低壓小流量水馬達(dá)及系統(tǒng)設(shè)計【含9張CAD圖】

低壓小流量水馬達(dá)及系統(tǒng)設(shè)計【含9張CAD圖】【需要咨詢購買全套設(shè)計請加QQ1459919609】圖紙預(yù)覽詳情如下： I低壓小流量水馬達(dá)及系統(tǒng)設(shè)計LOW PRESSURE SMALL FLOW WATER MOTOR AND SYSTEM DESIGN.摘要現(xiàn)代社會開始發(fā)展新的技術(shù)和新的材料，世界的科研人員開始重視水壓力傳動技術(shù)，對液壓傳動中水壓元件的研制,似乎成為了傳動技術(shù)開發(fā)的主要方向。在液壓傳動中馬達(dá)是一種執(zhí)行元件，它的功能是把泵提供的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。定制的水馬達(dá)市場上基本買不到所符合的,根據(jù)某食品廠的定制需求（軸向柱塞式水壓馬達(dá)的工作壓力 ，馬達(dá)的排量為 ）。需要自己設(shè)計出所符合要求的系統(tǒng)，5MPa10L/min根據(jù)所給定的參數(shù),來設(shè)計整個系統(tǒng)馬達(dá)和泵站以及輔助元件的各項數(shù)據(jù)。工作介質(zhì)水或油馬達(dá)的結(jié)構(gòu)基本差不多，所以水馬達(dá)的設(shè)計是基于油馬達(dá)來設(shè)計。按照工作介質(zhì)的不同去設(shè)計馬達(dá)及泵的輸入輸出值,給定的工作壓力和排量選擇輔助元件以及水箱。最后在裝配完整后要試運行,保證系統(tǒng)的完整可靠。全部完成后書寫說明書。關(guān)鍵詞 水液壓；水馬達(dá)；泵站；結(jié)構(gòu)設(shè)計IIAbstractStarted to develop new technology and new material in modern society, the researchers began to attach importance to water pressure transmission technology, the development of hydraulic components in the hydraulic transmission, seems to be as the main direction of the transmission technology development. The motor is an actuator in the hydraulic transmission, and its function is to turn the pressure provided by the pump into mechanical energy.The customized water motor market can hardly be purchased, according to the customized demand of a food factory (the working pressure of the axial piston type hydraulic pressure motor is , and the displacement of the motor is ). It is necessary to design the system 5MP10L/minthat meets the requirements, and design the data of the whole system motor and pump station and auxiliary components according to the given parameters.The structure of the working medium water or oil motor is basically the same, so the design of the water motor is based on the oil motor. Design the input and output value of the motor and pump according to the different working medium, and select auxiliary components and water tank for the given work pressure and displacement. Finally, after the assembly is complete, the test run will be conducted to ensure the integrity of the system. Complete the written instruction manual.Keywords Hydraulic of water Water motor pump station Structural designIII目 錄摘要 .IAbstract.II1 緒論 .11.1 研究背景及意義 .11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .31.2.1 國外研究情況 .31.2.2 國內(nèi)研究情況 .5IV2 設(shè)計并計算柱塞式水液壓馬達(dá) .62.1 水馬達(dá)結(jié)構(gòu)的確定 .62.2 確定水馬達(dá)的專用零件材料 .72.3 設(shè)計柱塞水馬達(dá)及計算主要指標(biāo) .92.4 柱塞水馬達(dá)的機(jī)構(gòu)參數(shù)及設(shè)計 .92.4.1 設(shè)計并確定柱塞數(shù)目 Z 與斜盤傾角 .102.4.2 設(shè)計柱塞直徑 .112.4.3 