一种轴配流径向柱塞泵的研究

摘要

液压技术作为现代工业技术的一个重要方面,在工业设备上得到了广泛应用。液压泵是一种能量转换装置,在液压系统中,它的功能是将电动机或内燃机等原动机的机械能转换成液体的压力能,向液压系统提供压力油并驱动执行元件工作,其输入参量为机械参量(转矩T和转速n),输出参量为液压参量(压力p和流量q)。液压泵是液压传动系统的动力元件,因此,液压泵的性能与液压系统的性能密切相关。
　　径向柱塞泵是液压泵中的一种中、高压泵,靠柱塞在缸体中作往复运动,形成密封容积的变化来实现吸油和压油,与齿轮泵和叶片泵相比,这种泵有许多优点。首先,构成密封容积的零件为圆柱形的柱塞和缸孔,加工方便,可得到较高的配合精度,密封性能好,在高压情况下工作仍有较高的容积效率;第二,改变柱塞的工作行程就能改变流量,易于实现变量;第三,柱塞泵中的主要零件均受压应力作用,材料强度性能可得到充分利用。由于柱塞泵压力高,结构紧凑,效率高,流量调节方便,故广泛应用于需要高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节的场合。
　　目前,轴配流径向柱塞泵由于结构、性能等方面的缺陷,限制了其在生产中的应用,本文针对轴配流径向柱塞泵在应用方面的不足,在结构上进行了一些改进,并对这种新型轴配流径向柱塞泵的性能进行了研究。此泵是在目前的轴配流径向柱塞泵的基础上,对配流轴、定子曲线、滑靴及滑靴摩擦副等零部件的结构进行了改进。定子曲线采用椭圆曲线;柱塞数为八个,对称布置:配流轴上开有对称布置的两个吸油窗口、两个压油窗口以及抛物线母线的半圆锥形减振槽;滑靴摩擦副采用静压柱面摩擦副。
　　本文使用AutoCAD、SolidWorks软件绘制了轴配流径向柱塞泵的结构图,表达了本文的主要设计思想;使用Matlab仿真软件,对定子曲线的特性进行了仿真分析,建立了特性方程,绘制了特性图,根据特性图判断了定子曲线性能的优劣;建立了减振槽的数学模型,并对相关的参数进行了分析,将减振槽的结构和性能进行了对比,说明了几种减振槽的优缺点。
　　经过分析,改进后的轴配流径向柱塞泵,配流轴的径向受力基本平衡,改善了配流轴受到径向不平衡力作用,产生磨损、变形的状况。新型减振槽的结构尺寸优化更为简单,更容易得到合理的结构参数,并且在过流面积相同的情况下,截面的通流能力好,在过流面积较小的情况下不易堵塞,提高了减振槽的通流能力,并且有效的降低了配流噪声。
　　经过结构改进,滑靴摩擦副的整体结构比较简单,连接比较可靠,降低了零部件的加工难度和对加工工艺质量的要求,并且滑靴摩擦副与定子之间采用滑动兼滚动的摩擦方式,比较有效的减轻了滑靴副和定子内表面的摩擦、磨损。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 液压泵及柱塞泵概述

1.2 径向柱塞泵的发展史及国内外现状

1.3 径向柱塞泵一些重要性质的介绍

1.3.1 缸体固定式径向柱塞泵的工作原理

1.3.2 缸体旋转式径向柱塞泵的工作原理及其重要性质

1.4 课题的研究内容和方法

2 新型轴配流径向柱塞泵的设计

2.1 新型轴配流径向柱塞泵的结构介绍

2.2 泵的重要零部件结构介绍

2.2.1 柱塞结构介绍

2.2.2 滑靴、滑靴副结构介绍

2.2.3 配流轴结构介绍

2.3 新型轴配流径向柱塞泵的工作原理

2.4 本章小结

3 定子曲线的设计及分析

3.1 定子曲线的性能参数要求

3.1.1 流量脉动小

3.1.2 柱塞不脱离定子

3.1.3 柱塞冲击振动小

3.1.4 柱塞受力状况良好

3.2 定子曲线的相关特性

3.2.1 速度ν(φ)

3.2.2 加速度α(φ)

3.2.3 加速度变化率J(φ)

3.2.4 升程

3.3 定子曲线的选择与设计

3.4 泵的排量、流量及流量脉动分析

3.5 本章小结

4 减振槽的结构和性能分析

4.1 液压泵中的冲击

4.2 减振槽的结构介绍及相关分析

4.2.1 三角形减振槽及其相关性能

4.2.2 直线母线半圆锥形减振槽的数学模型

4.2.3 抛物线母线半圆锥形减振槽的数学模型

4.3 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

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