阀配流轴向柱塞泵设计(附件)
本文介绍了一种液压泵的设计。为了满足高压大流量的需求，采用了斜盘式轴向柱塞泵的结构，同时设计中摒弃了盘配流的配油方式，采用了比较新颖的阀配流配油这样的结构，消除了普通柱塞泵缸体与配油盘之间的摩擦，巧妙的将单向阀嵌入缸体之中，使得整体的结构更加的紧凑，密封性能更加好，提高了泵的容积效率，延长了泵的使用寿命。关键词 柱塞泵,轴向，阀配流，高压目 录
1 引言 1
2 轴向柱塞泵概述 1
2.1 轴向柱塞泵简介 1
2.2 轴向柱塞泵工作原理 3
3 轴向柱塞泵总体方案的设计 4
4 轴向柱塞泵主要零部件设计 4
4.1 主参数及结构参数计算 6
4.2 柱塞的设计 7
4.3 柱塞泵柱塞的运动分析 9
4.4 弹簧的设计 9
4.5 缸体的设计 13
4.6 端盖的设计 15
4.7 液压缸密封设计 16
4.8 轴的设计 16
结论 20
致谢 21
参考文献 22
1 引言
随着工业技术的不断发展，液压传动技术的应用也变得越来越广泛，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，唯有柱塞泵是实现高压﹑高速化﹑大流量的一种最理想的结构，在相同功率情况下，径向柱塞泵的径向尺寸大、径向力也大，常用于大扭矩、低转速工况，也做按压马达使用。
液压泵的常用结构分为：齿轮泵、叶片泵、和柱塞泵3种。
齿轮泵：体积较小，结构较简单，对油的清洁度要求不严，价格较便宜；但泵轴受不平衡力，磨损严重，泄漏较大。
叶片泵：分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。这种泵流量均匀、运转平稳、噪音小、作压力和容积效率比齿轮泵高、结构比齿轮泵复杂。
柱塞泵：容积效率高、泄漏小、可在高压下工作、大多用於大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高。
一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。
柱塞泵又包括斜盘式与斜轴式轴向柱塞泵。两者相比较，各有所长，斜轴式轴向 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
作用叶片泵和单作用叶片泵。这种泵流量均匀、运转平稳、噪音小、作压力和容积效率比齿轮泵高、结构比齿轮泵复杂。
柱塞泵：容积效率高、泄漏小、可在高压下工作、大多用於大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高。
一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。
柱塞泵又包括斜盘式与斜轴式轴向柱塞泵。两者相比较，各有所长，斜轴式轴向柱塞泵采用了驱动盘结构，使柱塞缸体不承受侧向力，所以，缸体对配油盘的倾复可能性小，有利于柱塞副与配油部位工作，另外，允许的倾角大，可是，结构复杂，工艺性差，需要使用止推轴承，因而高压连续工作时间往往受到限制，成本高。斜盘式轴向柱塞泵，由于配油盘与缸体、滑靴与柱塞这两对高速运动副均采用了一静压支承，省去了止推轴承，具有结构紧凑，零件少，工艺性好，成本低，体积小，重量轻，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，能用多种方式自动调节流量，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。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。所以，斜盘、改善性能、延长寿命、降低噪声，以适应液压技术不断发式轴向柱塞泵在不断地改进和发展，其发展方向是：扩大使用范围、提高参数的要求。
2 轴向柱塞泵概述
2.1轴向柱塞泵简介?
