CN111120237A

CN111120237A - 一种新型径向液压泵

Info

Publication number: CN111120237A
Application number: CN201911368157.9A
Authority: CN
Inventors: 李民; 张海刚; 张彦芝; 姜亚琳; 李丹; 曲世永; 王秀业
Original assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2020-05-08

Abstract

一种新型径向液压泵，所述液压泵包括：壳体、传动装置、活塞装置、排量调节装置和调速装置，所述传动装置、活塞装置、排量调节装置均设于壳体内；所述壳体包括底座、架体和盖体，所述活塞装置通过活塞装置安装槽安装于所述壳体内，所述传动装置通过传动装置安装槽安装于所述壳体内,所述曲轴包括输入轴段、第一轴承段、拉杆连接套连接段和第二轴承段，所述排量调节装置包括曲柄滑动轨道和排量调节螺杆，所述调速装置为多级变速齿轮箱，所述齿轮箱的输出端与所述传动装置的输入轴段连接。该新型液压泵根据不同的流量、排量的要求能在多种场合下使用，减小了主要零部件的磨损、增加了液压泵的排量、提高了系统的效率、增加了自吸性能。

Description

一种新型径向液压泵

技术领域

本发明属于液压领域，具体提供一种新型径向液压泵。

背景技术

随着中国泵阀市场的不断扩大，整个泵阀市场的受关注度和买卖双方的活跃程度也有所增加。各种因素的变化导致泵阀市场各产品的受关注度也在发生着很大的变化。据2007年泵阀行业产品关注度的调研数据，在泵阀行业需求量的前十名产品中，活塞泵排名第二，仅次于离心泵。据统计，2005-2007年我国活塞泵的总产量、销售收入、销量都稳定上升。

活塞泵的工作原理：当电动机带动传动轴旋转时，活塞缸相对于活塞是静止的，而活塞是连在曲轴上的，当主轴旋转的时候，带动活塞一起运动，吸油的时候进油口单向阀开启，出油口单向阀关闭，压油的时候，吸油口单向阀关闭，出油口单向阀开启，只要传动轴不断旋转，就能产生连续的液压油，如今市面上现有的液压泵多为径向柱塞泵，轴向柱塞泵、齿轮泵和叶片泵。

径向柱塞泵

径向柱塞泵是把一些大小完全一样的缸筒以曲柄为圆心分布在整个泵里面，周期性改变密闭容积的大小，达到吸、排油的目的，如附图1所示。

轴向柱塞泵

轴向柱塞泵是把球头柱塞的一头固定在滑靴上，柱塞在缸筒里做往复运动，形成源源不断的液压油。轴向柱塞泵分为直轴式和斜轴式两大类。如附图2所示的为直轴式轴向柱塞泵的工作原理，这种泵主要由缸体1、配油盘2、活塞3和斜盘4组成。所有的柱塞均匀的分布在缸体上，由于需要吸油和压油斜盘在安放的时候需要和缸体平面保持一定的角度，活塞和缸体之间有一个弹簧，它的作用是让柱塞弹出，在实际工作中的时候，配油盘和斜盘固定不动。转动的时候柱塞做往复的运动。

齿轮泵

齿轮泵的结构简单，决定了它的适应环境的能力很强，价格也不高，它也有缺点，就是容积效率不高，在吸油和压油的时候，由于形成的低压和高压腔，使得齿轮泵的轴承需要承受一个不平衡力，所以工作压力不高，另一个缺点就是有流量脉动，有流量脉动就会造成噪音，压力越高噪音越高，所以这种泵在一些低压，小型工程中使用。

外啮合齿轮泵是一个主动齿轮带动一个从动齿轮，通过转动形成低压高压腔，内啮合齿轮泵是一个外圈比内圈齿数多的一种泵，两齿轮各自按照自己的轴心转动。

叶片泵

叶片泵靠离心力把叶片紧贴在定子表面，它由于自身结构决定了它工作在中压环境中，也可以在一些精度比较高的环境中工作，下面是叶片泵的结构原理，如附图3所示。该液压泵的优点为可以为液压系统提供均匀的液压油，效率很高。缺点为结构复杂，不便于制造，容易卡泵。

相对于轴向柱塞泵，活塞泵可以不需要很高的加工精度，它的密封方式用橡胶圈，由于柱塞表面与柱塞缸接触面很大，决定了柱塞泵运转速度很低，再者轴向柱塞泵自行性能不好；

相对于径向柱塞泵，虽然柱塞式的能产生很高的压力，但是它的磨损较严重；

相对于齿轮泵，齿轮泵排量不可调，所以齿轮泵相对局限；

相对于叶片泵，叶片泵结构复杂，且它是靠离心力来将叶片抵在定子上的，决定了它工作压力不高。

由于径向活塞泵的结构从而致使径向活塞泵在使用中比轴向的耐冲击，而且用的时间也相对较长，能更好地控制精度，作为一种性能较好的高压泵，在国内受到广泛关注，主要应用在大型机械、船舶、锻压设备、注塑等重型设备中。

