軸向柱塞泵設(shè)計(jì)【含圖紙】

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Keyword: The pillar fills a pump, the liquid presses system, structure pattern, will develop from now on. 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 - 1 - 目 錄 摘 要 ABSTRACT 緒論4 1 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 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(shù) 6 1.2.3 排量流量與容積效率 7 1.2.2 扭矩與機(jī)械效率 .8 1.2.3 功率與效率 9 2 直軸式軸向柱塞泵運(yùn)動學(xué)及流量品質(zhì)分析 10 2.1 柱塞運(yùn)動學(xué)分析10 2.1.1 柱塞行程 S 11 2.1.2 柱塞運(yùn)動速度分析 v 12 2.1.3 柱塞運(yùn)動加速度 a 13 2.2 滑靴運(yùn)動分析 14 2.3 瞬時流量及脈動品質(zhì)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(shè)計(jì)17 3.1 柱塞受力分析17 3.1.1 柱塞底部的液壓力 17bP 3.1.2 柱塞慣性力18 3.1.3 離心反力 18t 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(yīng)力 和 201p2 3.1.6 摩擦力 和 201fP2f 3.2 柱塞設(shè)計(jì) 21 3.2.1 柱塞結(jié)構(gòu)型式22 3.2.2 柱塞結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)23 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 - 2 - 3.2.3 柱塞摩擦副比壓 P比功 驗(yàn)算23vP 4 滑靴受力分析與設(shè)計(jì)25 4.1 滑靴受力分析 25 4.1.1 分離力26 4.1.2 壓緊 力 27yp 4.1.3 力平衡方程式27 4.2 滑靴設(shè)計(jì) 28 4.2.1 剩余壓緊力法28 4.3 滑靴結(jié)構(gòu)型式與結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)29 4.3.1 滑靴結(jié)構(gòu)型式29 4.3.2 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 31 5 配油盤受力分析與設(shè)計(jì) 32 5.1 配油盤受力分析 32 5.1.1 壓緊 力 33yp 5.1.2 分離力 34fp 5.2 配油盤設(shè)計(jì) 35 5.2.1 過渡區(qū)設(shè)計(jì)35 5.2.2 配油盤主要尺寸確定37 5.2.3 驗(yàn)算比壓 p比功 pv 38 6 缸體受力分析與設(shè)計(jì)40 6.1 缸體的穩(wěn)定性40 6.2 缸體主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定40 6.2.1 通油孔分布圓半徑 和面積 F 40fR 6.2.2 缸體內(nèi)外直徑 的確定 421D2 6.2.3 缸體高度 H 43 7 柱塞回程機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)44 8 斜盤力矩分析 46 8.1 柱塞液壓力矩 461M 8.2 過渡區(qū)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 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 - 3 - 8.3 回程盤中心預(yù)壓彈簧力矩 483M 8.4 滑靴偏轉(zhuǎn)時的摩擦力矩 484 8.5 柱塞慣性力矩 485 8.6 柱塞與柱塞腔的摩擦力矩 496 8.7 斜盤支承摩擦力矩 497 8.8 斜盤與回程盤回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣性力矩 508 8.9 斜盤自重力矩 509M 9 變量機(jī)構(gòu)51 9.1 手動變量機(jī)構(gòu)51 9.2 手動伺服變量機(jī)構(gòu)53 9.3 恒功率變量機(jī)構(gòu)55 9.4 恒流量變量機(jī)構(gòu)56 結(jié)論 57 參考文獻(xiàn)58 致謝 59 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論 4 緒論 隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓傳動也越來越廣，而作為液壓傳動系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)高壓 高速化大流量的一種最理想的結(jié)構(gòu)，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(zhuǎn)速工況，做為按壓馬達(dá)使用。而軸 向柱塞泵結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，轉(zhuǎn)動慣量小，故轉(zhuǎn)速較高；另外，軸向柱塞 泵易于變量，能用多種方式自動調(diào)節(jié)流量，流量大。由于上述特點(diǎn)，軸向柱塞 泵被廣泛使用于工程機(jī)械、起重運(yùn)輸、冶金、船舶等多種領(lǐng)域。