轴向柱塞泵的配流方式可分为阀配流、轴配流、和端面配流三种方式。阀配流轴向柱塞泵具有结构紧凑，易实现高压大流量的特点。由于轴向泵结构上的特点，轴配流轴向柱塞泵寿命长、耐冲击、控制精度高。使其成为一种优质的高压泵，代表当今国际上液压泵制造的先进水平。但是，加工制造难度大、技术含量高，国际上只有博世（?BOSCH）公司、沃依特（?VOITH）公司等极少数几家公司能够生产。而博世公司却只能生产90mL以下规格的泵，沃依特公司只能生产?110一250mL／r规格的泵。我国从80年代末90年代初已经有很多科研机构与生产厂家开始研究开发这种产品，但却都没有取得实质性进展。主要因为在理论上有待深化，在实际生产中很难解决滑靴与定子两对摩擦副烧研、转子与配流轴的问题。有些生产厂家通过在柱塞内孔浇铸轴承合金等方法来克服烧研，但实际效果并不理想。这种办法在小排量泵中使用，虽然能够防止摩擦副烧研的问题，但泵的使用寿命不长。由我国著名的液压研究员卢望和材料专家闰秉均教授及其课题组经过多年研究与开发，取得 “过平衡压力补偿方法及双排轴向柱塞泵”和“一种新型高压大排量轴向柱塞泵”两项技术专利、“合金奥氏体一贝氏体球铁开发应用研究”一项国家新材料技术成果。这些技术成果的取得，使我国轴向柱塞泵的研制在设计材料工艺和理论方面取得突破性进展。兰州永新科技股份有限公司对以上述两项专利与一项新材料技术成果的支持，成功地开发生产的JBP系列机电控制式轴向柱塞泵，这是国家科技部“八五”攻关和国家科技部火炬计划的项目。该泵已在多家企业进行了2-3年的工业考核试验，性能优良。
泵的技术发展一如其他产业的发展一样，是由市场需求的推动取得的。当今社会，可进发展日新月异，人们在以环保、电子等领域高科技发展及世界可持续发展为主所产生的巨大需求的大背景下，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。随着计算机、电子、材料、制造等相关技术的发展，多学科交叉应用于轴向柱塞泵的研究，使仿真和试验更为接近现实，轴向柱塞泵设计和优化的效率大大提高。?
产品的生命力在于市场的需求。如今市场的需求正是要求创新，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?
（2）?产品结构的差异性?
（3）?运行要求的不同性
从输送介质来看，最早泵的输送对象为单一的水及其它可流动的液体、气体或浆
体到现在可输送固液混合物、气液混合物、固液气混合物，直至输送活的物体，如土豆、鱼等等。不同的输送对象对于泵的内部结构要求均不同。除了输送对象对泵的结构有不同要求外，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也提出了新要求。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。
目前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。
2.2轴向柱塞泵的工作原理
轴向柱塞泵是依靠柱塞在缸体孔内的往复运动，造成密封容积的变化，来实现吸油和排油。直轴式轴向柱塞泵的结构原理如图1所示，柱塞的头部安装有滑靴，滑靴底面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（xoy面）存在一倾斜角r，迫使柱塞在柱塞腔内作直线往复运动。缸体按n方向旋转，在180°～360°范围内，柱塞由180°开始不断伸出，柱塞腔容积不断增大，直至0°。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0°～
1 引言 1
2 轴向柱塞泵概述 1
2.1 轴向柱塞泵简介 1
2.2 轴向柱塞泵工作原理 3
3 轴向柱塞泵总体方案的设计 4
4 轴向柱塞泵主要零部件设计 4
4.1 主参数及结构参数计算 6
4.2 柱塞的设计 7
4.3 柱塞泵柱塞的运动分析 9
4.4 弹簧的设计 9
4.5 缸体的设计 13
4.6 端盖的设计 15
4.7 液压缸密封设计 16
4.8 轴的设计 16
结论 20
致谢 21
参考文献 22
1 引言
随着工业技术的不断发展，液压传动技术的应用也变得越来越广泛，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，唯有柱塞泵是实现高压﹑高速化﹑大流量的一种最理想的结构，在相同功率情况下，径向柱塞泵的径向尺寸大、径向力也大，常用于大扭矩、低转速工况，也做按压马达使用。
液压泵的常用结构分为：齿轮泵、叶片泵、和柱塞泵3种。
齿轮泵：体积较小，结构较简单，对油的清洁度要求不严，价格较便宜；但泵轴受不平衡力，磨损严重，泄漏较大。
叶片泵：分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。这种泵流量均匀、运转平稳、噪音小、作压力和容积效率比齿轮泵高、结构比齿轮泵复杂。
柱塞泵：容积效率高、泄漏小、可在高压下工作、大多用於大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高。
一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。
柱塞泵又包括斜盘式与斜轴式轴向柱塞泵。两者相比较，各有所长，斜轴式轴向 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
作用叶片泵和单作用叶片泵。这种泵流量均匀、运转平稳、噪音小、作压力和容积效率比齿轮泵高、结构比齿轮泵复杂。
柱塞泵：容积效率高、泄漏小、可在高压下工作、大多用於大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高。
一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。
柱塞泵又包括斜盘式与斜轴式轴向柱塞泵。两者相比较，各有所长，斜轴式轴向柱塞泵采用了驱动盘结构，使柱塞缸体不承受侧向力，所以，缸体对配油盘的倾复可能性小，有利于柱塞副与配油部位工作，另外，允许的倾角大，可是，结构复杂，工艺性差，需要使用止推轴承，因而高压连续工作时间往往受到限制，成本高。斜盘式轴向柱塞泵，由于配油盘与缸体、滑靴与柱塞这两对高速运动副均采用了一静压支承，省去了止推轴承，具有结构紧凑，零件少，工艺性好，成本低，体积小，重量轻，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，能用多种方式自动调节流量，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。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。所以，斜盘、改善性能、延长寿命、降低噪声，以适应液压技术不断发式轴向柱塞泵在不断地改进和发展，其发展方向是：扩大使用范围、提高参数的要求。
2 轴向柱塞泵概述
2.1轴向柱塞泵简介?