现有技术中的径向活塞泵虽然结构简单，压力高，但主要存在的缺点是流量小，排量不可调。现有设计的径向活塞泵主要是轴配流。因为轴配流在运行的时候受到一个不平衡力的作用，里面的零件磨损的很严重，造成大量的泄漏，此外还有效率低的缺点，一般生产出来的液压泵压力不超过20MPa,由于内部结构的因素，主要是活塞与定子的接触为点接触，这种接触方式在高速运行的时候，磨损的很严重，故这种泵运行的速度一般为低速运行，限制了转速。而且这种泵尺寸大占用的空间较大。

综上所述如何解决现有设计中的主要零部件的磨损、液压泵的排量不可调控、系统的效率低、自吸性能差等问题是现阶段所需要解决的主要问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型径向液压泵，所述液压泵包括：壳体、传动装置、活塞装置、排量调节装置和调速装置，所述传动装置、活塞装置、排量调节装置均设于壳体内；

所述壳体包括底座、架体和盖体，所述架体为顶面开口的多棱柱壳体，所述架体每个侧面均设有活塞装置安装槽，所述盖体固定连接于架体顶面上，所述盖体与架体底面相对应的位置均设有传动装置安装槽；

所述活塞装置通过活塞装置安装槽安装于所述壳体内，所述活塞装置包括活塞缸和活塞，所述活塞缸顶端设有液压油出口和液压油进口，所述液压油出口和液压油进口内均设有单向阀，所述活塞设于所活塞缸内，所述活塞底端与所述传动装置连接；

所述传动装置通过传动装置安装槽安装于所述壳体内，所述传动装置为曲轴传动装置，所述曲轴传动装置包括曲轴、拉杆连接套、拉杆，

所述曲轴包括输入轴段、第一轴承段、拉杆连接套连接段和第二轴承段，所述拉杆连接套连接段设于所述第一轴承段和第二轴承段之间，所述拉杆连接套连接段包括滑动曲柄，所述滑动曲柄与拉杆连接套同轴心固定连接，所述拉杆连接套上固定连接有拉杆，所述拉杆与所述活塞连接，所述拉杆连接套连接段上还设有排量调节装置；

所述排量调节装置包括曲柄滑动轨道和排量调节螺杆，所述曲柄滑动轨道设于所述拉杆连接套连接段两侧，所述滑动曲柄设于所述曲柄滑动轨道之间，外侧曲柄滑动轨道上还设有排量调节螺杆，所述排量调节螺杆贯穿于所述拉杆连接套连接段，所述排量调节螺杆与所述滑动曲柄固定连接；

所述调速装置为多级变速齿轮箱，所述齿轮箱的输出端与所述传动装置的输入轴段连接。

进一步地，所述架体为六棱柱架体，所述架体与底座通过螺钉固定连接，所述架体与所述活塞缸通过内六角螺钉固定连接。

进一步地，所述单向阀包括阻塞球和弹簧，液压油进口单向阀阻塞球位于弹簧上方阻塞液压油进口上端，液压油出口单向阀阻塞球位于弹簧下方阻塞液压油出口下端。

进一步地，所述活塞上端设有油封，所述活塞下端设有连接口，所述连接口与拉杆固定连接。

进一步地，所述第二轴承段后端设有曲轴后盖，所述曲轴后盖与所述底座通过连接轴连接，所述连接轴两端设有支撑板。

进一步地，所述第一轴承段与所述架体之间，第二轴承与所述曲轴后盖之间均设有滚子轴承。

进一步地，所述排量调节螺杆位于所述盖体与所述曲轴后盖之间，所述排量调节螺杆底端设有螺杆限制块。

进一步地，所述拉杆连接套与所述拉杆通过螺母连接。

进一步地，所述调速装置为6级速度的变速箱，所述变速箱包括箱体，所述箱体内设有第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴，所述第一传动轴与电动机连接，第三传动轴与所述传动装置的输入轴段连接，第二传动轴设于第一传动轴与第三传动轴之间，所述第一传动轴上设有第一齿轮第二齿轮和第三齿轮，所述第三传动轴上设有第四齿轮和第五齿轮，所述第二传动轴通过三联滑移齿轮与第一传动轴连接，所述第二传动轴通过二联滑移齿轮与第三传动轴连接。

进一步地，所述箱体中央部位设有隔板，所述第一传动轴的末端，第三传动轴的首端均固定于所述隔板上，所述第二传动轴贯穿所述隔板固定于所述箱体两端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本设计的是一种新型径向液压泵，它主要包括动力部分(电动机)、调速部分(齿轮变速箱)、泵体部分(吸压油装置、调节排量装置)三部分组成，把六个活塞缸按圆周排列到缸体上，曲轴每旋转一圈，每一个缸筒都进行一次吸油和压油的过程，中间如果需要改变流量的话，可以改变齿轮变速箱里面二联滑移齿轮、三联滑移齿轮和固定齿轮的啮合组合。