確定滑靴的尺寸 .142.4.4 設(shè)計馬達(dá)軸及尺寸 .152.4.5 設(shè)計斜盤的尺寸 .182.4.6 設(shè)計配流盤 .193 泵站的設(shè)計 .213.1 液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求 .213.1.1 系統(tǒng)的工況控制要求以及基本參數(shù) .213.2 水壓泵站的設(shè)計基本原理與要求 .213.3 繪制系統(tǒng)圖 .223.3.1 確定基本系統(tǒng)圖方案 .223.3.2 繪制并完善液壓系統(tǒng)圖 .233.4 液壓系統(tǒng)性能驗算 .253.5 液壓系統(tǒng)裝置的總體布局 .273.5.1 液壓閥的配置形式 .283.5.2 設(shè)計集成閥塊 .283.5.3 液壓零件的質(zhì)量檢查 .28V3.6 液壓泵站的使用與檢查 .303.6.1 日常使用中的注意事項 .303.6.2 定期點檢 .304 液壓輔助元件的選用以及設(shè)計 .334.1 確定液壓泵的驅(qū)動電機(jī) .334.3 確定過濾器 .354.4 管道尺寸的確定 .364.4.1 管道尺寸的確定 .364.5 水箱的設(shè)計要點 .374.6 水箱容量的確定 .375 總結(jié)和展望 .395.1 總結(jié) .395.2 工作展望 .39致謝 .40參考文獻(xiàn) .4111 緒論1.1 研究背景及意義英國最先就進(jìn)入工業(yè)革命,第一臺水液壓機(jī)在 1795 年發(fā)明,液壓傳動技術(shù)正式標(biāo)志著開始。從第一臺液壓機(jī)的發(fā)明,到之后的 100 多年里，液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)一直是水。一戰(zhàn)爆發(fā)后,大量新鮮產(chǎn)品面世,同時液壓技術(shù)也開始廣泛應(yīng)用。歷史的推動進(jìn)入 20 世紀(jì)以后，隨著人們對工業(yè)的需求越來越大，大量的機(jī)械產(chǎn)品出世,對產(chǎn)品的要求也越來越高,伴隨著工業(yè)石油的大量發(fā)展,原油和水與之相比,原油具有優(yōu)越的綜合性,原油的密度高代替了水介質(zhì)來傳動,而提煉出來的油成為了主要傳動介質(zhì)，世界開始大量的采取工業(yè)石油,所以也得以發(fā)展了液壓傳動技術(shù)。圖 1-1 油液壓與水液壓傳動趨勢對比隨著制造行業(yè)的發(fā)展，隨著機(jī)械產(chǎn)品的越來越大,需要的功力也變得更大,因此研究人員在利用礦物質(zhì)油液作為液壓工作介質(zhì)的時候,液壓傳動的功率以及產(chǎn)品的大小都快速發(fā)展,給人類造成極大的方便。大型器械在現(xiàn)實中扮演著重要的角色,大型的液壓傳動越來越多,且精度也越來越高，但是液壓油泄漏對環(huán)境出現(xiàn)污染的缺點等等。近年來出現(xiàn)了2很多的海洋溢油事故,例如“埃克森瓦爾迪茲”號溢油污染事故,美郵輪在駛回港口途中避開冰塊時卻礁上擱淺,導(dǎo)致泄露原油,生物的活動環(huán)境造成一定的的影響,同時生物本來就稀少,還滅絕了一部分生物,給大自然和人類社會造就了一定的損失。減少環(huán)境污染重要性變得更加重要，對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和可循環(huán)能源的獲取變得很重視，人類也對清潔能源進(jìn)行了開采,但是要適量的開采。地球上大部分面積被水包圍,水是可再生資源,所以可以作為新能源在液壓技術(shù)中當(dāng)作傳動介質(zhì)，新能源的發(fā)現(xiàn)重新被科研人員所研發(fā)。同時，隨著時代的發(fā)展，各種高新技術(shù)、新材料、新工藝不斷面世，超精度加工技術(shù)也伴隨著人們需求不斷發(fā)展，利用水作為傳動介質(zhì)的技術(shù)也逐漸各國認(rèn)知，同時世界各國也激發(fā)了對于利用水作為傳動技術(shù)的研究興趣。純水的分類如表所示。水具有無污染, 安全, 清潔衛(wèi)生,可重復(fù)使用等優(yōu)點，水在工作元器件中結(jié)構(gòu)簡單、 經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點。但同樣水也有缺點,例如粘度低, 潤滑性能差及腐蝕等。世界科技在進(jìn)步，大量人員開始積極研究與開發(fā)純水液壓傳動,并且水還對環(huán)境起到保護(hù)作用,雖然是世界上的能喝的水開始減少,但最主要的是海洋中有大量的水能源。這樣的話產(chǎn)品依舊可以持續(xù)發(fā)展，這樣對人類社會具有很重要的目的,人類對原油的依賴會大大降低,現(xiàn)在因為開采原油導(dǎo)致地塌陷,庫存量也大量的減少,因為缺少原油,世界也出現(xiàn)過利用戰(zhàn)爭來搶奪,人類飽受傷病的困擾。圖 1-2 各種水分子的污染物分類研究水馬達(dá)可以讓馬達(dá)應(yīng)用于更多的場合，例如低壓機(jī)械產(chǎn)品、食品加工、醫(yī)療器械等。在獲取傳動介質(zhì)時,有了提煉的水,人們也不需要擔(dān)心,而石油終有一天會用完。在設(shè)計的時候,需要考慮水和油存在哪些差距和區(qū)別。最大的差別就是在于工作的壓力不一樣,所以零件所承受的壓力就不一樣,需要設(shè)計專用于水馬達(dá)的零部件,水馬達(dá)工作時與油馬達(dá)的泄露也不一樣,密封裝置也需要考慮。另外,泵站的設(shè)計適用于液壓泵站的專用零件。31.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀各國的科學(xué)技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)上發(fā)展很快。