軸向柱塞泵的主要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算過程案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u31701.1柱塞設(shè)計(jì) 2101651.2滑靴設(shè)計(jì) 6299281.2.1滑靴的結(jié)構(gòu)型式的選擇 8318771.2.2滑靴結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 8166391.3配流盤設(shè)計(jì) 999391.1.1過渡區(qū)設(shè)計(jì) 10182071.1.2配流盤主要尺寸確定 1024851.1.3驗(yàn)算比壓p、比功pv 1126581.4缸體設(shè)計(jì) 12170242.4.1通油孔分布圓和面積 12290281.4.2缸體內(nèi)﹑外直徑﹑的確定 1335641.4.3缸體高度H 15286511.5柱塞回程機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15188411.6變量機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1626211.6.1手動變量機(jī)構(gòu) 17146471.6.2手動伺服變量機(jī)構(gòu) 1879551.6.3恒功率變量機(jī)構(gòu) 181.1柱塞設(shè)計(jì)柱塞可分為以下三種形式：1）點(diǎn)接觸式柱塞:圖2-1（a）2）線接觸式柱塞:圖2-1（b）3）帶滑靴的柱塞圖2-1（c）2-1（a）它的柱塞的頭部是一個完整的球形表面，這個柱塞頭和斜盤的接觸是電接觸。由于他們之間的接觸應(yīng)力非常的大，很容易就會發(fā)生磨損，根本不能夠承受比較大的工作的壓力，所以現(xiàn)在已經(jīng)很少使用這種柱塞形式了。2-1（b）的柱塞的頭部裝配有一個擺動的頭，它的下半部分的那個球體，可以繞著這個柱塞的球窩的中心來進(jìn)行擺動，擺動的頭的上半部分則是球面或者是一個平面，他與斜盤的接觸形式保持線接觸或者也可以保持面接觸，擺動頭和斜盤的相接觸的面之間依靠殼體的腔內(nèi)的潤滑油液來進(jìn)行潤滑，差不多和普通的滑動軸承一樣，它的[pv]的取值必須要限制在規(guī)定的范圍以內(nèi)。2-1（c）它的柱塞的頭部和上一個一樣都裝上了一個擺動頭，我們將這個擺動頭稱之為滑靴，這個擺動頭可以繞著柱塞頭的中心部位進(jìn)行擺動。從而可以減少他們之間的摩擦以及他們之間的磨損，使使用的壽命可以得到大大的增加，就現(xiàn)在而言，這種形式的柱塞形式被用來廣泛使用在軸向柱塞泵中。圖2-1柱塞結(jié)構(gòu)型式從圖2-1可以看出,這三種形式的柱塞大多都可以把他們做出空心的結(jié)構(gòu),這樣做的話就可以用來減輕柱塞的質(zhì)量,然后可以減小柱塞它在運(yùn)動的時候的慣性力。但是這種空心的結(jié)構(gòu)毫無疑問的增加了柱塞它在吸取油液和壓出油液的這個過程中的剩余的無效的容積。本次設(shè)計(jì)選取圖2-1（c）的柱塞泵。1.1.2柱塞結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)1）柱塞直徑及柱塞分布塞直徑根據(jù)資料顯示，柱塞的直徑d、還有柱塞的分布圓的直徑D以及柱塞的數(shù)量z，他們之間都是相互關(guān)聯(lián)的。