轴向柱塞泵是通过改变斜盘的倾斜角度来改变排量，径向柱塞泵是通过改变中心轴与定子的距离来改变排量的，本设计改变排量的装置是利用螺杆和螺母，螺杆固定，螺母通过螺杆的旋转在滑轨上移动，改变曲柄和轴之间的距离，从而达到改变排量的目的。该新型液压泵根据不同的流量、排量的要求能在多种场合下使用，减小了主要零部件的磨损、增加了液压泵的排量、提高了系统的效率、增加了自吸性能。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为径向柱塞泵结构图；

图2为轴向柱塞泵结构图；

图3为叶片泵结构图；

图4为本发明俯视结构图；

图5为图4A-A剖视图；

图6为图4B-B剖视图。

图7为活塞缸结构图；

图8为曲轴结构图；

图9为具体实施例3曲轴受力简图；

图10为具体实施例3曲轴水平受力分析图；

图11为具体实施例3曲轴竖直受力分析图；

图12为具体实施例3曲轴水平面弯矩图；

图13为具体实施例3曲轴竖直面弯矩图；

图14为具体实施例3曲轴合成弯矩图；

图15为具体实施例3曲轴扭矩图；

图16为调速装置结构图；

图17为具体实施例6附图；

图18为具体实施例6附图；

图19为具体实施例6附图；

图20为具体实施例6附图。

具体实施方式

下面通过结合附图的形式来对本发明的具体实施方式来做进一步的详细的说明，但以下实施例仅列举的是较优选的实施例，其仅起到解释说明的作用来帮助理解本发明，并不能理解为是对本发明作的限定。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

具体实施方式1

如图4-6工作时，电机带动主轴变速箱获得六级转速，然后由变速箱传递动力到径向液压泵的主轴，再由曲轴机构带动活塞往复运动，在进油单向阀和出油单向阀的作用下，使得活塞与活塞缸始终是一个密闭的空间，密闭空间的扩大和缩小完成吸、排油。

该泵与普通的径向活塞泵的不同点是减小了活塞与定子的摩擦，主要零部件受压应力。这种泵共有6个活塞缸，能保证在快速运转下供油的连续性，在主轴方面，采用六级齿轮变速箱调节转速，同时也有径向调节螺栓，共同调节排量，径向调节螺栓的工作原理是这样的：通过转动活动的螺栓来控制固定的螺母，只要螺栓转动，螺母就可以在径向移动少量的距离，从而改变活塞的行程，优点是螺纹传动可以自锁，在平常运转的状态下，活塞可以保持同一个行程。齿轮变速箱可以为泵提供不同的转速，以适应更多的场合。

具体实施方式2

活塞缸与活塞结构参数

如图7所示一种新型径向液压泵，包括电动机、调速装置和泵体，所述泵体包括：壳体1、传动装置、活塞22装置和排量调节装置，所述传动装置、活塞22装置、排量调节装置均设于壳体1内；

所述活塞22装置通过活塞22装置安装槽安装于所述壳体1内，所述活塞22装置包括活塞缸21和活塞22，所述活塞缸21顶端设有液压油出口23和液压油进口24，所述液压油出口23和液压油进口24内均设有单向阀25，所述活塞22设于所活塞缸21内，所述活塞22底端与所述传动装置连接；

所述单向阀25包括阻塞球251和弹簧252，液压油进口单向阀阻塞球位于弹簧上方阻塞液压油进口24上端，液压油出口单向阀阻塞球位于弹簧下方阻塞液压油出口23下端。

所述活塞22上端设有油封221，所述活塞22下端设有连接口222，所述连接口222与拉杆33固定连接。

活塞缸与活塞是径向活塞泵的核心部分，他利用活塞在密闭容器里的往复运动，实现吸油与压油的目的。在活塞内部装有一对单向阀，在液压油的出口也有一个单向阀，这种泵相比较于齿轮泵的优点是活塞与内壁形成了密封腔，能大大提高容积的效率，齿轮会产生泄露，圆柱形的零件更容易提高零件之间的配合精度，密封性好，即使在高压也可以保证，另外，通过改变活塞的运动距离就可以改变排量，这种泵在工作的时候压杆和活塞受力的时候几乎只受压应力，有些金属受拉不受压，这样用相同的材料可以制造出强度更大的泵，从而增加了泵的使用时间，所以这种可以产生高压力的泵会存在于一些高压工作或者是高排量的情况下，以及大功率的液压系统。

(1)活塞主要参数计算数据

1)活塞横截面积公式

A＝πD²/2

＝314mm2

2)连杆L

L＝120mm

3)位移Sy

当活塞位移到最顶端时时S_y有最大值S_ymax＝2e₁

4)速度V公式

5)加速度a公式

6)排量q公式

Q＝AZSymax＝46cm³

整台泵的排量为46*6cm³/r。

7)流量Qt公式、实际流量Q公式)

理论流量Q_t＝qn×10^-3(l/min)

实际流量Q＝Q_t·η_v＝0.9Q_t

8)角排量q公式

每个出油口的角排量为各个单活塞角排量之和公式

9)脉动值

求得Z＝3、Z＝5、Z＝6时的排量脉动系数，同时求得活塞为偶数时的排量脉动系数，列于下表2-1所示。

表格2-1奇、偶活塞数排量脉动比较

由表格中数据可以看出，当偶数活塞数增加为奇数活塞数的两倍时，脉动率相同。即在活塞数相近的情况下，偶数活塞泵的脉动率要比奇数活塞数时大得多，这就是目前单作用液压泵和马达的设计中，多采用奇数个活塞的原因。但是偶数泵在很多方面比奇数泵简单，而且偶数泵的对称性好，所以本设计最终选择偶数活塞。