隨著第二次世界大戰(zhàn)之后,由于和平發(fā)展,在科技上新的產(chǎn)品不斷面世，其中新能源水出現(xiàn)在人們的眼簾,新的液壓技術(shù)已成為眾多科研人員的研究方向,而且水是可循環(huán)用品。國外最先發(fā)起這種高潮,新的產(chǎn)品越來越多。泵、電機(jī)和特殊零件的研究方向是液壓傳動技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。產(chǎn)品的更新也變得越來越快。1.2.1 國外研究情況由于世界和平發(fā)展的現(xiàn)狀,科技能力與能量提高的很快,大國之間也在科學(xué)技術(shù)上開始爭斗,很多國家的液壓技術(shù)相較于成熟。在機(jī)器上機(jī)和電結(jié)合的應(yīng)用,讓液壓傳動的性能得到了最大性能的改變,給人類大大減少了體力勞動,同時也讓機(jī)器自身之間穩(wěn)定與加工效率得到了最大性能的改變,零件的成型加工讓液壓機(jī)也成為了最常用的機(jī)器之一,很簡單方便。伴隨著二戰(zhàn)結(jié)束了,世界上沒有大規(guī)模的戰(zhàn)爭,慢慢進(jìn)入了和平時代,為此大國之間也開始科技的戰(zhàn)爭,哪個國家的技術(shù)革新速度快,就在世界上擁有說話的權(quán)力，大國之間也封鎖了大量的秘密技術(shù),以及于大量的研究人員開始冒尖,同時開始收攏人才。雖然美國和蘇聯(lián)持續(xù)冷戰(zhàn),但是美國東西方向都是被海洋圍繞，所以美國的海軍很強(qiáng)大。同時軍械上的支持也變得很重要，大量的研究人員開始研究新能源水作為工作介質(zhì),也是世界最早研制的國家。美國的研究中心研究出了如何用水來把軸承潤滑的方法,這是最早的研究發(fā)明。進(jìn)入 1960 年后，美軍的艦船研究中心和土木工程研究室長期開展了研究利用水作為工作介質(zhì)的高壓馬達(dá)和泵。經(jīng)過長期研究與實驗,科技人員研究出水馬達(dá)后,對水馬達(dá)及系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用,也測試了這種新產(chǎn)品的工作性能。實驗結(jié)果出乎意料,工作的完整性很好,泄露量也得到了保證,很好的保護(hù)了環(huán)境,當(dāng)然應(yīng)用于社會還需要大量的實驗。實驗的部分參數(shù)為：壓力為 、轉(zhuǎn)速 、過濾精度為 120m。14MPa150RP4圖 1-3Danfoss 公司生產(chǎn)圖 1-4 丹福斯的 MVM160 型產(chǎn)品1.2.2 國內(nèi)研究情況歐美國家最先開始工業(yè)革命,所以工業(yè)比較發(fā)達(dá)，而我國經(jīng)歷了大量的戰(zhàn)事,從晚清開始工業(yè)才起步,相對于其它國家較晚。對于落后的中國來說,工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，不管是對國民經(jīng)濟(jì),還是軍工業(yè)等的持續(xù)發(fā)展。也決定了國人的生活方式,從人們私人活中的液壓千斤頂?shù)酱笮凸こ唐餍?都用到液壓技術(shù)。在軍工業(yè)上也起到十分重要的作用,比如國家建設(shè)和國家安全及領(lǐng)土完整等。要利用科技來讓國家強(qiáng)勝,液壓也是十分重要的,中國想成為制5造大國以至于變成創(chuàng)造大國的話。我國就要在技術(shù)要求上變得更強(qiáng)，工程科技需要讓設(shè)備的功能滿足要求,還需要效率和精度變得更高,更好。在國家大力發(fā)展的時候,不光工廠或是研究人員要注意環(huán)境污染,和在惡劣條件是要注意要求,在人類用機(jī)器時要做到安全第一,人與機(jī)器相輔相成。對于有設(shè)備的差距和弱點要盡量減少,中國對于有些大型器械做到了世界第一,其中的液壓傳動性能肯定達(dá)到了一定的世界領(lǐng)先,只有功能強(qiáng)大和設(shè)備安全性能達(dá)到超強(qiáng)程度,才會有更多的訂單,讓各國效仿,同時人的知識面也變得更加廣闊,在世界上才有一定的說話權(quán)力,人家才會放在心上。利用水的傳動技術(shù)在中國起步的比較晚,在 90 年代才提出科技興國,有一些高校才開始研究新能源,96 年華中科技大學(xué)研究出第一個軸向柱塞式泵,有了好的開頭,打破了這一新項目的沉寂,隨后在許多的高校也對這項技術(shù)有已一定研究,當(dāng)然也有一定的不足需要來改正。從各國研究人員的研究中我們對問題有了一些發(fā)現(xiàn)：國內(nèi)外近年來對于利用水作為傳動介質(zhì)的馬達(dá)以及泵的研發(fā)上基本都是斜盤式軸向柱塞結(jié)構(gòu),因為其工作壓力可以達(dá)到很高,并且效率也比其他的類型高。在各部分專用零件上也有突破,漸漸往通用零件上靠。當(dāng)然在開發(fā)新材料的基礎(chǔ)上要尊重大自然,保護(hù)環(huán)境,提倡節(jié)能。雖然在爭斗中,液壓技術(shù)已經(jīng)取得了眾多要求方面急速進(jìn)展,也完善了許許許多多新的技術(shù)發(fā)展。雖然我國建國較晚于西方發(fā)達(dá)國家,但是本著一顆中國心,心里有著中國夢,在許多科學(xué)技術(shù)上已經(jīng)從建國初期的一無所知到現(xiàn)在的中國創(chuàng)造。前輩們一直在努力給國人帶來了美好的生活,雖然國家人均相比于西方發(fā)達(dá)國家太少,但是中國已經(jīng)有很多大城市相當(dāng)于有些發(fā)達(dá)國家了。這就是科技力量帶來的能量,同時國家也在倡導(dǎo)科技興國。也會吸引更多的人才去開發(fā)不同的設(shè)備與產(chǎn)品。