，綜合考慮，最大限度地提升機電一體化綜合水平。
柱塞式液壓泵的顯著缺點是結構比較復雜，零件制造精度高，成本也高，對油液污染敏感。這些給生產、使用和維護帶來一定的困難。
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