在缸體上面的每一個的柱塞孔它的直徑d所占有的弧的長度大概是分布圓的周長它的75%左右，也就是說：從而我們就可以計(jì)算出公式里面的m是結(jié)構(gòu)參數(shù)，m它的取值范圍是根據(jù)柱塞的數(shù)量Z來決定的，其值如表2-1所示。表2-1柱塞結(jié)構(gòu)參數(shù)Z7911m1.11.94.5（2-1）取γ=20°由上式可得，選取d=16mm計(jì)算得：（2-2）2）柱塞名義長度因?yàn)橹膱A球的中心有一個很大的作用力——徑向力T，為了使柱塞它不致被卡死，并且保持它有著足夠的一個密封的長度，所以我們應(yīng)該保證留有最小的留孔長度，一般取：這里取。因此，柱塞名義長度應(yīng)滿足：式中—柱塞最大行程；—柱塞最小外伸長度，一般取。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，柱塞名義長度常?。哼@里取。3）柱塞球頭直徑按經(jīng)驗(yàn)常取，如圖2-2所示。圖2-2柱塞尺寸圖這里取為了讓柱塞它在排油結(jié)束的時候，圓柱面能夠完全的進(jìn)入柱塞的柱塞腔，應(yīng)該使柱塞球頭它的中心到圓柱面保持有一定的距離，一般取它的取值范圍是0.4~0.55，我們在這里取。4）柱塞均壓槽在以前，我們都要在柱塞它的表面進(jìn)行加工，它的加工深度是0.3~0.8mm、它的加工寬度則是0.3~0.7mm、至于它的加工間距的話，我們的一般加工范圍是2~10mm，這樣加工出一個環(huán)形的均壓槽，希望它能夠起到平衡兩側(cè)的側(cè)向力，改善他們的潤滑的條件，以及可以起到儲存污染物的一個作用。但是，因?yàn)橹盏降囊粋€徑向力是非常的大的，均壓槽的這個作用并不是非常的明顯，反而會非常容易的劃傷缸體孔它的內(nèi)部的表面。所以的話，現(xiàn)在有很多的受到壓力高的柱塞泵已經(jīng)不在柱塞的表面開設(shè)均壓槽了，因?yàn)椴]有什么實(shí)際作用。1.1.3柱塞-缸體孔摩擦副比壓P﹑比功的驗(yàn)算（2-3）應(yīng)在摩擦副材料允許范圍內(nèi)，即（2-4）由此可得柱塞缸體摩擦副最大比功為（2-5）﹑﹑的值，可參考表2-1。表2-1材料性能材料牌號許用比壓Mpa許用滑動速度m/s許用比功Mpa.m/sZQAL9-430860ZQSn10-115320球墨鑄鐵105181.2滑靴設(shè)計(jì)對于滑靴的設(shè)計(jì)，就一般情況而言，我們使用的是剩余壓緊力法，完全平衡型的靜壓支撐滑靴，在多年一來，一直是受到人們的重視的，但是就現(xiàn)在的情況而言，主要受限于理想的狀態(tài)，在實(shí)際生活中，我們的柱塞泵很少采用的，有以下幾點(diǎn)原因：滑靴上面的作用力不是很好計(jì)算，它的摩擦力、離心力什么的都是會隨著滑靴它的運(yùn)動軌跡的改變發(fā)生變化的；滑靴不僅有著沿斜盤的滑動運(yùn)動，而且還有繞著柱塞頭的一個自轉(zhuǎn)的運(yùn)動；在實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)中，我們會發(fā)現(xiàn)柱塞頭它經(jīng)常會受到一個沖擊的載荷它的作用，而且還有著起動和停止的這種工作狀態(tài)，所以要一直保持油膜的穩(wěn)定，可以說是根本不可能的；還有就是，阻尼管制造是相當(dāng)?shù)睦щy，并且還容易發(fā)生堵塞；即使我們能解決上述問題，可以讓負(fù)載力和它的支持力達(dá)到一個基本的平衡，但是也做不到平衡滑靴它上面的傾覆力矩，更不能解決滑靴它在這個力矩的作用下面發(fā)生的一系列磨損。