毕业设计(论文)-轴向柱塞泵结构设计.doc
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1、河北科技学院 2011 届本科生毕业论文(设计) 河北科技学院 本科生毕业论文(设计) 题目:轴向柱塞泵结构设计轴向柱塞泵结构设计 系 别 机电工程系 学科门类 工学 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 B112032064 姓 名 指导教师 完成时间 2015 年 3 月 30 日 河北科技学院 2011 届本科生毕业论文(设计) 目目 录录 摘摘 要要 ABSTRACT2 绪论绪论4 1 1 直轴式轴向柱塞泵工作原理与性能参数直轴式轴向柱塞泵工作原理与性能参数 6 1.1 直轴式轴向柱塞泵工作原理直轴式轴向柱塞泵工作原理 6 1.2 直轴式轴向柱塞泵主要性能参数直轴式轴向柱塞泵主要性能
2、参数 6 1.2.1 排量流量与容积效率扭矩与机械效 率 7 1.2.2 功率与效率 9 2 2 直轴式轴向柱塞泵运动学及流量品质分析直轴式轴向柱塞泵运动学及流量品质分析 10 2.12.1 柱塞运动学分析柱塞运动学分析10 2.1.1 柱塞行程 S 11 2.1.2 柱塞运动速度分析 v 12 2.1.3 柱塞运动加速度 a 13 2.2 滑靴运动分析滑靴运动分析 14 2.3 瞬时流量及脉动品质分析瞬时流量及脉动品质分析 15 2.3.1 脉动频率 15 2.3.2 脉动率16 3 3 柱塞受力分析与设计柱塞受力分析与设计17 3.13.1 柱塞受力分析柱塞受力分析17 3.1.1 柱塞底
3、部的液压力17 b P 3.1.2 柱塞惯性力18 3.1.3 离心反力18 t P 3.1.4 斜盘反力 N 19 3.1.5 柱塞与柱塞腔壁之间的接触应力和 20 1 p 2 p 3.1.6 摩擦力 和20 1f P 2 f P 3.2 柱塞设计柱塞设计 21 3.2.1 柱塞结构型式22 3.2.2 柱塞结构尺寸设计23 河北科技学院 2011 届本科生毕业论文(设计) 3.2.3 柱塞摩擦副比压 P比功验算23 v P 4 滑靴受力分析与设计滑靴受力分析与设计25 4.1 滑靴受力分析滑靴受力分析 25 4.1.1 分离力26 4.1.2 压紧 力27 y p 4.1.3 力平衡方程式
4、27 4.2 滑靴设计滑靴设计 28 4.2.1 剩余压紧力法28 4.34.3 滑靴结构型式与结构尺寸设计滑靴结构型式与结构尺寸设计29 4.3.1 滑靴结构型式29 4.3.2 结构尺寸设计 31 5 配油盘受力分析与设计配油盘受力分析与设计 32 5.1 配油盘受力分析配油盘受力分析 32 5.1.1 压紧 力33 y p 5.1.2 分离力 34 f p 5.2 配油盘设计配油盘设计 35 5.2.1 过渡区设计35 5.2.2 配油盘主要尺寸确定37 5.2.3 验算比压 p比功 pv 38 6 6 缸体受力分析与设计缸体受力分析与设计40 6.16.1 缸体的稳定性缸体的稳定性40
5、 6.26.2 缸体主要结构尺寸的确定缸体主要结构尺寸的确定40 6.2.1 通油孔分布圆半径和面积 F 40 f R 6.2.2 缸体内外直径的确定 42 1 D 2 D 6.2.3 缸体高度 H 43 7 7 柱塞回程机构设计柱塞回程机构设计44 8 8 斜盘力矩分析斜盘力矩分析 46 8.1 柱塞液压力矩柱塞液压力矩 46 1 M 8.2 过渡区闭死液压力矩过渡区闭死液压力矩46 8.2.1 具有对称正重迭型配油盘46 8.2.2 零重迭型配油盘47 8.2.3 带卸荷槽非对称正重迭型配油盘47 河北科技学院 2011 届本科生毕业论文(设计) 8.3 回程盘中心预压弹簧力矩回程盘中心预
6、压弹簧力矩 48 3 M 8.4 滑靴偏转时的摩擦力矩滑靴偏转时的摩擦力矩 48 4 M 8.5 柱塞惯性力矩柱塞惯性力矩 48 5 M 8.6 柱塞与柱塞腔的摩擦力矩柱塞与柱塞腔的摩擦力矩49 6 M 8.7 斜盘支承摩擦力矩斜盘支承摩擦力矩49 7 M 8.8 斜盘与回程盘回转的转动惯性力矩斜盘与回程盘回转的转动惯性力矩50 8 M 8.9 斜盘自重力矩斜盘自重力矩50 9 M 9 变量机构变量机构51 9.1 手动变量机构手动变量机构51 9.2 手动伺服变量机构手动伺服变量机构53 9.3 恒功率变量机构恒功率变量机构55 9.4 恒流量变量机构恒流量变量机构56 结论结论 57 参考
7、文献参考文献58 致谢致谢 59 摘摘 要要 河北科技学院 2011 届本科生毕业论文(设计) 液压泵是向液压系统提供一定流量和压力的油液的动力元件,它是每个液压 系统中不可缺少的核心元件,合理的选择液压泵对于液压系统的能耗提高系统的 效率降低噪声改善工作性能和保证系统的可靠工作都十分重要 本设计对轴向柱塞泵进行了分析,主要分析了轴向柱塞泵的分类,对其中的结 构,例如,柱塞的结构型式滑靴结构型式配油盘结构型式等进行了分析和设计,还 包括它们的受力分析与计算.还有对缸体的材料选用以及校核很关键;最后对变量 机构分类型式也进行了详细的分析,比较了它们的优点和缺点.该设计最后对轴向 柱塞泵的优缺点进
