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1、摘要当前形势下液压驱动技术发展势头迅猛，柱塞泵在该领域当中成为重中之重的液压元件之一，其性能的优良程度在一定程度上决定着液压系统能否运转正常，柱塞泵在一些领域的应用越来越广泛，对经济社会发展起着重要的作用，但我国在柱塞泵设计和应用方面远落后于世界先进水平。本论文基于目前国内外斜盘式柱塞泵发展现状的基础上，提出一款轴向斜盘式柱塞泵结构，其相应的特性具体可以归结为结构相对较为紧凑且成本较低。基于UG完成了相应的三维模型建立，除此之外还进行了仿真及数控编程，对以后斜盘式柱塞泵的研究与设计有较高的参考价值。关键词：斜盘式柱塞泵 UG建模ABSTRACTUnder the current situati
2、on, the development of hydraulic drive technology is booming. Piston pumps have become one of the most important hydraulic components in this field. The excellent performance of the piston pump determines whether the hydraulic system can operate normally or not. The plunger pump is in the process. T
3、he application of some fields is more and more extensive, playing an important role in economic and social development, but China is far behind the worlds advanced level in the design and application of piston pumps.Based on the current development of swash plate piston pumps at home and abroad, thi
4、s paper proposes an axial swash plate piston pump structure, the corresponding characteristics can be attributed to the relatively compact structure and low cost. Based on UG, the corresponding 3D model was established. In addition, simulation and NC programming were carried out, which has a high re
5、ference value for the research and design of the swash plate piston pump.Keywords: swash plate plunger pump UG model目录第一章绪论11.1 课题背景11.2液压技术的发展史11.3课题提出的意义21.4国内外研究开发水平和发展趋势3第二章斜盘式柱塞泵的工作原理52.1斜盘式柱塞泵的工作原理52.2斜盘式柱塞泵的结构特点62.3斜盘式柱塞泵的性能参数8第三章斜盘式柱塞泵的结构分析103.1 静压平衡滑履103.2 滑靴的静压支撑结构113.3配流盘结构123.4 变量控制机构133
6、.5 柱塞的回程机构13第四章斜盘式柱塞泵的设计计算144.1 性能参数的确定144.2 柱塞泵的设计计算144.3 柱塞尺寸设计164.4 缸体尺寸的设计164.5 配流盘的尺寸设计184.6 滑靴尺寸设计194.7 回程盘尺寸设计19第五章斜盘式轴向柱塞泵关键零组件的建模225.1 柱塞的建模225.2 缸体的建模225.3 滑靴的建模245.4 配流盘的建模255.5 回程盘的建模265.6 装配图28总结28参考文献30致谢31第一章绪论1.1 课题背景在当今社会，科学技术的突飞猛进改变了人们的生产生活方式。液压传动在各个领域当中都得到了长足性发展，譬如矿山、航天、船舶以及港口起重当中
7、，尤其是液压泵其在液压系统当中承载着重中之重的地位，针对于斜盘式柱塞泵进行相应的改进与完善，在一定程度上可以将其工作性能切实有效提升。目前，噪声相对较低、流量逐步增大、功率密度逐步提升、压力相对较高、控制形式多元化以及动态性能稳定成为了斜盘式轴向柱寒泵的发展趋势。例如：工作量相同的土方量，大型液压挖掘机的费用远远低于小型液压挖掘机的费用，所以，其得到了快速的发展。相应的，对高压、高速和大流量就提出了新的更高的要求。而为了提高效率，实现节能减排的功效，针对于相应的变量机构控制方面在一定程度上要保证灵活可靠。当前形势下，能够满足上面所提出的各项要求的仅仅局限于柱塞泵，其中容积式的形式可以说各方面性
8、能相对较为优秀。针对于当前形势下各种应用所需以及未来的发展前景，在最近的十年当中，我国关于柱塞泵方面的设计以及生产没能够呈现出进一步的突破。反观其现状，依然能够呈现出结构性能方面相对较为老化，控制形式较为单一，与西方发达国家相比还存在一定的差距。根据相关数据显示，虽然进口的产品在价格方面呈现出相对较高的趋势，但是其具备国内产品不可比拟的性能，这就是其之所以能够占据我国市场份额成以上的重要原因之一。故自主研制出各方面性能较为良好的柱塞泵，不只是因为其具有的市场前景巨大，而是对于国外的先进技术一统天下，对我国不利局面的现状，无论是零件还是整机装配将国产化比例切实有效提升，确保我国机械工程领域中的制
