軸向柱塞泵隨著液壓技術(shù)的不斷進(jìn)步,水介質(zhì)的推廣應(yīng)用而備受關(guān)注。然而,當(dāng)前采用軸向柱塞泵和馬達(dá)的液壓系統(tǒng)中,為實(shí)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(shí)須改變流量而造成功率浪費(fèi)等限制,導(dǎo)致在系統(tǒng)供油量不變的情況下無法實(shí)現(xiàn)低速大排量、恒功率變速等功能。針對(duì)上述矛盾,重慶大學(xué)李世六老師提出了多排式軸向柱塞泵的概念,并設(shè)計(jì)出原理樣機(jī)。多排式軸向柱塞泵在斜盤變量的基礎(chǔ)上,通過增加工作柱塞排數(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)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(shí)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(gè)結(jié)構(gòu)全新的型式,它的設(shè)計(jì)較單排式更為復(fù)雜,各主要零部件自身的設(shè)計(jì)存在獨(dú)立與關(guān)聯(lián)相交織,零部件之間的設(shè)計(jì)也存在獨(dú)立與關(guān)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(zhì)量、避免柱塞卡缸現(xiàn)象、脫靴現(xiàn)象和合理設(shè)計(jì)配流副的參數(shù),有效平衡傾覆力矩等關(guān)鍵技術(shù)是多排式軸向柱塞泵能否成功應(yīng)用于液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。 本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外單排式軸向柱塞泵研究成果的基礎(chǔ)上,根據(jù)多排式軸向柱塞泵的原理和特點(diǎn),利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)等方面的關(guān)鍵技術(shù),推導(dǎo)出多排式軸向柱塞泵在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、摩擦與潤(rùn)滑、控制泄漏等方面的設(shè)計(jì)公式,并對(duì)多排式軸向柱塞泵進(jìn)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)仿真和流體的動(dòng)力特性研究,為多排式軸向柱塞泵的設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。本文的主要研究工作如下: ①對(duì)缸體的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行分析,建立了雙排式軸向柱塞泵缸體的數(shù)學(xué)模型,以降低缸體質(zhì)量為目標(biāo),缸體結(jié)構(gòu)的限制為邊界條件,缸體強(qiáng)度、剛度和缸體與柱塞之間的接觸強(qiáng)度等條件為約束條件,對(duì)缸體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化; ②針對(duì)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(dǎo)出多排式軸向柱塞泵柱塞的設(shè)計(jì)公式,對(duì)雙排式軸向柱塞泵的雙排柱塞進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。并在四支撐雙阻尼靜壓方式基礎(chǔ)上,對(duì)柱塞副的間隙進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì); ③應(yīng)用靜壓支撐理論對(duì)滑靴進(jìn)行設(shè)計(jì),并針對(duì)多排式軸向柱塞泵的脫靴問題,提出減力系數(shù)的概念對(duì)中心彈簧預(yù)壓力進(jìn)行了設(shè)計(jì); ④根據(jù)多排式軸向柱塞泵配流盤配流的特點(diǎn),設(shè)計(jì)出阻尼孔型的防沖擊配流盤,在中心彈簧預(yù)壓力的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上對(duì)配流盤的輔助支撐進(jìn)行了設(shè)計(jì); ⑤利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)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(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真和靜動(dòng)態(tài)干涉檢查; ⑥針對(duì)軸向柱塞泵的空化問題,首次應(yīng)用泵用軟件pumplinx對(duì)多排式軸向柱塞泵進(jìn)行了流體動(dòng)力特性分析,根據(jù)分析結(jié)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了有益的參考。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(dòng)元件(控制閥或變速箱)，組成的一種無級(jí)變速的傳動(dòng)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(dá)，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(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，不需變速箱，由液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，對(duì)高速方案和低速方案都適用。由于液壓泵和液壓馬達(dá)均可變量，所以靜液壓傳動(dòng)裝置可調(diào)范圍擴(kuò)大(雙排的 1:9 左右，三排的 1:25 左右)。當(dāng)液壓泵處于最大排量，液壓馬達(dá)處于最小排量時(shí)，傳動(dòng)裝置可以輸出最高轉(zhuǎn)速；當(dāng)液壓泵處于最小排量，液壓馬達(dá)處于最大排量時(shí)，傳動(dòng)裝置可以輸出最大扭矩。這樣，在發(fā)動(dòng)機(jī)功率相同的情況下，功率利用范圍可以大大擴(kuò)大。在考慮發(fā)動(dòng)機(jī)油門調(diào)節(jié)的話，可以獲得一條理想的動(dòng)力特性曲線。近年來，變量方式采用點(diǎn)比例控制方式的越來越多，與微電子技術(shù)相結(jié)合，實(shí)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(dá))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(duì)環(huán)境保護(hù)和安全主題的關(guān)注與日俱增，使得可靠、干凈、安全和廉價(jià)的純水液?

對(duì)小號(hào)柱塞：axxaxxxpxxxxlllllllll0200101063331/3 = = ＝27.92 mmaxxaxxxpxxlllllll020022633231/3 = = ＝5.01 mm此外，由于柱塞在缸孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的自由性，這種自由特性的存在對(duì)提高柱塞和滑靴的壽命有好處。因此，若能促進(jìn)柱塞在缸孔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)可以形成一定程度的動(dòng)壓油膜，減少柱塞與缸體的摩擦。因此，大小號(hào)柱塞p1l ，p2l 兩處的四支撐雙阻尼孔應(yīng)錯(cuò)開一定的角度，使柱塞能繞自身的軸線加速旋轉(zhuǎn)，本設(shè)計(jì)中兩處的四支撐雙阻尼孔錯(cuò)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(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，可確定大小號(hào)柱塞的尺寸，如圖 2.10，2.11 所示。

圖 2.11 小號(hào)柱塞Fig2.11 Small-sized piston⑦ 柱塞副的強(qiáng)度校核柱塞副的強(qiáng)度校核已在缸體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中體現(xiàn)，分別校核了柱塞副的最大比壓，最大滑動(dòng)速度以及最大比功率條件，符合柱塞副的強(qiáng)度要求(具體詳見2.1.1 缸體設(shè)計(jì)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(huì)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(gè)既能保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)，又能使能耗為最少的間隙，稱為最優(yōu)間隙。經(jīng)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和分析表明，卡缸現(xiàn)象與柱塞副摩擦?xí)r的熱平衡狀態(tài)有關(guān)，因此有必要對(duì)柱塞副進(jìn)行摩擦的熱平衡分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jié)構(gòu)，有效地改善了柱塞副的潤(rùn)滑條件，與該最優(yōu)間隙有一定的
【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2841061