A10VSO45FR轴向柱塞泵毕业设计说明书

A10VSO45FR 轴向柱塞泵毕业设计说明书1摘要轴向柱塞泵的优点在于高压、高效率、容易实现变量并且变量形式多，单位功率的重量比轻的特点，因而它广泛地应用于压铸、船舶、矿山、采煤、工程机械等工业部门。恒流量斜盘式轴向柱塞泵可以在负载压力发生变化的情况下自动改变其排量，使输给系统的流量保持为恒定调定值不变,是一种很有应用前景的节能产品。本次设计的 A10V 系列恒流量斜盘式轴向柱塞泵的结构形式是参照德国力士乐公司的 A10V 系列柱塞泵，严格按照轴向柱塞泵的工作原理对泵的主要零件进行设计计算，以及强度的校核。通过运动学分析，计算了泵的瞬时流量。经过装配分析计算，验证了泵的参数的合理性。关键词： 柱塞泵 斜盘式 工业泵 ABSTRACTThe axial position pump merit lies in :the high efficiency ,is easily realize the variable A10VSO45FR 轴向柱塞泵毕业设计说明书99and variable way more ,the specific power weight is light and so on the merit .Thus it widely applies to the compression costing , ships ,mines industry sector and so on protect machinery. Constant flow swash plate axial piston pump can be changed automatically in case of load pressure changes its displacement, lost to the system so that the flow remains constant setting value unchanged, is a promising energy products.A10V series structure constant flow swash plate axial piston pump of this design refers to the German Rexroth A10V series piston pump, axial piston pump works in strict accordance with the principles of the main parts of the pump design calculations, and checking strength. By analysing and calculating the Kinematics, the instantaneous flow rate of the pump has been attained . After assemble analysis and calculation, the result is that the pump parameters are reasonable. Key words: Piston pump Swash plate Industrial pumps目录第一章 绪论- 41.1 引言-4A10VSO45FR 轴向柱塞泵毕业设计说明书11.2 液压泵的发展现状-41.3 斜盘式轴向柱塞泵-51.4 FR 恒流量变量泵-71.5 A10VSO45FR 轴向柱塞泵的设计参数-8第二章 运动学分析-112.1 运动学-112.2 流量及其脉动 -15第三章 主要零件的设计计算-193.1 柱塞的设计计算-193.1.1 柱塞的尺寸设计 -193.1.2 柱塞受力分析-233.1.3 柱塞摩擦副比压 p 、比功 pv 验算-263.2 滑靴的设计计算-263.2.1 滑靴的结构设计及尺寸设计- 273.2.2 滑靴受力分析-283、3 回程盘的设计计算-3234 缸体的设计计算-353.4.1 缸体的结构形式和尺寸设计-363.4.2 缸体的强度校核 -403.5 配流盘的设计计算 -413.5.1 配流盘的设计-413.5.2 过度区设计-423.5.3 配油盘主要尺寸确定 -443.5.4 验算比压 p、比功 pv-453.6 斜盘机构的设计计算-463.7 泵轴的设计计算-473.8 中心加力弹簧的设计计算-50第四章 变量机构设计-53第五章 Solidworks 三维制图-575.1 Solidworks 简介-575.2 主要零件三维图-57第六章 参考文献-60第七章 翻译原文及译文-61致谢-102第一章 绪论1.1 引言在液压系统中，液压泵的功能是将电动机或内燃机等原动机的机械能转换A10VSO45FR 轴向柱塞泵毕业设计说明书1为液压的压力能，向系统提供压力油并驱动系统工作，属于液压动力元件。