Φp 图7-2 分离力合力作用点 R?2R240.5?37?21r1?R2?(R1?R2)?1??38mm 3332R?R42?27?12.51r2?R3?(R3?R4)?3??22mm 333从数学可知,弧线重心矩为 sinoh?r由此可得外,内封油带分离力臂为 sinoh1?r1?2 ?2?2?2(R1?2R2)sin3?p35?72?24.9mm?p2?2 2?114?sin?3?sinoh2?r235?36?p2?2(R4?2R3)sin3?p?p2?22?66?sin?3?35?3635?72?14.4mm
排油窗的油压力是均布的,因此其分离力合力作用点可用求排油窗扇行面积重心来求得。
数学上环扇面积重心矩为
2(R3?r3)sinoh?3(R2?r2)由此可得排油窗分离力力臂oh3为
?2
?235?72?21mm 2?oh3??p35?23?(372?272)?3(R2?R32)722332(R2?R3)sin?p2?(373?273)?sin 分离力总合力作用点c3可用力平衡式求得,即 oc2Pf?Pf1oh1?Pf2oh2?Pf3oh3 得 oc2?Pf2oh1?Pf2oh2?Pf3oh3Pf ?6.5?24.9?13.78?14.4?15.4?21?10.2mm 67总分离力矩Mf?Pfoc2?67?10.2?684N?m 7.1.3 力矩平衡方程 设压紧力矩My与分离力矩Mf之比为力矩系数?,??则力矩平衡方程为 My??Mf 缸体稳定性与?有很重要关系,?偏大偏小都可以造成缸体倾倒偏磨,直接影响泵输出油液压力大约有10~15%脉动。因此, Z=9 ??1.07~1.2取??1.14 所以My?1.14?684?779.76N?m MyMf。 7.2 缸体径向力矩和径向支承
上面分析了由轴向的压紧力和分离力引起的压紧力矩和分离力矩,通过选择力矩系数使得缸体轴向稳定。但仅此是不够的,因此缸体还受到径向力作用,如果没有可靠的径向约束,缸体倾倒和偏磨仍会发生。下面将分析缸体所受径向力和缸体稳定性的影响及缸体径向支承形式。
7.2.1 径向力及径向力矩
从柱塞受力分析知道,在排油区的柱塞,由于受斜盘约束受有径向力T的作用,对缸
体产生以H为支点的倾倒力矩。即
Mti?Tli
式中li为任一柱塞球头中心至H点的距离。如图
图7-3 径向合力产生的倾倒力矩 柱塞径向合力对缸体的倾倒力矩Mt为 Mt??Tli?T?li ?18.34?(112.8?2?117.36?2?121.92?2?131.04?2?126.48)当 3?20.29?10N?mZ?1?4 个柱塞处于排油区时,径向合力最大。若忽略柱塞惯性力、摩擦力等因素的影2响,则柱塞最大径向合力为 Z?1?2T?dZpbtg?24 8????0.0242?31.5?106?tg18??18.34KN24对于柱塞数Z=9的柱塞泵,有?z?0.25Rftg??0.25?37?tg18??3mm 式中 ?z―径向合力作用点运动弧长在Z轴上的投影长度。 综上所述,要保证缸体不因径向力作用产生倾倒,必须根据径向力大小及作用点变动情况选择可靠的径向支承。安装位置应使支承轴承平面中心与传动轴的交点重合于柱塞球头与传动轴的交点
7.2.2 缸体径向力支承型式
选用缸体外支承
在柱塞径向合力中心位置上设置一缸体外径大轴承,如图
图7-4 缸体外支承型式 缸体传动的径向力全部由缸体外径轴承支承。 这种形式的主要优点是传动轴只起传扭作用,不承受弯矩,因而轴和轴承的设计条件可以大大改善。同时,缸体支承刚度高,多次装配重复性好。 由于径向轴承外径大,造成泵的外径尺寸也大,重量增加,径向支承还限制了泵转速的提高。 缸体中心的传动轴尺寸较小,缸体结构设计更紧凑。柱塞分布圆直径较小,柱塞数较少(常取Z=7),斜盘倾角较大(?max?180~200)。 由前面分析可知,缸体倾倒造成偏磨的原因是因为配油盘不动,缸体倾倒后改变了原接触面的相对位置。如果缸体发生倾倒时,配油盘能自动相应变化,保持接触面良好的贴合关系,即配油盘具有自位性,无疑可以避免缸体偏磨和泄漏。为此从结构上采取措施,出现了浮动配油盘、浮动缸体和球面配油盘等多种装置,解决了缸体偏磨等问题。
7.3 缸体主要结构尺寸的确定 7.3.1 通油孔分布圆半径R'f和面积Fα 为减小油液流动损失,通常取通油孔分布圆半径R'f与配油窗口分布圆半径rf相等。即
R2?R337?27??32mm 22式中R2、R3为配油盘窗口内、外半径。 通油孔面积近似计算如下
R'f?
图7-5 柱塞腔通油孔尺寸 2F??l?b??0.125b??24?12?0.125?122?270mm2 式中 l? — 通油孔直径,l??dZ?24mm b? — 通油孔宽度,b??0.5dZ?0.5?24?12mm。 7.3.2 缸体内、外直径D1、D2的确定 为保证缸体在温度变化和受力状态下,各方向的变形量一致,应尽量使各处壁厚一致,壁厚初值可由结构尺寸确定。然后进行强度和刚度验算 δ1δ2图7-5 缸体结构尺寸
缸体强度可按厚壁筒验算
2222dw?dZ634?24??pb2?31.5?10?77MPa?[?]?80MPa 22dw?dZ34?24δ3dzδ4