大排量斜盘式轴向柱塞泵设计

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AbstractThe inclined dish type and axial pump with a pillar is a main part in liquid press system，The inclined dish type and axial pump with a pillar is a back and forth movement by pillar to fill the inside of the pillar cavity，in order to change the pillar fills the contents of cavity to realize the oil of inhaling with line up oily，Is a capacity type liquid to press the pump .Fill to pillar to pump for the inclined dish type stalk the pillar fill, slip the boots and go together with the oil dish an is its importance part. The pillar fills is it suffer the one of the dint spare parts primarily. The slippery boots is one of the form that high pressure pillar fill the pump to often adopt. It can adapt to the high demand turning soon in high pressure dint, go together with the oil dish and the efficiency of the direct influence in a pump with life span. Because of going together with the oil dish fills ,pillar and a slippery boots these two rightness of high speeds the sport the vice- all adopting a the static pressure accepts. The province went to the big capacity push the bearings, have the construction tightly packed, the spare parts is little, the craft is good, the cost is low, the physical volume is small, the weight is light, comparing the path face to pump the construction simple etc. Because the inclined dish type stalk fills to pillar the pump to realizes to have no easily the class changes the deal, maintain convenience and so on.Key words the inclined dish pillar pump slippery boot crock body目录第1章绪论第2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2.2 斜盘式轴向柱塞泵主要性能参数第3章斜盘式轴向柱塞泵运动学及流量品质分析3.1 柱塞运动学分析3.1.1 柱塞行程s3.1.2 柱塞运动速度v3.1.3 柱塞运动加速度a3.2 滑靴运动分析3.3 瞬时流量及脉动品质分析3.3.1 脉动频率3.3.2 脉动率第4章柱塞受力分析与设计4.1 柱塞受力分析4.1.1 柱塞底部的液压力Pb4.1.2 柱塞惯性力Pg4.1.3 离心反力Pl4.1.4 斜盘反力N4.1.5 柱塞与柱塞腔壁之间的接触力P1和P24.1.6 摩擦力p1f和P2f4.2 柱塞设计4.2.1 柱塞结构型式4.2.2 柱塞结构尺寸设计4.2.3 柱塞摩擦副比压p、比功pv验算第5章滑靴受力分析与设计5.1 滑靴受力分析5.1.1 分离力Pf5.1.2 压紧力Py5.1.3 力平衡方程式5.2 滑靴设计5.2.1 剩余压紧力法5.2.2 最小功率损失法5.3 滑靴结构型式与结构尺寸设计5.3.1 滑靴结构型式5.3.2 结构尺寸设计第6章配油盘受力分析与设计6.1 配油盘受力分析6.1.1 压紧力Py6.1.2 分离力Pf6.1.3 力平横方程式6.2 配油盘设计6.2.1 过度区设计6.2.2 配油盘主要尺寸确定6.2.3 验算比压p、比功pv第7章缸体受力分析与设计7.1 缸体地稳定性7.1.1 压紧力矩My7.1.2 分离力矩Mf7.1.3 力矩平衡方程7.2 缸体径向力矩和径向支承7.2.1 径向力和径向力矩7.2.2 缸体径向力支承型式7.3 缸体主要结构尺寸的确定7.3.1 通油孔分布圆半径Rf ´和面积Fα7.3.2 缸体内、外直径D1、D2的确定7.3.3 缸体高度H 结论第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b q 是指缸体旋转一周，全部柱塞腔所排出油液的容积，即 z s d Z s F q z Z b max 2max 4π==不计容积损失时，泵理论流量lb Q 为b Z b b lb Zn s d n q Q max 24π==式中 Z d ―柱塞外径 mm d z 24=；Z F ―柱塞横截面积 224.452024.044mm d F z z =⨯=⨯=ππ； max s ―柱塞最大行程 ；Z ―柱塞数 取Z=7；b n ―传动轴转速 min /1500r n b =； 从图可知，柱塞最大行程为mm tg tg D s f 231874max =⨯== γ式中 f D ―柱塞分布圆直径 mm D f 74=；γ ―斜盘倾斜角 取 18=γ；所以，泵的理论流量是ml n q Q b b lb 94500==泵的实际输出流量ml Q Q Q b lb sb 92321198219795400=--=∆-=泵容积效率Vb η为%7.969540092321===lb sb Vb Q Q η 泵的机械效率为%90=mb η所以，泵的总效率为容积效率与机械效率之积，%87=bη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。