62 設(shè)計并計算柱塞式水液壓馬達(dá)2.1 水馬達(dá)結(jié)構(gòu)的確定液壓馬達(dá)按照工作介質(zhì)的不同可分成兩類:可分為油馬達(dá)和水馬達(dá)。按照馬達(dá)主體結(jié)構(gòu)可以分為齒輪式馬達(dá)，葉片式馬達(dá)，螺桿式馬達(dá)，徑向柱塞式馬達(dá)，軸向柱塞式馬達(dá)等。以水作為馬達(dá)的液壓傳動介質(zhì)時，因為泄漏量較大及容積的效率不高等缺點不能選用葉片式馬達(dá)和齒輪式馬達(dá)。因為是低壓小流量,所以同時要考慮結(jié)構(gòu)簡單和低成本。同時需要方便裝配系統(tǒng),保證相鄰零部件之間的間隙等。這樣的話泄露程度會大大減少。與其它類型的馬達(dá)相比，軸向柱塞式馬達(dá)進(jìn)油口相等,外泄油口單獨設(shè)計,零件間的運動副有相對較好的潤滑特性，軸向式的結(jié)構(gòu)形式可降低對材料之間的磨損要求。軸向柱塞的水馬達(dá)因輸出的轉(zhuǎn)矩相對于齒輪式和葉片式大,容積效率也與之相比較大。也常用于大型工程器械產(chǎn)品等。軸向柱塞馬達(dá)也可分成斜盤式和斜軸式兩種，斜盤式軸向柱塞馬達(dá)低速穩(wěn)定和換向靈敏,斜軸式馬達(dá)加工比較困難，同時占用空間比例也較大。軸向式柱塞馬達(dá)分為端面配7流與閥式配流。閥式配流馬達(dá)的相比于斷面式密封性相對較好，用于高壓馬達(dá)，閥式配流型不能做軸向柱塞式泵的馬達(dá),所以端面配流型在馬達(dá)中的是常見應(yīng)用的。對比各類馬達(dá)優(yōu)缺點，最終選用斜盤式軸向柱塞馬達(dá),配流方式為端面配流。結(jié)構(gòu)如 所示。1-2、圖 2-1 軸向柱塞式馬達(dá)的主體結(jié)構(gòu)圖2.2 確定水馬達(dá)的專用零件材料此次設(shè)計的馬達(dá)是水作為工作介質(zhì)，水與油相比作為工作介質(zhì)的區(qū)別在于，液壓油自帶潤滑效果,而水遇到鋼鐵時間久了會生銹。因此在選取系統(tǒng)材料時需要選擇耐磨性很好，和耐腐蝕的材料,同時水的密度與之相比也小,密封上也需要特殊元件。或者在馬達(dá)和泵以及元件的管道上刷上一層防銹涂料。得益于當(dāng)今社會的快速發(fā)展導(dǎo)致新鮮材料及先進(jìn)工程技術(shù)的不斷面世，以至于我們可以選擇很多的材料。保護(hù)環(huán)境的要求下迅速發(fā)展的水液壓技術(shù)，軸向柱塞式水馬達(dá)的主要摩擦副的材料配對已經(jīng)被研究人員所研究。馬達(dá)元件的材料的選擇參考文獻(xiàn)查閱得知，材料分為三種，耐腐蝕合金、工程陶瓷、聚合物。根據(jù)材料的表面硬度，將柱塞式液壓馬達(dá)摩擦副的匹配形式分為。1.硬質(zhì)材料的組合通常指的是不銹鋼和陶瓷的結(jié)合。工程陶瓷有大型的 、高硬VPH度、大碎屑和良好的磨損。不銹鋼的材料表面強(qiáng)度大，所以在某些方面還是具有一定的優(yōu)勢的。但是綜合看來,這樣的配置在各種方式中并不是最好的合理方式,具有許許多多的缺陷。因此，將硬材料與硬材料結(jié)合在一起，并沒有考慮到在碎石/圓柱體摩擦部件的材料選擇中。2.柔軟光滑的材料的組合通常是塑料。因此摩擦系數(shù)降低，磨損量顯著減少。但大多數(shù)工程材料都有致命的缺陷，這是大多數(shù)具有吸收性的工程材料，工程塑料在吸收水后本身膨脹，如不銹鋼。吸收引起炎癥，炎癥增加摩擦，摩擦增加溫度，所以不考慮這個8組合。3.柔軟和堅硬的材料，與內(nèi)部和外部的摩擦材料相結(jié)合，通常被選擇這樣的組合。脂肪填充聚四氟乙烯復(fù)合聚苯乙烯復(fù)合材料、聚醚醚酮 增強(qiáng)酚醛樹脂合金 可持(pek)F102續(xù)許多工程塑料特性的條件下, 和 磨損實驗、工程塑料和不銹鋼分別N 30RPM 1我們在涂層上涂了兩個小時，終于確定了耐磨性塑料及工程PH)2%, 4-nb(17criu塑料的磨損量。圖 2-2 工程材料的磨損量實驗的證明是，隨著塑料與陶瓷層結(jié)合的時候，在陶瓷層的表面上，在覆蓋的表面上，在表面上，沒有任何明顯的東西，在不銹鋼表面 。4ph-5柱塞的材料在接觸時，除了潤滑的性能要足夠好,同時能承受機(jī)械應(yīng)力、偏轉(zhuǎn)和磨損;所以我們在選用柱塞材料時在要滿足性能的同時還需要容易加工,在大批量生產(chǎn)時保證成本合理。柱塞與缸孔摩擦副和滑靴與柱塞摩擦副,這兩個運動摩擦副決定了柱塞的工作平穩(wěn)性。在柱塞運動的這個相互摩擦副，用來靜壓支持設(shè)計，在摩擦后有一個問題很難修復(fù)。這對發(fā)動機(jī)泄漏有很大的影響。電機(jī)可以正常運轉(zhuǎn)正常運行，一旦柱子或穿孔，發(fā)動機(jī)就會減少一定功率輸出，同時壓力會急劇的減少，那樣會造成發(fā)動機(jī)可能會損壞,影響整個系統(tǒng)正常工作,生產(chǎn)周期得不到保障。設(shè)計時總會出現(xiàn)一定的誤差,出于系統(tǒng)的保護(hù),我們分析了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以及各種各樣的問題，最主要的就是材料的處理。柱塞的材料選用 ，缸體材料同樣選用4PH-17。柱塞和缸體是聯(lián)系的。在柱塞正常運動時,雖然缸孔摩擦副與柱塞摩擦副會直4PH-17接接觸，還有配流盤會與柱塞材料接觸,所以我們可以使用像滑靴一樣的材料,全部包裹起來,滑靴的材料用合金材料, 鋁青銅。當(dāng)柱塞材料返程時，我們選 。4-QA19 1Cr8Ni9T用不銹鋼。馬達(dá)和斜盤使用的是用不銹鋼、工程陶瓷等制成的，外殼與外端蓋可以使用9的不銹鋼材料。316L2.3 設(shè)計柱塞水馬達(dá)及計算主要指標(biāo)軸向柱塞馬達(dá)的主要指標(biāo)計算是電機(jī)輸出軸有多大的功率，使位移體積常數(shù)理論(或理論)，工作速度和額定壓力，根據(jù)給定的軸向柱塞馬達(dá)結(jié)構(gòu)尺寸作為依據(jù)。