8、行了整体的分析,对今后的发展也进行了展望. 关键词关键词: 柱塞泵;液压系统,结构型式;优缺点;今后展望等。 河北科技学院 2011 届本科生毕业论文(设计) Abstract Liquids pressing a pump is the motive component of oil liquid which presses system to provide certain discharge and pressure toward the liquid, it is each core component that the liquid presses the indispensabil
9、ity in the system, reasonable of choice liquids pressing a pump can consume a exaltation the efficiency of the system to lower a Zao voice an improvement work function and assurance system for liquid pressing system of of dependable work all very important This design filled a pump to carry on towar
10、d the pillar to the stalk analytical, mainly analyzed stalk to fill the classification of pump toward the pillar, as to its win of structure, for example, the pillar fill of the slippery Xue structure pattern of the structure pattern went together with the oil dish structure patterns etc. to carry o
11、n analysis and design, also include their is analyze by dint with calculation.The material which still has a body to the urn chooses in order to and school pit very key;Finally measure an organization classification towards change, the pattern also carried on detailed analysis and compared their adv
12、antage and weakness.That design end filled the merit and shortcoming of pump to carry on whole analysis toward the pillar to the stalk and also carried on an outlook to aftertimes development. Keyword: The pillar fills a pump; the liquid presses system; structure pattern;advantage and disadvantage;
13、will develop from now on. 河北科技学院 2011 届本科生毕业论文(设计) 2 绪绪 论论 随着工业技术的不断创新,液压传动也越来越精确,而作为液压传动系统 心脏的液压泵就显得更加重要了。在容积式液压泵中,惟有柱塞泵是实现高压 高速化大流量的一种最理想的结构,在一样的功率情况下,径向往塞泵的径向 尺寸与径向力成正比,这种柱塞泵常用于大扭炬、低转速工况,做为按压马达 使用。而轴向柱塞泵结构紧凑,径向尺寸小,转动惯量小,故转速较高;另外, 轴向柱塞泵易于变量,能用多种形式自动调节流量,使流量大。由于上述特点, 轴向柱塞泵被广泛使用于工程机械、起重运输、冶金、船舶等多种领域
14、。航空 上,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。是飞机上所 用的液压泵中最主要的一种型式。 本设计对柱塞泵的结构作了详细的研究。在柱塞泵中有阀配流轴配流端面 配流三种配流方式。这几种配流方式被广泛应用于柱塞泵中,并对柱塞泵的高 压高速化起到了不可多得的作用。可以说这些配流方式是奠定柱塞泵的基础。 由于这些配流方式在柱塞泵中的单一使用,也给柱塞泵带来了一些不足。设计 中对轴向柱塞泵结构中的滑靴做了介绍,滑靴分为三种形式;对缸体的尺寸结 构等也做了设计;对柱塞的回程结构也给出了介绍。 柱塞式液压泵是靠柱塞在柱塞腔内的往复运动,来改变柱塞腔容积实现吸 油和排油。属于容积式液压泵的一
