軸向柱塞泵畢業設計說明書(已改無錯字)

　　

【正文】 l? ???? ? ? ?? ? ? ?22222 4 1 0 .6 11 0 .6 4 .32 4 1 0 .6 11 0 .6mm? ?? ? ??? 則 co s si npFN f??? ?? 15 ? ?8 0 3 8 . 4 10577c o s 2 0 0 . 1 2 4 . 3 s in 2 0NN???? ? ?1 202221si n 11FNlll?????? ? ??????? ? ?1 11 0 5 7 7 s in 2 0 1 9 6 5 91 . 6 1FN??? ? ? ?????? ? ?2 20222sin1NFlll??? ? ? ?2 1 0 5 7 7 s in 2 0 60291 . 6 1FN???? (4) 缸孔與柱塞間的摩擦力為 1fF 與 2fF ? ?1 0 .1 2 9 6 5 9 1 1 5 9fF N? ? ? ? ?2 6029 723fF N? ? ? (5) 柱塞慣性力 BF 柱塞相對缸體往復直線運動時 ，有直線加速度 a ，則柱塞軸向慣性力 BF 為 2 c o sBfGF m a R tg ag ??? ? ? ? 式中 m 、 G 為柱塞和滑靴的總質量。 慣性力方向與加速度的方向相反，隨缸體旋轉角 a按余弦規律變化。當 0oa? 和 180o時，慣性力最大值為 ? ?223 0 . 6 1 5 0 02 0 2 5 1 0 2 2 0 3 3 31 0 6 0ooBf GF m a R tg tg Ng ?? ? ??? ? ? ? ? ? ? ????? (6) 柱塞與缸孔間比壓 P、平均比功 ? ?avgpv驗算 對于柱塞與缸體這一對摩擦副，過大的接觸應力不僅會增加摩擦副之間的磨損，而且有可能壓傷柱塞活缸體。其比壓控制在摩擦副材料允許的范圍內。去柱塞伸出最長時的最大接觸應力作為計算比壓值，則 ? ?? ?1m a x 12 FP p M p alD?? ? ? ? ?m a x 2 9 6 5 9 2 4 . 1 3 01 . 3 4 5P M p a p M p a?? ? ? ?? 柱塞相對缸體的最大運動速度 maxv 應在摩擦副材料允許方位內，即 ? ?m a x 15002 5 2 2 0 1 . 4 3 / 8 /60fv R tg tg m s v m s? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 平均比功可按下式計算： 16 ? ? ? ?m a x m a x 2 4 . 1 1 . 4 3 8 . 6 6 02 2 2 2a v g pvp v M p a p v M p a? ? ? ? ? ? ? 上式中的許用比壓 ??p 、 許用速度 ??v 、許用比功 ? ?pv 的值，以摩擦副材料而定，可參考表 4— 1 表 4— 1 材料牌號 許用比壓 ??p ? ?Mpa 許用滑動速度 ??v ? ?/ms 平均許用比功 ? ?pv ? ?/Mpa m s? 1ZQA 94? 30 8 60 10 1nZQS ? 15 3 20 耐磨鑄鐵 10 5 18 柱塞與缸體這一對摩擦副，不宜選用熱變形相差很大的材料，這對于油溫高的泵更重要。同時在鋼表面噴鍍適當厚度的軟金屬來減少摩擦阻力，不選用銅材料還可以避免高溫時油液對銅材料的腐蝕作用。 滑靴受力分析與設計 目前高壓柱塞泵已普遍采用帶滑靴的柱塞結構。滑靴不僅增大了與斜盤得接觸面、減少了接觸應力，而且柱塞底部的高壓油液，經柱塞中心孔 0d? 和滑靴中心孔 0d ，再經滑靴封油帶泄露到泵殼體腔中。由于油液在封油帶環縫中德流動，使滑靴與斜盤之間形成一層薄油膜，大大減少了相對運動件間的摩擦損失，提高了機械效率。這種結構能適應高壓力和高轉速的需要。 滑靴受力分析 液壓泵工作時，作用于滑靴上有一組方向相反的力。一是柱塞底部壓力圖把滑靴壓向斜盤，稱為壓緊力 yp ；另一是由滑靴面直徑為 1 D 的油池產生的靜壓力 1fP 與滑靴封油帶上油液泄露時油膜反力 2fp ，二者力圖使滑靴與斜盤分離開，稱為分離 fp 。當壓緊力與分離想平衡時，封油帶上將保持一層穩定的油膜，形成靜壓油墊。下面對這組力進行分析。 (1) 分離力 圖 4— 2 為柱塞結構與分離力分布圖。根據流體學平面圓盤放射流動可知，油液經滑靴封油帶環縫流動的泄露量 q 的表達式為 ? ?213 126 ln RRFFq ?? ? ?? 若 2 0F? ，則 17 213 16 ln RRFq ???? 式中 ? 為封油帶油膜厚度。 封油帶上半徑為 r的任一點壓力分布式為 ? ?21 2 221lnlnrRrP F F FRR? ? ? 若 2 0F? ，則 2121lnlnrRrPFRR? 從上式可以看出，封油帶上壓 力隨半徑增大而呈對數規律下降。封油帶上總的分離力 fP 可通過積分求得。 圖 4— 2 滑靴結構及分離力分布 18 如圖 4— 2，取微環面 2 rrd? 。則封油帶分離力 2fp 為 ? ?212 2 212 2 1 1 1212 2 l nRf r rR Fp P d R R F RRR???? ? ? ?? 油池靜壓分離力 1fP 為 21 1 1fp R F?? 