1、 本科毕业论文 （ 20 届） YB-10 叶片泵的设计 所在学院 专业班级 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文 I 摘要 摘要 液压泵是将机械能转换为液压能的能量转换装置。在液压系统中，液压泵作为动力源，向液压系统提供液压能。随着国民经济的快速发展，齿轮泵在现代 采矿设备 ,冶金设备 ,建筑机械 ,工程机械 ,农林机械 等国民经济各部门得到越来越广泛地使用， 用于发动机、汽轮机、离心压缩机、机床以及其他设备。 它是实现生产过程机械化和自动化不可缺少的机械设备。 叶片式液压泵可以根据各密封工作容积在转子旋转一周吸、排油液次数的不同，叶片泵分
2、为两类即单作用和双作用两种。即完成一次吸、排油液的单作用叶片泵和完成两次吸排油液的双作用叶片泵，单作用叶片泵多用于变量泵，工作压力最大为 7.0MPa，双作用叶片泵均为定量泵，一般工作压力亦为 7.0MPa，结构经改进的高压叶片泵最大工作压力可达到16.021.0MPa。因要求本次选择的是双作用叶片泵。 由于一般双作用叶片泵的叶片底部通压力油 ,就使得处于吸油区的叶片顶部和底部的液压作用力不平衡 ,叶片顶部以很大的压紧力抵在定子吸油区的内表面上 ,使磨损加剧 ,影响叶片泵的使用寿命 ,尤其是工作压力较高时 ,磨损更严重 。 所以在高压叶片泵的结构上必须采取措施 ,使叶片压向定子的作用力减小。常
3、用的措施有减小作用在叶片底部的油液压力 等 。 在这次毕业设计中使我又系统的学习了所学的机械基础知识，加深了对专业知识的理解和掌握。并且更深一步的了解了有关液压泵设计方面的知识，拓宽了 对机械认识的领域，为以后的工作打下了一个扎实的基础。从设计中我受益非浅。在设计中，我温故了所学过的课本上的知识；通过查阅各种各样的工具书、资料书、电子文献，我不仅学习到了很多课本以外的知识，而且掌握了如何通过查阅参考书，分析问题，解决问题；在设计中，我懂得了运用科学的态度和方法去发现问题，分析问题，解决问题；使我能更灵活地掌握和运用已经学过的知识；设计中我要面对大量繁琐的数据与公式，锻炼了我在学习与工作中不急不
4、燥、坚持不懈的意志。 关键词： 双作用叶片泵；子母叶片； 定子曲线 本科生毕业论文 II abstract abstract Pump mechanical energy is converted to hydraulic energy conversion devices. In the hydraulic system, hydraulic pump as a power source to the hydraulic system hydraulic. Along with the rapid economic development, the gear pump in modern m
5、ining equipment, metallurgical equipment, construction machinery, engineering machinery, forestry machinery and other various sectors of the national economy is increasingly widespread use for the engine, turbine, centrifugal compressors, machine tools and other equipment. It is the production proce
6、ss of mechanization and automation indispensable mechanical equipment. Leaf-hydraulic pump can be sealed in accordance with the volume of work a week in the rotor rotary absorption, ranked number of different oil, leaves pump into two categories namely, single-and dual-role of the two. That is, a co
7、mplete absorption, the single-row role in the oil leaves two suction pumps and the completion of the double row of oil pump blades, the role of single-leaf used to pump more variable pump, the pressure to 7.0 MPa, dual role of both quantitative pump vane pump , The general pressure for 7.0 MPa, the