活塞的设计及强度校核

活塞泵的排量V的计算公式

其中：d为活塞泵的直径；ΔS为活塞泵的行程；Z为活塞泵数；e为偏心量。如果直径很大的时候，会导致偏心轮承受很大的力，有可能会损坏零件，零件的使用寿命大大降低，如果直径很小的话有可能会造成压杆在工作中不稳的情况，对这两种情况综合考虑，最后确定为直径为26mm,偏心距9mm。

d＝26mm，ΔS＝2e1＝18mm。

10)比压校核

活塞与活塞缸之间的最大比压公式

[P_c]＝300kgf/cm²＝29.4MPa＝29.4(N/mm²)

所以P_cmax＜[P_c]满足强度条件。

11)比功校核公式

P_cvmax＝P_cmax·V_max＝10.82MPa/(m/s)

由[P_cv]＝600kgf/cm²·s＝58.8MPa/(m/s)

所以P_cvmax＜[P_cv]。满足强度条件。

具体实施方式3

曲轴具体结构参数

如图8所示一种新型径向液压泵，包括电动机、调速装置和泵体，所述泵体包括：壳体1、传动装置、活塞22装置和排量调节装置，所述传动装置、活塞22装置、排量调节装置均设于壳体1内；

所述传动装置通过传动装置安装槽安装于所述壳体1内，所述传动装置为曲轴传动装置，所述曲轴传动装置包括曲轴31、拉杆连接套32、拉杆33，

所述曲轴31包括输入轴段311、第一轴承段312、拉杆连接套连接段313和第二轴承段314，所述拉杆连接套连接段313设于所述第一轴承段312和第二轴承段314之间，所述拉杆连接套连接段313包括滑动曲柄315，所述滑动曲柄315与拉杆连接套32同轴心固定连接，所述拉杆连接套32上固定连接有拉杆33，所述拉杆33与所述活塞22连接，所述拉杆连接套连接段313上还设有排量调节装置；

所述排量调节装置包括曲柄滑动轨道41和排量调节螺杆42，所述曲柄滑动轨道41设于所述拉杆连接套连接段313两侧，所述滑动曲柄315设于所述曲柄滑动轨道41之间，外侧曲柄滑动轨道41上还设有排量调节螺杆42，所述排量调节螺杆42贯穿于所述拉杆连接套连接段313，所述排量调节螺杆42与所述滑动曲柄315固定连接；

所述第二轴承段314后端设有曲轴后盖316，所述曲轴后盖316与所述底座11通过连接轴317连接，所述连接轴317两端设有支撑板318。

所述第一轴承段312与所述架体12之间，第二轴承与所述曲轴后盖316之间均设有滚子轴承。

所述排量调节螺杆42位于所述盖体13与所述曲轴后盖316之间，所述排量调节螺杆42底端设有螺杆限制块43。

所述拉杆连接套32与所述拉杆33通过螺母连接。

(1)选择曲轴的材料并确定许用应力

该曲轴使用的材料是42CrMo，这种材料能更好的受冲击，受弯曲能承受重载，如汽轮机主轴、大型电机轴、发动机气缸、工作压力高大型泵的主轴等。

(2)确定输入端直径

在计算直径的时候根据扭转强度估算由如表格3-1所示。

表3-1常用材料的[τ]值和A值

取A＝110用到公式

A是常数，该轴的承载情况

P为轴在工作的时候传递的功率，根据计算功率为2.5KW

N是转速N＝1400r/min

则

考虑有键槽，将直径增大5﹪则

d＝46.9(1+5﹪)mm＝49.245mm

其输入端轴直径选用为50mm。

所以输入轴段直径设计为50mm,长度为110mm。安装V带轮的伸出轴，其上有键槽。长度为60mm。

第一轴承段312、第二轴承段314，直径为60mm,长度为60mm。第一轴承段312、第二轴承段314为轴承与轴采用基孔制配合。所示轴承选用圆锥滚子轴承。

拉杆连接套连接段313为最重要的一段，是六个活塞共同连接的一根轴。中间的细轴可以在径向移动，而承载中间轴的圆盘直径是150mm。

求得总长:L＝l1+l2+l3+l4＝395mm

(3)曲轴的受力分析、强度校核

根据泵的设计要求，泵的最大工作压力为20MPa,根据公式

P＝F/S

初步设计的活塞的直径是20mm.可以根据公式计算出压力N为6820N。

如图9所示是曲轴受力简图。

下面如表3-2是分别对水平面内和竖直面内进行受力分析，求出的支反力，并填入表格中。

表格3-2曲轴受力情况

水平受力分析：如图10所示水平受力分析。

各力对2点取矩：

∑M2x＝0

R4＝8306.3(N)

各力对4点取矩:

