【完整版毕业设计】轴向柱塞泵设计

（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！）1 绪论

1.1 国内CY系列轴向柱塞泵发展概况

就市场发展需求来看，我国目前大量使用的CY系列轴向柱塞泵，2003年全国的总产量达到了20万台[1-2]。这类泵的最大特点是采用大轴承支承缸体，具有压力高、工艺性好、成本低、维修方便等优点，比较适合国情，因此，市场需求量大，也成为当今我国应用最广的开式油路轴向柱塞泵。CY型轴向泵从1966年开始设计以来，前人总结经验摸索，经过CY14-I，CYI4-lA，CYI4-IB几个发展阶段，每一个发展时期泵的性能、寿命都得到提高，品种也不断丰富。但是，从1982年CY14-1B轴向泵定型以来，已经过去20余年的时间，该泵的结构发展依旧停滞、变化不大。由于近年来，世界上各家公司的柱塞泵技术已有长足进步，加上国内市场经济的蓬勃发展，对使用CY14-1B泵的更高要求，迫切需要符合市场经济的轴向柱塞泵，因此对CY14-1B轴向泵进行更新，开发一种噪声更低、自吸性能更好、节能、省料、使用更可靠的轴回柱塞泵就显得迫在眉睫，这就是CY14-1BK轴向柱塞泵[3-7]。早期的斜盘式轴向泵的压力都只有7MPa，但现代液压传动系统注重效率和经济，均要求更高的压力。目前市场上的定量斜盘式轴向柱塞泵的压力均已达21--48 MPa，这是因为我们在各自的发展过程中，工业在进步，突破了一些关键技术[8-10]。2003年产量估计有近20万台，各行各业中应用非常广泛，特别是应用于CY14-1B斜盘型开式轴向柱塞泵。从1972年开始设计研制，到1982年定型，但是从此之后的20多年的时间里，泵的结构基本是没有什么变化，甚至出现有些厂家生产20余年，没有任何改进。但是世界上的柱塞泵发展不会因为国内的不进步发展而停止不前的，柱塞泵的各个方面有了长足的进步，然而CY14-1 B轴向泵的使用中也依然发现不少的问题，柱塞在工作是压排油液终了之余，柱塞底腔仍有一些油液未排除，当柱塞进入吸入行程时，这样便导致损失了一部分吸入容积，降低了容积效率。进而进行改进，往柱塞腔填入尼龙，减小柱塞腔的残留空间，提高容积效率[11-13]。以及缸体外套使用轴承钢，使加工非常不方便，因而从加工制造角度考虑变换其他材料。对CYI4-1 B轴向泵进行更

新的改造，符合市场需求。是研制CY系列轴向泵的主要目的。

1.2 国外轴向柱塞泵发展概况

从上世纪80年代以来，国外在轴向柱塞泵的结构、材料、工艺上虽然都有不少进步，但一个最重要的动向是向着个性化发展，即针对不同的需要，设计出专用类型的泵。例如闭式油路用泵、开式油路用泵以及混合式油路泵。这类泵的设计主要是为了满足行走机械静液压传动的需求，符合行走机械要求所使用的泵液压装置均体积小、重量轻、转速高，而静液压传动系统又实现了系统标准化，因此在发展闭式油路用集成化的油泵静液传动装置就成为必然的途经趋势之一，这种结构装置将闭式系统的所有元件(甚至包括过滤器)都集成在泵和马达上，因而用户在使用时只要装上油箱联接两根管道，就可以使系统运转[14-15]，降低了难度。开式系统大多数用于固定式机械，它的主要功能需求是噪声低、自吸能力好、节能。这样进出油口不对称的开式系统用泵、新的节能和与电子技术相结合的变量型式泵就应运而生。又如为了满足系统对于不同压力的需求，又出现了开式油路用重型泵(压力25 MPa以上)和轻型柱塞泵(压力25 MPa以下)这一分水岭，但是从近期发展动向看，重型泵轻量化，轻型泵参数重型化的趋势也是渐渐盛行。在轴向泵的使用中，开式油路用泵和闭式油路用泵分别解决不同问题：闭式油路用泵和马达主要是解决系统集成化问题，以满足工程机械和建设机械静液压传动的要求；而开式油路用泵主要需求是降低噪声、提高自吸能力，因此开发新的节能和与电子技术相结合的变量型式泵，以满足固定式机械的多种要求。在这其中的分支重型泵，其发展趋势是重型泵轻量化，参数重型化。据有关资料显示，国外对闭式油路用泵和马达与开式油路用泵分别进行了针对性个性化的设计，以发挥它们各自的优点[16-17]。

1.3 CY系列轴向柱塞泵的主要用途和应用领域

斜盘式轴向柱塞泵，由于体积小，重量轻，液压伺服变量机构简单，惯性小，因此在移动设备与自动控制系统中，作为液压动力源。斜盘式轴向柱塞泵是现代液压传动系统中被广泛使用的动力元件也是可实现无级变量的两类泵。在1906

年斜盘式轴向泵第一次使用于军舰的炮塔上到现在已有近90年的进程;从H. F.

Vickers 先生1925年发明叶片泵到现在也已有70余年的历史。在这几十年以来，斜盘式轴向柱塞泵是一直在不断地改进、发展、竞争。现在，市面上的斜盘式轴向泵已占领液压系统大部分的变量泵市场和部分高压(20 MPa 以上)定量泵和液压马达市场，也因此丧失了绝大部分中高压(20 MPa)以下定量泵和液压马达市场。

1.4 主要设计参数

额定排量：max 160T Q =ml/r 额定压力：PS=32MPa 额定转速： r/min 1000=n

斜盘最大摆角： max 18β=

变量方式： 手动伺服

2受力分析

液压泵是将原动机输出的转矩，通过其内各机件传递、变换以流体压力能的方式传输出去。下面就此讨论柱塞于滑靴、缸体、斜盘及泵轴等受力情况。

2.1柱塞与滑靴的受力

柱塞的工作过程分为两种：

吸入行程和压排行程，其受力状况是不同的，论述如下：

吸入行程：即柱塞由中心加力弹簧经过压盘和滑靴拖动，向缸外移动，使其低腔形成负压而吸入油液的过程。

所以，中心加力弹簧的弹簧力s F 必须克服下述诸力：

柱塞（包括滑靴）的总惯性力∑i F

；

柱塞吸入油液的总吸入力∑1F

；

滑靴支撑面所需的密封力∑2F

；

柱塞（位于吸入行程）的总摩擦力∑3F

；

克服滑靴翻转所需的推压力∑4F

。 其中中心加力弹簧必须满足下式：

()[]

∑∑∑∑∑++++≥4321max 15.1F F F F F F i s （2-1）