斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)說(shuō)明書

3-7

斜

盤軸向

柱塞泵的幾

個(gè)問(wèn)

題一、柱塞運(yùn)動(dòng)學(xué)分析二

、流

量

脈動(dòng)三、

困油問(wèn)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(jié)構(gòu)七、

配流盤的結(jié)構(gòu)八

、配

流盤

和

缸

體

的自

位

結(jié)

構(gòu)九

、

關(guān)

鍵

零部

件

的設(shè)

計(jì)十

、

主

要

零件

的

材料

與技

術(shù)要

求一、柱塞運(yùn)動(dòng)學(xué)分析〔參考《液壓元件》滑靴在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于離心力的作用，滑靴對(duì)

于斜盤產(chǎn)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(yùn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢取決于旋轉(zhuǎn)摩擦力的大小.但這一自旋可以改善滑靴底部的潤(rùn)滑，對(duì)減小摩擦、改善磨損和提高效率均有利.二

、流量脈動(dòng)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(gè)，

有時(shí)小排量可采用5個(gè)三

、

困

油

問(wèn)

題為了保證密封，配油盤吸、排油槽的間

隔

角

應(yīng)

該

等

于

或

略

大

于

缸

體

底

部腰形孔所對(duì)應(yīng)的中心角.柱塞在偏離上、

下死點(diǎn)位置時(shí)

，

柱塞在缸孔中的往復(fù)運(yùn)

動(dòng)

會(huì)

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(huì)在這p

-區(qū)域內(nèi)

產(chǎn)

生

困

油

現(xiàn)

象

.開設(shè)減振槽(阻尼槽、眉毛槽或

減振孔

(阻尼孔PAJOa)PNPaOb)otP?

Hot△PH圖5-8

配流盤困油現(xiàn)象分析無(wú)

減

振

理

配

流

舟

b)有

濾

振

槽

配

流

舟otot柱

塞

滑

靴

的

受

力

分

析1、

柱塞的回程輔助泵供油強(qiáng)制回程分散彈簧回程集中中心彈簧回程定間隙強(qiáng)迫回程圖3-43

柱塞滑靴與斜盤頁(yè)。圖

5

-

3

通

軸型

軸向

柱

塞

泵

結(jié)

構(gòu)圖傳動(dòng)軸3一聯(lián)軸器4、5—輔助泵內(nèi)、

外轉(zhuǎn)子

6

一斜

盤1、

柱塞

的

回程輔

助

泵

供

油強(qiáng)

制回

程分

散彈

簧回程集中中心彈

簧回程定間隙強(qiáng)迫回程6

—

傳

動(dòng)

軸7—配流盤8—彈簧9—滑靴

1

0

—

缸

外

大

軸

承a)

b)圖5-9

中心彈簧回程機(jī)構(gòu)a)

非通軸泵的彈簧回程機(jī)構(gòu)

b)

通軸泵的彈簧回程機(jī)構(gòu)枉

塞

清

靴

的

受

方

分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：a

、

柱塞滑靴組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力.b

、吸油真空造成吸油區(qū)柱塞脫離斜盤的力.

在正常工作時(shí)，工作容腔內(nèi)的吸油真空可取0.05MPa.c、

柱塞外伸運(yùn)動(dòng)的摩擦力.

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(guò)程中這

兩對(duì)摩擦副的密封漏氣.通常，中心彈簧的剩余

壓緊力使這兩對(duì)摩擦副的接觸比壓保持在0.1MPa.社

叁

有

單

化

的

之

，2、

滑靴的受力(確定集中彈簧力滑靴除承受來(lái)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、摩擦力和所需要的壓緊彈簧力b、

滑靴氣密所需要的彈簧力a)

b)圖5-10

滑靴的受力分析枉

塞

清

靴

的

受

方

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圖5-11

柱塞滑靴組受力分析五

、

缸

體

的

受

力

分

析1、

斜盤對(duì)缸體的作用力斜盤對(duì)滑靴的摩擦力通過(guò)柱塞傳遞到缸體上；此外，斜盤對(duì)柱塞的垂直反力中，包括了側(cè)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(jiǎn)化問(wèn)題，現(xiàn)只考慮油壓所引起的斜盤反力對(duì)

