轴向柱塞泵主要零部件设计.doc

1、摘要 首先，对轴向柱塞泵的主要零部件进行了设计，其中包括柱塞、配油盘、缸体、轴以及柱塞回程机构。其中，柱塞设计了其直径、长度、柱塞球头直径和柱塞分布圆直径等；配油盘在轴向柱塞泵中起着重要的作用，连接吸排油腔，承受载荷，因此对它的设计非常重要，主要设计了配油窗尺寸和封油带尺寸；然后设计了缸体，因为柱塞装在柱塞缸体内，所以对缸体的尺寸有着严格的要求，这包括缸体的通油窗口、内外径的确定；进一步确定了轴的各个部分直径，因为轴要承受较大的转矩，所以首先根据轴所要承受的最大转矩确定出最小轴径，然后在确定出花键轴、轴承段及与电机相连的轴的直径并对之进行一一校核，最后确定出直径。其次，对柱塞和滑靴进行了运动分

2、析，包括柱塞的行程、以及柱塞在缸体内运动的速度和加速度和滑靴的速度加速度进行了计算。然后有进行了受力分析，包括柱塞受力分析、配油盘受力分析和滑靴受力分析。最后对全文进行了总结，得出结论。关键词：柱塞泵；主要零部件；液压泵；液压元件AbstractHydraulic pump is to think of the hydraulic system to provide the certain flow and pressure of the power of the oil components he is indispensable in the hydraulic system of eac

3、h core components, reasonable choice of hydraulic pump hydraulic system to reduce energy consumption, improve the efficiency of the system to reduce noise and improve the working performance and ensure the reliable work of the system is very important.First understand the design overview of the axia

4、l piston pump, the main components of axial piston pump design analysis, such as the structure of plunger and size, the structure of oil distribution plate and the size, structure and size of the plunger cylinder, also has carried on the basic performance parameters of the calculation, and the main

5、components of motion analysis and force analysis, finally come to the conclusion.Key words: plunger pump; The main components. Hydraulic pump1目录前言11 轴向柱塞泵概述21.1 轴向柱塞泵简介21.2 轴向柱塞泵国内外发展状况41.3轴向柱塞泵结构剖析61.4 直轴式轴向柱塞泵的工作原理71.5 课题研究意义82 直轴式轴向柱塞泵主要零部件设计102.1 柱塞设计102.2 配油盘设计122.3 缸体设计142.4 轴的设计162.4.1 轴直径的确定

6、162.4.2 轴的校核192.5 柱塞回程机构设计202.6滑靴设计223 运动分析253.1 柱塞运动分析253.1.1 柱塞行程253.1.2 柱塞在缸体中的轴向运动速度及加速度263.2 滑靴运动分析263.3 柱塞瞬时流量及脉动品质分析274 受力分析314.1 柱塞受力分析314.2 配油盘受力分析344.3 缸体受力分析364.4 滑靴受力分析365 直轴式轴向柱塞泵基本性能参数405.1 容积效率405.2机械效率415.3 总效率416 结论43致谢44参考文献45附录A47附录B54前言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

7、件，合理的选择液压泵对于降低液压系统的能耗、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。近年来，容积式液压传动的高压化趋势，使柱塞泵尤其轴向柱塞泵的采用日益广泛。轴向柱塞泵主要有结构紧凑，单位功率体积小，重量轻，压力高，变量机构布置方便，寿命长等优点，不足之处是对油液的污染敏感，滤油精度要求高，成本高等。柱塞泵是液压系统中重要的动力元件，在液压领域被广泛的应用，它是使用最广泛的液压元件之一。轴向柱塞泵，依其配油方式有阀式与盘式之分，阀式轴向柱塞泵由于吸排油阀的滞后现象，限制了泵轴转速不能高于1500r/min左右，再加上变量困难及阀式配油使泵失去了液压机械的可逆性，所以

8、，阀式轴向柱塞泵主要做定量泵，而变量型液压泵主要是盘式配油的轴向柱塞泵。柱塞泵可以分为很多种，有柱塞泵、叶片泵、齿轮泵等等。现在由于对轴向柱塞泵的需求越来越高了，使得我们对于轴向柱塞泵的研究也越来越重要了。因为柱塞泵的应用越来越广泛，所以对于轴向柱塞泵的研究很有意义。近年来，科学技术发展迅速，在工业现代化和大规模城市化进程中，工程机械、塑料机械、冶金、机床和农业机械等领域对轴向柱塞泵的需求十分旺盛，因此提高我国轴向柱塞泵的性能显得十分迫切，对轴向柱塞泵技术革新的要求也十分紧迫！纵览国内外轴向柱塞泵技术的发展演变，对认识轴向柱塞泵的发展趋势和加快我国轴向柱塞泵技术的发展都有着重要的指导意义和现实

9、意义。 本文第一章简单的介绍了轴向柱塞泵及其工作原理，和国内外发展状况；第二章对轴向柱塞泵主要的零部件进行了设计；第三章对于轴向柱塞泵进行了运动学分析，包括柱塞和滑靴的运动学分析。第四章对轴向柱塞泵的主要零部件进行了动力学分析，包括柱塞、配油盘和缸体。第五章对全文进行了总结。1 轴向柱塞泵概述1.1 轴向柱塞泵简介 轴向柱塞泵是柱塞的往复运动方向与缸体中心轴平行的柱塞泵。轴向柱塞泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来进行工作的。由于柱塞和柱塞孔都是圆形零件，加工时可以达到很高的精度配合，因此容积效率高，运转平稳，流量均匀性好，噪声低，工作压力高等优点，但对液压油的污染较

