绪论
这次毕业设计是对所学各课程一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，对我们三年的大学生活的最后一战中占有重要地位。
本次毕业设计在明确设计要求的前提下，对径向柱塞泵进行了设计分析，主要介绍了柱塞泵的分类，对其中的某些结构进行了分析和设计，还包括它们的受力分析与计算。还有对轴的材料选用以及强度校核很关键，该设计中对柱塞泵的优缺点进行了整体的分析、总结，对今后的发展也进行了展望。
希望能通过这次毕业设计，了解并认识一般液压泵类零件较为具体的整体结构设计，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础。
第1页
第1章 柱塞泵的介绍
1.1 柱塞泵总的分类
柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。而径向柱塞泵可分为阀配流与轴配流两大类。阀配流径向柱塞泵存在故障率高、效率低等缺点。国际上70、80年代发展的轴配流径向柱塞泵克服了阀配流径向柱塞泵的不足。由于径向泵结构上的特点，限定了轴配流径向柱塞泵比轴向柱塞泵耐冲击、寿命长、控制精度高。变量行程短泵的变量是在变量柱塞和限位柱塞作用下，改变定子的偏心距实现的，而定于的最大偏心距为 5—9mm（根据排量大小不同），变量行程很短。且变量机构设计为高压操纵，由控制阀进行控制。故该泵的响应速度快。径向结构设计克服了如轴向柱塞泵滑靴偏磨的问题。使其抗冲击能力大幅度提高。
1.2 柱塞泵的特点
柱塞泵是靠柱塞在缸体中作往复运动造成密封容积的变化来实现吸油与圧油的液压泵，与齿轮泵和叶片泵相比，这种泵有许多优点。首先，构成密封容积的零件为圆柱形的柱塞和缸孔，加工方便，可以得到较高的配合精度，密封性能好，在高压状态下工作仍有较高的容积效率；第二，只需改变柱塞的工作行程就能改变流量，易于实现变量；第三，柱塞泵中的主要零件均受压应力作用，材料强度性能可得到充分利用。由于柱塞泵压力高，结构紧凑，效率高，流量调节方便，故用在需要高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节的场合，如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山冶金机械、船舶上得到广泛的应用。
随着国家产业结构政策的不断调整，液压工业一跃成为国家重点支持发展的对象，这主要是由液压易于与机、电控制等实现一体化这一特点所决定。近几年来我国引进的一些大型设备已越来越多地使用径向柱塞泵，因此着手研究该系列泵以满足国内市场需求已成必然。径向柱塞泵具有以下几个特点:
a)工作压力高，耐冲击性好。设计采用静压平衡结构，使额定工作压力高达31.5MPa，耐冲击性能明显高于轴向柱塞泵。
b) 动态响应快。响应时间为0. l s 。 c)运转噪声低。比国产CY系列泵低8-10dB。
第2页
d)使用寿命长。当在28MPa压力连续作用下，传动部件额定寿命达10000h。
e)产品规格多，呈系列化 。 f)易于实现多种变量控制方式。
采用手动控制变量或用电液比例控制可实现恒流量、恒压力、负载敏感控制，具有电子、液压技术在不同方面的共同优势，是一种高效节能的液压动力元件。
1.3 柱塞泵的研究现状
从上世纪80年代初至今，德国博世(BOSCH)公司一直处于该领域研究、开发及生产的国际领先地位。该公司生产的新型径向柱塞泵具有结构简单、压力高和抗冲击性强等特点，年产量已达2万台。德国FAG公司生产的径向柱塞泵压力高，但存在流量小、排量不可变的缺点。英国MOOG公司生产的RKP泵采用连杆滑靴结构，滑靴和定子接触副利用静压支撑，而且可以用数字精确控制，RKP径向柱塞泵在工业、国防、航空领域中广泛应用。RKP泵的结构如下图所示。
图 1.3-1 RKP泵结构图
Maryland Metrics生产的JBP系列径向柱塞泵性能可靠，经久耐用，可以保证正常工
作5000小时，当以矿物油为介质时，可正常工作达24个月之久。JBP浆的额定工作压力为280 bar，最裹工作压力达350bar。瑞士Bieri生产的BRK径向柱塞泵，出奇数3、5和7个活
第3页
塞组成，自稚气阀门控制，体积效率高，工作压力最高达1000bar，排量0．47-6.33 cm
3
／r，转数范围500—2000转／分。印度卡纳塔克邦POLYHYDRON PVT公司生产的径向柱塞泵为缸体固定。凸轮轴转动机构。每个单元泵有5—7个柱塞组成，端面安装，可正反两个方向转动，输出稳定。
配流轴 十字联轴器 转子 定子 滑靴
保持环 传动轴 变量柱塞 柱塞 限位柱塞
图1.3-2 一种新型的径向柱塞泵结构简图
国内60～70年代发展的轴配流径向柱塞泵，由于配流轴在工作中受力不平衡，转子与配流轴高压侧磨损严重，造成泄漏大、容积效率低等问题，从而影响压力的提升，压力一般不超过20MPa。另外由于泵的柱塞与定子为点接触，尺寸较大，液压力和惯性力造成柱塞与定子间压力过高磨损大，限制了转速的提高。90年代初，通过国家火炬计划和重点新产品攻关项目，我国开始着手研究开发新型滑靴式径向柱塞泵，甘肃工业大学的卢垫和太原重型机械学院的王明智教授采用连杆滑靴式结构、奥氏体一贝氏体合金球墨铸铁材料及相应的热处理工艺研制的径向柱塞泵，解决了泵的抱轴、发热问题，但存在着制造工艺复杂，尺寸较大和仍然为轴配流等缺点，影响了其在移动设备上的安装和应用。
第2章 径向柱塞泵的结构和原理
2.1 径向柱塞泵的基本构成
图2.1-1为该径向泵的简明结构图。从图中可以看出泵主要由泵壳3、排油盖3、曲
第4页
柄1、前盖2、后盖7、柱塞5、滑履8、排油单向阀组9及轴承6组成，前后盖的材料为ZL104，泵壳及排油盖材料为HT300，柱塞为 20CrMnTi，主曲轴为42CrMo。由于几个磨擦副的存在（柱塞与缸壁、柱塞与滑履、滑履与曲轴），使得这些部位磨损严重，为减小磨损，组成磨擦副的材料应在硬度上有较大差异，因此，滑履用硬度较小的QAL9-4材料，柱塞缸内壁也有一层铜套（材料QAL9-4）。
该泵的曲柄连杆机构由偏心凸轮、滑履、柱塞等组成。工作时，电机带动偏心凸轮转动，使柱塞往复运动，在柱塞中的回程弹簧作用下，柱塞滑履始终贴近曲轴表面，形成密闭空间，密闭空间的扩大和缩小完成吸、排油。从图中我们还可以看出这种径向柱塞泵在结构上区别于区别于其他一般径向泵的特点:
图2.1-1四联径向泵结构图
1. 曲轴 2.前盖 3.泵壳 4.排油盖 5.柱塞 6.轴承 7.后盖 8.滑履 9.排油单向阀 10.铜套
2.2 径向柱塞泵的基本原理
第5页