大排量斜盘式轴向柱塞泵的设计.docx

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大排量斜盘式轴向柱塞泵的设计

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

Theinclineddishtypeandaxialpumpwithapillarisamainpartinliquidpresssystem，Theinclineddishtypeandaxialpumpwithapillarisabackandforthmovementbypillartofilltheinsideofthepillarcavity，inordertochangethepillarfillsthecontentsofcavitytorealizetheoilofinhalingwithlineupoily，Isacapacitytypeliquidtopressthepump.Filltopillartopumpfortheinclineddishtypestalkthepillarfill,slipthebootsandgotogetherwiththeoildishanisitsimportancepart.Thepillarfillsisitsuffertheoneofthedintsparepartsprimarily.Theslipperybootsisoneoftheformthathighpressurepillarfillthepumptooftenadopt.Itcanadapttothehighdemandturningsooninhighpressuredint,gotogetherwiththeoildishandtheefficiencyofthedirectinfluenceinapumpwithlifespan.Becauseofgoingtogetherwiththeoildishfills,pillarandaslipperybootsthesetworightnessofhighspeedsthesportthevice-alladoptingathestaticpressureaccepts.Theprovincewenttothebigcapacitypushthebearings,havetheconstructiontightlypacked,thesparepartsislittle,thecraftisgood,thecostislow,thephysicalvolumeissmall,theweightislight,comparingthepathfacetopumptheconstructionsimpleetc.Becausetheinclineddishtypestalkfillstopillarthepumptorealizestohavenoeasilytheclasschangesthedeal,maintainconvenienceandsoon.

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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

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，

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。

2.2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

是指缸体旋转一周，全部柱塞腔所排出油液的容积，即

不计容积损失时，泵理论流量

为

式中

―柱塞外径

；

―柱塞横截面积

；

―柱塞最大行程；

―柱塞数取Z=7；

―传动轴转速

；

从图可知，柱塞最大行程为

式中

―柱塞分布圆直径

；

―斜盘倾斜角取

；

所以，泵的理论流量是

泵的实际输出流量

泵容积效率

为

泵的机械效率为

所以，泵的总效率为容积效率与机械效率之积，

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。

3.1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。

3.1.1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

，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

，则对应于任一旋转角α时，

图3-1柱塞运动分析

所以柱塞行程s为

（3-1）

当α=1800时，可得最大行程

为

3.1.2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

（3-2）

当

及

时，

，可得最大运动加速度

为

式中

为缸体旋转角速度，

。

3.1.3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

（3-3）

当

及

时，

，可得最大运动加速度

为

3.2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

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

短轴

设柱塞在缸体平面上A点坐标

那么A点在斜盘平面

的坐标为

如果用极坐标表示则为

矢径

极角

滑靴在斜盘平面

内的运动角速度

为

由上式可见，滑靴在斜盘内是不等角速度运动，当α=

、

时，

最大（在短轴位置）为

当

、

时，

最小（在长轴位置）为

由结构可知，滑靴中心绕点旋转一周（

）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

3.3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

式中

为柱塞截面积，

。

柱塞数为Z=7,柱塞角距为

，位于排油区地柱塞数为Z0，那么参与排油的各个柱塞瞬时流量为

…….

…….

泵的瞬时流量为

（3-4）

由上式可以看出，泵的瞬时流量与缸体转角

有关，也与柱塞数有关。

对于奇数（Z=7）排油区的柱塞数为Z0

当

时，取

，由式（3-4）可知瞬时流量为

当

时，取

，由式（3-4）可得瞬时流量

当

、

、

、……时，可得瞬时流量的最小值为

当

、

、……时，可得瞬时流量的最大值为

奇数柱塞泵瞬时流量