10、敏感，结构较复杂，造价较高。轴向柱塞泵是靠柱塞在柱塞腔内往复运动，来改变柱塞腔的容积实现吸油和排油。柱塞泵是容积式液压泵的一种，柱塞泵虽然具有工作参数高、效率高、变量方便，变量形式多、使用寿命长、可以使用不同的工作介质和单位功率的质量比较轻等优点。但其也有一些不足之处，如结构复杂，零件数较多、制造工艺要求高，价格较贵等。泵的技术发展是由市场需求推动的。如今，在以高科技发展的大背景下，对于包括泵行业在内的许多行业或领域都带来了技术的飞速变革和发展。 产品的意义在于市场的需求。如今的市场需求要求创新，做到与众不同；正是这一点，造就了泵产品的多元化趋势。它的多元性主要体现在： （1）输送介质的多样性

11、 （2）产品结构的差异性 （3）运行要求的不同性 除了输送对象对泵的结构有不同要求外，在泵的安装形式、管道形式、维护维修等方面对泵的内在或外在的结构提出了新的要求。同时，各个生产厂商，在结构的设计上又加入了各自的理念，更加提高了泵结构的多元化程度。 泵的运行环境对泵的设计又提出了更多的要求，几个着重点并行均需考虑，也必然形成泵的多元化形式。除了输送对象对泵的结构有不同要求外，在泵的安装形式、管道布置形式、维护维修等方面对泵的内在或外在的结构提出新要求。同时，各个生产厂商，在结构的设计上又加入了各自企业的理念，更加提高了泵结构的多元化程度。基于可持续发展和环保的总体背景，泵的运行环境对泵的设计又

12、提出了众多的要求，如泄漏减少、噪声振动降低、可调性增加、寿命延长等等均对泵的设计提出了不同的侧重点或几个着重点并行均需考虑，也必然形成泵的多元化形式。 我国的轴向柱塞泵技术还比较落后，但旺盛的需求对轴向柱塞泵技术的发展有很大的推动作用。因此只要能紧跟国际技术潮流，发挥后发优势，一定能赶上国际先进水平，甚至后来居上。 CY14-1型轴向柱塞泵的介绍见图1-1所示。 这是一种手动变量的直轴斜盘式轴向柱塞泵的实际结构。它由泵主体和变量机构两部分组成。泵的主体部分主要有斜盘、缸体、柱塞、滑靴、回程盘、传动轴、中心弹簧等 图1-1 手动斜盘式轴向柱塞泵 Fig.1-1 Manual swashplate

13、 axial piston pump 1-变量机构 2-斜盘 3-回程盘 4-缸体 5-柱塞 6-轴 7-螺钉 8-角接触球轴承9-配油盘10-圆柱螺旋压缩弹簧 11-缸外大轴承 12-滑靴 13-轴销 14-阀杆 15手轮 等。柱塞左端的球头装在滑靴内，二者之间可以任意摆动。中心弹簧的作用是：一方面通过钢球和回程盘，使柱塞与左端球头铰接在一起的滑靴紧靠在斜盘上，这样就保证了柱塞相对 于缸孔的伸出运动。另一方面是使柱塞缸体向右紧靠在配油盘的表面上，而保证了吸排油腔的密封。柱塞底部密封容积中的部分压力油经柱塞轴向中心孔和滑靴中心孔进入滑靴与斜盘接触面间缝隙而形成了一层很薄的油膜，起到静压支撑作用

14、，以减少滑靴和斜盘间磨损。柱塞缸体通过一个大型滚柱轴承，来平衡斜盘通过柱塞对缸体产生的径向分力和翻转力矩。传动轴的左端与缸体花键配合。柱塞底部的密封容积通过配油盘的配油孔与进、出油口相连通。该泵的变量控制机构为手动式，通过转动手柄来改变斜盘倾角大小。直轴斜盘式轴向柱塞泵结构简单，体积小，容积效率高，额定压力可达32MPa，最大压力为40MPa，排量为，转速为。这种泵的缺点是滑靴与斜盘的滑动面易磨损，对油液的清洁度要求高。1.2 轴向柱塞泵国内外发展状况 斜盘式轴向柱塞泵，目前有下述几种： 1）CY14-1型轴向柱塞泵 我国曾综合了国外轴向柱塞泵的优点，设计CY14-1型轴向柱塞泵，该型泵的柱塞

15、较长，改善了柱塞副的受力情况，泵壳为分段结构，便于加工，易保证精度要求，吸排油孔道平缓流畅，提高了泵的自吸能力，另外，配油盘顺缸体转向转过一定的角度，有助于防止气穴和降低噪声，经过多年实践，对CY14-1型轴向柱塞泵的问题相继做过两次改进，以标准化和缩小体积为主，改进为CY14-1A型轴向柱塞泵，后又针对常发生的配流盘磨损和斜盘磨损等问题，以及工艺问题，又做了较大的结构改进，形成了CY14-1B型轴向柱塞泵。 2）ZB型轴向柱塞泵 该泵结构大体上与CY14-1型泵一样，不同之处是，柱塞短些，中心加力装置为双弹簧式，泵壳为整体结构，泵的吸排油孔道没有CY14-1型泵的平缓流畅，所以自吸能力差一些。 3）英国Lucas轴向柱塞泵 这种轴向柱塞泵，英国早起作为燃料泵使用，1954年开始用于工业设备的高压液压系统中。目前，生产两种不同结构系列的轴向柱塞泵。1969年以后，将IP系列改进为PM系列，在规格方面，增加了大