10SCY14手动变量轴向柱塞泵结构设计
上式表明，泵总效率为容积效率与机械效率之积。对于轴向柱塞泵，总效率一般为
hb=0.85～0.9,上式满足要求。
2.2柱塞运动分析
柱塞运动学分析，主要是研究柱塞相对缸体的往复直线运动。即分析柱塞和缸体间的运动学关系。
2.2.1柱塞行程S
图2.1是一般带滑靴的轴向柱塞运动分析图。以柱塞腔容积最大时的上死点位置为0?，分析任一旋转角a时的运动关系。（斜盘倾斜角为?，柱塞分布圆半径为Rf，缸体或柱塞旋转角为a)
图2.1 柱塞运动分析
a h=Rf-Rfcos所以柱塞行程S为
g= s=htg1(R1-cosg)t g当a=180O时，可得最大行程smax为
?=2Rftgg=Dftgg39?tg18 smax0? 3m9(m2.2.2柱塞运动速度分析v
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将式s?htg??R1(1?cos)tg?对时间微分可得柱塞运动速度v为 u=dsdd=s.a=Rfwtggsin adtdadt当a?90?及270?时，sina??1，可得最大运动速度?max为 ?max?Rf?tg??19.5?式中w为缸体旋转角速度，w=2.2.3柱塞运动加速度a 将??dsdsda?.?Rf?tg?sina对时间微分可得柱塞运动加速度a为 dtdadtd?dd??.a?Rf?2t?gcos adtdadt1500?2?.tg15??819(mm/s) 60a 。 t a?当a?0?及180?时，cos??1,可得最大运动加速度amax为
?1500?2a?R?tg??819??2???129(m/s) maxf??60?柱塞运动的行程s﹑速度v﹑加速度a与缸体转角a的关系如图2.2所示。
图2.2 柱塞运动特征图
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2.3滑靴运动分析
研究滑靴的运动，主要是分析它相对斜盘平面的运动规律，即滑靴中心在斜盘平面
xⅱoy?内的运动规律（如图2.3），其运动轨迹是一个椭圆。椭圆的长﹑短轴分别为
长轴 2b=2Rfcosg=39cos15O=40.4(mm) 短轴 2a=2Rf=39m(m )设柱塞在缸体平面上A点坐标为
x?Rfsinay?Rcosa
f如果用极坐标表示则为
矢径 Rh?x2?y2?Rf12?tg?2cosa2 极角 ??arct(gco?scos a滑靴在斜盘平面x?o?y?内的运动角速度?h为 wdqwcoh=d=sgco2sa+co2tgss2ia
n由上式可见，滑靴在斜盘平面内是不等角速度运动，当a??2﹑短轴位置）为
ww1500hmax=cosg=60?2?cos15??162(rad/s)
当a?0﹑?时，?h最小（在长轴位置）为 ?hmin??cos??150060?2??cos15??152(rad/s) 由结构可知，滑靴平均旋转角速度等于缸体角速度，即 ?1500ap???60?2??157(rad/s)
VIII
32?时，h最大（在?10SCY14手动变量轴向柱塞泵结构设计
第3章 主要零部件设计
3.1柱塞设计
3.1.1柱塞结构型式的选择
轴向柱塞泵均采用圆柱形柱塞。根据柱塞头部结构，可有以下三种形式：点接触式柱塞、线接触式柱塞、带滑靴的柱塞。这三种形式的柱塞分别如图2-1(a)、（b）、（c）所示，由于点接触的接触应力大，柱塞头部容易破坏，不能承受过高的载荷，寿命较低，现在已经很少用到，而线接触有一点的润滑能力，同时可以承受一定的载荷，但是SCY14是高压泵，承载载荷大，所以不适用，故选择带带滑靴的柱塞。
图2-1 柱塞结构型式
目前柱塞大多采用空心结构减小惯性力的同时还可以利用柱塞底部高压油液使柱塞局部扩张变形补偿柱塞与柱塞腔之间的间隙，取得良好的密封效果。空心柱塞内还可以安放回程弹簧，使柱塞在吸油区复位。但空心结构无疑增加了柱塞在吸排油过程中的剩余无效容积。在高压泵中，要考虑液体可压缩性能的影响，泵容积效率会因为无效容积而降低，从而泵的压力脉动增加，影响调节过程的动态品质。
综上，本设计选用图2-1（c）所示的型式。 3.1.2柱塞结构尺寸设计
IX
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1）柱塞直径dZ及柱塞分布塞直径Df
柱塞直径dZ﹑柱塞分布直径Df和柱塞数Z都是互相关联的。根据统计资料，在缸体上各柱塞孔直径dZ所占的弧长约为分布圆周长?Df的75%，即
ZdZ?0.75 ?Df由此可得 m?Dfd??Z7??3.82 0.75?0.75?式中m为结构参数。m随柱塞数Z而定。对于轴向柱塞泵，其m值如表2-1所示。
表2-1柱塞结构参数
Z m
7 3.1
9 3.9
11 4.5
当泵的理论流量Qtb和转速nb根据使用工况条件选定之后，根据流 量公式得柱塞直径dZ为 dZ?34Qtb?21.7mm （2-1）
m?Znbtg? 式中 γ—斜盘最大倾角，取γ=20°
对计算出的dZ结果进行圆整，并查按相应标准取dZ=22mm。
柱塞直径d?确定后，应从满足流量的要求而确定柱塞分布圆直径Df，即 Df?2）柱塞名义长度l
由于柱塞圆球中心作用有很大的径向力T，为使柱塞不致被卡死以及保持有足够的密封长度，应保证有最小留孔长度l0，一般取：
4Qtb?1.95dZ?43mm （2-2）
?dZtg?Znb41.dz8 ) pb?20Mpa l0?(1.?5z) pb?30Mpa l0?(2?2.d 这里取 l0?2dz?44mm。
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