所以我們現(xiàn)在使用的還是剩余緊壓力設(shè)計(jì)的方法。用剩余緊壓力的方法來設(shè)計(jì)滑靴，它的步驟是相當(dāng)?shù)牡暮唵蔚模焊鶕?jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，先選擇+=。在式子里，和分別是滑靴它底部上面密封帶它的內(nèi)半徑和外半徑，d則是柱塞直徑。根據(jù)推薦選取-它的取值范圍·，一般是（0.1~0.15）d，對于直徑比較大的滑靴，我們選取的是最小值，如果是直徑比較大的滑靴，那么我們就選它的最大值。接下來就是我們就是對于壓緊系數(shù)它的一個確定。靜壓油池它的壓力和柱塞的底部它的壓力是一樣的，所以：=將上式代入式中，可得滑靴分離力為（2-6）設(shè)剩余壓緊力，則壓緊系數(shù)，這里取0.1。滑靴力平衡方程式即為1.2.1滑靴的結(jié)構(gòu)型式的選擇滑靴結(jié)構(gòu)有如圖2-3所示的3種型式。圖2-3滑靴結(jié)構(gòu)型式圖2-3為按剩余緊壓力法設(shè)計(jì)的三種滑靴結(jié)構(gòu)。圖2-3（a）所示為滑靴基本結(jié)構(gòu)，它包涵密封帶、通油孔、油室。這是早期的滑靴結(jié)構(gòu)。實(shí)踐證明，這種結(jié)構(gòu)的滑靴工作起來并不理想，必須附加一些其他因素才能很好的工作。圖2-（b）和圖2-3（c）分別為國內(nèi)和國外兩種斜盤泵中采用的滑靴結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)如下：增設(shè)了內(nèi)輔助它的一個支撐面，所以就可以用來減小滑靴它的底面的一個接觸比壓;增設(shè)外輔助支撐面，可保護(hù)密封帶減小密封帶寬度加大進(jìn)油孔直徑采用耐磨性好的摩擦副材料經(jīng)比較，本設(shè)計(jì)采用圖2-3（a）所示的結(jié)構(gòu)型式。1.2.2滑靴結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)圖2-4滑靴外徑的確定滑靴在斜盤上的布局，應(yīng)使傾角時，互相之間仍有一定的間隙s，如圖2-4所示。1）滑靴外徑：（2-7）一般取s=0.2～1，這里取0.2。2）油池直徑初步計(jì)算時，可設(shè)定，這里取0.8.3）中心孔﹑及長度用剩余壓緊力法設(shè)計(jì)滑靴，?。ɑ颍?0.8～1.5=1.0mm1.3配流盤設(shè)計(jì)配流盤它是軸向柱塞泵的一個主要的零部件，它的作用就是用來隔離并且分配吸油夜和壓油液和承受高速度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的缸體它所傳遞過來的較大的軸向的載荷。雖然軸向柱塞泵的類型是非常的多的，他們使用的配流盤也是有很大的差別的，但是他們的功能和作用以及他們的基本結(jié)構(gòu)都是一樣的我們通過配流盤的設(shè)計(jì)就可以得到內(nèi)封油帶的一個尺寸、吸油窗口的尺寸和壓油的窗口它的尺寸以及要用來輔助的支承面的每一個部分的具體的尺寸。1.1.1過渡區(qū)設(shè)計(jì)為了能夠讓配流盤用來吸油的窗口和用來排油的窗口，他們之間的隔離以及他們之間的密封具有一定的可靠性，從前就一般的配流盤來說，我們所采用的間隔角θ都是等于或者稍微大于一點(diǎn)點(diǎn)缸體端面的柱塞用來使油液通過的孔的包角θ的結(jié)構(gòu)，對于這種結(jié)構(gòu)的配流盤，我們通常把它稱為零遮蓋型配流盤或者稱之為正重疊型配流盤。