zb227軸向柱塞泵的設(shè)計(jì)【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p>　　ZB227軸向柱塞泵的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)備的自動(dòng)化水平越來(lái)越高。而液壓傳動(dòng)及控制系統(tǒng)以其傳遞功率大、

2、控制精度高、響應(yīng)速度快、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電液一體化控制等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中[1]。對(duì)作為液壓系統(tǒng)動(dòng)力源——液壓泵的要求也愈來(lái)愈高。柱塞泵是液壓系統(tǒng)中重要的動(dòng)力產(chǎn)生元件,是現(xiàn)代液壓元件中使用非常廣泛的液壓元件之一[2]。軸向柱塞泵以其工作壓力高、抗沖擊。壽命長(zhǎng)、控制精度高、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，引起國(guó)內(nèi)外液壓泵生產(chǎn)廠(chǎng)家的重視和使用廠(chǎng)家的青睞。它被廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、鍛壓、注塑、船舶、重型等機(jī)械設(shè)備中。</p><p>

3、;　　軸柱塞泵/馬達(dá)的演化歷程</p><p>　　軸向柱塞泵/馬達(dá)是液壓系統(tǒng)中重要的動(dòng)力元件和執(zhí)行元件，廣泛地應(yīng)用在工業(yè)液壓和行走液壓領(lǐng)域，是現(xiàn)代液壓元件中使用最廣的液壓元件之一[3]。此外，由于軸向柱塞泵/馬達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)制造工藝、材料的要求非常高，因此它又是技術(shù)含量很高的液壓元件之一。 近年來(lái)，隨著材料、制造、電子等技術(shù)的發(fā)展，軸向柱塞泵/馬達(dá)的新技術(shù)層出不窮，例如荷蘭Innas公司開(kāi)發(fā)的Floa

4、t Cup結(jié)構(gòu)軸向柱塞泵，丹麥的Saur-Danfoss公司為工程機(jī)械量身定做的H1系列的多功能泵，德國(guó)Rexroth公司推出的電子智能泵等等。而我國(guó)自20世紀(jì)六、七十年代開(kāi)發(fā)了CY系列和引進(jìn)Rexroth技術(shù)的泵/馬達(dá)后，軸向柱塞泵/馬達(dá)技術(shù)進(jìn)展緩慢。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，在工業(yè)現(xiàn)代化和大規(guī)模城市化進(jìn)程中，工程機(jī)械、塑料機(jī)械、冶金、機(jī)床和農(nóng)業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域?qū)S向柱塞泵/馬達(dá)的需求十分旺盛，因此提高我國(guó)軸向柱塞泵/馬達(dá)的性能顯得十分迫

5、切，對(duì)軸向柱塞泵/馬達(dá)技術(shù)革新的要求也十分緊迫！縱覽國(guó)內(nèi)外軸向柱塞泵/馬達(dá)技術(shù)的發(fā)展演變對(duì)認(rèn)識(shí)軸向柱塞泵/馬達(dá)的發(fā)展趨勢(shì)和加快我國(guó)軸向柱塞泵/馬達(dá)技術(shù)的發(fā)展都有著重要的指導(dǎo)意義和現(xiàn)實(shí)意義[4]。</p><p>　　軸向柱塞泵的分類(lèi)比較與發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　軸向柱塞泵/馬達(dá)可以分為閥配流式和端面配流式，但是閥配流由于靠單向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)配流，無(wú)變量困難、自吸能力差、不可逆，因此其應(yīng)用越

6、來(lái)越少，就端面配流而言，可分為斜盤(pán)式和斜軸式[5]。由于斜軸泵/馬達(dá)的傾角比斜盤(pán)泵/馬達(dá)的要大，可達(dá)到40°左右，因此作為液壓馬達(dá)啟動(dòng)效果好和輸出扭矩大。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝性差，而且不能實(shí)現(xiàn)通軸式結(jié)構(gòu)，加上變量結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得其作為液壓泵在現(xiàn)代液壓領(lǐng)域的應(yīng)用有所減少。斜盤(pán)泵除了斜盤(pán)傾角比斜軸泵略小之外，其他各個(gè)方面都獲得了不的綜合性能。 </p><p>　　近年來(lái)，軸向柱塞泵的發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)出了以下一些新