∑M4x＝0

R2＝—8306.3(N)

竖直受力分析：如图11所示，竖直受力分析。

各力为2点取矩：

∑M_(2)Y＝0

得R4y＝14386N

∑M4y＝0

得R2y＝-4386N

求弯矩、扭矩

A：水平面弯矩：

M_1x＝0；M_2x＝0；M_3x＝R_2x·l(2.3)＝-780.8N*m

M_4x＝R_2x·l(2.4)+R_3x·l(3.4)＝398N*m

由此，可作出水平面弯矩图：如图12所示，水平面弯矩图。

通过计算可得，弯矩为零的4点与1点的距离为210mm。

B：竖直平面弯矩：

M_1Y＝0；M_2Y＝0；M_3Y＝R_2Y·l(2.3)＝-704.9(N·m)；

M_4Y＝R_2Y·l(2.4)+R_3Y·l(3.4)＝690N*m

由此可作竖直平面弯矩图如图13所示：

弯矩图中弯矩为零的3距1点的距离为180mm。

C：合成弯矩：

M₁＝0；M₂＝0；

由此，可作出合成弯矩图如图14所示：

D：扭矩如图15所示：

MN1为电机输入扭矩公式：

其中N＝PQ_t/η_m×10³(KW)

又Q_t＝q_t·n×10^-6/60(m³/s)

所以利用公式

将P＝40MPa,q_t＝4×35cm³/r，η_m＝0.95，n＝710r/min代入得

MN₂＝MN₁＝668.5(N·m)

MN3＝MN4＝668.5N*m

由以上数据算出:σe＝86.57Mpa<90Mpa。

故曲轴的强度足够。

(2)键的设计和强度校核

键是一种用来连接轴上的传动件，本次设计起到了传递扭矩的作用，连接时必须在轴上加工键槽，键的一部分被安装在轴上的键槽内，另一凸出部分则接上联轴器，这样轴与电动机就可连接在一起转动。键的种类很多，常用的有普通平键、半圆键、钩头楔键三种而本次运用的是普通平键。

根据轴的d＝50查机械手册，根据实际情况综合考虑：

泵的曲轴所用的键为：14×100，GB1096-2003

由键联接强度校核公式：

其中：

T-键所传递的扭矩，N*m

d-轴的直径，mm

l-键的工作长度，对于圆头平键l＝L-b

L-键的公称长度，b＝为键宽，mm

K-键与轮毂的接触高度，mm

[p]-许用挤压应力，MPa

查表可得：

k＝9-5.5＝3.5

b＝14mm

d＝50mm

L＝100-14＝86mm

T＝668.5N·m

所以：

查表可得：在不受冲击的情况下:[p]＝50MPa，所以p<[p]，满足强度条件。

具体实施例4

泵体的设计

一种新型径向液压泵，包括电动机、调速装置和泵体，所述泵体包括：壳体1、传动装置、活塞22装置和排量调节装置，所述传动装置、活塞22装置、排量调节装置均设于壳体1内；

所述壳体1包括底座11、架体12和盖体13，所述架体12为顶面开口的多棱柱壳体，所述架体12每个侧面均设有活塞22装置安装槽，所述盖体13固定连接于架体12顶面上，所述盖体13与架体12底面相对应的位置均设有传动装置安装槽；

所述架体12为六棱柱架体，所述架体12与底座11通过螺钉固定连接，所述架体12与所述活塞缸21通过内六角螺钉固定连接。

泵的外形尺寸为400mm,泵壳厚度为20mm，泵壳的宽度为235mm。

往复轴径活塞泵的活塞移动距离ΔS称为行程，活塞的面积A,泵缸直径为D，则活塞每往复一次的理论排液体积V为公式

再假设活塞泵的往复的次数为n，则活塞泵的理论流量为公式

由于存在活塞泵和泵缸之间的泄露以及阀与压水阀滞后泵的动作所导致倒流，每分钟所损失的液体体积q_vl，故往复的实际流量q_V＝q_vt-q_vl，引入容积效率：

则活塞泵的实际流量q_v＝ηq_vt，求η公式

查《液压气动设计计算图表》得η＝0.93≈90％

qv＝0.9×63.07＝56.763L/min

具体实施例5

如图16所示一种新型径向液压泵，包括电动机、调速装置和泵体，所述泵体包括：壳体1、传动装置、活塞22装置和排量调节装置，所述传动装置、活塞22装置、排量调节装置均设于壳体1内；

所述调速装置为6级速度的变速箱，所述变速箱包括箱体51，所述箱体51内设有第一传动轴52、第二传动轴53和第三传动轴54，所述第一传动轴与电动机连接，第三传动轴54与所述传动装置的输入轴段311连接，第二传动轴设于第一传动轴52与第三传动轴54之间，所述第一传动轴52上设有第一齿轮55、第二齿轮56和第三齿轮57，所述第三传动轴54上设有第四齿轮58和第五齿轮59，所述第二传动轴53通过三联滑移齿轮531与第一齿轮55、第二齿轮56和第三齿轮57连接，所述第二传动轴53通过二联滑移齿轮532与第四齿轮58和第五齿轮59连接。