而對于這種結(jié)構(gòu)意義上的配流盤，當(dāng)柱塞從低壓的腔開始把高壓的腔接通的時候，在柱塞腔里面封閉著的油液在一瞬間就會受到劇烈的壓縮，并且這種壓縮會帶來一個沖擊壓力；反之當(dāng)柱塞它從受到壓力較大的腔室里面把受到壓力較低的的腔室接通的時候，被封閉起來的油液就會在一瞬間發(fā)生膨脹，從而產(chǎn)生一個類似的卸除壓力沖擊的過程。就這種高壓腔室和低壓腔室交替著的壓力沖擊，就是柱塞泵會產(chǎn)生噪聲的最主要的原因，在這同時他還會降低泵它的流量脈動品質(zhì)，并且這種狀況還會影響泵它的使用壽命。1.1.2配流盤主要尺寸確定圖2-5配流盤主要尺寸1）配油窗尺寸滿足要求。式中—泵理論流量；—配油窗面積，；—許用吸入流速，=2～3m/s。由此可得=2）封油帶尺寸在這里我們設(shè)，內(nèi)封油帶它的寬度是，外面封油帶它的寬度則是，和確定方法為：我們考慮到了外面封油帶是在大半徑這邊，并且再加上離心力的一個作用，泄漏量應(yīng)該會比內(nèi)封油帶的泄漏量要大，所以我們?nèi)÷源笥冢?當(dāng)配油盤受力平衡時，將壓緊力計(jì)算示與分離力計(jì)算示帶入平衡方程式可得（2-8）解方程得：1.1.3驗(yàn)算比壓p、比功pv配流盤的總支承面積F為在式子里面，—輔助支承面通油槽總面積；并且﹑—吸﹑排油窗口面積。根據(jù)估算：配流盤比壓p為（2-9）式中—配流盤剩余壓緊力；—中心彈簧壓緊力；—根據(jù)資料取300pa；在配流盤和缸體配流端面這一對摩擦副的材料和結(jié)構(gòu)尺寸確定了之后，我沒應(yīng)該驗(yàn)算pv值，即式中—平均切線速度，=。根據(jù)資料取。1.4缸體設(shè)計(jì)下面通過計(jì)算確定缸體主要結(jié)構(gòu)尺寸2.4.1通油孔分布圓和面積圖2-6柱塞腔通油孔尺寸式中﹑為配油盤配油窗口內(nèi)﹑外半徑。通油孔面積近似計(jì)算如下：式中—通油孔長度，； —通油孔寬度，；1.4.2缸體內(nèi)﹑外直徑﹑的確定圖2-7缸體結(jié)構(gòu)尺寸缸體強(qiáng)度可按厚壁筒驗(yàn)算（2-10）式中—筒外徑，且=100mm。—缸體材料許用應(yīng)力，對ZQAL9—4：=600～800缸體剛度也按厚壁筒校驗(yàn)：=（2-11）式中E—缸體材料彈性系數(shù)；—材料波桑系數(shù)，對剛質(zhì)材料=0.23～0.30，青銅=0.32～0.35；—允許變形量，一般剛質(zhì)缸體取，青銅則取；符合要求。1.4.3缸體高度H從圖2-7中可確定缸體高度H為式中—柱塞最短留孔長度；—柱塞最大行程；—為了能夠方便的研磨加工，留下來的退刀槽的長度，應(yīng)該盡量的取的短一些—缸體厚度，一般=（0.4～0.6），這里取0.5=8。1.5柱塞回程機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)斜盤式軸向柱塞泵一般都有柱塞回程結(jié)構(gòu)我們所說的回程盤是一個平面圓盤，就如2-8所展示的那樣。在回程盤上面它是滑靴的安裝的孔徑的大小，而則是滑靴它的安裝孔的分布圓的一個直徑。這兩個尺寸是回程盤里面最為關(guān)鍵的尺寸，如果沒有設(shè)計(jì)好的話會讓滑靴的頸部以及滑靴的肩部都會造成嚴(yán)重的磨損。接下來我們主要是研究一下這兩個關(guān)鍵尺寸·的確定方法。