缸體的作用力與力矩.2、配流盤與缸體間流場(chǎng)的作用力配流盤與缸體間流場(chǎng)的作用力可分為兩部分，

一部分為從腰形進(jìn)出油孔滲入兩者縫隙中的油壓反推力；另一部分為配流盤表面的輔助支撐力.一般把兩者接觸

面內(nèi)的摩擦力忽略不計(jì).與類似，油壓推力的計(jì)算也不考

慮低壓腔壓力.圖

5

-

1

7

油

缸

體

柱

塞

孔

道1—缸體柱塞孔道

2—柱塞孔圖

5

-

1

3

缸

體

與

配

流

盤

間

的

油

壓

力1

—

配

流

窗

孔

2

、

3

—

泄

油

槽圖

5

-

1

4

配

流

盤

上

油

壓

力

的

范

圍

角1

—

柱

塞

窗

孔

2

—

配

流

窗

孔圖3-43

柱塞滑靴與斜盤六

、

清

靴

副

的

結(jié)

構(gòu)兩

種

設(shè)

計(jì)

思

想

：1、

靜

壓

支

承

原

理2、

剩

余

壓緊

力

原

理靜

壓支

承

油

膜

理

論靜壓支承的工作原理：1、一

個(gè)油壓源，一個(gè)固定液阻，

一個(gè)可變液

阻2、

兩個(gè)壓力場(chǎng)產(chǎn)生承載能力3、

實(shí)

現(xiàn)

純

液

體

潤(rùn)滑支承面可變液阻充當(dāng)?shù)墓δ埽?、

支承功能2

、力-位移傳感器3、

可變液阻的反饋控制功能六、

清

靴

副

的

結(jié)

構(gòu)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(shí)

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.圖5-15

滑靴工作原理圖1—油腔

2—油室六

、

清

靴

副

的

結(jié)

構(gòu)2、

剩

余

壓緊

力

原

理采

用

剩

余

壓緊

力

法

來(lái)

設(shè)

計(jì)滑靴

，

使滑靴底部的液壓Ha-LS

個(gè)a

區(qū)滑靴

柱塞斜盤

F?時(shí)F\δ圖3-43

柱塞滑靴與斜盤2、

配

流

盤

的

結(jié)

構(gòu)通常按剩余壓緊力法進(jìn)行配流盤設(shè)計(jì).反推力

如過(guò)大，則缸體被推開，泵的容積效率大大降低；反

推力過(guò)小，則配流盤磨損加劇.輔助

支

承的形

式■

熱楔支承■

動(dòng)壓支承

靜壓支承熱

楔

油

膜

理

論摩擦表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致油膜

溫升，油膜熱膨脹而產(chǎn)生的壓力場(chǎng)，壓力場(chǎng)帶來(lái)

油膜的承載能力.熱楔油膜理論就是研究在已知的摩擦副幾

何尺寸、滑動(dòng)速度和油的物理性質(zhì)等條件下的

油膜厚度與溫升和承載能力之間的理論關(guān)系.圖5-19

具有動(dòng)壓楔形輔助支承的配流盤A—A動(dòng)

壓支

承油

膜

理

論動(dòng)壓支承的理論：兩

個(gè)

有傾

斜的

摩擦

副

之間

的

相對(duì)

滑

動(dòng)

的

造

成在

滑

動(dòng)

面之

間

的

壓力

場(chǎng)

，此

壓

力

場(chǎng)形

成

承載

能

力動(dòng)

壓支

承

涉及

的

幾

個(gè)問(wèn)

題：用

雷諾

方

程

數(shù)

值解

可

得到

壓力

分

布，有壓力分布后，壓力中心、承載能力、

摩

擦力

、

泄漏

流

量和

溫

生

都可

以得

出

.a)

b)圖

5

-

2

0

間

歇

注

油

的

靜

壓

支

承

配

流

盤a)

配

流

盤

b)

缸

體1

—

油

室

2

—

外

密

封

帶

3

—

內(nèi)

密

封

帶

4

—

節(jié)

流

槽

道

5

—

注

油

小孔6

—

連

通

言

開

.

7

—

柱

塞

丁

作

腔

開

道八

、配流盤和缸體的自位結(jié)構(gòu)泵的加工、裝配誤差可能造成缸體端面與

配

流

盤

不

平

行

.