所述箱体51中央部位设有隔板511，所述第一传动轴52的末端，第三传动轴54的首端均固定于所述隔板511上，所述第二传动轴53贯穿所述隔板511固定于所述箱体51两端。

(1)齿轮变速箱的主参数

本次设计要给泵的主轴传动6级转速，设计的主参数如表5-1所示，为了让液压泵有不同的流量，所以设计了一套主轴传动的方案，里面有传动方式的选择，还有开启、停止、变速、操控这个传动系统的方案，另外也有各种元件的组成，以及怎么排列和变速类型。传动系统的形式与整个装备的结构与性能有直接关系，和工作性能也是相匹配的，一次设计一套传动方案和传动型式，必须从整个装备的工艺上、结构上、设备的性能和耗资上考虑。

表5-1主参数

传动方案和传动形式多种多样，给液压泵配合一套最适合工作的传动方案至关重要，集中传动和分离传动这两种形式，可以通过增加传动组数来扩大变速范围，如果条件允许的话还可以用背轮结构，分支传动的方法来扩大变速范围，此外还可以用可以调速的电机，交换齿轮等来改变变速范围。

利用转速公式以及转速范围公式

又Rn＝1400/800,又因为是六级变速所以Z为6，利用公式可以求得公比的大小，

Φ＝1.12选择最适合传动系统的电机，包括选择电机的功率，电机的尺寸以及一些其他的参数，选择合理的功率，在满足系统功率的条件下尽可能的让电机充分发挥性能，这样的话即可以保证生产要求，又不会让电机经常性的轻载荷运行。

上面经过一系列的计算确定电动机的功率是5.5KW,根据车床设计手册的附录选择额定功率是5.5KW，满载转速是1440r/min。

(2)主传动方案拟定

上面设计的是新型径向液压泵，为了让液压泵有一个可以调节流量的转速调节系统，所以给液压泵设计一个变速系统，根据上述满载转速是1440r/min。转速间隔不宜过大，另外还要确定整个传动系统的开停，操作等功能。以及整个系统内部的变速元件，变速机构，如何排列。

本部分的设计采用三个轴传动的方式，分别用一组二连滑移齿轮，和一组三连滑移齿轮，其中齿轮的移动用手柄控制。

显然，传动系统的设计最合理的就是2*3的模式，如果是1*6的形式，则会导致轴向尺寸过大，在尺寸上会有一些不合理。本次设计采用的是集中传动的方式。

(3)结构式的拟定

对于6级传动式，有6种结构式和对应的结构网。分别为：

6＝1*6 6＝6*1 6＝31*23

6＝32*21 6＝21*32 6＝23*31

很显然前两种径向尺寸过大，占据较大空间，不采用。根据课本所学的知识可以得出，二连滑移和三连滑移在设计的时候要符合前多后少的原则，所以3、4终是符合要求的，还要符合扩大顺序与传动顺序相一致的原则，所以第三中符合要求，最终确定6＝31*23这种结构式。

结构式12＝31*23最后扩大组的变速范围为

允许。

由于本次设计的主轴最高转速是1400r/min,最低转速是800r/min，公比1.12最低转速根据查表机械制造装备设计P73页表2-5查的所有转速分别是：800、900、1000、1120、1250、1400。调节转速的时候用拨叉波动二联滑移齿轮，或三联滑移齿轮，与不同的齿轮相啮合。这样可以保证液压泵在高速和低速的时候都可以向液压系统中输送液压油，跟需要流量的不同，来调节转速，选择一个最适合的转速。

(4)带传动的计算

在V带传递转矩的时候，由于传递转矩是靠摩擦传递，轴间距有可能变大，而且在带与槽之间有可能会打滑，这种情况下可以缓冲一下系统的冲击以及振动，会让传动更稳定，用带轮会使结构更简单，缺点就是会使尺寸变大，一般在一些大机床中从电机到主轴的传递都是定比传动。

a选择V带

根据公式

P_ca＝K_aP＝1.1×5.5＝6.05KW

P---电动机额定功率

K_a--工作情况系数

选择A型V带，尺寸参数为D1＝112～140mm。

计算传动比：I＝1440/1400＝1.02

一般情况下皮带的受力与带轮的直径有关，直径越小，受到的力越大，所以在选择皮带的时候直径不能选择太小的，这样的话可以提高一下带轮的使用寿命。带轮的直径D₁不宜过小，即D₁≥D_min。查《机械设计》取主动轮基准直径D₁＝125mm。

由公式

D₂＝(N2/N1)*D1＝(1440/1400)*125≈125

式中：

N2-小带轮的转速；

N1-大带轮的转速。

所以，由《机械设计》取圆整为125mm。

b确定V速度公式

c初定中心距

在确定中心距的时候一般根据机床的整体布局确定，一般情况下在一个范围内选取，根据公式0.7(D₁+D₂)＜A₀＜2(D₁+D₂)mm取2*(125+125)＝500，取A₀＝500mm.