15、种。柱塞式液压泵由于其主要零件均为圆柱 形,加工方便配合精度高,密封性能好且工作压力高而得到广泛的应用。 柱塞式液压泵种类繁多,前者柱塞平行于缸体的轴线,沿轴向按柱塞运动 可分为轴向柱塞式和径向往塞式两大类,后者柱塞垂直于配油轴,沿径向运动。 这两类泵又可做为液压泵用,也可做为液压马达用。 泵的内在特性是指;包括产品性能、零部件质量、整机装配质量、外观质 量等在内的产品固有特性,或者简称品质。在这一点上,是目前许多泵生产厂 商所关注的也是努力在提高、改进的方面。而实际上,我们可以发现,有许多 的产品在工厂检测符合,但发至使用单位运行后,往往达不到工厂出厂检测的 效果,发生诸如过载、噪声增大,使
16、用达不到要求或寿命降低等等方面的问题; 而泵在实际当中所处的运行点或运行特征,我们称之为泵的外在特性或系统特 性。 正如科学技术的发展一样,现阶段科技领域中交叉学科、边缘学科越来越 丰富,跨学科的共同研究是十分普遍的事情,作为泵产品的技术发展亦是如此。 以屏蔽式泵为例,取消泵的轴封问题,必须从电机结构开始,单局限于泵本身 河北科技学院 2011 届本科生毕业论文(设计) 3 是没有办法实现的;解决泵的噪声问题,除解决泵的流态和振动外,同时需要 解决电机风叶的噪声和电磁场的噪声;提高潜水泵的可靠性,必须在潜水电机 内加设诸如泄漏保护、过载保护等措施;提高泵的运行效率,须借助于控制技 术的运用等等
17、。这些无一不说明要发展泵技术水平,必须从配套的电机、控制 技术等方面同时着手,综合考虑,最大限度地提升机电一体化综合水平。 柱塞式液压泵的主要缺点是结构比较复杂,零件制造精度高,成本也高, 对油液污染较敏感。这些给生产、使用和维护带来一定的困难。 河北科技学院 2011 届本科生毕业论文(设计) 4 1 1 直轴式轴向柱塞泵工作原理与性能参数直轴式轴向柱塞泵工作原理与性能参数 11 直轴式轴向柱塞泵工作原理直轴式轴向柱塞泵工作原理 直轴式轴向柱塞泵主要结构如图 1.1 所示。柱塞的头部安装有滑靴,滑靴底 端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平 面存在一倾斜角,迫使
18、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,在范围内,柱塞由下死点开始不断伸出,柱塞腔容积不180360 断增大,直至上死点止。在这过程中,柱塞腔刚好与配油盘吸油窗相通,油液 被吸人柱塞腔内,这是吸油过程。随着缸体继续旋转,在范围内,柱0180 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。在这过程中,柱塞腔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,缸体每转一跳各个往塞有半周吸油、半周排油。 如果缸体不断旋转,泵便连续地吸油和排油。 图 1.1 直轴式轴向柱塞泵工作原理 1.2 直轴式轴向柱塞泵主要性能参数直轴式轴向柱
19、塞泵主要性能参数 最大压力 max 40PMPa 额定流量 =100L/minQ 最大流量 max 200 /minQL 额定转速 n=1500r/min 最大转速 max 3000 /minnr 河北科技学院 2011 届本科生毕业论文(设计) 5 1.2.11.2.1 排量排量流量与容积效率流量与容积效率,扭矩与机械效率的计算扭矩与机械效率的计算 轴向柱塞泵排量是指缸体旋转一周,全部柱塞腔所排出油液的容积,即 b q 2 maxmax 4 bXx qF sZd sZ = 2 (19.50.2)(19.50.22)9 4 p 0.84(L) 不计容积损失时,泵的理论流量为 tb Q 2 ma
20、x 4 tbbbxb Qq nd sZn =0.841500 =1260(L) 其中 柱塞横截面积; x F 柱塞外径; x d 柱塞最大行程; max s Z柱塞数; 传动轴转速。 b n 泵的理论排量 q 为 (ml/r) 10001000 100 70.2 .15000.95 v Q q nh = 排量是液压泵的主要性能参数之一,是泵几何参数的特征量。相同结构型 式的泵中,排量与作功能力成正比。因此,对液压元件型号命名标准中有明确 规定,用排量来确定主参数区别同一系列不同规格型号的产品。 从泵的排量公式中可以看出,柱塞直径分布圆直径 2 4 bxf qd D Ztg z d 柱塞数 Z
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- 毕业设计 论文 轴向 柱塞 结构设计
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