河北科技学院2011届本科生毕业论文（设计）
1 直轴式轴向柱塞泵工作原理与性能参数
1．1直轴式轴向柱塞泵工作原理
直轴式轴向柱塞泵主要结构如图1.1所示。柱塞的头部安装有滑靴，滑靴底端始终贴着斜盘平面运动。当缸体带动柱塞旋转时，由于斜盘平面相对缸体平面存在一倾斜角?，迫使柱塞在柱塞腔内作直线往复运动。如果缸体按图示n方向旋转，在180?～360?范围内，柱塞由下死点开始不断伸出，柱塞腔容积不断增大，直至上死点止。在这过程中，柱塞腔刚好与配油盘吸油窗相通，油液被吸人柱塞腔内，这是吸油过程。随着缸体继续旋转，在0?～180?范围内，柱塞在斜盘约束下由上死点开始不断进入腔内，柱塞腔容积不断减小，直至下孔点止。在这过程中，柱塞腔刚好与配油盘排油窗相通，油液通过排油窗排出。这就是排油过程。由此可见，缸体每转一跳各个往塞有半周吸油、半周排油。如果缸体不断旋转，泵便连续地吸油和排油。
图1.1 直轴式轴向柱塞泵工作原理
1.2直轴式轴向柱塞泵主要性能参数
最大压力 Pmax?40MPa 额定流量 Q=100L/min 最大流量 Qmax?200L/min 额定转速 n=1500r/min 最大转速 nmax?3000r/min
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1.2.1排量﹑流量与容积效率，扭矩与机械效率的计算
轴向柱塞泵排量qb是指缸体旋转一周，全部柱塞腔所排出油液的容积，即
?2saxZ?dsa qb?FXmxmxZ4p =创(19.50.2)2创(19.50.2创2)9
4 ≈0.84(L) 不计容积损失时，泵的理论流量Qtb为
?Qtb?qbnb?dx2smaxZnb
4 =0.84×1500 =1260(L) 其中 Fx—柱塞横截面积； dx—柱塞外径；
smax—柱塞最大行程；
Z—柱塞数；
nb—传动轴转速。
泵的理论排量q为
100Q010′00100 q===70.（2ml/r）
n.hv150′00.95 排量是液压泵的主要性能参数之一，是泵几何参数的特征量。相同结构型式的泵中，排量与作功能力成正比。因此，对液压元件型号命名标准中有明确规定，用排量来确定主参数区别同一系列不同规格型号的产品。 ?2DfZtg?中可以看出，柱塞直径dz﹑分布圆直径从泵的排量公式qb?dx4Df﹑柱塞数Z全都是泵的固定结构参数，且当原动机确定后传动轴转速nb也是不变的量。要想改变泵输出流量的方向和大小，只能通过改变斜盘倾斜角?来实现。对于直轴式轴向柱塞泵，斜盘最大倾斜角?max?15?～20?，该设计是通轴泵，受机构限制，只能取下限，即g=15O。
泵实际输出流量Qgb为
Qgb?Qtb?Qb=100-3=97（ml/min） 式中Qb为柱塞泵泄漏流量。
轴向柱塞泵的泄漏流量主要由缸体底面与配油盘之间﹑滑靴与斜盘平面之间及柱塞与柱塞腔之间的油液泄漏产生的。此外，泵吸油不足﹑柱塞腔底部无效容积也造成容积损失。
泵容积效率?VB定义为实际输出流量Qgb与理论流量Qtb之比，即
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Qtb轴向柱塞泵容积效率一般为??b=0.94～0.98，故符合要求。
?VB?Qgb=
97=97% 100
不计摩擦损失时，泵的理论扭矩Mtb为
pbqb12创0.84106=1.6 106(N.m) Mtb?=
2?2p式中pb为泵吸﹑排油腔压力差。
考虑摩擦损失Mb时，实际输出扭矩Mgb为
Mgb?Mtb?Mb=1.6?1060.2?1061.8 106(N.m)
轴向柱塞泵的摩擦损失主要由缸体底面与配油盘之间﹑滑靴与斜盘平面之间﹑柱塞与柱塞腔之间的摩擦副的相对运动以及轴承运动而产生的。 泵的机械效率定义为理论扭矩Mtb与实际输出扭矩Mgb之比，即
MtbMtb11.6′106hmb=====88.9%6MMgbMtb+Mb1+1.8 10b
Mfb1.2.2功率与效率
不计各种损失时，泵的理论功率Ntb
15001.8?106283(kw) Ntb?pbQtb?2?nbMgb=2p创60泵实际的输入功率Nbr为
1500111.6创106=282(kw) =2p创Nbr?2?nbMgb?2?nbMtb600.889?mb
泵实际的输出功率Nbc为
6 Nbc=pbQg==33创1.610?954267(kw) pQhbbgtb
定义泵的总 效率?为输出功率Nbc与输入功率Nbr之比，即
pbQtbhgbNbc==hgbhmb =0.889?0.97 hb=Nbr2pM1tbhmb率一般为hb=0.85～0.9,上式满足要求。
6
0.86
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
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