利用給的數(shù)據(jù)來設(shè)計并計算確定軸向柱塞式馬達(dá)。根據(jù)柱塞式馬達(dá)相關(guān)的公式來計算主要的參數(shù)等,查閱文獻(xiàn)來核查是否正確。根據(jù)給定的參數(shù)作為依據(jù)，柱塞式馬達(dá)的技術(shù)指標(biāo)設(shè)計需要達(dá)到的主要技術(shù)參數(shù)：額定壓力： ；額定轉(zhuǎn)速： ；流量： 。5MPa160r/min10L/in2.4 柱塞水馬達(dá)的機(jī)構(gòu)參數(shù)及設(shè)計4 為電機(jī)的新結(jié)構(gòu)，1 個固定斜板，電機(jī) 5 的動力輸出軸通過花鍵連接旋轉(zhuǎn)。高壓的水流穿過閥體后,進(jìn)入馬達(dá)的缸體內(nèi) 2,在水的壓力下,柱塞 3 進(jìn)行向左的運動,然后推動斜盤 1,斜盤 1 和柱塞 3 形成一個向左反向力 F,法向反力 F 正常反應(yīng)力可以分解為外向的軸向分量和垂直分量的。同理,下一個運動高壓水進(jìn)入柱塞的下腔。一反一復(fù),形成水馬達(dá)的柱塞運動。當(dāng)軸向 等于柱內(nèi)的液體壓力 的時候，垂直分量做出一定的效果,柱塞Fxy的軸線方向會產(chǎn)生一定的變形。當(dāng)柱塞沿著斜盤轉(zhuǎn)動一個周期，馬達(dá)也就旋轉(zhuǎn)一圈,同時工作介質(zhì)旋環(huán)整個系統(tǒng)的過程就完成了。圖 2-3 軸向柱塞馬達(dá)運動原理圖斜盤 缸體 柱塞 配流盤 動力輸出軸-1-2-3-4-5102.4.1 設(shè)計并確定柱塞數(shù)目 Z 與斜盤傾角 2.4.1.1 柱塞個數(shù)的確定柱塞馬達(dá)的輸油率和柱塞馬達(dá)的柱塞個數(shù) Z 有關(guān)，在保證輸油脈動率的同時,還需要考慮馬達(dá)的結(jié)構(gòu),數(shù)量越多,反而越復(fù)雜,會增加成本。從下表中可以看出,柱塞個數(shù)為奇數(shù)時,流量的不均勻系數(shù)比較低,反觀偶數(shù)個數(shù)時都比相鄰的奇數(shù)個數(shù)高很多。雖然奇數(shù)數(shù)量越多的時候, 輸油脈動率反而越來越小,相比于結(jié)構(gòu)的大小 ,所以一般情況下柱塞的個數(shù)選取奇數(shù)個數(shù), 當(dāng)選擇 7 個柱塞數(shù)目時,系統(tǒng)反而在工作的時候平穩(wěn)些。圖 2-4 柱塞馬達(dá)柱塞數(shù)目與輸油率的關(guān)系表Z 5 6 7 8 9 10 11(%)q4.99 13.93 2.55 7.81 1.52 5.02 1.042.4.1.2 設(shè)計斜盤傾角 斜盤傾角（ 般在 到 之間），正常工作的時候斜盤傾角過小的話，整體、結(jié)構(gòu)會變得過大,在正式公開的情況下，從正式的情況下開始傾斜，在柱子的直徑和主線的分布半徑 ，在主幕的直徑大小或主膜范圍內(nèi)擴(kuò)大半徑，是由于發(fā)動機(jī)整體的)r(變化和重量的增加。當(dāng)然斜傾角擴(kuò)大,整體結(jié)構(gòu)尺寸會變小,摩擦相應(yīng)的會變大,影響馬達(dá)的潤滑效果。原本系統(tǒng)的潤滑效果不佳,這樣會更容易泄漏,如果沒有角傾版斜,摩擦也會變得相應(yīng)的增大,整個系統(tǒng)的壽命會慢慢減少,這樣不經(jīng)濟(jì),經(jīng)常需要更換元件。所以從各個方向考慮傾斜角度:一般為 。、162.4.1.3 設(shè)計缸體上的分布半徑 R軸向柱塞式馬達(dá)的柱塞圓的半徑與軸向式柱塞泵的分布相類似，柱塞孔端面總面積缸體端面總面積 ，柱塞孔的分布半徑 缸體半徑。所以計算時一般取3/42/3=，取 .由此推算，2=ZD/(R) 98ZD/(6.)11取整得 ，則柱塞分布圓的直徑 ，斜盤的傾角為 。36m=R72(m)=R、162.4.2 設(shè)計柱塞直徑柱塞式液壓馬達(dá)不管用的什么介質(zhì)來工作，它們?nèi)渴侵匾脑２蝗辉趺垂ぷ髂?馬達(dá)部件是用來讓壓力變成旋轉(zhuǎn)的以達(dá)到需要做的工作。柱塞不僅是柱塞和缸體之間的轉(zhuǎn)換部件或油膜的重要部件。有了難題，才讓人設(shè)計的時候感到很復(fù)雜。同時也就有了意義的存在。在柱塞式液壓馬達(dá)的研究過程中，設(shè)計柱塞是比較麻煩的。柱塞的結(jié)構(gòu)與大小從經(jīng)濟(jì)方面考慮,它決定了后面的工做要求,同時馬達(dá)的效率與穩(wěn)定性也需要考慮,柱塞的結(jié)構(gòu)與大小從經(jīng)濟(jì)方面考慮。2.4.2.1 柱塞式液壓馬達(dá)柱塞直徑 D 的確定柱塞直徑 的尺寸精度在柱塞方式和液壓機(jī)械中起到很重要的作用,同時其還是它們d最主要的參數(shù)，從前面得到的大約估計輸油率等來確定柱塞直徑的大小，直徑一般在 35毫米以下，直徑過大后,會導(dǎo)致各個方向的移動慣性和離心慣性。當(dāng)慣性過大時,會使器械偏移過大,降低其工作時的效率。這些都是相輔相成的。馬達(dá)的排量計算公式為 ，可以得到：柱塞直徑取整數(shù) 。2m=d2.4.2.2 確定馬達(dá)柱塞的長度柱塞尺寸參數(shù)是設(shè)計包括柱塞的長度 ，球頭的半徑 以及阻尼孔直徑 。柱塞的長Lrd3度等于柱塞的最小留缸長度加上最小外伸長度加上最大行程。在液壓元器件中,工作介質(zhì)在流動的時候,各處的壓力值 相等。p設(shè)計柱塞時,合理的柱塞工作角度決定了馬達(dá)的正常工作,文章前面已經(jīng)計算過了。12一旦柱塞在卡在缸孔里整個系統(tǒng)會受到波及，所以柱塞長度 大于最小留缸長度 的比。