植保机械中高地隙自走式喷药机的行走、转向径向柱塞泵系统设计--毕业论文.docx
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1、西南科技大学城市学院本科生毕业论文摘要径向柱塞泵是液压系统中的主要部件,它是靠柱塞在柱塞腔内的往复运动,改变柱塞腔内容积实现吸油和排油的,是容积式液压泵。对于径向柱塞泵,柱塞、滑靴、配油盘、缸体是其重要部分。柱塞是其主要受力零件之一;滑靴是高压柱塞泵常采用的形式之一,它能适应高压力高转速的需要;配油盘与缸体直接影响泵的效率和寿命。由于配油盘与缸体、滑靴与柱塞这两对高速运动副均采用了一静压力支承,省去了大容量止推轴承,因此它具有结构紧凑、零件少、工艺性好、成本低、体积小、重量轻、结构简单等优点。由于径向柱塞泵容易实现高压输出、无极变量、方便维修等优点,因而径向柱塞泵在技术经济指标上占很大优势。本
2、文设计了径向柱塞泵,应用于植保机械中高地隙自走式喷药机的行走、转向等重要系统。按照工况下必要条件,主要对柱塞、滚柱、转子、定子及驱动轴进行了设计计算,对泵盖、泵体及配流轴进行了结构设计。关键词:径向柱塞泵;植保机械;柱塞AbstractRadial piston pump is the main component of the hydraulic system, it is the plunger in the plunger cavity reciprocating motion, change the volume of the plunger cavity to achieve oil
3、 absorption and oil discharge, is the volume of hydraulic pumps.The radial piston pump, piston, slipper, valve plate, the cylinder is an important part of their. The plunger is one of the main load-bearing parts; slipper is a form of high pressure plunger pump is used, it can adapt to the needs of t
4、he high pressure high speed; valve plate and cylinder directly affects the efficiency and life of the pump. Because the two of high speed moving plate and the cylinder body and the slipper and the piston side adopts static pressure bearing capacity, eliminating the need for large thrust bearing, so
5、it has the advantages of compact structure, fewer parts, good manufacturability, low cost, small volume, light weight and simple structure etc. Radial piston pump is easy to realize high pressure output, no pole variable, convenient maintenance and other advantages, so radial piston pump in technica
6、l and economic indicators accounted for a great advantage.This paper designed a radial piston pump used in high plant protection machinery gap self-propelled sprayer walking and steering system. In accordance with the conditions necessary condition of piston, roller, rotor, stator and the drive shaf
7、t are designed and calculated on the pump cover, pump body and valve shaft structure design.Keywords: radial piston pump plunger; plant protection machinery目录第一章 绪论1.1 液压传动概述液压传动相对于机械传动是现代工业的一门重要技术,在各个机械加工设备、工程机械及船舶、飞机上都得到了广泛应用。液压传动中,液压系统是由液压泵、液压控制阀、液压执行元件(液压缸和液压马达等)和液压辅件(管道和蓄能器等)所组成。液压泵把机械能转成液体的压力能
8、,液压控制阀和液压辅件控制液压介质的压力、流量和流动方向,将液压泵输出的压力能传给执行元件,执行元件将液体压力能转换为机械能,已完成要求的工作状况。液压传动的工作原理是以油液为工作介质,依靠密封容积的变化来传递运动,依靠油液内部的压力来传递动力。液压传动系统其实是一种能量转换装置,它可以实现机械能与液压能之间的相互转换。液压传动系统主要分为以下四个部分:(1) 动力源元件是一种能量转换装置,它可以将机械能转换为液压能,最常见的元件装置就是液压泵;(2) 执行元件也是一种能量转换装置,它可以将液压能转换为机械能,最常见的元件装置就是液压泵;(3) 控制元件就是常见的液压控制阀,它的作用是控制液压
9、介质的压力、流量和流动方向,这些元件通过不同的动作机构来实现各种不同的工作状况;(4) 辅助元件除了以上描述的一些元件外,其它的元件结构系统称为辅助元件,例如常见的油箱、管道、蓄能器等。与机械制造相关的一些部门在对液压传动系统的使用时是有区分的:有的是根据它比较擅长传递动力、结构简单占空间小、可以微型化设计的特点将它应用于各种机械加工设备、工程机械及船舶、飞机上;有的是根据它比较擅长实现自动化操作的特点将它应用于各种机床上,通过程序编程来实现不同工作状况下的机床加工。如图1.1所示为一种千斤顶的液压传动系统。图1.1 千斤顶液压传动系统的工作原理图1-杠杆 2-小缸体 3-小活塞 4、7-单向
