發(fā)布時間：2020-10-14 19:08

　　 軸向柱塞泵隨著液壓技術的不斷進步,水介質的推廣應用而備受關注。然而,當前采用軸向柱塞泵和馬達的液壓系統(tǒng)中,為實現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)通常采用節(jié)流閥或變量等形式,由于其流量調(diào)節(jié)的幅度有限、調(diào)速范圍小及變速時須改變流量而造成功率浪費等限制,導致在系統(tǒng)供油量不變的情況下無法實現(xiàn)低速大排量、恒功率變速等功能。針對上述矛盾,重慶大學李世六老師提出了多排式軸向柱塞泵的概念,并設計出原理樣機。多排式軸向柱塞泵在斜盤變量的基礎上,通過增加工作柱塞排數(shù)對系統(tǒng)進行二次變量,不僅拓寬了變量范圍,而且它能在系統(tǒng)供油量不變的情況下通過控制多排柱塞的組合有效地實現(xiàn)低速大排量和恒功率變速等功能。但是多排式軸向柱塞泵是一個結構全新的型式,它的設計較單排式更為復雜,各主要零部件自身的設計存在獨立與關聯(lián)相交織,零部件之間的設計也存在獨立與關聯(lián)相交織。因此,在保證系統(tǒng)性能的前提下,如何有效的降低缸體質量、避免柱塞卡缸現(xiàn)象、脫靴現(xiàn)象和合理設計配流副的參數(shù),有效平衡傾覆力矩等關鍵技術是多排式軸向柱塞泵能否成功應用于液壓系統(tǒng)的關鍵所在。 本文在總結國內(nèi)外單排式軸向柱塞泵研究成果的基礎上,根據(jù)多排式軸向柱塞泵的原理和特點,利用現(xiàn)代設計方法,以雙排式軸向柱塞泵為例,研究多排式軸向柱塞泵在缸體優(yōu)化、避免柱塞卡缸現(xiàn)象和脫靴現(xiàn)象、配流副參數(shù)設計等方面的關鍵技術,推導出多排式軸向柱塞泵在結構設計、摩擦與潤滑、控制泄漏等方面的設計公式,并對多排式軸向柱塞泵進行機構的動態(tài)仿真和流體的動力特性研究,為多排式軸向柱塞泵的設計奠定了理論基礎。本文的主要研究工作如下: ①對缸體的結構模型進行分析,建立了雙排式軸向柱塞泵缸體的數(shù)學模型,以降低缸體質量為目標,缸體結構的限制為邊界條件,缸體強度、剛度和缸體與柱塞之間的接觸強度等條件為約束條件,對缸體進行了結構優(yōu)化; ②針對柱塞卡缸的問題,利用靜壓和油液薄膜理論,提出了四支撐雙阻尼孔的靜壓支撐方式,并引入多支撐雙阻尼孔式柱塞副的泄漏系數(shù),推導出多排式軸向柱塞泵柱塞的設計公式,對雙排式軸向柱塞泵的雙排柱塞進行了結構設計。并在四支撐雙阻尼靜壓方式基礎上,對柱塞副的間隙進行了優(yōu)化設計; ③應用靜壓支撐理論對滑靴進行設計,并針對多排式軸向柱塞泵的脫靴問題,提出減力系數(shù)的概念對中心彈簧預壓力進行了設計; ④根據(jù)多排式軸向柱塞泵配流盤配流的特點,設計出阻尼孔型的防沖擊配流盤,在中心彈簧預壓力的設計基礎上對配流盤的輔助支撐進行了設計; ⑤利用現(xiàn)代設計方法,建立了多排式軸向柱塞泵的物理模型,并利用虛擬樣機技術對其進行了動態(tài)仿真和靜動態(tài)干涉檢查; ⑥針對軸向柱塞泵的空化問題,首次應用泵用軟件pumplinx對多排式軸向柱塞泵進行了流體動力特性分析,根據(jù)分析結果,提出了曲面型左端蓋等措施,有效的解決了空化問題,為多排式軸向柱塞泵的結構設計提供了有益的參考。
【學位單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2007
【中圖分類】：TH322
【部分圖文】：