d V带的计算基准长度L₀公式

由《机械设计》表11.12，圆整到标准的计算长度Ld(L＝1400mm)。

e确定实际中心距A利用公式

A＝A0+(L-L0)/2＝500+1400-1392/2＝704mm

f验算小带轮包角α利用公式

α＝180°-(D2-D1)/A*57.5°＝180°

所以主动轮上包角合适。

g确定V带根数Z

根据《机械设计》式得

Δp₀＝0.15KW,p₀＝1.32KW

k_α＝0.98；k_l＝0.96得Z＝2.9

所以取Z＝3根

h计算预紧力

查《机械设计》，q＝0.1kg/m用公式

F0＝500(Pca/VZ)*(2.5/Ka-1)+qv2

＝130.1N

(5)传动轴的估算

传动轴属于重要的零件，传动刚度应该得满足，在安装之前应该得实现反复对它进行载荷测试，在设计的时候可以参照机床来设计，尽量减小变形只需保证轴在载荷下不发生过大的变化，

《机械设计》表16.2取第一传动轴的K＝1.05，A＝100；第二传动轴第三传动轴是花键轴，取K＝1.06，A＝2.0。

d>＝102*3e(p/n)

所以d1＝18.6取d1＝30

D2＝27.5取D2＝30

D3＝40.1取D3＝40

此轴径为平均轴径，设计时可相应调整。

(6)齿轮齿数的确定

根据电机的转速以及带轮的直径确定内部二连滑移齿轮、和三连滑移齿轮的齿数，定比传动的齿轮可以直接查机械装备设计，在计算的时候传动比是以标准公比为底数，还要注意的是就是小齿轮的齿数应该控制在大于18～20，此外在设计三连滑移齿轮的时候应注意最大的齿轮和最小的齿轮齿数应不小于4，保证华谊齿轮的外侧不能发生误碰。

扩大组的齿轮的齿数

1)ub1＝1,ub2＝1.4

2)《机械系统设计》查表5-8在u＝3.16中找出最小齿轮齿数z1,其最小齿数和s_zmin＝84，其中有Sub1有72、74、76、78、80、82、84、86、88、90、92、94、96等。Sub2有72、73、75、77、79、80、82、84、85、87、89、90、91、92等。可以选择90这个齿数和作为扩大组的齿数和。第一组是1比1传动所以齿数都是45，而第二组是公比的三次方，经过计算的齿数是37和53。

3)确定各齿轮副齿数

由ub1＝1一行找出Zb1＝45,Zb2＝90-45＝45

由ub2＝1.4一行找出Zb3＝37Zb4＝90-37＝53

基本组齿轮齿数

1)ua1＝1,ua2＝1.12,ua3＝1.25

2)《机械系统设计》查表5-8在u＝3.16中找出最小齿轮齿数z＝17,其最小齿数和ZE＝70,其中Sua1有70、72、74、76、78、80、82、84、86、88、90、92、94、96、98等，Sua2有70、72、74、76、77、78、79、80、81、83、85、87、89、91、93、94、95、96、98等，Sua3有70、72、74、75、77、79、81、82、84、86、88、91等。

3)《机械系统设计》查表5-8同时满足传动比要求的齿数和有70,72,74等。

4)考虑到减速器的尺寸,取ze＝72。

5)确定各齿轮副齿数

由ua1＝1一行找出Za1＝36.Za2＝72-36＝36

由ua2＝1.12一行找出Za3＝34.Za4＝72-34＝38

由ua3＝1.25一行找出Za5＝32.Za6＝72-32＝40

如图16中可以看到在第一传动轴和第三传动轴上是固定的齿轮，在第二传动轴上是可以滑动的齿轮，这样设计的目的是，这样第一传动轴和第三传动轴就固定不动，运行更加的平稳，在第二传动轴上安装在三个位置的轴承分别承受齿轮带来的力矩。

具体实施例6

新型径向液压泵的应用

鉴于此种泵高排量、低压力，可以将其利用在液压升降台上面，因为液压升降台不需要多快的移动速度，而且各方面结构都很简单，他只需要把物体平稳的起升到高处就达到目的了，在这里可以载液压升降台设计一个可以在x轴和y轴微动的装置，本次设计的液压升降台主要应用在摘苹果，安装路灯等等载人的装置，人可以在上面的小空间里活动。如图17所示

将设计的新型径向液压泵应用在升降车里，让泵作为三个液压缸的动力源，这种升降车的创新点在于它可以不仅在Z轴上运动，而且还可以在X、Y轴上运动，能够实现在一个空间的运动，小车可以到处行走，如图17、18、19所示

每块可移动板之间用梯形槽作为移动的滑道，既能保证安全也能保证在一个方向上移动的可靠性，如18、19所示。

每块可移动板之间用梯形槽作为移动的滑道，既能保证安全也能保证在一个方向上移动的可靠性，俯视图如19所示。

这个可以左右前后移动的升降台预期能升高到7.2m,外加底座1.4m,大约能升高8.6m。另外整个液压系统的油路图如图20所示。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种新型径向液压泵，其特征在于,所述液压泵包括电动机、调速装置和泵体，所述泵体包括：壳体(1)、传动装置、活塞装置和排量调节装置，所述传动装置、活塞装置、排量调节装置均设于壳体(1)内；