L2l泄漏也會隨著卡缸的震動溢出馬達(dá)的外面,盡可能的不要讓因為其他元件的不合理出現(xiàn)不必要的故障,圖 2-5 柱塞的相關(guān)尺寸圖當(dāng)壓力 時：20MPal0d、2.1=當(dāng)壓力 時a.5l在高壓和低壓的情況下,馬達(dá)的狀態(tài)都有不一樣,在高壓水在工作時需要更多的留缸長度，而在低壓的情況下不需要注意這些.缸體的長度反應(yīng)了側(cè)應(yīng)力大小 7 。注意這些后才能考慮柱塞和缸孔,不能導(dǎo)致過多的碰撞。器械因為碰撞而引起震動,傳動介質(zhì)會出現(xiàn)少許的波動,同時波動會影響數(shù)據(jù)的測定。人為設(shè)計給定的額定壓力為 ，柱塞的直徑 ，2m=d取 。 0 4(m)=柱塞長度13當(dāng)選取的柱塞的材料長度對缸體側(cè)向力的產(chǎn)生一定的影響，所以需要取最大值，經(jīng)圓整取 。、m72.5=L柱塞的球頭直徑 只是一個大概值,根據(jù)公式得出：1為了加工取 。1 6m=柱塞式水液壓馬達(dá)的工作介質(zhì)用的是水的壓力傳導(dǎo)，而水與油相比,油比較粘稠一些,壓力也就大了,水流動性比較強(qiáng)，水的粘度大約是油的 3%。都知道水的密度是 1.0,而油的密度是 0.8,所以水在內(nèi)腔里時候,隨著壓力越來越大,漸漸的會出現(xiàn)泄漏，所以就要有防止泄漏的柱塞的阻尼孔。而油與水相比的密度看來,所在系統(tǒng)中設(shè)計的阻尼孔要比常規(guī)的油液傳動時要小的多,所以相應(yīng)的在機(jī)械加工的時候,越是小的尺寸越難加工制造出來，阻尼孔的內(nèi)徑為 。 尺寸由 的尺寸得到， 的尺寸計算下來要保證阻尼孔的3 1m=2 3 2設(shè)計要選好位置,不能在柱塞的球頭工作的時候最高點堵住它。則取 。2 8m=、 應(yīng)滿足以下關(guān)系式：1 2滑靴材料的 QAl9-4 鋁青銅的許用比壓， 85MPa q2 q2 142.4.3 確定滑靴的尺寸露出的柱塞末端是球狀的，這個球頭上裝了個零件就是滑靴，滑靴在回程彈簧的東西的壓力下通過一個叫回程盤的零件把這幾個柱塞上的滑靴完全的壓在斜盤上，最后傳動軸帶動缸體轉(zhuǎn)動，所有的柱塞和滑靴都隨著轉(zhuǎn)起來，因為柱塞的末端一直都通過滑靴一起靠著斜盤上，就可以循環(huán)的不斷的吸水不斷的壓水。當(dāng)高壓水進(jìn)入柱塞內(nèi)腔,水的壓力傳遞出去，軸向柱塞泵在工作的時候,滑靴會在斜盤轉(zhuǎn)動力矩的作用下形成一個膜,滑靴這個零件完全是為了組建一個靜壓系統(tǒng)，滑靴中央還有一小孔，一是為了潤滑鉸接面，二是為了達(dá)到靜平衡?；谋砻媾c斜盤接觸部分光滑，對傳動工作介質(zhì)的要求也比較高。雜質(zhì)過濾不徹底會導(dǎo)致滑靴嚴(yán)重磨損,當(dāng)然在制造時 就需要注意熱處理方式, 保證耐磨的硬度?；ッ芊鈳У膬?nèi)外半徑 和 滿足公式 和取 ，解之得1 2 1+2 D=21 0.D=2，取整得 ，則 。為了加工方便，兼顧設(shè)計要求，滑、m12.=2 、m=1 m0靴的底部直徑為 。30滑靴/斜盤副所受的液壓壓緊力總剩余壓緊力 。當(dāng)斜盤角度為零時理論壓緊力 F ,理152N=0.8F 、190.4N=7、論取整。當(dāng)出現(xiàn)雜質(zhì)過濾出現(xiàn)問題時,柱塞材料會出現(xiàn)卡死和滑靴出現(xiàn)嚴(yán)重磨損,同時滑靴與接觸點地方更容易磨損,所以容易出現(xiàn)故障的時候,這些原因需要解決方法,所以設(shè)計支撐面。在摩擦副中必須減小,接觸比減小的同時還需設(shè)置支撐面，輔助支撐分別放在密封帶內(nèi)側(cè)和外側(cè),通水槽放在輔助支撐面 ，設(shè)計的時候要留下。方便較小的接觸比,密封帶之間留有 1mm 寬度,方便輔助支撐面支撐?；サ撞孔畲蠼佑|比壓等于總剩余壓緊力與滑靴底部面積的比值：滑靴中點的圓周速度 ： V15滑靴與斜盤副的最大接觸比壓 ，得出的值要盡可能的小。smMPaVP/1057.820最大接觸比壓要比許用壓力小得多?；サ酌嫱鈴?。當(dāng)滑靴的包球直徑小于柱塞的直徑，另外需要考慮價格盡量便宜,所以在加工滑靴的包球直徑選取 。圖 2-6 滑靴的相關(guān)尺寸圖2.4.4 設(shè)計馬達(dá)軸及尺寸電機(jī)的軸是主要的驅(qū)動器,也是液壓馬達(dá)的主體。根據(jù)電機(jī)的單個旋轉(zhuǎn)位移和電機(jī)所需的壓力，可以計算出電機(jī)軸的最小軸頸。具體公式如下:其中： 馬達(dá)的額定工作壓力p、MPa馬達(dá)的單轉(zhuǎn)排量qmL/rev16馬達(dá)缸材料的剪切力( )kMPa工作介質(zhì)是水,所以柱塞式水液壓馬達(dá)的馬達(dá)軸選用不銹鋼 ，當(dāng)工作介質(zhì)時4PH-17水時,這種馬氏體沉淀硬化不銹鋼的材料能防腐和抵抗疲勞。許用剪切應(yīng)力。代入到公式得:軸端開鍵槽，在軸上需要裝軸承,因此，通常都采用滾動軸承或靜壓滑動軸承,對于軸上的密封件安裝到位，密封件之間的間隙需要在安裝的時候需要考慮到位。為了加工方便，馬達(dá)軸的最小軸頸為 ?？招妮S內(nèi)徑 ，外徑為 。為了確保馬達(dá)正常30m2m27運轉(zhuǎn)，不出現(xiàn)不必要的意外,我們需要對其進(jìn)行驗算。2.4.4 設(shè)計缸體及尺寸缸體的外形有很多,缸體是執(zhí)行元件,是一種能進(jìn)行能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換的液壓元件，輸入工作液體后，因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)對稱,液壓馬達(dá)應(yīng)能夠正、反轉(zhuǎn)。