轴向柱塞泵的配流方式可分为阀配流、轴配流、和端面配流三种方式。阀配流轴向柱塞泵具有结构紧凑，易实现高压大流量的特点。由于轴向泵结构上的特点，轴配流轴向柱塞泵寿命长、耐冲击、控制精度高。使其成为一种优质的高压泵，代表当今国际上液压泵制造的先进水平。但是，加工制造难度大、技术含量高，国际上只有博世（?BOSCH）公司、沃依特（?VOITH）公司等极少数几家公司能够生产。而博世公司却只能生产90mL以下规格的泵，沃依特公司只能生产?110一250mL／r规格的泵。我国从80年代末90年代初已经有很多科研机构与生产厂家开始研究开发这种产品，但却都没有取得实质性进展。主要因为在理论上有待深化，在实际生产中很难解决滑靴与定子两对摩擦副烧研、转子与配流轴的问题。有些生产厂家通过在柱塞内孔浇铸轴承合金等方法来克服烧研，但实际效果并不理想。这种办法在小排量泵中使用，虽然能够防止摩擦副烧研的问题，但泵的使用寿命不长。由我国著名的液压研究员卢望和材料专家闰秉均教授及其课题组经过多年研究与开发，取得 “过平衡压力补偿方法及双排轴向柱塞泵”和“一种新型高压大排量轴向柱塞泵”两项技术专利、“合金奥氏体一贝氏体球铁开发应用研究”一项国家新材料技术成果。这些技术成果的取得，使我国轴向柱塞泵的研制在设计材料工艺和理论方面取得突破性进展。兰州永新科技股份有限公司对以上述两项专利与一项新材料技术成果的支持，成功地开发生产的JBP系列机电控制式轴向柱塞泵，这是国家科技部“八五”攻关和国家科技部火炬计划的项目。该泵已在多家企业进行了2-3年的工业考核试验，性能优良。
泵的技术发展一如其他产业的发展一样，是由市场需求的推动取得的。当今社会，可进发展日新月异，人们在以环保、电子等领域高科技发展及世界可持续发展为主所产生的巨大需求的大背景下，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。随着计算机、电子、材料、制造等相关技术的发展，多学科交叉应用于轴向柱塞泵的研究，使仿真和试验更为接近现实，轴向柱塞泵设计和优化的效率大大提高。?
产品的生命力在于市场的需求。如今市场的需求正是要求创新，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?
（2）?产品结构的差异性?
（3）?运行要求的不同性
从输送介质来看，最早泵的输送对象为单一的水及其它可流动的液体、气体或浆
体到现在可输送固液混合物、气液混合物、固液气混合物，直至输送活的物体，如土豆、鱼等等。不同的输送对象对于泵的内部结构要求均不同。除了输送对象对泵的结构有不同要求外，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也提出了新要求。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。
目前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。
2.2轴向柱塞泵的工作原理
轴向柱塞泵是依靠柱塞在缸体孔内的往复运动，造成密封容积的变化，来实现吸油和排油。直轴式轴向柱塞泵的结构原理如图1所示，柱塞的头部安装有滑靴，滑靴底面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（xoy面）存在一倾斜角r，迫使柱塞在柱塞腔内作直线往复运动。缸体按n方向旋转，在180°～360°范围内，柱塞由180°开始不断伸出，柱塞腔容积不断增大，直至0°。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0°～
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