8、improved structure of the high-pressure pump leaves the greatest pressure to reach 16.0 21.0 MPa. Because of this requirement is the choice of dual-role vane pump. As the general role of double-blade pump at the bottom of the leaf-pressure oil, makes the leaves in the oil-absorbing area at the top a
9、nd bottom of the hydraulic force imbalance, leaves a lot of pinched at the top of the arrival in the area within the stator Range On the surface, so that increased wear and affect the life of pump blades, in particular the work pressure is high, and wear more serious. So in high-pressure pump leaves
10、 the structure on the measures must be taken so that leaves the stator pressure to reduce the force. Common measures have reduced the role of leaves in the bottom of the oil pressure. In the graduation design makes me and system of learning apply mechanical foundation knowledge, deepened to understa
11、nd and grasp professional knowledge. And deeper understanding about the hydraulic pump design knowledge, and widened the field of mechanical understanding for the future work has laid a solid foundation. From design I benefit. In the design, I temperature so the learned textbook knowledge; Through c
12、onsulting various dictionaries, material books, electronic literature, I not only learned a lot of knowledge, and out of the text book by consulting reference managed to analyze and solve problems; In the design, I understand the use of scientific attitude and method to discover a problem, analyze a
13、nd solve problems; That I can be more flexible master and use has studied the knowledge; I will face in the design of the data and formula, tedious exercise I work and study in no hurry not dry and perseverance. Keywords： Hydraulic pump； Proportioning pump; Stator curve 本科生毕业论文 III 目录 前言 . 1 第 1 章 双
