斜盘支承反力对轴向柱塞泵结构及参数的影响

　　0 引 言

　　随着科学技术的不断发展, 现代设备的自动化水平越来越高。而液压传动及控制系统以其传递功率大、控制精度高、响应速度快、易于实现机电液一体化控制等优点, 被广泛应用于各行各业中。作为液压系统的动力元件, 轴向柱塞泵以其性能好、结构紧凑、耐高速高压、控制简单等优点, 引起国内外液压泵生产厂家的重视和使用厂家的青睐。与此同时, 高速化、高压化、大容量、低噪声和长寿命的液压泵发展趋势也对轴向柱塞泵的设计提出了更高的要求。

　　根据轴向柱塞泵的工作原理, 斜盘支承反力过大将加剧柱塞与滑靴之间、配流盘与缸体之间的摩擦, 直接影响轴向柱塞泵的使用性能。所以有必要对轴向柱塞泵的斜盘支承反力进行分析计算, 从而为轴向柱塞泵部分结构及参数的设计提供一定的理论依据。

　　1 柱塞滑靴组件受力分析

　　1.1 柱塞滑靴组件受力图

　　在排油区, 柱塞滑靴组件受力图如图 1 所示。

　　1.2 柱塞滑靴组件受力分析

　　柱塞滑靴组件主要受以下几个力:

　　1)柱塞底部液压力 FP

　　式中: d—柱塞直径, m

　　p—泵的排油压力, Pa

　　2)缸体柱塞孔对柱塞的反作用力 FR1、FR2

　　3)缸体对柱塞的摩擦力 Ff

　　式中: f—柱塞与缸孔壁间摩擦系数

　　4)柱塞滑靴组件的轴向惯性力 Fa1、Fa2

　　式中: mc—柱塞质量, kg

　　me—滑靴质量, kg

　　R—柱塞分布圆半径, m

　　ω—缸体旋转角速度, rad/s, ω=nπ/30

　　n—缸体转速, r/min

　　γ—斜盘倾角, rad

　　α—柱塞在任一位置与起始压油位置的夹角, rad

　　5)柱塞滑靴组件的径向惯性力 Fr1、Fr2

　　式中: loe—滑靴球头的球心到滑靴质心的距离,m;

　　6)返程弹簧力 Fs

　　为在吸油区滑靴不至于脱离斜盘, 必须加设压紧弹簧。若弹簧加设在各个柱塞的端部, 则弹簧力在缸体转动过程中是一个变量, 其值为:

　　式中: K—弹簧刚度

　　x0—弹簧的预压缩量

　　若在回程盘中心加设一中心弹簧, 则每个柱塞所受的弹簧力为一常量, 其值为:

　　式中: z—柱塞数

　　7)斜盘支承反力 FN

　　2 斜盘支承反力的计算与分析

　　2.1 斜盘支承反力的计算

　　根据柱塞滑靴组件的受力情况, 可列出如下方程组(9):