附加各種變量控制單元和傳動元件(控制閥或變速箱)，組成的一種無級變速的傳動裝置。圖1.2 所示的靜液壓系統(tǒng)中，多排式軸向柱塞泵通過控制元件與 1、2、3、4 通道連接，直接控制多排式軸向柱塞馬達，由于它們都具有較大的變量范圍，因而調(diào)速范圍寬，經(jīng)過適當?shù)脑O計，不需變速箱，由液壓馬達直接驅動負載，對高速方案和低速方案都適用。由于液壓泵和液壓馬達均可變量，所以靜液壓傳動裝置可調(diào)范圍擴大(雙排的 1:9 左右，三排的 1:25 左右)。當液壓泵處于最大排量，液壓馬達處于最小排量時，傳動裝置可以輸出最高轉速；當液壓泵處于最小排量，液壓馬達處于最大排量時，傳動裝置可以輸出最大扭矩。這樣，在發(fā)動機功率相同的情況下，功率利用范圍可以大大擴大。在考慮發(fā)動機油門調(diào)節(jié)的話，可以獲得一條理想的動力特性曲線。近年來，變量方式采用點比例控制方式的越來越多，與微電子技術相結合，實現(xiàn)智能化控制，根據(jù)不同的工況，選擇不同的工作模式和控制模式，更有利功率合理利用和節(jié)約能耗[35-36]。圖 1.2 多排式軸向柱塞泵(馬達)組成的靜液壓系統(tǒng)Fig1.2 Hydrostatic drived system which is composed of multi-ring axial piston pump and motor近年來，對環(huán)境保護和安全主題的關注與日俱增，使得可靠、干凈、安全和廉價的純水液?

對小號柱塞：axxaxxxpxxxxlllllllll0200101063331/3 = = ＝27.92 mmaxxaxxxpxxlllllll020022633231/3 = = ＝5.01 mm此外，由于柱塞在缸孔內(nèi)轉動的自由性，這種自由特性的存在對提高柱塞和滑靴的壽命有好處。因此，若能促進柱塞在缸孔內(nèi)的運動，一方面，可以使柱塞受到均勻的摩擦和磨損，有利于提高柱塞的壽命；另一方面，柱塞的運動可以形成一定程度的動壓油膜，減少柱塞與缸體的摩擦。因此，大小號柱塞p1l ，p2l 兩處的四支撐雙阻尼孔應錯開一定的角度，使柱塞能繞自身的軸線加速旋轉，本設計中兩處的四支撐雙阻尼孔錯開 45°(如圖 2.10，2.11 所示)。四支撐雙阻尼孔的直徑pd 。由于采用的是靜壓原理，故孔大小的確定主要是考慮軸向柱塞泵工作過程中可能產(chǎn)生一些污物，為保證這些污物不堵塞阻尼小孔，將四支撐雙阻尼孔的直徑取pd ＝0.6 mm。綜合上述的設計計算結果，可確定大小號柱塞的尺寸，如圖 2.10，2.11 所示。

圖 2.11 小號柱塞Fig2.11 Small-sized piston⑦ 柱塞副的強度校核柱塞副的強度校核已在缸體結構的優(yōu)化設計中體現(xiàn)，分別校核了柱塞副的最大比壓，最大滑動速度以及最大比功率條件，符合柱塞副的強度要求(具體詳見2.1.1 缸體設計參數(shù)分析)。2.2.3 柱塞副的間隙優(yōu)化柱塞副的間隙，是軸向柱塞泵中極其重要的參數(shù)。間隙過大，會使容積效率顯著降低，損失過大而發(fā)熱；間隙過小，雖容積效率高些，但可能由于發(fā)熱以致使柱塞卡缸。這樣，就有一個既能保證正常運轉，又能使能耗為最少的間隙，稱為最優(yōu)間隙。經(jīng)反復的實驗和分析表明，卡缸現(xiàn)象與柱塞副摩擦時的熱平衡狀態(tài)有關，因此有必要對柱塞副進行摩擦的熱平衡分析，進而實現(xiàn)對柱塞副間隙的優(yōu)化。在單排式軸向柱塞泵中曾討論過柱塞副的最優(yōu)間隙cδ ，但是本文由于采用了四支撐雙阻尼孔結構，有效地改善了柱塞副的潤滑條件，與該最優(yōu)間隙有一定的
【引證文獻】

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1 楊逢瑜;馬毓姝;溫亞飛;馬德江;胡敏;;雙排式軸向柱塞泵的流量脈動分析[J];蘭州理工大學學報;2010年06期

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1 王國志;電液比例軸向變量柱塞泵的特性研究[D];西南交通大學;2009年

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1 楊濤;徑向往復泵動力端部件的研究[D];武漢理工大學;2011年

2 陳效平;多作用恒流軸向柱塞泵導軌曲線比較研究[D];湖南科技大學;2010年

3 宋德夫;四缸徑向往復柱塞泵動力端部件的研究[D];武漢理工大學;2012年

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本文編號：2841061