圖2-8回程盤結(jié)構(gòu)尺寸就像前面所說的那樣子，滑靴它在我們斜盤的平面上面的一個運(yùn)動軌跡他是一個橢圓形，那么我們來計(jì)算這個橢圓形的長短軸：短軸長軸從圖2-8中可以看出回程盤上安裝孔中心O與長﹑短軸端點(diǎn)A或B的最大偏心距相等，且為，因而（2-12）為了使滑靴在不干擾返回盤的情況下向任何方向偏移，回程盤的安裝孔直徑應(yīng)大于拖鞋的直徑D。同時，考慮到加工、安裝等誤差，安裝孔與滑靴徑部之間應(yīng)留有適當(dāng)?shù)拈g隙J。安裝孔的直徑為式中—滑靴頸部直徑；—間隙，一般取=0.5～1mm。1.6變量機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)我們使用的軸向柱塞泵，他們會通過變動的定量的機(jī)構(gòu)，然后去改變斜盤泵它斜盤傾斜的角，也可以改變斜軸泵擺動的角度，通過這種方式，就可以改變流量流動的方向和流量的大小?？梢宰兞康臋C(jī)構(gòu)非常的多，按照它控制變量的方式可以分類為手動電動什么的，如果根據(jù)用來執(zhí)行變量的機(jī)構(gòu)，那么就可以分成機(jī)械式、液壓缸式，就像圖2-9所展示的那樣。如果根據(jù)它的性能參數(shù)，我們還可以分為恒功率式、恒壓式、恒流量式等。上面那些各種各樣的變量機(jī)構(gòu)，一般情況下我們都是把他們組合在一起使用的，比如，像圖2-9（a）所展示的那樣，手動的變量機(jī)構(gòu)一般都是使用杠桿的，或者通過手輪轉(zhuǎn)動，使絲杠發(fā)生轉(zhuǎn)動，然后讓斜盤運(yùn)動改變它的傾斜角度;像圖2-9（b）所展示的那樣，在圖中c那個地方使用手輪或者干脆用杠桿輸入進(jìn)去一個位移量，我們把它叫做手動伺服變量式；而像圖2-9（c）所展示的那樣，用一個外液壓源并且是帶有電磁閥的進(jìn)行控制，它能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程液控變量式，如果我們再用伺服閥把變量缸控制起來的話，并且讓這個泵他出口那邊的壓力恒定不變，那么就可以成為恒壓變量形式。變量的形式是有很多種的，接下來我們著重簡紹幾種變量形式1.6.1手動變量機(jī)構(gòu)手動變量機(jī)構(gòu)它的一個原理圖以及它的變量特性就如圖2-10所展示的那樣圖2-10手動變量機(jī)構(gòu)原理及特征從圖中我們可以看出，手動變量的機(jī)構(gòu)他是能夠?qū)崿F(xiàn)雙向變量的，其中流量Q的方向，流量Q的大小是與變量的行程機(jī)構(gòu)y成正比的。1.6.2手動伺服變量機(jī)構(gòu)這種變量機(jī)構(gòu)，它使用的方式是機(jī)械的，然后通過這種方式讓伺服閥帶動變量缸，這樣改變斜盤傾斜的角，最終實(shí)現(xiàn)一個變量。它的原理就如圖2-11所展示的那樣。圖2-11手動伺服變量機(jī)構(gòu)在圖里面，伺服變量的機(jī)構(gòu)它是由兩種組成的分別是雙邊控制閥，還有一個是差動變量缸。其中控制閥它的閥套連接著變量的活塞桿，然而變量缸它的缸體和柱塞泵的泵體連接在一起。當(dāng)控制閥處于中間位置的時候，斜盤會在一定的位置上面穩(wěn)定住。變量的時候如果控制閥c那邊往左邊移動，圖里面的油路2和油路1就被接通，變量缸的A腔室和B腔室多少泵的出口壓力。因?yàn)锽側(cè)它的壓力會比A側(cè)大，變量活塞就會往右邊運(yùn)動，推動斜盤它的傾斜的角度會變小，流量也會變小。就這