7、的特點(diǎn)。</p><p>　　(1) 高速化、高壓化是軸向柱塞泵/馬達(dá)的發(fā)展方向。這體現(xiàn)了其功率密度的提高，而且使其可以直接與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配，應(yīng)用更為方便。 (2) 無(wú)論是定量還是變量的斜軸馬達(dá)，由于啟動(dòng)性能好和傳遞扭矩大的特點(diǎn)，都有著較好的前景。</p><p>　　(3) 輕型軸向柱塞泵由于成本僅比葉片泵高20%左右，但是性能卻比其高不少，可以和葉片泵進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，這也是軸向柱塞泵的

8、一個(gè)發(fā)展方向。</p><p>　　(4) 和電子技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多種控制方式。Rexroth公司推出的電子泵，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力流量進(jìn)行精確的閉環(huán)控制。此外變頻控制也在液壓電梯、注塑機(jī)等領(lǐng)域逐步開(kāi)始應(yīng)用[7]。 軸向柱塞泵/馬達(dá)可以分為閥配流式和端面配流式，但是閥配流由于靠單向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)配流，無(wú)變量困難、自吸能力差、不可逆，因此其應(yīng)用越來(lái)越少。</p><p>　　直軸式軸向柱塞泵工作原理

9、</p><p>　　直軸式軸向柱塞泵主要結(jié)構(gòu)如 所示。柱塞的頭部安裝有滑靴，滑靴底面始終貼著斜盤(pán)平面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)缸體帶動(dòng)柱塞旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于斜盤(pán)平面相對(duì)缸體平面（xoy面）存在一傾斜角，迫使柱塞在柱塞腔內(nèi)作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如果缸體按圖示n方向旋轉(zhuǎn)，在～范圍內(nèi)，柱塞由下死點(diǎn)(對(duì)應(yīng)位置)開(kāi)始不斷伸出，柱塞腔容積不斷增大，直至上死點(diǎn)(對(duì)應(yīng)位置)止。在這過(guò)程中，柱塞腔剛好與配油盤(pán)吸油窗相通，油液被吸人柱塞腔內(nèi)，這是吸油過(guò)程。隨著

10、缸體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在～范圍內(nèi)，柱塞在斜盤(pán)約束下由上死點(diǎn)開(kāi)始不斷進(jìn)入腔內(nèi)，柱塞腔容積不斷減小，直至下孔點(diǎn)止。在這過(guò)程中，柱塞腔剛好與配油盤(pán)排油窗相通，油液通過(guò)排油窗排出。這就是排油過(guò)程。由此可見(jiàn)，缸體每轉(zhuǎn)一跳各個(gè)往塞有半周吸油、半周排油。如果缸體不斷旋轉(zhuǎn)，泵便連續(xù)地吸油和排油[4]。</p><p>　　圖1 直軸式軸向柱塞泵工作原理</p><p>　　關(guān)鍵技術(shù)及其國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

11、軸向柱塞泵/馬達(dá)在其發(fā)展歷程中柱塞副、配流副和柱塞與斜盤(pán)的接觸副（現(xiàn)在基本上是滑靴結(jié)構(gòu)）這三個(gè)摩擦副始終沒(méi)有發(fā)生大的變化[6]。它們是吸油、壓油、配流完成泵/馬達(dá)工作的最重要的環(huán)節(jié)，也是產(chǎn)生能量耗散、泄漏、流量脈動(dòng)的地方，泵/馬達(dá)的性能和壽命與這些摩擦副息息相關(guān)，因此摩擦副的改造和優(yōu)化也就成了軸向柱塞泵/馬達(dá)的最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一[7]。</p><p>　　減震降噪技術(shù) 減振降噪是關(guān)系到軸向柱塞泵/馬

