柱塞泵毕业设计简介

A4F040斜盘式轴向柱塞泵的设计

摘要

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。

本次所设计的A4F040斜盘式轴向柱塞泵的压力为31.5MPa，排量为40ml/r，属于高压小排量柱塞泵，A4FO40斜盘式轴向柱塞泵具有结构简单，压力高，质量轻等优点，特别适用于工程、矿山机械以及行走机械。本文在分析柱塞泵的工作原理以及其优缺点之后，对A4FO40斜盘式轴向柱塞泵进行了运动分析和受力分析。在结构设计部分主要针对滑靴副、柱塞副、球面配流副等部分进行分析计算。为了减小泵的流量脉动采用9个柱塞的结构; 此次设计的柱塞泵采用球面配流方式，同时柱塞也采用倾斜式安放，这样不仅能使缸体和配流盘很好的密合，同时还有利于改善柱塞的受力，延长了泵的寿命。

关键词：轴向柱塞泵球面配流柱塞缸体滑靴

Abstract

Liquid's 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 indispensability in the system, reasonable of choice liquid's 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.

The piston pump designed this time, which is part of high pressure and small displacement, has a pressure of 31.5MPa and displacement of 40ml/r. The swash plate axial piston pump,A4FO40,which is simple, has high press and is more lighter, is usually used in engineering machinery, mining machinery and walking machinery. After analysising the working principle and the advantages and disadvantages of front swash and back swash piston pump, this paper describes the moving conditions and stressing conditions of piston pump. In the parts of structure designing ,we mainly concentrated in the analyses and calculating of slipper ,piston ,sphere port plate . In order to deduce the undershoot and overshoot of flow, we adopt the structure of 9 piston as recommended. In addition ,the significant difference between this pump and the common others are that this pump adopts the sphere port plate and the lean placing piston, thus ,the sylinder block and port plate can match up each other compactly, and the pressure the piston bearde can improved. At the same time , the life of the pump can be extended.

Keywords:axial piston pump sphere port plate piston cylinder block slipper

一、前言

液压传动技术从近代开始，在经过了半个多世纪的发展后，已经成为现代工业不可或缺的一部分。同时随着电子技术、计算机技术以及材料科学的发展，液压元件和系统在水平上已经有了很大的提高。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。液压泵作为液压系统的主要动力元件，其向高精度、高效率、高速化、高功率密度(小型化、轻量化) 方向的发展，已经成为不断提高它和电机械传动竞争能力的关键技术。此次所设计的柱塞泵以高压小排量为主，具有较小的体积和质量，适合于工程及行走机械。

二、设计参数与思路

（一）设计参数

本次设计参数如下：额定压力：31.5MPa ，排量：40ml/r ，最高转速：2750r/min ，要求泵具有紧凑的结构和较轻的质量。

假设柱塞的直径为d ，柱塞分布圆直径为D ，斜盘倾角为β时，柱塞与泵轴线的夹角为γ，柱塞的行程为tan /cos s D βγ=，则当柱塞数为z 时，轴向柱塞泵的排量为：

2

tan 4cos d V zD πβγ= 设泵的转数为n ，容积效率为v η，则泵的实际输出流量为：

2

tan 4cos v

d Q D zn πβηγ=

实际上泵的实际输出流量是脉动的，当柱塞数为奇数时，脉动较小，且柱塞数越多脉动也越少，因而一般常用的柱塞泵的柱塞个数为7、9或11。

（二）设计思路

1.在设计之前，首先对泵的进行结构选型。

2.在泵的结构形式确定之后，对泵的主要部件进行运动分析和流量脉动分析。

3.对主要部件进行受力分析，其中主要包括柱塞的受力，缸体的受力，配流盘的受力以及泵轴的受力。

4.在以上分析的基础之上，对主要部件进行设计，其中主要包括缸体的设计，柱塞的设计，配流盘的设计以及泵轴的设计。在其中以配流盘的设计较为重要和复杂。

5.在设计完成后，对泵的性能进行验算，其中主要包括轴承的寿命的计算。

三、主要部件的设计

（一）缸体的设计计算

缸体的设计主要包括确定柱塞的分布圆半径，柱塞的直径以及对泵轴的最小进行初步确定，最后还需对缸体的强度进行校核。

（二）球面配流副的设计

A4FO40轴向柱塞泵采用球面配流结构，球面配流副具有结构紧凑、承载面积大、抗倾覆力矩能力强的优点，被广泛地应用于轴向液压柱塞泵和液压马达的设计中，但由于结构复杂，设计计算考虑的力学和结构参数之间的制约因素较多，设计时需要花很多的时间和精力进行反复的配凑，设计周期长，难以获得最佳结构参数。本部分计算采用优化的模型进行试算来进行。这部分主要确定球面的半径，配流窗口的大小以及缸体与配流盘接触部分的一些尺寸。在主要结构设计完成之后，还需要对配流部分的物理约束条件进行验算，其结构图如下所示。