對(duì)

通

軸

式

斜

盤

泵

來(lái)

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(jié)構(gòu)上可采用自位措施，使配流表面能自動(dòng)適應(yīng)缸體端而的微量?jī)A斜.1、

球面配流2、

浮動(dòng)缸體3、

浮動(dòng)式配流盤圖5-21

球面配流1—配流盤

2—缸體

3—柱塞八、配

流

盤和

缸

體

的

自

位

結(jié)

構(gòu)圖

5

-

4

3A7V恒

功

率

控

制

斜

軸

式

軸

向

柱

塞

泵1—缸體

2—配流盤

3—最大蛋角限位螺釘

4一變量栝卷5—調(diào)節(jié)螈釘6—調(diào)節(jié)彈貧

7

—

閥套

8—控制閥心

9—拔銷10—大彈簧11—小彈簧12—后蓋13—導(dǎo)桿24

一

先導(dǎo)清塞15

一

嘧嘯16

—

最小擔(dān)角限位螺釘15145-圖

5

-

2

2

浮

動(dòng)

缸

體

結(jié)

構(gòu)1—配流盤

2

—

缸體

3一柱塞

4—傳動(dòng)軸5

—

襯

板

6

—

過(guò)

流

套圖

5

-

2

3

浮

動(dòng)

式

配

流

盤

結(jié)

構(gòu)a)連

通

套

為

球

面

結(jié)

構(gòu)

b)

連

通

套

為

薄

刃

結(jié)

構(gòu)c)

連

通

套

具

有

0

形

密

封

圈

的

結(jié)

構(gòu)1

—

缸

體

2

—

配

流

盤

3

—

連

通

套

4

—

0

形

密

封

圈a)

b)關(guān)

鍵

零

部

件

的

設(shè)1、

缸

體a

、

缸

體的

參

數(shù)

設(shè)

計(jì)確

定

斜

盤

傾

角、

柱

塞

直

徑

、

柱

塞

數(shù)

量

和

柱

塞

分

布園

直

徑b

、根據(jù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)計(jì)泵軸直徑(先估算c

、缸體的強(qiáng)度計(jì)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(nèi)圓之間壁厚

，

柱塞孔與

柱

塞

孔

之

間

的

壁

厚

.九

、

關(guān)

鍵

零

部

件

的

設(shè)

計(jì)2、

柱

塞的

設(shè)

計(jì)□a、柱塞長(zhǎng)度

工

柱塞長(zhǎng)度應(yīng)等于柱塞的最小

留

缸

長(zhǎng)

度

、

最

小

外

伸

長(zhǎng)

度

和

最

大

行

程

之

和

.

最

小

留缸長(zhǎng)度!。

與泵的工作壓力

p。有關(guān)，通常有：當(dāng)

pa≤2QUF

時(shí)

，石

=

≤

一

1b

、

柱

塞

比

壓

P

和比功

pu的驗(yàn)算口

當(dāng)

Px≥3QIF時(shí)

，幾、關(guān)

鍵

零

部

件

的

設(shè)計(jì)3、

壓

盤

及

斜

盤

尺

寸的

確

定十、主

要

零

件

的

材

料與

技

術(shù)

要

求(一柱塞與缸體□

柱塞與缸體有兩種方案，

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.十、

主

要

零

件

的

材

料

與

技

術(shù)

要

求(一柱塞與缸體□

硬的柱塞材料通常為18CrMnTiA、20Cr、12CrNi、40Cr、

GCr15、9SiCr、CrMn、T7A、T8A及氮化鋼38CrMoAlA等.□前三種表面滲碳深度要達(dá)0.8~1.2毫米，淬火硬度須達(dá)到HRC56~63,

其它鋼種熱處理硬度也要達(dá)到HRC60

左右. CrMn和9SiCr工具鋼具有熱處理變形小、金相組織穩(wěn)定的

優(yōu)點(diǎn).□

GCr15熱處理后對(duì)應(yīng)力集中敏感，曾發(fā)生過(guò)柱塞折斷的現(xiàn)象，

盡量少用.

或者在上述材料的表面噴涂或熔敷各種陶瓷層，如ZrO2、

Al2O3

、Cr2O3及其它陶瓷粉末.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，十、

主

要

零

件

的

材

料

與

技

術(shù)

要

求(

一

柱

塞

與

缸

體□缸體的材料通常為ZQSn10-1

或ZQAIFe9-4,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，十、

主

要

零

件

的

材

料

與

技

術(shù)

要

求一

柱

塞

與

缸

體

柱塞