斜盤式軸向柱塞泵的結構分析與設計（課堂PPT）

1、.12-6 軸向柱塞泵的設計問題一、柱塞運動學分析二、流量脈動三、困油問題四、柱塞滑靴的受力分析五、缸體的受力分析六、滑靴副的結構七、配流盤的結構八、配流盤和缸體的自位結構九、關鍵零部件的設計十、主要零件的材料與技術要求.2一、柱塞運動學分析（參考液壓元件） 滑靴在旋轉過程中，由于離心力的作用，滑靴對于斜盤產生的壓緊力將偏離滑靴的軸線。在此力所引起的摩擦力的作用下，滑靴、柱塞在運動中會產生繞自身軸線的旋轉運動，轉動的快慢取決于旋轉摩擦力的大小。但這一自旋可以改善滑靴底部的潤滑，對減小摩擦、改善磨損和提高效率均有利。.3二、流量脈動1、隨著柱塞數(shù)的增加，流量不均勻系數(shù)減小 2、流量不均勻系數(shù)，奇

2、數(shù)柱塞明顯優(yōu)于柱塞數(shù)相近的偶數(shù)柱塞，這就是軸向柱塞泵采用奇數(shù)柱塞的原因。3、大多數(shù)軸向柱塞泵柱塞數(shù)采用7或9個，有時小排量可采用5個 .4三、困油問題 為了保證密封，配油盤吸、排油槽的間隔角應該等于或略大于缸體底部腰形孔所對應的中心角。柱塞在偏離上、下死點位置時，柱塞在缸孔中的往復運動會使工作容積發(fā)生變化。如果配流盤吸、排油槽的間隔角大于缸體底部腰形孔道的包角 ，就會在這一區(qū)域內產生困油現(xiàn)象。 開設減振槽（阻尼槽、眉毛槽）或減振孔（阻尼孔） .5.6四、柱塞滑靴的受力分析1、柱塞的回程 輔助泵供油強制回程 分散彈簧回程 集中中心彈簧回程 定間隙強迫回程 .7.9通軸型直桿式軸向柱塞泵.10四、

3、柱塞滑靴組件的受力分析n為了使滑靴以一定大小的力緊貼斜盤回程，中心回程彈簧必須克服以下諸力：na、柱塞滑靴組件往復運動的慣性力。nb、吸油真空造成吸油區(qū)柱塞脫離斜盤的力。在正常工作時，工作容腔內的吸油真空可取0.05MPa。nc、柱塞外伸運動的摩擦力。ne、還需要保持一定的剩余壓緊力使滑靴緊貼斜盤，缸體緊貼配流盤，以免在吸油過程中這兩對摩擦副的密封漏氣。 通常，中心彈簧的剩余壓緊力使這兩對摩擦副的接觸比壓保持在0.1MPa。.11四、柱塞滑靴組件的受力分析2、滑靴的受力（確定集中彈簧力） 滑靴除承受來自柱塞球頭中心的壓力、彈簧力和斜盤的垂直反力外，還要承受離心力和摩擦力。 a、離心力、摩擦力和

4、所需要的壓緊彈簧力 b、滑靴氣密所需要的彈簧力 .12.13四、柱塞滑靴組件的受力分析3、柱塞滑靴組的受力分析離心力 液壓力 軸向慣性力 摩擦力 斜盤的垂直反力 .14五、缸體的受力分析1、斜盤對缸體的作用力、斜盤對缸體的作用力 斜盤對滑靴的摩擦力通過柱塞傳遞到缸體上； 此外，斜盤對柱塞的垂直反力中，包括了側向力和由離心力引起的摩擦力、返回彈簧力和油壓力等在斜盤上引起的反力。為簡化問題，現(xiàn)只考慮油壓所引起的斜盤反力對缸體的作用力與力矩。2、 配流盤與缸體間流場的作用力配流盤與缸體間流場的作用力 配流盤與缸體間流場的作用力可分為兩部分，一部分為從腰形進出油孔滲入兩者縫隙中的油壓反推力；另一部分為

5、配流盤表面的輔助支撐力。一般把兩者接觸面內的摩擦力忽略不計。與類似，油壓推力的計算也不考慮。直桿式軸向柱塞泵的結構柱塞與缸體斜盤對柱塞的作用力： 軸向力由液壓力平衡 側向力造成缸體傾斜（缸體與配流盤之間出現(xiàn)楔形縫隙，泄漏增大，加劇缸體與配流盤之間的磨損） 側向力還造成柱塞與缸體之間的磨損.16.17六、滑靴副的結構 兩種設計思想：1、靜壓支承原理2、剩余壓緊力原理.18六、滑靴副的結構 1、靜壓支承原理 阻尼孔的直徑要選得很小。這一方面增加了阻尼孔堵塞的可能性，同時也必須增大滑靴直徑以獲得必要的液壓反推力。顯然，這將加大柱塞分布圓直徑，增加了泵的徑向尺寸。.19六、滑靴副的結構2、剩余壓緊力原

