图2.2-1 径向柱塞泵工作原理图
径向柱塞泵的工作原理如图2.2-1所示,柱塞1径向排列装在缸体2中,缸体由原动机带动连同柱塞1一起旋转,所以一般称缸体2为转子,柱塞1在离心力的(或在低压油)作用下抵紧定子4的内壁,当转子按图示方向回转时,由于定子和转子之间有偏心距e,柱塞绕经上半周时向外伸出,柱塞底部的容积逐渐增大,形成部分真空,因此便经过衬套3(衬套3是压紧在转子内,并和转子一起回转)上的油孔从配油轴（孔）5和吸油口b吸油;当柱塞转到下半周时,定子内壁将柱塞向里推,柱塞底部的容积逐渐减小,向配油轴的压油口c压油,当转子回转一周时,每个柱塞底部的密封容积完成一次吸、压油,转子连续运转,即完成压油和吸油工作.配油轴固定不动,油液从配油轴上半部的两个孔a流入,从下半部两个油孔d压出,为了进行配油,配油轴在和衬套3接触的一段加工出上下两个缺口,形成吸油口b和压油口c,留下的部分形成封油区.封油区的宽度应能封住衬套上的吸压油孔,以防吸油口和压油口相连通,但尺寸也不能大得太多,以免产生困油现象.
第3章 柱塞泵参数的选择
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3.1 基本性能参数与结构参数
本次设计的四联径向柱塞泵作为主泵，主要用于行走和凿岩动作。双联泵作为辅泵使用，主要用于钻具定位。两种泵工作原理相同，结构基本相似，只是参数有所不同。此次设计的四联径向柱塞泵用到的公式和推导过程，同样也适用于双联泵。
该泵驱动电机转速为2000r/min，泵的额定排量为4?35ml/r，额定压力为40MPa。 额定压力 ?(M?a) 40
3q(cm/r) 4?35 额定排量
额定转速
nmin(rpm) 2000r/min
容积效率 机械效率
?v 90％
?m 95％
柱塞外径 d(mm) 26 柱塞偏心量 凸轮偏心量
e2(mm) 3.5 e1(mm) 9
凸轮直径 D(mm) 100 其液压图形符号如图3.1-1：
图3.1-1 四联泵液压符号
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3.2 计算柱塞泵所需其它主要参数
1)柱塞横截面积A
A?
?4d2
=530.93 mm2
2)连杆L
L=70.79 mm
3)位移Sy
当?＝180时
0Sy有最大值
Symax?2e1
4)速度V
dsy?k?V??e1??2?sin2?t??sin?t?dt?4?
k?e1?(sin???sin?)2
5)加速度a
a?dvk?e1?(?cos?t???2?cos2?t)dt2
?e1?2(cos??kcos2?)
6)排量q
q?AZSymax与公称排量相比
?35.67(cm3/r)
?q?35.67?3535
?0.006＝0.6％<5％
3整台泵的排量为 35.67?4(cm/r)
7)流量Q
?3Q?qn?10(l/min) t 理论流量
实际流量
8)角排量
Q?Qt??v?0.9Qt
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kkq(?)?AV??Ae1(??2sin2??sin?)?Ae1(sin??sin2?)42
每个出油口的角排量为各个单柱塞角排量之和：
q???sin??sin2??2
(i)iik9)脉动值
求得Z＝3 Z＝5， Z＝7时的排量脉动系数，同时求得柱塞为偶数时的排量脉动系数，列于下表：
表格3.2-1：奇、偶柱塞数排量脉动比较 Z 3 5 7 9 15 21 奇数柱塞数 ???z 偶数柱塞数 ?q(%) 19.79 4.89 2.51 1.52 0.55 0.28 Z 4 6 8 10 14 16 ???z ?q(%) 29.29 13.4 7.61 4.89 2.51 1.52 600 450 360 50257 300 10222 200 180 60127 12 4087 0100 还可以此为依据，做出奇数、偶数角排量脉动率的比较曲线如下：
图 3.2-2 奇、偶数柱塞角排量脉动率曲线
由表格中数据可以看出，当偶数柱塞数增加为奇数柱塞数的两倍时，脉动率相同。即在柱塞数相近的情况下，偶数柱塞泵的脉动率要比奇数柱塞数时大得多，这就是目前单作用液压泵和马达的设计中，多采用奇数个柱塞的原因。
3.3 曲轴的参数选择
3.3.1. 选择轴的材料并确定许用应力
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选用合金钢42CrMo材料，该合金钢主要制造各种受冲击、弯曲、重载的重要轴类零件，如汽轮机主轴、大型电机轴、发动机气缸、工作压力高大型泵的主轴等。查得许用应力[?]=186R310 Mpa；许用弯曲应力[??1]=90 Mpa。。
表3.3.1-1 42CrMo的力学性能
材料 热处理 试样毛坯尺寸mm 42CrMo 淬火、 回火 表3.3.1-2 轴的许用弯曲应力
合金钢 25 硬度 HB ?217 强度极限?b/Mpa ?1080 屈服强度?s/Mpa ?930 断面收缩率?/% ?45 断后伸长率?5/% ?12 ?B 800 1000 [??1] 270 330 ?0 130 150 [??1] 75 90 3.3.2 确定输入端直径
按扭转强度估算轴输入直径由
表3.3.2-1 常用材料的[?]值和A值
轴的材料 [?] Mpa A 取A=110则:
Q235 15-25 149-126 35 20-35 135-112 45 25-45 126-103 42CrMo 35-55 112-97 d=A
3P/N A为由轴的材料和承载情况确定的常数 P为轴的传递功率，根据要求P=2.5KW N为轴的转速 N=2000r/min， 则 d= A
3P/N=46.9mm 考虑有键槽，将直径增大5﹪则：
d=46.9 (1+5﹪)mm=49.245mm
其输入端轴直径选用为50mm
3.3.3 曲轴在零件上的定位
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