9、造成本有效下降，以及提高在国际场上的竞争力，都有着重要而深远的意义。1.2液压技术的发展史年份科学家成就公元前250年希腊的著名学者阿基米德发表了“论浮体”的论文公元1612年意大利著名科学家伽利略发表了“潜体的沉浮原理”1643年托里西里导出了孔口出流公式1650年帕斯卡发现了压力传递原理1686年牛顿提出了粘性流体的内摩擦定律十八世纪中叶丹尼尔一伯努利现了流动液体的能量守恒定律十九世纪初维斯托克斯建就了粘性流体的运动方程二十世纪伯拉修、詹尼、普朗特测定管内液流摩擦系数、分析水击现象的体质、进行边界层流的研究1.3课题提出的意义目前国内的工业技术水平，仍然处于发展的阶段，重型工业在国民生产总
10、值中占主导地位。液压形式进行传动的系统存在相对较为独特的有点，尤其是在重型操作领域应用甚广。而斜盘式轴向柱塞泵作为液压传动系统中最重要的结构部分，它的需求量自然而然会很大。目前我国使用较多的一类斜盘式轴向柱塞泵是型轴向柱塞泵，其在各个领域都能够得到广泛应用，无形之中就造成市场相对较为广阔，对此进行切实有效的开发，对未来的发展可以营造出不可限量的前景。为了能够实现切实有效的设计与分析，在设计之前必须进行全面彻底的资料收集与总结，针对于当前形势下的不足，进行有针对性的结构设计，与此同时，还需要结合相应的设计手册进行相应的尺寸以及尺度的优化设计，以符合本次设计。对CY14-1型泵的设计，要从加工入手
11、，以提高性能为最终目的，切实提高斜盘式轴向柱塞泵的性能，质量，寿命等，从而进一步提高它的市场竞争力。1.4国内外研究开发水平和发展趋势无论是在日常生活中，还是在工业生产当中，最为常见的传动形式可以归结为：机械、电气、液压与气压传动。在这些传统方式当中，液压传动拥有其他几种传动形式不可比拟的优点，不仅能够在重型高功率承载条件下运转，而且在一定程度上还能够进行无极变速，性能呈现出稳定可靠的特点，在各种工业领域，尤其是在重型生产车间当中大型的液压传动比比皆是。在液压传动过程当中斜盘式轴向柱塞泵在一定程度上承载的能量转化的功效，它有着重要的作用，因此，它更被广泛的应用于各个领域。湖南省维克液压公司在一
12、定程度上可以说在斜盘式轴向柱塞泵加工制造领域算得上国内领跑者的地位，其相应的销售额已经达到了八千万左右，并不断的提高，预计今年的销售额达到近一亿。由此可见，柱塞泵在工业市场中的需求量还是相当大的。但是，维克液压有限责任公司的三包服务时间在一年以内的泵，返回三包的数量也不少。针对于柱塞泵进行海外进口过程当中主要集中于德国以及美国，虽然是海外进口都具备一定的三包能力，相应的年限也不尽相同大约在三四年左右，有的企业还会比这些年限更加持久，也就是说外国企业所产出的柱塞泵具有相对较长的寿命而且性能方面相对较为完善，这就是其价格高于国内市场几倍甚至几十倍的根本原因。不仅如此，从柱塞泵的外型上来说，进口柱塞
13、泵的形状看起来更为美观、更加地轻巧便利。因此，必须不断地对柱塞泵进行进一步的改进提高，而且，还有相当长的路要走下去。在国内的同行业中，北京市的华德液压有限责任公司从德国引进了先进的生产制造技术噪声低、性能高，因而，在泵的生产和销售领域把同行业的其他公司甩在了后面。他们公司生产制造的柱塞泵价格虽然较为昂贵，但以噪音低、性能高，同行业无法比拟，以及外表美观而享誉国内。而在国外，美国的PWB轻快便利型高性能泵与德国的CY系列低噪音高性能泵，多年以来一直处与世界领先地位，虽然我国很多家生产柱塞泵的液压公司，都在各自擅长的领域引进了相关的先进技术，以降低生产成本，大力发展生产，但是由于基础技术水平不成熟
14、，在相应的质量与外观方面，竞争力远远不及国外的柱塞泵。据调查分析，目前国内的很多家大型私营企业，愿意以几倍，甚至更高的价格去购买进口的柱塞泵，都不愿意去购买我国自主设计生产的柱塞泵。所以，低噪声、轻快便利型的高性能泵就是我国柱塞泵发展的趋势和目的。谁能最先把控到相对较为关键的生产技术，在同行业的激烈市场竞争者得以胜出，从而占据相对较高的市场份额，获得最高的利润。液压系统在一定程度上可以呈现出流量以及压力相对较大的现象，正因为如此，轴向柱塞泵的应用已经变不到日常生活中的各个角落。根据相应的特点，可以将其归结为两类：分别是斜轴以及斜盘式，由于其形式存在一定的差异其相应的优缺点也不尽相同。自从研制出
15、来以后便不断地在改进和完善。在国际市场当中进行斜轴式柱塞泵制造的企业可以归结为以下几家：德国的力士乐、林德以及瑞典的。根据前面所提到的，斜轴式柱塞泵因为在结构上呈现出一定的不足于缺陷，由于这种类似的现象的存在，在变量泵领域尤其是相应的排量低于的竞争优势逐步呈现出消退的迹象。但大排量泵的性能较好，优点突出，如力士乐公司生产的A7V系列泵，排量可达1000ml/r。对于斜盘式柱塞泵来说，世界上生产它的公司有很多家，比较有名的是美国的丹尼逊（Dension）公司、德国的力士乐公司等。斜盘式轴向柱塞泵中有两对运动副采用了静压支承的结构，分别是滑靴和柱塞、缸体和配油盘。它们拥有零部件较少，结构较为紧凑、制造成本较低等优点，所以得到了快速的发展。在高技术的液压元件中，虽然轴向柱塞泵的种类众多，制造工艺较为复杂，但目前的情况是许多液压元件发展相对来说比较稳定，所以，轴向柱寒泵仍在继续发展。目前，国内外在轴向柱塞泵的研究方面主要集中在以下两个方面。研究集中的方面研究的目的从材料入手，改变材料成份或其表面处理方式提高材料的耐磨性和减小摩擦副的摩擦、磨损利用静压支承原理对摩擦副处进行分对斜盘或配流盘的结构进行改进以期改善其润滑状态，减小振动，降低噪声在此背景下，兰州理工大学的那成烈等人针对于配流原理，完成了对斜盘式轴向柱塞泵的一系列改进与完