14、作用叶片泵设计概述 . 2 第 2 章 双作业叶片泵的结构方案的确定 . 4 2.1 叶片类型的确定 . 4 2.2 叶片数的确定 . 7 2.3 定子的确定 . 8 第 3 章 双作用叶片泵叶片的设计 . 11 3.1 初步确定叶片的参数 . 11 3.2 叶片强度计算 . 14 第 4 章 配流盘的设计 . 17 4.1 概述 . 17 4.2 出油口的配流盘 . 17 4.3 进油口配流盘 . 19 第 5 章 定子的设计 . 20 5.1 定子的参数设计 . 20 5.2 定子的具体结构尺寸及装配要求 . 24 第 6 章 转子的设计 . 26 6.1 转子的结构 . 26 6.2 转
15、子的尺寸 . 26 6.3 转子装配要求 . 27 第 7 章 花键的设计 . 28 7.1 花键轴最小直径的确定 . 28 7.2 花键强度的校核 . 28 第 8 章 传动轴的设计 . 29 8.1 轴的结构设计 . 29 8.2 确定轴上各部分的尺寸 . 29 8.3 轴的强度计算 . 30 第 9 章 轴承的选择 . 34 9.1 概述 . 34 本科生毕业论文 IV 9.2 计算转子组的质量 . 34 第 10 章 左泵体的设计 . 36 10.1 确定泵头各部 分的尺寸 . 36 第 11 章 泵体的设计 . 40 11.1 右泵体的设计 . 40 11.2 确定泵头与泵体之间的连
16、接螺钉 . 41 第 12 章 泵盖的设计 . 43 第 13 章 双作用泵的装配 . 44 小结 . 45 参 考 文 献 . 47 本科生毕业论文 1 前言 随着我国社会主义经济建设的迅速发展，液压泵作为众多液压系统的一员，在越来越多的行业和各种不同的场合得到了广泛应用。事实上，由于液压泵的独特性能，在某些行业和作业场所它已成为必不可少的液压设备。 液压泵是将机械能转换为液压能的能量转换装置。在液压系统中，液压泵作为动力源，向液压系统提供液压能。 经过本次设计毕业论文，我对双作用叶片泵有了进一步的了解。双作用叶片泵作为液压泵的 一种，具有结构紧凑、轴承受力状况好、排油量大、流量均匀、运转平
17、稳、噪声较小、寿命较长、价格较廉等优点等特点。 双作用叶片泵是由转子、定子、叶片和配流盘等组成。转子和定子中心重合，定子内表面近似为椭圆柱形，该椭圆形由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲线所组成。当转子转动时，叶片在离心力和（建压后）根部压力油的作用下，在转子槽内向外移动而压向定子内表面，由有叶片、定子的内表面、转子的外表面和两侧配流盘间就形成了若干个密封的空间，当转子按图示方向顺时针旋转时，处在小圆弧上的密封空间经过渡曲线运动到大圆弧上的 过程中，叶片外伸，密封空间增大，要吸入油液；再从大圆弧经过渡曲线运动到小圆弧的过程中，叶片被定子内壁逐渐压入槽内，密封空间容积变小，将油液从压油口
18、压出。 从设计中我受益非浅。在设计中，我温故了所学过的课本上的知识；通过查阅各种各样的工具书、资料书、电子文献，我不仅学习到了很多课本以外的知识，而且掌握了如何通过查阅参考书，分析问题，解决问题；在设计中，我懂得了运用科学的态度和方法去发现问题，分析问题，解决问题；使我能更灵活地掌握和运用已经学过的知识；设计中我要面对大量繁琐的数据与公式，锻炼了我在学习与工作中不 急不燥、坚持不懈的意志。 本科生毕业论文 2 第 1 章 双作用叶片泵设计概述 在液压传动与控制中使用最多的 液 压泵主要有齿轮式、叶片式和 柱 塞式三大类型。其中叶片泵是在近代 液压技 术发展史上最早实用 的 一种液压泵。 11
19、与齿轮泵、 柱 塞泵相比 叶 片泵具有尺寸小、重量轻、流量均匀、噪声低的突出优点。在各类液压泵中，叶片泵输出单位 液 压功率所需的重量儿乎是最轻的。由于结构比较简单，其价格 也比 柱 塞泵低， 而且 可以与齿轮泵竞争。与此同时，将叶片泵的噪声控制 在 65 68dB(A)以下的低噪声水平已经完全可能，甚至可以更低 。 这也是齿轮泵和核塞泵 所无法比拟的。 所以叶片泵广泛地应用在各种液压机械上，它的主要优点是：叶片泵具有结构紧凑、轴承受力状况好、排油量大（可制成变量泵）、流量均匀、运转平稳、噪声较小、寿命较长、价格较廉等优点，其缺点是：自吸能力较差，实用工况范围较窄，对污染物比较敏感，制造工艺较
20、复杂等。 叶片泵的类型可分为： 1、按作用次数分不同，分为单作用叶片泵、双作用叶片泵和多作用叶片泵； 2、按排量是否可变，分为定量泵和变量泵； 3、按压力等级不同，分为中低压叶片泵（ 7MPa 以下 ），中高压叶片泵（ 16MPa 以下 ）和高压叶片泵（ 20MPa 30 MPa 以下 ）。 叶片泵按其基本结构可分为平衡式叶片泵和非平衡式叶片泵两大类。 平衡式叶片泵 的 突出优点在于径向作用力得 到平衡 ，卸除 了转子 轴和 轴承 的径向负荷，因此获得广泛应用。 此次设计的双作用叶片泵是属于平衡式叶片泵。其工作原理图如图 1.1 所示。 图 1.1 双作用叶片泵原理图 双作用叶片泵的工作原理如