當(dāng)缸體的主軸被工作介質(zhì)的壓力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時,可以周期變化的容積和相應(yīng)的機(jī)構(gòu)。缸體的轉(zhuǎn)速范圍特別對它的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速有一定的要求。其次缸體由于在輸入壓力條件下工作，不具備自吸能力，但需要足夠的密封性,不至于泄漏，才能提供必要的起動轉(zhuǎn)矩。2.4.4.1 計算缸體外徑缸體的端面尺寸 所示7-2、17圖 2-7 缸體的端面尺寸圖根據(jù)給定的參數(shù)設(shè)計缸體需要考慮材料具備耐高溫、耐沖刷、耐腐蝕、強(qiáng)度高，能承受多大的液壓力不易變形的特點。圖 2-8 缸孔的應(yīng)力圖圖中可以得出選用缸體的材料為 ，缸體材料的許用切應(yīng)力為 。馬達(dá)的工1Cr8Ni9T18作壓力為 ，柱塞孔的內(nèi)部壓力為 ，柱塞孔內(nèi)的最大切應(yīng)力5MPa5MPa根據(jù)公式算出 ，既外圓半徑 最小應(yīng)為：D已知外圓半徑后,根據(jù)材料的許用應(yīng)力可以算出柱塞孔最小壁厚。然后核算設(shè)計的切應(yīng)力,一般情況下柱塞的兩個孔到距離需要大于 柱塞孔最小壁厚。、22.4.4.2 計算缸體長度 L0缸體的總長度可以由下列的公式得出,柱塞和缸體底部需要留取一定安全距離，柱塞取 ，而缸體底部的死腔長度為 。缸體的總長度可以得出:1 2m=2 1m=2.4.5 設(shè)計斜盤的尺寸工作介質(zhì)進(jìn)入缸體后,缸體開始旋轉(zhuǎn)，由于斜盤有一定的傾斜角，柱塞才可以在缸體中往復(fù)運動。當(dāng)工作介質(zhì)進(jìn)入吸油口,缸體容積開始增大,漸漸到達(dá)斜盤的最高點，反之缸體的容積減小。一反一復(fù)形成一個周期。只要驅(qū)動軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動，液體將繼續(xù)被吸入和排出。改變斜盤角度，斜盤固定的被稱為定量泵，不固定的稱為一個變量泵?？梢詮南铝械墓降贸?斜盤的長軸 等于 加上 。 等于 加上滑靴底面半徑D1d21d3加上余量 （ ）。斜盤的長軸 ：1r12m、斜盤的短軸長 ,一般根據(jù)經(jīng)驗取值最靠近得整數(shù),所以斜盤的短軸長405.816cosD。58m19圖 2-9 斜盤副的部分尺寸圖1-斜盤，2-滑靴，3-柱塞2.4.6 設(shè)計配流盤端板是柱塞式水壓馬達(dá)端部分配的重要部件之一。它是端面閥式液壓馬達(dá)流量盤設(shè)計中最重要的步驟之一。封閉式減壓塔板具有結(jié)構(gòu)對稱、結(jié)構(gòu)簡單的特點。閥板的閉合預(yù)壓/壓力間隔可以防止壓力的突然沖擊,讓相平衡得壓力值能瞬時連接。突然得沖擊出現(xiàn)會是缸體震動,所以保證了液壓水馬達(dá)得壽命長短及一定的穩(wěn)定性,防止引起的不良影響。圖 2-10 配流盤的部分尺寸圖根據(jù)圖中所示,上死角兩腰槽 , 所以我們利用剩余壓緊力設(shè)計法進(jìn)行基本確定，、50初步確定值依次為 ， 密封帶安裝時不留空隙,、R123442m37、24m防止泄漏,同時保證安全,而在尺寸受到壓緊系數(shù) 以及力矩平衡方程的限制。壓緊系數(shù) ，水與油密度不一樣，而工作介質(zhì)為水時缸體/配流盤摩擦副不能達(dá)到很好a.的潤滑效果，摩擦系數(shù)較高，所以壓緊系數(shù)一般取 ,較小一些。則1.0520經(jīng)計算得 =1.031，滿足要求。力矩平衡，滿足下面公式b.通過計算，左邊略等于右邊，滿足要求。3 泵站的設(shè)計泵站是驅(qū)動裝置，控制工作介質(zhì)的方向、壓力和流量。與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間用油管相連，液壓機(jī)械即可實現(xiàn)方向的變換、力量的大小及速度的快慢，推動各種液壓機(jī)械做功,各種規(guī)定的動作、工作循環(huán)，同時泵上還裝有濾網(wǎng)、空氣濾清器等，用來儲存、工作介質(zhì)得冷卻及過濾。因為具體要求具體對待,所以在給定得參數(shù)上需要設(shè)計單獨可使用得泵站,泵站需要一定得穩(wěn)定性和恒定得輸出工作介質(zhì),不能突然的沖擊其他得元件。3.1 液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求給定得參數(shù)不能隨便變動,有了技術(shù)參數(shù),才能明確設(shè)計,設(shè)計出來得元件之間才不會互相沖突,完全匹配時才能正常工作,免除不必要得故障等。元件安裝的合理,管道之間排列整齊可靠,連接處連接牢靠,傳動平穩(wěn),盡可能少的噪音。同時液壓系統(tǒng)應(yīng)該有對應(yīng)的安全保護(hù)措施,防止回路出現(xiàn)損壞和泄漏等故障。工作介質(zhì)清潔度要達(dá)到該有的規(guī)定,保證進(jìn)入系統(tǒng)前的水介質(zhì)時干凈清潔。所有元件都在核定的壓力下工作。213.1.1 系統(tǒng)的工況控制要求以及基本參數(shù)對執(zhí)行元件得工作需要了解,要實行一定得控制要求,實現(xiàn)該有的動作順序,一般是執(zhí)行元件可以實現(xiàn)變換方向,實現(xiàn)正反轉(zhuǎn),另外系統(tǒng)還需實現(xiàn)快速啟動、工進(jìn)、卸載動作順序。工作的同時保證系統(tǒng)和人員安全。同時根據(jù)給定得參數(shù)值來確定整個系統(tǒng),參數(shù)得大小決定了系統(tǒng)得額定范圍是多少,及工作量。執(zhí)行元件壓力的額定值： ,b.執(zhí)行元件流量的額定值： 。