10、阀 5-吸油管 6、10-管道8-大活塞 9- 大缸体 11-截止阀 12-油箱-液压传动有以下一些优点:(1) 单位重量传递功率大,结构简单;(2) 调速范围宽,速度、扭矩、功率等均可实现无极调节;(3) 承载能力大;(4) 传动平稳,吸振能力强,便于实现频繁换向和过载保护;(5) 易于和其他方式联动,实现自动化;(6) 自润滑性好,元件寿命长;(7) 元件易实现系列化、标准化、通用化。同时,液压传动也存在以下一些缺点: (1) 制造精度和密封性能要求高;(2) 传动比不恒定;(3) 传动效率较低;(4) 温度的变化会影响其工作性能; (5) 空气进入会影响其运动的平稳性;(6) 维修和保养
11、困难。总的来说,液压传动的优点是突出的,它的缺点可以通过技术进步不断得到克服或改善。1.2 液压传动技术发展概况早期的液压传动以水作为传动介质,近代液压传动是由19世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的。由于一些液压元件缺乏成熟的技术,一些通用机床到上世纪30年代才用上了液压传动,而且还因为各自有不同的执行标准而无法进行互换通用。二战期间,液压传动技术由于功率大、反应灵敏等特点,被广泛应用到了武器的生产上,它大大提高了武器的性能,同时也极大的推动了液压技术的发展。战后,液压技术普遍由战用而推广到了民间生产,并随着各种不同的执行标准逐渐进行统一及不断完善,各类元件开始标准化、规格化、系列化生产,
12、进而也被广泛应用到了机械制造等相关行业上。上世纪60年代以后,随着电子信息技术的快速发展同时也将液压技术再次向前推动了一个层面,使它发展成为了一门包括传动、控制、检测在内的完整的自动化技术,使它在国民经济上起到了举足轻重的重要,甚至在某些领域内占有压倒性优势。当前社会的大发展,也使得液压技术在实现高压高速、大功率、高效静音、持久耐用、集成化、微型化、智能化等各个方面取得了重大的进展,在晚上比例控制、伺服控制、数子控制等技术上也取得了许多新成就。而且,随着计算机辅助设计及计算机控制技术在液压传动系统设计上的应用,更日益凸显了显著的成绩。1.3 液压泵概述液压泵是一个液压系统中的动力源,它的作用是
13、把机械能转换成液体的压力能,通过液压控制阀和液压辅助控制液压介质的压力、流量和流动方向,将液压泵输出的压力传给执行元件。液压泵按其在单位时间内所能输出的油液体积是否可以进行调节而被分为定量泵和变量泵两类;按其结构设计上的不同又可以被分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。常用液压泵的种类:(1) 按流量是否可调节可分为:变量泵和定量泵。输出流量可以根据调节的称为变量泵,流量不能调节的称为定量泵。(2) 按液压系统中常用的泵结构分为:齿轮泵、叶片泵和柱塞泵3种。齿轮泵:所占空间较小,结构相对比较简单,对有无不敏感,价格也就相对比较便宜;但是泵轴由于存在不平衡径向力,这就会造成泵体磨损严重,油液泄露较大
14、;叶片泵:按照其结构设计上的不同又可以被分为单片式和双片式。这种泵输出流量均匀、脉动小,相对比较静音,但结构设计相当复杂,吸油特性相对较差,对油污比较敏感;柱塞泵:所占空间较小,结构相对比较简单,对油污比较敏感;但是泵体由于存在不平衡径向力,这就会造成泵体磨损严重,油液泄漏较大;其结构设计相对复杂。一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。还有一些其他形式的液压泵,如螺杆泵等,但应用不如上述三种普遍。在液压传动系统中,液压泵是一种能量转换装置,它把驱动电机的机械能转换成输到系统中去的油液的压力能,供液压系统使用。液压传动系统中使用的液压泵都是容积式的。容积式泵,是通过一个封闭的空间容积的变
15、化来实现吸油和压油的;当这个封闭容腔由小向大变化时就是吸油过程,由大向小变化时就是压油过程。这种类型的泵的吸、压油孔在设计时已经在泵的腔体内进行了分离,泵每旋转一周所能达到的排量就是由其密闭的工作容腔所决定的。图1.2所示为容积式泵的工作原理。图1.2 容积式泵的工作原理1-偏心轮 2-柱塞 3-缸体 4-弹簧 5-压油阀 6-吸油阀当偏心轮1被其它动力(例如电动机)带动旋转时,柱塞2在偏心轮1和弹簧4的作用下在缸体3中往复移动。当柱塞2向右移动时,缸体中的油腔容积逐渐增大,产生局部真空,油箱中的油液便通过吸油阀6吸入;柱塞2向左移动时,缸体中的油腔容积逐渐减小,己吸入的油液便通过压油阀5输到
16、系统中去。当偏心轮不断旋转,泵就不断地吸油和压油。容积式液压泵正常工作的四个必备条件:(1) 具有密闭容积;(2) 密闭容积能交替变化;(3) 应有配流装置。其作用是保证密闭容积在吸油过程中与油箱相通,同时关闭供油通路;压油时密闭容积与供油管路相通而与油箱切断;(4) 吸油过程中油箱必须和大气相通。容积式液压泵的分类方式很多,它可按压力的大小分为低压泵、中压泵和高压泵;也可按流量是否可调节分为定量泵和变量泵;又可按泵的结构分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵,其中齿轮泵和叶片泵多用于中、低压系统,柱塞泵多用于高压系统;若按泵的输出油液方向,又可分为单向泵和双向泵。1.4 柱塞泵及其应用柱塞泵是依靠柱塞在
17、缸体孔内做往复运动时产生的容积变化进行吸油和压油的。由于柱塞和缸体内孔都是圆柱表面,容易得到高精度的配合,密封性能好,在高压下工作仍能保持较高的容积效率和总效率。因此,现在柱塞泵的形式众多,性能各异,应用非常广泛。柱塞泵的应用可以分为两大类:一类统称为“固定设备用液压装置”,如各类机床、液压机和轧钢机等;另一类统称为“移动设备用液压装置”,比如起重机、车辆和各种工程机械等。两类液压装置对液压泵的选用有较大的差异,详见表1.1。表1.1 两类不同液压装置的主要区别固定设备移动设备原动机为电动机,转速稳定,且多为1500rmin原动机多为内燃机,转速变化范围较大,一般为500rmin-4000rm
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