21、图 1.1 所示，它是由转子 1、定子 2、叶片 3 和配流盘等组成。转子和定子中心重合，定子内表面近似为椭圆柱形，该椭圆形由两段长半径圆弧、两段短半本科生毕业论文 3 径圆弧和四段过渡曲线所组成。当转子转动时，叶片在离心力和（建压后）根 部压力油的作用下，在转子槽内向外移动而压向定子内表面，由有叶片、定子的内表面、转子的外表面和两侧配流盘间就形成了若干个密封的空间，当转子按图示方向顺时针旋转时，处在小圆弧上的密封空间经过渡曲线运动到大圆弧上的过程中，叶片外伸，密封空间增大，要吸入油液；再从大圆弧经过渡曲线运动到小圆弧的过程中，叶片被定子内壁逐渐压入槽内，密封空间容积变小，将油液从压油口压出。
22、因而，转子每转一周，每个工作空间要完成两次吸油和压油，称之为双作用叶片泵。这种叶片泵由于有两个吸油腔和两个压油腔，并且各自的中心夹角是对称的，作用在转子 上的油液压力相互平衡，因此双作用叶片泵又称为卸荷式叶片泵，为了要使径向力完全平衡，密封空间数（即叶片数）应当是双数。在叶片数为 4 的整数倍时，泵的脉动率最小，为此双作用叶片泵的叶片数一般为 12 或 16 片。 10 本科生毕业论文 4 第 2 章 双作业叶片泵的结构方案的确定 本次毕业设计的型号和主要参数为 ： 双作用叶片泵的型号： YB-10; 定量叶片泵的排量为： rmlq /10 定量泵的额定压力为： 7.8p MPa ； 定量叶片
23、泵的转速为： 1450 minnr ； 定量叶片泵的容积效率为： 0.8v 。 2.1 叶片类型的确定 1、子母叶片 结构如图 2.1 所示。母叶片下部中段嵌有活动的子叶片，子叶片两侧边缘与母叶片之间形成精确的配合，既可灵活的相对滑动，又保持良好的间隙密封。在母叶片中间有一个由子叶片和母叶片围成的腰形压力油室。泵工作时，腰形油室始终与泵的压油腔相通，作用着压油腔的高压。母叶片顶部和根部的压力则随泵运转时叶片所处的区域变化，当叶片处于吸油区 时，顶部和根部均作用吸油腔的低压；当叶片处于压油区时，顶部和根部均作用压油腔的高压。在压油区，母叶片上、下作用的液压力基本平衡，叶片主要以离心力和惯性力的作
24、用与定子内表面保持接触，而在吸油区，叶片下部承受排油压力作用的面积缩小到只有腰形时所在的一段表面，这样子母叶片在吸油区对定子作用的单位静压推力只有普通叶片的 4131 ，所以大大减小叶顶对定子的接触应力，能大大减轻定子内表面的磨损，可以适应高压工作。而且子、母叶片毛坯可以通过冲压的方法获得，然后按同一厚度要求成批进行精磨 的方法加工，因此能大批量生产。 3 图 2.1 子母叶片结构及原理 2、柱销叶片 结构如图 2.2 所示。叶片底部加工成弧槽，弧槽内设有两个通到叶底的径向小孔，因此叶底容腔任何时候都作用着与叶顶大体相同的压力，实现了叶片上下的压力平衡。在吸油区，叶片顶部和根部均受吸油区压力的
25、作用，叶片靠离心力和柱销下部的高压油本科生毕业论文 5 的作用而被顶出；在压油区，叶片顶部、根部及柱销底部均承受压油区压力的作用，叶片上、下部液压作用力基本平衡，叶片主要靠离心力和惯性力与定子内表面保持接触。为了防止叶片与定子脱离，在叶片的径向通油孔上 设有阻尼孔，其作用是使叶底的容腔的油液在叶片缩进而被挤出时受到一定的阻尼，从而使叶底产生略高于压油腔的压力，适当增加叶片对定子的压紧力。柱销叶片是另一种十分有效的叶片顶出压紧机构。而且实心柱销没有压力油通过柱销顶部，对提高泵的工作压力和降低噪声有显著的效果。 缺点是：柱销与转子柱销孔的精确配合是保证柱销叶片泵质量的重要环节之一，要求既能灵活的相
26、对滑动，又能保持良好的密封。因此对转子柱销孔的加工精度要求很高，要求表面粗糙度 mRa 4.0 ，尺寸误差和几何形状偏差控制在几微米以内， 由于孔径小，在工艺上有一定的难度，要想大批量高效率的生产有一定的困难。 a) 图 2.2 柱销叶片结构及原理 a)空心柱销 b)实心柱销 1 定子 2 叶片 3 径向孔 4 阻尼孔 5 叶底容腔 6 注销 7 环状油室 8 转子 3、阶梯叶片 结构如图 2.3 所示。叶片底部的油室经转子上的孔和工作油腔相通，所以叶片顶部和底部的油压是一致的，叶片阶梯和叶片槽阶梯所形成的油室始终和配流盘上的压力油环槽相通，适当选择阶梯的宽度，可以控制叶片和定子间的接 触应力。由于阶梯叶片台阶的厚度小于叶片的厚度，所以阶梯叶片的单位静压力小于普通叶片的单位静压力，能够起到减小叶片与定子接触应力，适应高压工作的情况。