5MPa10L/min3.2 水壓泵站的設(shè)計基本原理與要求液壓系統(tǒng)中主要設(shè)計泵,缸及各個主要零部件，而泵和執(zhí)行元件馬達(dá)應(yīng)該在一起設(shè)計的。這樣保證各主要元件之間保持一定得配合度,相輔相成。同時根據(jù)實際情況,在不同位置的時候,考慮泵和馬達(dá)得位置穩(wěn)定,系統(tǒng)在工作需要可靠,盡可能得故障率要小,系統(tǒng)盡量少拆卸維修。泵盡可能得小巧簡單,能連續(xù)工作,設(shè)計得時候要注意維修得方便性。3.2.1 設(shè)計泵站的步驟一般情況下水泵與水馬達(dá)是基本相通得，畢竟工作介質(zhì)都是水,根據(jù)伯努利方程,水得額定壓力和額定流量是一樣得,而且水得密度不會隨著在系統(tǒng)內(nèi)部流動就變化,所以泄露和潤滑都是一樣處理的。所以在設(shè)計得時候可能相互間一起設(shè)計,我的設(shè)計流程如下:決定水馬達(dá)的動作順序；a.對于給定的參數(shù)進(jìn)行有效的計算;b選擇驅(qū)動元件及輔助元件；c.手繪系統(tǒng)原理圖并修改；d在手繪圖的基礎(chǔ)上用 AUTOCAD 軟件繪制完整的工作圖；e.最后檢查完畢后,編寫說明書。f3.3 繪制系統(tǒng)圖系統(tǒng)圖可以明確的看出系統(tǒng)實現(xiàn)的目的,以及需要采取的措施或手段，同時表達(dá)了圖形之間的邏輯關(guān)系等。系統(tǒng)地展開，并繪制成圖，以明確問題的重點，時尋找最佳手段或措施的一種方法。元件的類型以及元件的順序位置能一目了然。3.3.1 確定基本系統(tǒng)圖方案3.3.1.1 確定馬達(dá)調(diào)速方案22電動機(jī)和液壓馬達(dá)各有各的優(yōu)點。雖然電動機(jī)使用靈活，受限條件比較少，但是容易實現(xiàn)高速，輸出扭矩比較小。在進(jìn)出油口會有一定的沖擊,壓力過大。所以液壓馬達(dá)的使用需要一套與之配套的系統(tǒng)，可使其具有調(diào)速靈活，可以輸出極大扭矩。根據(jù)參數(shù),本次設(shè)計的馬達(dá)是個定量馬達(dá),所以速度是由進(jìn)出口的水流量決定,同時在泵的旁邊安放一個先導(dǎo)式溢流閥來保證最高的壓力值,只要在溢流閥的額定值里,壓力的大小都是由泵來提供。當(dāng)柱塞式馬達(dá)啟動的時候,進(jìn)出油口需要一個元件來調(diào)速。3.3.1.2 確定壓力控制的方案因為本次設(shè)計的是個定量馬達(dá),壓力只能維持在安全范圍內(nèi),所以馬達(dá)的壓力大小只能由于泵來提供,一般在調(diào)壓回路中,需用溢流閥來分壓,維持系統(tǒng)中的壓力平穩(wěn)恒定,溢流閥的溢流壓力必須比泵的最大輸出壓力要小,不然會損壞系統(tǒng)。本來在馬達(dá)啟動的時候,壓力會突然的增大,產(chǎn)生一定的沖擊,影響正常工作,所以在進(jìn)出油口都需要調(diào)壓的設(shè)備元器件來保護(hù)馬達(dá),選取節(jié)流閥來設(shè)定壓力值,但是節(jié)流閥的剛性差,閥口兩端的壓力差會引起流量產(chǎn)生波動,穩(wěn)定性不夠好,所以設(shè)計的時候選取調(diào)速閥放在油口出,調(diào)速閥由減壓閥和節(jié)流閥組成,既可以穩(wěn)定兩端口的壓力值,又可以穩(wěn)定流量的突然沖擊。這樣的配合方案比較合適。3.3.1.3 制定液壓系統(tǒng)的順序動作方案一般執(zhí)行元件是馬達(dá),馬達(dá)只有兩種動作,正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。在設(shè)計整個系統(tǒng)的時候,考慮到是否需要快速轉(zhuǎn)動,所以選用的是 P 型滑閥。同時處于保護(hù)人員安全和整個系統(tǒng)安全問題,所以在泵的旁邊多增加了一個二位二通閥,對泵直接卸載。3.3.2 繪制并完善液壓系統(tǒng)圖先在紙上手繪系統(tǒng)圖紙,這樣方便能一眼看出來修改圖紙,一般系統(tǒng)都是由基本的回路和元件組成,主要的就是驅(qū)動和執(zhí)行機(jī)構(gòu),外加一些控制的輔助元件和保護(hù)回路的元器件。另外還需要壓力計和溫度計去保證回路的安全,畢竟這些人眼不能看出來,在泄漏上還能看得見摸得到。當(dāng)系統(tǒng)正常工作后,需要注意系統(tǒng)的長時間工作是否會出現(xiàn)影響,一般情況下,工廠機(jī)器開啟后基本是不停息工作的,所以不能長時間的停止,整體系統(tǒng)盡量減少液壓的元件,使整個系統(tǒng)簡單,方便,快捷。同時在按鈕上不能出錯,要讓人員一眼就能明白,簡單,避免操作失誤等。元件的長時間使用會出現(xiàn)損壞時,及時需要準(zhǔn)備更換的備份,水跟油一樣使用久了后都會出現(xiàn)雜質(zhì)在工作介質(zhì)中,大部分故障都是因為內(nèi)部污染出現(xiàn)的,里面不會經(jīng)常的拆卸,就不容易發(fā)現(xiàn),所以需要工作介質(zhì)的過濾器和空氣過濾器把雜質(zhì)去除,經(jīng)常拆洗和更換過濾器,保護(hù)系統(tǒng)的安全。23圖 3-1 液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計原理圖3.4 液壓系統(tǒng)性能驗算系統(tǒng)圖完成后,按照圖紙把整個液壓系統(tǒng)確定完成,在回路的分接口安放壓力機(jī)或溫度計,測試各個點的數(shù)據(jù),保證泄漏的問題,同時盡量減少故障,在測試的時候出現(xiàn)的問題,盡可能的改進(jìn),盡量保證萬無一失。出現(xiàn)問題的地方進(jìn)行一定的改進(jìn),主要就是壓力和溶劑的損失及系統(tǒng)的效率問題。分析計算然后針對問題,對不合理的地方采取一定的防護(hù)措施。3.4.1 液壓系