航空上，普遍 用于飛機(jī)液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)及航空發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)中。是飛機(jī)上所用的液壓 泵中最主要的一種型式。 本設(shè)計(jì)對柱塞泵的結(jié)構(gòu)作了詳細(xì)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(yīng)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(shè)計(jì)中對軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)等也作了設(shè)計(jì)；對柱塞的回程結(jié)構(gòu)也有介紹。 柱塞式液壓泵是靠柱塞在柱塞腔內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動，改變柱塞腔容積實(shí)現(xiàn)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(yīng) 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(yùn)動形 式可分為軸向柱塞式和徑向往塞式兩大類運(yùn)動，后者柱塞垂直于配油軸，沿徑 向運(yùn)動。這兩類泵既可做為液壓泵用，也可做為液壓馬達(dá)用。 泵的內(nèi)在特性是指包括產(chǎn)品性能、零部件質(zhì)量、整機(jī)裝配質(zhì)量、外觀質(zhì)量 等在內(nèi)的產(chǎn)品固有特性，或者簡稱之為品質(zhì)。在這一點(diǎn)上，是目前許多泵生產(chǎn) 廠商所關(guān)注的也是努力在提高、改進(jìn)的方面。而實(shí)際上，我們可以發(fā)現(xiàn)，有許 多的產(chǎn)品在工廠檢測符合發(fā)至使用單位運(yùn)行后，往往達(dá)不到工廠出廠檢測的效 果，發(fā)生諸如過載、噪聲增大，使用達(dá)不到要求或壽命降低等等方面的問題； 而泵在實(shí)際當(dāng)中所處的運(yùn)行點(diǎn)或運(yùn)行特征，我們稱之為泵的外在特性或系統(tǒng)特 性。 正如科學(xué)技術(shù)的發(fā)展一樣，現(xiàn)階段科技領(lǐng)域中交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科越來越 豐富，跨學(xué)科的共同研究是十分普遍的事情，作為泵產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展亦是如此。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論 5 以屏蔽式泵為例，取消泵的軸封問題，必須從電機(jī)結(jié)構(gòu)開始，單局限于泵本身 是沒有辦法實(shí)現(xiàn)的；解決泵的噪聲問題，除解決泵的流態(tài)和振動外，同時需要 解決電機(jī)風(fēng)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(jī) 內(nèi)加設(shè)諸如泄漏保護(hù)、過載保護(hù)等措施；提高泵的運(yùn)行效率，須借助于控制技 術(shù)的運(yùn)用等等。這些無一不說明要發(fā)展泵技術(shù)水平，必須從配套的電機(jī)、控制 技術(shù)等方面同時著手，綜合考慮，最大限度地提升機(jī)電一體化綜合水平。 柱塞式液壓泵的顯著缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零件制造精度高，成本也高， 對油液污染敏感。這些給生產(chǎn)、使用和維護(hù)帶來一定的困難。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論 6 1 直軸式軸向柱塞泵工作原理與性能參數(shù) 11 直軸式軸向柱塞泵工作原理 直軸式軸向柱塞泵主要結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示。柱塞的頭部安裝有滑靴，滑靴底 面始終貼著斜盤平面運(yùn)動。當(dāng)缸體帶動柱塞旋轉(zhuǎn)時，由于斜盤平面相對缸體平 面（xoy 面）存在一傾斜角 ，迫使柱塞在柱塞腔內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動。如果缸體 按圖示 n 方向旋轉(zhuǎn)，在 范圍內(nèi)，柱塞由下死點(diǎn)(對應(yīng) 位置)開始18036180 不斷伸出，柱塞腔容積不斷增大，直至上死點(diǎn)(對應(yīng) 位置) 止。在這過程中，0 柱塞腔剛好與配油盤吸油窗相通，油液被吸人柱塞腔內(nèi)，這是吸油過程。隨著 缸體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在 范圍內(nèi)，柱塞在斜盤約束下由上死點(diǎn)開始不斷進(jìn)入 腔內(nèi)，柱塞腔容積不斷減小，直至下孔點(diǎn)止。在這過程中，柱塞腔剛好與配油 盤排油窗相通，油液通過排油窗排出。這就是排油過程。由此可見，缸體每轉(zhuǎn) 一跳各個往塞有半周吸油、半周排油。如果缸體不斷旋轉(zhuǎn)，泵便連續(xù)地吸油和 排油。 圖 1.1 直軸式軸向柱塞泵工作原理 1.2 直軸式軸向柱塞泵主要性能參數(shù) 給定設(shè)計(jì)參數(shù) 最大工作壓力 max40PM 額定流量 =100L/minQ 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論 7 最大流量 max20/inQL 額定轉(zhuǎn)速 n=1500r/min 最大轉(zhuǎn)速 ax3/inr