纯水液压轴向柱塞泵的研制

摘要

本文全面综述了纯水液压技术的优点及其主要研究内容，总结了国内外纯水液压泵的研究和应用现状；参考油压泵的设计原理，设计了一个半轴式纯水液压轴向柱塞泵。 本文采用理论计算和MATLAB仿真计算相结合的方式对泵内关键零部件如柱塞、配流盘、缸体、轴等进行了详细的设计分析。在柱塞的设计中，用MATLAB软件对柱塞和缸孔间的泄漏进行了仿真分析，在综合考虑了泄漏量和合作单位加工能力的情况下选取柱塞和缸孔间隙为6～10μm；用MATLAB分析了柱塞受力情况，发现柱塞前端工作条件比后端恶劣；还用MATLAB校核了柱塞强度；改进了通轴式纯水液压轴向柱塞泵的柱塞和滑靴设计，重新考虑了该泵全部零件的制成材料、工艺公差参数，并对其加工过程中产生的问题进行了探讨。 提出了一种金属基体外包改性聚醚醚酮复合材料的新型滑靴结构。设计了一种无需进行压靴工艺的滑靴，其各部分与小球头柱塞直接组装而成。对纯水液压轴向柱塞泵的加工制造过程中产生的问题进行了有效的处理。通过金属套管和改性聚醚醚酮复合材料棒芯的胶接实验，证明了在缸体的加工中使用胶接工艺是不合适的。在缸体的热—模压成型工艺中，为了克服因不锈钢和改性聚醚醚酮复合材料收缩不一致而导致的配流环破裂，改进了缸体模压工艺；在制成材料分别为1Cr17Ni2和改性聚醚醚酮复合材料的情况下，对通轴式纯水液压轴向柱塞泵的配流盘进行了仿真分析，对它的应力分布情况、变形情况和主要影响因素进行了探讨。结果表明：(1)纯水液压泵配流盘最危险的部位是高压槽内中心肋板。在保证流道顺畅的情况下，应尽可能的加大肋板宽度。(2)应力分布由负载决定。在配流盘几何尺寸一定的情况下，最大应力主要由泵出口压力决定，与配流盘材质无关。(3)本课题组设计的通轴式纯水液压泵配流盘应当采用不锈钢制作，不适合使用整体改性聚醚醚酮复合材料。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1纯水液压传动技术发展概况

1.2纯水液压传动技术的优点

1.3纯水液压传动技术的研究内容

1.4纯水液压泵国内外研究现状

1.4.1国外研究现状

1.4.2国内研究现状

1.5本课题的研究意义和主要研究内容

第二章半轴式纯水液压轴向柱塞泵的结构设计

2.1纯水液压泵内部结构的选择

2.2半轴式纯水液压轴向柱塞泵的结构及参数

2.3半轴式纯水液压轴向柱塞泵的工作过程

2.4半轴式纯水液压轴向柱塞泵柱塞的设计

2.4.1柱塞承受的PV值分析

2.4.2柱塞与缸孔间隙取值及泄漏分析

2.4.3纯水液压轴向柱塞泵柱塞强度校核

2.5配流盘的设计计算

2.5.1密封带、配流孔及其间隔角计算

2.5.2三角眉毛槽的设计计算

2.6轴与缸体过盈配合设计

2.7中心弹簧设计

2.8滑靴的设计

2.8.1压紧系数

2.8.2密封带设计

2.8.3接触比压

2.9回程盘尺寸的确定

2.10止推盘和缸体设计计算

2.10.1止推盘计算

2.10.2缸体几何尺寸计算

2.10.3缸体强度校核

2.10.4缸体刚度校核

2.11缸体对轴承的作用力计算

2.12本章小结

第三章通轴式纯水液压轴向柱塞泵的制造

3.1通轴式纯水液压轴向柱塞泵的结构及参数

3.2通轴式纯水液压轴向柱塞泵制作材料的选择

3.2.1纯水液压泵制作材料的选择原则

3.2.2通轴式纯水液压轴向柱塞泵金属材料的选择

3.2.3 2Cr13在水中的浸泡实验

3.2.4通轴式纯水液压轴向柱塞泵所用工程塑料的选择

3.2.5通轴式纯水液压轴向柱塞泵制作材料的选择结果

3.3通轴式纯水液压轴向柱塞泵柱塞加工准备

3.3.1柱塞承受PV值分析

3.3.2柱塞加工公差的选取

3.3.3纯水液压轴向柱塞泵柱塞强度校核

3.4缸体强度与刚度校核

3.4.1缸体强度校核

3.4.2缸体刚度校核

3.5轴承的选用

3.6柱塞和滑靴的改进设计

3.7缸体的加工制作

3.7.1不锈钢与改性聚醚醚酮复合材料的胶接实验

3.7.2缸体和滑靴的模压成型

3.8回程盘的加工

3.9本章小结

第四章通轴式纯水液压轴向柱塞泵配流盘的仿真

4.1 ANSYS软件简介

4.2端面配流结构简介

4.3配流盘受力分析及模型简化

4.4仿真情况及结果

4.4.1不锈钢配流盘仿真结果

4.4.2改性聚醚醚酮复合材料配流盘仿真结果

4.5本章小结

第五章全文总结和展望

5.1全文总结

5.2存在的不足

5.3工作展望

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文及专利成果

参考文献