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德國REXROTH柱塞泵配油盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

發(fā)布時(shí)間：2018/6/11

德國REXROTH柱塞泵配油盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析
德國REXROTH柱塞泵在配油盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中缸體的平衡與配流困油瞬變沖擊是主要矛盾

，是設(shè)計(jì)中的主要考慮因素

。液壓柱塞泵的配流噪聲與其配流結(jié)構(gòu)直接有關(guān)

，對(duì)配流結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是降低配流噪聲的主要途徑之一，設(shè)計(jì)上使轉(zhuǎn)換過程中柱塞腔壓力變化平緩所采取的措施是：一方面把配油盤相對(duì)斜盤偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度

，即對(duì)缸體柱塞腔孔內(nèi)的液壓油進(jìn)行預(yù)升壓或預(yù)降壓

，減小配流時(shí)柱塞腔孔與排油槽或吸油槽之間的壓差；另一方面是在預(yù)壓縮角內(nèi)加阻尼槽

、阻尼孔

，通過阻尼槽、阻尼孔向缸孔中慢慢導(dǎo)入或排出高壓油

，盡量延長配流所需的時(shí)間

，達(dá)到減小壓力變化速度的目的[3]。
偏移了吸排油腔位置的預(yù)升壓或預(yù)釋壓結(jié)構(gòu)配油盤

，是一種不對(duì)稱結(jié)構(gòu)

，它限制了液壓泵的逆轉(zhuǎn)。除此之外

，由于Δφ1和Δφ2與壓差(ps-po)和斜盤傾角β有關(guān)

，因此

，當(dāng)壓差和傾角偏離額定工況后，吸排油腔的位置便不適合了

，以致不能再壓力的平緩變化

。針對(duì)這個(gè)問題，可將斜盤軸線偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度加以改進(jìn)

，將配油盤的配流角度做成可隨工作壓力變化自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整

，但這種形式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)

。此結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是確定Δφ2和Δφ1與配流噪聲的關(guān)系

，以得到Δφ2和Δφ1的值。這種結(jié)構(gòu)適用于工作參數(shù)固定的軸向柱塞泵

。
所示

，在排油腔和吸油腔的前沿開設(shè)油孔，以使排油腔或吸油腔的壓力平緩作用于缸體柱塞腔內(nèi)

，從而避免壓力的急劇變化，不過

，通常都是采用將吸排油腔偏移并同時(shí)開設(shè)油孔的方法

，如圖5所示。N—N為斜盤中心線

，oy為配流盤中心線

，c為阻尼孔，d2段為變節(jié)流孔

，d1段為固定節(jié)流孔

，該孔與壓排腔腰形槽相通。阻尼孔c中的d1段和d2段起組合作用

，開始d2段起作用

，隨后d1段起作用。當(dāng)缸體柱塞腔吸排油口從對(duì)稱于N—N斜盤中心線的位置轉(zhuǎn)到與排油腔接通的過程中

，該缸體柱塞腔中的油液一方面由于預(yù)壓縮而使其壓力升高

；另一方面由于排油腔的油亦通過阻尼孔c進(jìn)入其中使壓力升高，從而能減少壓力沖擊

，降低噪聲

。
德國REXROTH柱塞泵所示的配油盤還是一個(gè)負(fù)重疊型配油盤，缸體窗口的包角α′大于兩腰形槽之間的過渡區(qū)間距角

。這時(shí)不存在密封區(qū)

，容積效率比正重疊型配油盤低些。在機(jī)床等要求低噪聲的工況下

，可采用此種結(jié)構(gòu)形式

。
德國REXROTH柱塞泵為了能夠協(xié)調(diào)配流噪聲的各影響量

，達(dá)到比較的配流噪聲控制效果，配油盤的阻尼結(jié)構(gòu)采用在高

、低壓腰形槽的始端設(shè)置三角阻尼槽的形式

，槽的橫切面有逐漸變化的和固定不變的兩種。阻尼槽的形狀及尺寸都直接影響到泵的降噪效果

。以柱塞腔壓瞬變過程的數(shù)學(xué)分析為理論依據(jù)

，應(yīng)用現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)中的化設(shè)計(jì)原理，對(duì)缸體旋轉(zhuǎn)式軸向柱塞泵配油盤具有兩種寬度夾角的雙級(jí)三角阻尼槽進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析(圖5)

。
    德國REXROTH柱塞泵阻尼孔為節(jié)流孔形狀的配油盤
    德國REXROTH柱塞泵三角形眉毛槽的配油盤
    德國REXROTH柱塞泵由于影響配油盤結(jié)構(gòu)的主要尺寸為三角阻尼槽的負(fù)遮蓋角θ1

、三角槽級(jí)寬度夾角β1、三角槽結(jié)束角度θ2

、三角槽級(jí)所占分度角θ和三角槽二級(jí)寬度夾角β2

，配油盤結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)變量X具有五維，即
\[X = {\{ {\theta _l}

、{\beta _1}

、,、\theta

、{\beta _2}\} ^T}\] (6)
根據(jù)配流盤各結(jié)構(gòu)尺寸間的幾何關(guān)系及優(yōu)化運(yùn)算的可行性要求

，設(shè)計(jì)變量X還要受到若干幾何約束條件和運(yùn)算可行性約束條件的限制。配流過程的特征量主要為柱塞腔壓力調(diào)量Δp

、流經(jīng)配油盤阻尼槽的流量qg

、壓力變換時(shí)間Δt和壓力變化梯度等，其中

，Δp如果太大

，會(huì)導(dǎo)致過大的壓力沖擊，引起較大噪聲

；qg如果太大會(huì)導(dǎo)致過大的流量脈動(dòng)

，引起較大流體噪聲。用Δp和qg直接表征配流噪聲

。所以優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原則定為：同時(shí)控制流量qg峰值和壓力調(diào)量的大小

，這時(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)為:
\[F\left( x \right) = \Delta + q_g^2\] (7)
配油盤結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題是一個(gè)五維非線性約束優(yōu)化設(shè)計(jì)問題

，由于目標(biāo)函數(shù)F(x)具有非線性程度大

、求導(dǎo)困難及數(shù)值計(jì)算量大等特點(diǎn)，可采用直接優(yōu)化方法中的復(fù)合形法來求解

，并編制相應(yīng)的計(jì)算軟件

。
德國REXROTH柱塞泵是采用節(jié)流孔形狀的阻尼孔，圖5是采用三角形眉毛槽作阻尼槽的

。
兩種阻尼形式的配油盤其泵的噪聲在輸出壓力變化時(shí),噪聲變化趨勢(shì)基本一致

，但在泵的排量變化時(shí)

，兩者相差較大。采用三角形眉毛槽作阻尼槽結(jié)構(gòu)形式的缺點(diǎn)是工藝性不夠穩(wěn)定

，因而泵的噪聲水平也不夠穩(wěn)定

。另外,在柱塞進(jìn)入眉毛槽的前三分之一時(shí)，由于其緩沖過流面很小

，泵的轉(zhuǎn)速高

，這部分過渡角不但緩沖效果不，而且在高壓差下的小孔節(jié)流會(huì)產(chǎn)生氣穴

，伴隨有氣穴噪聲產(chǎn)生德國REXROTH柱塞泵如在三角眉毛槽的尖部加了一個(gè)小圓孔