具有以下共同的基本特征：（1）.液压泵在每一个工作周期中吸入或排出的液体容积只取决于工作构件的几何尺寸；（2） 液压泵的理论流量与泵的转速成正比；（3） 在不考虑泄漏和液体的压缩性时，液压泵的理论流量与工作压力无关。柱塞泵是依靠柱塞在缸体内往复运动，使密封工作腔容积产生变化来实现吸油、压油。由于柱塞与缸体内孔配合精度高，密封性能好，只需改变柱塞的工作行程就能改变泵的排量。所以，柱塞泵具有压力高、容积效率高、流量调节方便和结构紧凑等优点。柱塞泵常用于高压大流量和容积高速系统中。柱塞泵根据倾斜元件的不同，分为斜盘式柱塞泵和斜轴式柱塞泵两大类。本次 A10V 轴向柱塞泵的设计，采用斜盘式结构、恒流量控制的变量方式。由于斜盘式柱塞泵的柱塞中心线与缸体的轴线平行或接近于平行，它具有密封性好，工作压力高，在高压下仍能保持相当高的容积效率和总效率的特点。因此，斜盘式轴向柱塞泵作为中高压及高压油源，广泛地用于各个工业部门。1.2 液压泵的发展现状在液压传动系统中，将机械能转换为压力能的元件叫做液压泵。它是液压传动的心脏，其作用是为液压系统提供足够的压力油，它的性能将直接影响到整个液压系统甚至整个设备的质量。从世界各国及我国的应用来看，齿轮泵、柱塞泵和叶片泵不相上下，近年来无明显的变化，随着液压传动领域中，特别是低功率传动系统中电传动的进入，柱塞泵的应用优势凸显，斜盘式轴向柱塞泵由于其配流盘和缸体、滑靴和柱塞这两对高速运动副均采用了静压支撑，省去了大容量的止推轴承，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，从而该泵的应用越来越广泛。由于斜盘式轴向柱塞泵体积小、重量轻、变量机构简单、惯性小，较适合于移动设备与自动控制系统，如工程机械、矿山、机床与锻压、冶金机械的液压系统中。A10VSO45FR 轴向柱塞泵毕业设计说明书1综上所述，斜盘式轴向柱塞泵的开发和应用已经占了很重要的位置。1.3 斜盘式轴向柱塞泵1.3.1 斜盘式轴向柱塞泵的概况近年来，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。与斜轴式轴向柱塞泵相比较，各有所长，如表 1-1 所示。表 1-1 斜盘式与斜轴式轴向柱塞泵特点比较型式斜盘式（盘式配流）斜轴式结构与加工结构简单，有后斜盘式与前斜盘式之分，高精度零件的数量少。结构复杂，有铰式与无铰式两种，高精度零件的数量多。变量方式改变斜盘倾角变量机简单改变缸体倾角变量机机构复杂轴承受力 径向力与轴向力均不大 径向力与轴向力均较大，体积与重量 不大 大理论排量qTml/r4-500 50-1000工作压力 MPa 21-35 21最高压力 MPa 28-40 35效率% 85-92 88-95斜轴式轴向柱塞泵采用了驱动盘机构，使柱塞缸体不承受侧向力，所以，缸体对配流盘的倾复的可能性小，有利于柱塞副与配油部位工作，另外，允许的倾角大（一般情况，作泵时，max=20；作液压马达时，max=30） 。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A10VSO45FR 轴向柱塞泵毕业设计说明书1往往受到限制，成本高。斜盘式轴向柱塞泵，由于配流盘与缸体、滑靴与柱塞这两对高速运动副均采用了静压支承，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，从而使该型泵获得了迅速发展。目前斜盘式轴向柱塞泵的连续工作压力多数在 21-35MPa 之间，其峰值压力为 28-40MPa 左右，转速一般都在 3000r/min 以下，排量较大，近年来已得到了迅速发展。斜盘式轴向柱塞泵，由于体积小，重量轻，变量机构简单，惯性小，常适用于移动设备与自动控制系统，如起重运输机械、矿山机械、机床与锻压冶金机械的液压系统中。1.3.2 斜盘式轴向柱塞泵的发展趋势当前，轴向柱塞泵的发展趋势是：高压化、高速化、大流量化。