斜盘式轴向柱塞泵的结构分析与设计

斜盘式轴向柱塞泵的结构分析与设计一、柱塞运动学分析(参考《液压元件》)

滑靴在旋转过程中,由于离心力得作用,滑靴对于斜盘产生得压紧力将偏离滑靴得轴线。在此力所引起得摩擦力得作用下,滑靴、柱塞在运动中会产生绕自身轴线得旋转运动,转动得快慢取决于旋转摩擦力得大小。但这一自旋可以改善滑靴底部得润滑,对减小摩擦、改善磨损与提高效率均有利。二、流量脉动1、随着柱塞数得增加,流量不均匀系数减小2、流量不均匀系数,奇数柱塞明显优于柱塞数相近得偶数柱塞,这就就是轴向柱塞泵采用奇数柱塞得原因。3、大多数轴向柱塞泵柱塞数采用7或9个,有时小排量可采用5个三、困油问题

为了保证密封,配油盘吸、排油槽得间隔角应该等于或略大于缸体底部腰形孔所对应得中心角。柱塞在偏离上、下死点位置时,柱塞在缸孔中得往复运动会使工作容积发生变化。如果配流盘吸、排油槽得间隔角大于缸体底部腰形孔道得包角,就会在这一区域内产生困油现象。

开设减振槽(阻尼槽、眉毛槽)或减振孔(阻尼孔)

四、柱塞滑靴得受力分析1、柱塞得回程辅助泵供油强制回程分散弹簧回程集中中心弹簧回程定间隙强迫回程1、柱塞得回程辅助泵供油强制回程分散弹簧回程集中中心弹簧回程定间隙强迫回程四、柱塞滑靴得受力分析为了使滑靴以一定大小得力紧贴斜盘回程,中心回程弹簧必须克服以下诸力:a、柱塞滑靴组件往复运动得惯性力。b、吸油真空造成吸油区柱塞脱离斜盘得力。在正常工作时,工作容腔内得吸油真空可取0、05MPa。c、柱塞外伸运动得摩擦力。还需要保持一定得剩余压紧力使滑靴紧贴斜盘,缸体紧贴配流盘,以免在吸油过程中这两对摩擦副得密封漏气。通常,中心弹簧得剩余压紧力使这两对摩擦副得接触比压保持在0、1MPa。四、柱塞滑靴得受力分析2、滑靴得受力(确定集中弹簧力)滑靴除承受来自柱塞球头中心得压力、弹簧力与斜盘得垂直反力外,还要承受离心力与摩擦力。

a、离心力、摩擦力与所需要得压紧弹簧力

b、滑靴气密所需要得弹簧力

四、柱塞滑靴得受力分析3、柱塞滑靴组得受力分析离心力液压力轴向惯性力摩擦力斜盘得垂直反力大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点五、缸体得受力分析1、斜盘对缸体得作用力斜盘对滑靴得摩擦力通过柱塞传递到缸体上;此外,斜盘对柱塞得垂直反力中,包括了侧向力与由离心力引起得摩擦力、返回弹簧力与油压力等在斜盘上引起得反力。为简化问题,现只考虑油压所引起得斜盘反力对缸体得作用力与力矩。2、配流盘与缸体间流场得作用力配流盘与缸体间流场得作用力可分为两部分,一部分为从腰形进出油孔渗入两者缝隙中得油压反推力;另一部分为配流盘表面得辅助支撑力。一般把两者接触面内得摩擦力忽略不计。与类似,油压推力得计算也不考虑低压腔压力。六、滑靴副得结构

两种设计思想:1、静压支承原理2、剩余压紧力原理静压支承油膜理论静压支承得工作原理:1、一个油压源,一个固定液阻,一个可变液阻2、两个压力场产生承载能力3、实现纯液体润滑支承面可变液阻充当得功能:1、支承功能2、力-位移传感器3、可变液阻得反馈控制功能六、滑靴副得结构

1、静压支承原理

阻尼孔得直径要选得很小。这一方面增加了阻尼孔堵塞得可能性,同时也必须增大滑靴直径以获得必要得液压反推力。显然,这将加大柱塞分布圆直径,增加了泵得径向尺寸。六、滑靴副得结构2、剩余压紧力原理采用剩余压紧力法来设计滑靴,使滑靴底部得液压反推力等于柱塞对滑靴压紧力得95％七、配流盘得结构

通常按剩余压紧力法进行配流盘设计。反推力如过大,则缸体被推开,泵得容积效率大大降低;反推力过小,则配流盘磨损加剧。辅助支承得形式

热楔支承动压支承静压支承热楔油膜理论

摩擦表面得相对运动产生得热量导致油膜温升,油膜热膨胀而产生得压力场,压力场带来油膜得承载能力。热楔油膜理论就就是研究在已知得摩擦副几何尺寸、滑动速度与油得物理性质等条件下得油膜厚度与温升与承载能力之间得理论关系。动压支承油膜理论动压支承得理论:两个有倾斜得摩擦副之间得相对滑动得造成在滑动面之间得压力场,此压力场形成承载能力动压支承涉及得几个问题:用雷诺方程数值解可得到压力分布,有压力分布后,压力中心、承载能力、摩擦力、泄漏流量与温生都可以得出。八、配流盘与缸体得自位结构

泵得加工、装配误差可能造成缸体端面与配流盘不平行。对通轴式斜盘泵来讲,主轴得挠曲变形也有可能造成缸体倾斜。为了使缸体与配流盘能很好贴紧,在结构上可采用自位措施,使配流表面能自动适应缸体端而得微量倾斜。1、球面配流2、浮动缸体3、浮动式配流盘八、配流盘与缸体得自位结构九、关键零部件得设计1、缸体

a、缸体得参数设计确定斜盘倾角、柱塞直径、柱塞数量与柱塞分布园直径b、根据驱动转矩设计泵轴直径(先估算)c、缸体得强度计算

找最小壁厚:柱塞孔与缸体外圆之间得壁厚、柱塞孔与缸体内圆之间壁厚,柱塞孔与柱塞孔之间得壁厚。九、关键零部件得设计2、柱塞得设计

a、柱塞长度柱塞长度应等于柱塞得最小留缸长度、最小外伸长度与最大行程之与。最小留缸长度与泵得工作压力有关,通常有:当时, 当时, b、柱塞比压与比功得验算九、关键零部件得设计3、压盘及斜盘尺寸得确定十、主要零件得材料与技术要求(一)柱塞与缸体柱塞与缸体有两种方案,一种就是柱塞为硬得,缸体为软得;另一种则采用软柱塞硬缸体,在高压大流量泵中多采用第一种方案。

十、主要零件得材料与技术要求(一)柱塞与缸体硬得柱塞材料通常为18CrMnTiA、20Cr、12CrNi、40Cr、GCr15、9SiCr、CrMn、T7A、T8A及氮化钢38CrMoAlA等。前三种表面渗碳深度要达0、8~1、2毫米,淬火硬度须达到HRC56~63,其它钢种热处理硬度也要达到HRC60左右。

CrMn与9SiCr工具钢具有热处理变形小、金相组织稳定得优点。

GCr15热处理后对应力集中敏感,曾发生过柱塞折断得现象,尽量少用。或者在上述材料得表面喷涂或熔敷各种陶瓷层,如ZrO2、Al2O3、Cr2O3及其它陶瓷粉末。缸体得材料通常为ZQSn10-1或ZQAlFe9-4,此外也可用耐磨铸铁或球墨铸铁等。为了节省铜,常用20Cr、1