斜盘式轴向柱塞泵的结构分析与设计

1、斜盘轴向柱塞泵 学校：理工大学 班级：6班 姓名：= 日期：2014年3月14日一、柱塞运动学分析（参考液压元件） 滑靴在旋转过程中，由于离心力的作用，滑靴对于斜盘产生的压紧力将偏离滑靴的轴线。在此力所引起的摩擦力的作用下，滑靴、柱塞在运动中会产生绕自身轴线的旋转运动，转动的快慢取决于旋转摩擦力的大小。但这一自旋可以改善滑靴底部的润滑，对减小摩擦、改善磨损和提高效率均有利。二、流量脉动1、随着柱塞数的增加，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的偶数柱塞，这就是轴向柱塞泵采用奇数柱塞的原因。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、柱塞滑靴的

2、受力分析1、柱塞的回程 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、柱塞的回程 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 柱塞滑靴的受力分析n为了使滑靴以一定大小的力紧贴斜盘回程，中心回程弹簧必须克服以下诸力：na、柱塞滑靴组件往复运动的惯性力。nb、吸油真空造成吸油区柱塞脱离斜盘的力。在正常工作时，工作容腔内的吸油真空可取0.05MPa。nc、柱塞外伸运动的摩擦力。n 还需要保持一定的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的密封漏气。通常，中心弹簧的剩余压紧力使这两对摩擦副的接触比压保持在0.1MPa。 柱

3、塞滑靴的受力分析2、滑靴的受力（确定集中弹簧力） 滑靴除承受来自柱塞球头中心的压力、弹簧力和斜盘的垂直反力外，还要承受离心力和摩擦力。 a、离心力、摩擦力和所需要的压紧弹簧力 b、滑靴气密所需要的弹簧力 柱塞滑靴的受力分析3、柱塞滑靴组的受力分析离心力 液压力 轴向惯性力 摩擦力 斜盘的垂直反力 四、缸体的受力分析1、斜盘对缸体的作用力 斜盘对滑靴的摩擦力通过柱塞传递到缸体上；此外，斜盘对柱塞的垂直反力中，包括了侧向力和由离心力引起的摩擦力、返回弹簧力和油压力等在斜盘上引起的反力。为简化问题，现只考虑油压所引起的斜盘反力对缸体的作用力与力矩。2、 配流盘与缸体间流场的作用力 配流盘与缸体间流场

4、的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的油压反推力；另一部分为配流盘表面的辅助支撑力。一般把两者接触面内的摩擦力忽略不计。与类似，油压推力的计算也不考虑低压腔压力。五、滑靴副的结构 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的工作原理：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的功能：1、支承功能2、力-位移传感器3、可变液阻的反馈控制功能 1、静压支承原理 阻尼孔的直径要选得很小。这一方面增加了阻尼孔堵塞的可能性，同时也必须增大滑靴直径以获得必要的液压反推力。显然，这将加大柱塞

5、分布圆直径，增加了泵的径向尺寸。2、剩余压紧力原理 采用剩余压紧力法来设计滑靴，使滑靴底部的液压反推力等于柱塞对滑靴压紧力的95 六、配流盘的结构n 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，泵的容积效率大大降低；反推力过小，则配流盘磨损加剧。n辅助支承的形式 热楔支承 动压支承 静压支承动压支承油膜理论动压支承的理论： 两个有倾斜的摩擦副之间的相对滑动的造成在滑动面之间的压力场 ，此压力场形成承载能力动压支承涉及的几个问题： 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、泄漏流量和温生都可以得出。七、配流盘和缸体的自位结构n 泵的加工、装配误差

6、可能造成缸体端面与配流盘不平行。对通轴式斜盘泵来讲，主轴的挠曲变形也有可能造成缸体倾斜。为了使缸体和配流盘能很好贴紧，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的微量倾斜。n1、球面配流 n2、浮动缸体 n3、浮动式配流盘 八、主要零件的材料与技术要求n（一）柱塞与缸体n 柱塞与缸体有两种方案，一种是柱塞为硬的，缸体为软的；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。n 主要零件的材料与技术要求n（一）柱塞与缸体n 硬的柱塞材料通常为18CrMnTiA、20Cr、12CrNi、40Cr、GCr15、9SiCr、CrMn、T7A、T8A及氮化钢38CrMoAlA等。n

7、前三种表面渗碳深度要达0.81.2毫米，淬火硬度须达到HRC5663，其它钢种热处理硬度也要达到HRC60左右。n CrMn和9SiCr工具钢具有热处理变形小、金相组织稳定的优点。n GCr15热处理后对应力集中敏感，曾发生过柱塞折断的现象，尽量少用。n 或者在上述材料的表面喷涂或熔敷各种陶瓷层，如ZrO2、Al2O3、Cr2O3及其它陶瓷粉末。n缸体的材料通常为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、12CrNi3A或GCr15作基体而在柱塞孔处镶嵌铜套，主要零件的材料与技术要求n（一）柱塞与缸体n n 缸体的材料通常为ZQSn10-1

8、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、12CrNi3A或GCr15作基体而在柱塞孔处镶嵌铜套，主要零件的材料与技术要求n（一）柱塞与缸体 柱塞与孔的配合间隙，以漏损和摩擦损失的总和最小为宜，在，时，一般取为0.010.015（mm），转速提高或压力降低至10MPa以下，可酌情稍许加大。n 柱塞插入部分要开设深0.30.5（mm），宽0.30.7（mm），间距310（mm）的均压环槽，保持锐边，以免楔带污物，并有利于消除污物、颗粒。n柱塞粗糙度0.40.1，不圆度、锥度允差径向间隙(0.0020.005mm)的1/4。n孔的粗糙度一般0.80.4，不圆度、锥度允差与柱塞相同。 主要零件的材料与技术要求n（二）配流盘n 配流盘的材料要与缸体对应选取，要配对选取材料，其中以ZQSn10-1与Cr12MoV有最好的抗咬合能力。n 配流盘淬火(或氮化钢氮化)以后，为了稳定金相组织还通常进行冷处理和时效处理。n 青铜的缸体端面有时为了改善其跑合性和耐腐蚀性，要镀一层铅或铅和铟。n 配流盘表面粗糙度为0.40.1左右，配流盘表面