12、達(dá)發(fā)展前途的關(guān)鍵技術(shù)[8]。隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)工作環(huán)境的要求越來(lái)越高，噪聲是工作環(huán)境優(yōu)劣的一個(gè)重要衡量指標(biāo)。世界各國(guó)對(duì)液壓泵的噪聲也有著明確的規(guī)定。在液壓設(shè)備中，泵/馬達(dá)是液壓設(shè)備的主要噪聲源。軸向柱塞泵/馬達(dá)由于缸體輸出的油液的不連續(xù)和吸油、壓油腔的分離結(jié)構(gòu)使其產(chǎn)生了較大的流量脈動(dòng)和液壓噪聲，此外還有復(fù)雜流道產(chǎn)生的氣穴噪聲。液壓噪聲和機(jī)械噪聲的交織形成了軸向柱塞泵的整體噪聲[10]。 MANRING教授通過(guò)考慮油液的壓縮

13、性和泄漏進(jìn)行分析驗(yàn)證了奇數(shù)和偶數(shù)柱塞泵/馬達(dá)的脈動(dòng)差別不大的結(jié)論。我國(guó)的王意、葉敏、許賢良等通過(guò)研究配流過(guò)程推導(dǎo)出了相似的結(jié)論。哈爾濱工業(yè)大學(xué)、燕山大學(xué)也開(kāi)展了降噪方面的研究。 德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)通過(guò)研究在泵/馬達(dá)的殼體上設(shè)置減震結(jié)構(gòu)，在一定程度降低柱塞泵的振動(dòng)，此項(xiàng)成果已經(jīng)在Rexroth的泵/馬達(dá)上應(yīng)用。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p>

14、<p>　　[1] 徐繩武. 軸向柱塞泵和馬達(dá)的發(fā)展動(dòng)向[J] . 液壓氣動(dòng)與密封，2003(4)：10-15.[2] 路甬祥. 流體傳動(dòng)與控制技術(shù)的歷史進(jìn)展與展望[J] .機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2001（03）. 1-9. </p><p>　　[3] 王偉健. 低噪聲柱塞泵的設(shè)計(jì)與研究[D] .蘭州理工大學(xué), 2006 .</p><p>　　[4] 翟培詳. 斜盤(pán)式軸向柱塞泵設(shè)計(jì)

15、[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，1978.</p><p>　　[5] 那成烈. 軸向柱塞泵可壓縮流體配流原理[M] .北京：兵器工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[6] 艾青林, 周華, 張?jiān)雒? 等.軸向柱塞泵配流副與滑靴副潤(rùn)滑特性試驗(yàn)系統(tǒng)的研制[J] . 液壓與氣動(dòng)，2004(11)：22-25.</p><p>　　[7] 趙亞風(fēng). 高壓低噪聲機(jī)電

16、控制式柱塞泵(JBP系列)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能[J] . 重型機(jī)械, 2001, (01) .</p><p>　　[8] 許耀銘. 油膜理論與液壓泵和馬達(dá)的摩擦副設(shè)計(jì)[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1984.[9] 嚴(yán)桃平. 新型 柱塞泵的結(jié)構(gòu)分析. [J]淮陰工學(xué)院學(xué)報(bào), 2002, (03) .1-10.</p><p>　　[10] 管洪. 泵的噪聲[J] . 噪聲與振動(dòng)控制, 19

17、85, (05) .20-30.</p><p>　　[11] 張耀宸..《機(jī)械加工設(shè)計(jì)手冊(cè)》[M].北京.航空工業(yè)出版社,1987.</p><p>　　[12] 路甬祥主編.《液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè)》[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2002.</p><p>　　[13] 何存興主編.《液壓元件》[M].機(jī)械工業(yè)出版社.1982.</p><p

18、>　　[14] Seeniraj, Ganesh Kumar. Model based optimization of axial piston machines focusing on noise and efficiency. Purdue University.bAgricultural and Biological Engineering. 2009.</p><p>　　[15] Theodore