要实现这些目标的关键问题之一是合理设计轴向柱塞泵中的各种类型的摩擦副，使之形成适当的油膜，以提高柱塞泵的工作效率和寿命。配流副是轴向柱塞泵中最关键的摩擦副之一，也是最容易磨损失效的部件。因此，为了设计性能优良的高压、高速、大流量轴向柱塞泵，研究配流副的润滑特性机理是十分重要的。1.3.3 斜盘式轴向柱塞泵的工作原理及性能特点（1）结构和原理斜盘式轴向柱塞泵是将多个柱塞轴向配置在一个共同缸体的圆周上，并使柱塞中心线和缸体中心线平行的一种泵，主要由缸体、配油盘、柱塞和斜盘组成。柱塞沿圆周均匀分布在缸体内。斜盘与缸体轴线倾斜一角度，柱塞靠机械装置或低压油作用下压紧在斜盘上（图中为弹簧） ，配油盘和斜盘固定不转，当原动机通过传动轴使缸体转动时，由于斜盘的作用，迫使柱塞在缸体内作往复运动，并通过配油盘的配油窗口进行吸油和压油。当缸体转角在 2 范围内，柱塞向外伸出，柱塞底部的密封工作容积增大，通过配油盘的吸油窗口吸油；在 0 范围内，柱塞被斜盘推入缸体，使密封容积减小，通过配油盘的压油窗口压油。缸体每转一周，每个柱塞各完成吸、压油一次，如改变斜盘倾角，可改变液压泵的排量，改变斜盘倾角方向，就能改变吸油和压油的方向，成为双向变量泵。A10VSO45FR 轴向柱塞泵毕业设计说明书1（2）性能特点斜盘式轴向柱塞泵是一种高压泵，对元件的精度要求高，制造成本高。与径向柱塞泵比较，排出压力高，它一般可在 2050MPa 范围内工作，效率也高，径向尺寸小、结构紧凑、体积小、重量轻。但结构较径向柱塞泵复杂，加工制造要求高，价格较贵。轴向柱塞泵一般用于机床、冶金、锻压、矿山及起重机械的液压传动系统中，特别广泛地应用于大功率的液压传动系统中。为了提高效率，在应用时还通常用齿轮泵或叶片泵作为辅助油泵，用来给油，弥补漏损及保持油路中有一定的压力。1.3.4 斜盘式轴向柱塞泵的优缺点柱塞泵是液压系统的重要元件，在液压系统中作为中高压及高压油源，被广泛应用于各个行业，尤其是斜盘式轴向柱塞泵，具有密封性好、工作压力高、在高压下仍能保持相当高的容积效率(一般在95左右及总效率(一般在90以上)、容易实现变量及单位功率的质量比轻等优点。但是，斜盘式轴向柱塞泵结构较为复杂，对材质及加工工艺的要求较高，价格比较高；同时柱塞泵对油液的污染比较敏感，对使用、维修的要求较为严格。1.4 FR 恒流量变量泵1.4.1 变量原理稳态时，流量控制阀两端的压力差与阀的可调弹簧力相平衡，流量阀的弹簧力较小，一般约相当于 1-2MPa，可以近似的认为弹簧力保持恒定不变，也就是说阀两端的压力差保持恒定不变，这个压力差实际就是节流阀两端压差，那么，节流阀压差不变，其流量就只与节流阀的阀口开度有关，与负载压力无关，调节开度即可调节流量（对应负载的速度） 。如当输出的负载流量偏离设定值，负载流量偏大，这时，通过主油路节流阀的压差就会增大，从而推动流量阀的阀芯右移，从而斜盘角度减小，直到输出的负载流量在节流阀上的压差重新与流量阀的弹簧力达到平衡为止。1.4.2 优点A10V系列泵是一种用于开式回路(压力和流量可以无级调节的新型轴向柱塞A10VSO45FR 轴向柱塞泵毕业设计说明书1泵(该泵具有噪声低、使用寿命长、工作压力高、控制时间短等特点(特别是其可调的恒压输出及可调的流量输出的特点，更能满足当今节能和环保的要求，是一种很有应用前景的节能产品。在设计查阅资料过程中我们知道 A10VSO 轴向柱塞泵具有如下优点：1、高驱动转速2、良好的吸油性能3、低噪音4、功率/重量比高5、使用寿命长6、控制时间短7、驱动轴可承受轴向和径向载荷8、多种变量形式1.5 A10VSO45FR 轴向柱塞泵的设计参数1.5.1 给定参数：额定压力：P=28MPa 排量：V=45ml/r 最高转速：n=2600r/min1.5.2 柱塞数及其直径的确定（1） 、根据对柱塞泵瞬时输油率的计算，可得斜盘式轴向柱塞泵的输油脉动率为：,Z 为奇数；Qtan2Z4,Z 为偶数；有上式可看出，其输油脉动率只与柱塞数 Z 有关，经计算可得下表：Z 5 6 7 8 9 10 11q% 4.98 13.9 2.53 7.8 1.53 5.0 1.02从表中可看出，输油脉动率随柱塞数的增大而减小，且柱塞数为奇数时，输油脉动率较小。考虑分布圆直径的大小，柱塞数一般取 7 或 9。Z 太小则输油脉动率较大，太大，则缸体的强度不够。故取 Z=9。（2） 、柱塞直径的确定Z