總分離力 fP 為 ? ? ? ? ? ?2 2 2 221 61 2 12112 9 965 9 2 10122 l n2 l n9f f fRRp p p F NRR????? ? ? ? ? ? ? (2) 壓緊力 yP 滑靴所受壓緊力主要由柱塞底部液壓力 pF 引起的，即 ? ?8 0 3 8 . 4 8551c o s c o s 2 0py FpN?? ? ? (3) 力平衡方程式 當滑靴受力平衡時，應滿足下列力平衡方程式 yfpp? ? ?222121214 c os 2 lnbzRRpdPRR????? 即 ? ?2 2112221ln2 c oszPRdPRP RR ?? ? 將上式帶入式 3 1216 lnpqRR????，得泄漏量為 ? ? ? ? ? ?32 3202 2 8 2 221 3 . 1 4 0 . 0 0 1 8 0 3 8 . 4 0 . 0 1 6 4 . 5 / m in1 2 c o s 1 2 2 1 0 1 2 9 c o s 2 0Pd F dqLRR??? ?? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? 除了上述主要力之外，滑靴上海作用有其他的里。如滑靴與斜盤間的摩擦力，由滑靴質量引起的離心力，球鉸摩擦力，帶動滑靴沿斜盤旋轉的切向力等。這些力有的使滑靴產生自轉，有利于均勻摩擦；有的可能使滑靴傾倒而產生偏磨，并破壞了滑靴的密 封，應該在滑靴結構尺寸設計中予以注意。 滑靴設計 滑靴設計常用剩余壓緊力法 19 剩余壓緊力法的主要特點是：滑靴工作時，始終保持壓緊力稍大于分離力，使滑靴緊貼斜盤表面。此時無論柱塞中心孔 0d? 還是滑靴中心孔 0d ，均不起節流作用。靜壓油池壓力 1p 與柱塞底部壓力 bF 相等，即 1 PpF? 將上式帶入式 ? ?2 2112221ln2 c oszPRdpRF RR ?? ? 中，可得滑靴分離力為 ? ? ? ? ? ?2 2 2 2 6211 21 4 12 9 10 803 4122 l n2 l n9PRRp F NRR? ?? ? ?? ? ? ? 設剩余壓緊力 y y fp p p? ? ? ，則壓緊系數 0 .0 5 ~ 0 .1 5yypp? ??? ,這里取 滑靴力平衡方程式即為 ? ? ? ? ? ?11 1 0 .1 2 .7 4 2 .4 6 6fp p N?? ? ? ? ? ? 用剩余壓緊力法設計的滑靴，油膜厚度較薄，一般為 左右。滑靴泄漏量少，容積效率較高。但摩擦功率較大，機械效率會降低。若選擇適當的壓緊系數 ? ，剩余壓緊力產生的接觸應力也不會大，仍有較高的總效率和較長的壽命。剩余壓緊力法簡單適用，目前大多數滑靴都采用這種方法設計。 滑靴結構型式與結構尺寸設計 (1) 確定滑靴結構型式 滑靴結構有如圖 43所示為簡單型，靜壓油池較大，只有封油帶而無輔助支承面 ，結構簡單，是目前常用的一種型式。 圖 4— 3 滑靴結構 20 (2) 結構尺寸設計 ① 滑靴外徑 2D 滑靴在斜盤上的布局，應使傾角 0?? 時，互相之間仍有一定的間隙 S ，如圖 4— 4所示。 圖 4— 4 滑靴外徑的確定 滑靴外徑 2D 為 ? ?2 180s in 5 0 s in 0 . 5 2 1 . 27fD D S m mZ?? ? ? ? ? ? 一般取 ~1S? ，這里取 . ② 油池直徑 1D 初步計算時，可設定 12 ~1DD ? ，這里取 ? ?120. 8 0. 8 21 .2 17D D m m? ? ? ? ③ 中心孔 0d 、 od? 及長度 0l 如果用剩余壓緊力法設計滑靴，中心孔 0d 和 od? 可以不起節流作用。為改善加工工藝性能，取 0d （或 od? ） ~? 如果采用靜壓支承或最小功率損失法設計滑靴，則要求中心孔 0d （或 od? ） 對油液有較大的阻尼作用，并選擇最佳油膜厚度 0 ? ? ，節流器有以下兩種型式： ① 節流器采用截留管時，常以柱塞中心孔 od? 作為節流裝置，如圖 4— 2 所示。根據流體力學細長孔流量 q為 ? ?4010128bd p pq lk? ? ?? 式中 0d 、 0l 細長管直徑、長度 ； K修正 系數。 01 64xoRdk l? ??? 16011 2xdR? ??? ? ? ?????? 1 oxdR?? 21 ?? 01 xdR?? 把上式帶入滑靴泄漏量公式 3 1216 lnFqRR????可得 ? ? 301 1201128 6 lnPd F F FRlkR? ??? ?? ? ? 整理后可得節流管尺寸為 4 3020112816 ln pd ka FRlaR?? ??? 帶入數據可以求得 0 1d mm?? 0 8l mm? 式中 a 為壓降系數， 1PFa F? 。當 2 ?? 時，油膜具有最大剛度，承載能力最強。為不使封油帶過寬及阻尼管過長，推薦壓降系數 ~ ? ，這里取 ② 節流器采用節流孔時，常以滑靴中心孔 0d 作為節流裝置，如圖 5— 1所示，根據流體力學薄壁孔流量 q為 ? ?20124 Pd gq c F Fr??? 式中 C 為 流量系數，一般取 ~ ? 。 把上式帶入 3 1216 lnFqRR???? 中，有 ? ?2 30 11 2124 6 l nPd FgC F FRrR? ????? 整理后可得節流孔尺