所述壳体(1)包括底座(11)、架体(12)和盖体(13)，所述架体(12)为顶面开口的多棱柱壳体，所述架体(12)每个侧面均设有活塞装置安装槽，所述盖体(13)固定连接于架体(12)顶面上，所述盖体(13)与架体(12)底面相对应的位置均设有传动装置安装槽；所述活塞装置通过活塞装置安装槽安装于所述壳体(1)内，所述活塞装置包括活塞缸(21)和活塞(22)，所述活塞缸(21)顶端设有液压油出口(23)和液压油进口(24)，所述液压油出口(23)和液压油进口(24)内均设有单向阀(25)，所述活塞(22)设于所述活塞缸(21)内，所述活塞(22)底端与所述传动装置连接；

所述传动装置通过传动装置安装槽安装于所述壳体(1)内，所述传动装置为曲轴传动装置，所述曲轴传动装置包括曲轴(31)、拉杆连接套(32)、拉杆(33)，

所述曲轴(31)包括输入轴段(311)、第一轴承段(312)、拉杆连接套连接段(313)和第二轴承段(314)，所述拉杆连接套连接段(313)设于所述第一轴承段(312)和第二轴承段(314)之间，所述拉杆连接套连接段(313)包括滑动曲柄(315)，所述滑动曲柄(315)与拉杆连接套(32)同轴心固定连接，所述拉杆连接套(32)上固定连接有拉杆(33)，所述拉杆(33)与所述活塞(22)连接，所述拉杆连接套连接段(313)上还设有排量调节装置；

所述排量调节装置包括曲柄滑动轨道(41)和排量调节螺杆(42)，所述曲柄滑动轨道(41)设于所述拉杆连接套连接段(313)两侧，所述滑动曲柄(315)设于所述曲柄滑动轨道(41)之间，外侧曲柄滑动轨道(41)上还设有排量调节螺杆(42)，所述排量调节螺杆(42)贯穿于所述拉杆连接套连接段(313)，所述排量调节螺杆(42)与所述滑动曲柄(315)固定连接；

所述调速装置为多级变速齿轮箱，所述齿轮箱的输出端与所述传动装置的输入轴段(311)连接。

2.根据权利要求1所述的新型径向液压泵，其特征在于：所述架体(12)为六棱柱架体，所述架体(12)与底座(11)通过螺钉固定连接，所述架体(12)与所述活塞缸(21)通过内六角螺钉固定连接。

3.根据权利要求1所述的新型径向液压泵，其特征在于：所述单向阀(25)包括阻塞球(251)和弹簧(252)，液压油进口单向阀阻塞球位于弹簧上方阻塞液压油进口(24)上端，液压油出口单向阀阻塞球位于弹簧下方阻塞液压油出口(23)下端。

4.根据权利要求1所述的新型径向液压泵，其特征在于：所述活塞(22)上端设有油封(221)，所述活塞(22)下端设有连接口(222)，所述连接口(222)与拉杆(33)固定连接。

5.根据权利要求1所述的新型径向液压泵，其特征在于：所述第二轴承段(314)后端设有曲轴后盖(316)，所述曲轴后盖(316)与所述底座(11)通过连接轴(317)连接，所述连接轴(317)两端设有支撑板(318)。

6.根据权利要求5所述的新型径向液压泵，其特征在于：所述第一轴承段(312)与所述架体(12)之间，第二轴承与所述曲轴后盖(316)之间均设有滚子轴承。

7.根据权利要求5所述的新型径向液压泵，其特征在于：所述排量调节螺杆(42)位于所述盖体(13)与所述曲轴后盖(316)之间，所述排量调节螺杆(42)底端设有螺杆限制块(43)。

8.根据权利要求1所述的新型径向液压泵，其特征在于：所述拉杆连接套(32)与所述拉杆(33)通过螺母连接。

9.根据权利要求1所述的新型径向液压泵，其特征在于：所述调速装置为6级速度的变速箱，所述变速箱包括箱体(51)，所述箱体(51)内设有第一传动轴(52)、第二传动轴(53)和第三传动轴(54)，所述第一传动轴与电动机连接，第三传动轴(54)与所述传动装置的输入轴段(311)连接，第二传动轴设于第一传动轴(52)与第三传动轴(54)之间，所述第一传动轴(52)上设有第一齿轮(55)、第二齿轮(56)和第三齿轮(57)，所述第三传动轴(54)上设有第四齿轮(58)和第五齿轮(59)，所述第二传动轴(53)通过三联滑移齿轮(531)与第一齿轮(55)、第二齿轮(56)和第三齿轮(57)连接，所述第二传动轴(53)通过二联滑移齿轮(532)与第四齿轮(58)和第五齿轮(59)连接。

10.根据权利要求9所述的新型径向液压泵，其特征在于：所述箱体(51)中央部位设有隔板(511)，所述第一传动轴(52)的末端，第三传动轴(54)的首端均固定于所述隔板(511)上，所述第二传动轴(53)贯穿所述隔板(511)固定于所述箱体(51)两端。