6、理 采用剩余壓緊力法來設計滑靴，使滑靴底部的液壓反推力等于柱塞對滑靴壓緊力的95 .20.21七、配流盤的結構n 通常按剩余壓緊力法進行配流盤設計。反推力如過大，則缸體被推開，泵的容積效率大大降低；反推力過小，則配流盤磨損加劇。n輔助支承的形式: 熱楔支承 動壓支承 靜壓支承.22七、配流盤的結構n 通常按剩余壓緊力法進行配流盤設計。反推力如過大，則缸體被推開，泵的容積效率大大降低；反推力過小，則配流盤磨損加劇。n輔助支承的形式: 熱楔支承 動壓支承 靜壓支承.23.24.25八、配流盤和缸體的自位結構 泵的加工、裝配誤差可能造成缸體端面與配流盤不平行。對通軸式斜盤泵來講，主軸的撓曲變形也有可

7、能造成缸體傾斜。為了使缸體和配流盤能很好貼緊，在結構上可采用自位措施，使配流表面能自動適應缸體端而的微量傾斜。n1、球面配流 n2、浮動缸體 n3、浮動式配流盤 .26八、配流盤和缸體的自位結構 泵的加工、裝配誤差可能造成缸體端面與配流盤不平行。對通軸式斜盤泵來講，主軸的撓曲變形也有可能造成缸體傾斜。為了使缸體和配流盤能很好貼緊，在結構上可采用自位措施，使配流表面能自動適應缸體端而的微量傾斜。n1、球面配流 n2、浮動缸體 n3、浮動式配流盤 .27.28.29八、配流盤和缸體的自位結構.30九、關鍵零部件的設計1、缸體n a、 缸體的參數(shù)設計n 確定斜盤傾角、柱塞直徑、柱塞數(shù)量和柱塞分布園直

8、徑nb、根據驅動轉矩設計泵軸直徑（先估算 ）nc、缸體的強度計算找最小壁厚：柱塞孔與缸體外圓之間的壁厚、 柱塞孔與缸體內圓之間壁厚，柱塞孔與柱塞孔之間的壁厚。.31九、關鍵零部件的設計n2、柱塞的設計n a、柱塞長度 柱塞長度應等于柱塞的最小留缸長度、最小外伸長度和最大行程之和。最小留缸長度 與泵的工作壓力 有關，通常有：n當 時， n當 時， nb、柱塞比壓 和比功 的驗算pL0lHpMPapH20dl8 . 15 . 10MPapH30dl5 . 20 . 20pu.32九、關鍵零部件的設計n3、壓盤及斜盤尺寸的確定.33十、主要零件的材料與技術要求n（一）柱塞與缸體n 柱塞與缸體有兩種方

9、案，一種是柱塞為硬的，缸體為軟的；另一種則采用軟柱塞硬缸體，在高壓大流量泵中多采用第一種方案。n .34十、主要零件的材料與技術要求n（一）柱塞與缸體n 硬的柱塞材料通常為18CrMnTiA、20Cr、12CrNi、40Cr、GCr15、9SiCr、CrWMn、T7A、T8A及氮化鋼38CrMoAlA等。n 前三種表面滲碳深度要達0.81.2毫米，淬火硬度須達到HRC5663，其它鋼種熱處理硬度也要達到HRC60左右。n CrWMn和9SiCr工具鋼具有熱處理變形小、金相組織穩(wěn)定的優(yōu)點。n GCr15熱處理后對應力集中敏感，曾發(fā)生過柱塞折斷的現(xiàn)象，盡量少用。n 或者在上述材料的表面噴涂或熔敷各

10、種陶瓷層，如ZrO2、Al2O3、Cr2O3及其它陶瓷粉末。n 缸體的材料通常為ZQSn10-1或ZQAlFe9-4，此外也可用耐磨鑄鐵或球墨鑄鐵等。為了節(jié)省銅，常用20Cr、12CrNi3A或GCr15作基體而在柱塞孔處鑲嵌銅套，.35十、主要零件的材料與技術要求n（一）柱塞與缸體n n 缸體的材料通常為ZQSn10-1或ZQAlFe9-4，此外也可用耐磨鑄鐵或球墨鑄鐵等。為了節(jié)省銅，常用20Cr、12CrNi3A或GCr15作基體而在柱塞孔處鑲嵌銅套，.36十、主要零件的材料與技術要求n（一）柱塞與缸體 柱塞與孔的配合間隙，以漏損和摩擦損失的總和最小為宜，在，時，一般取為0.010.015

11、（mm），轉速提高或壓力降低至10MPa以下，可酌情稍許加大。n 柱塞插入部分要開設深0.30.5（mm），寬0.30.7（mm），間距310（mm）的均壓環(huán)槽，保持銳邊，以免楔帶污物，并有利于消除污物、顆粒。n柱塞粗糙度0.40.1，不圓度、錐度允差徑向間隙(0.0020.005mm)的1/4。n孔的粗糙度一般0.80.4，不圓度、錐度允差與柱塞相同。.37十、主要零件的材料與技術要求n（二）配流盤n 配流盤的材料要與缸體對應選取，要配對選取材料，其中以ZQSn10-1與Cr12MoV有最好的抗咬合能力。n 配流盤淬火(或氮化鋼氮化)以后，為了穩(wěn)定金相組織還通常進行冷處理和時效處理。n 青銅的缸體端面有時為了改善其跑合性和耐腐蝕性