手动液压泵运动仿真.doc

手
动
液
压
泵
运
动
仿
真

摘要
液压泵是向液压系统提供一定流量和压力的油液的动力元件，它是每个液压系统中不可缺少的核心元件，合理的选择液压泵对于液压系统的能耗、提高系统的效率、降低噪声、改善工作性能和保证系统的可靠工作都十分重要。
本设计对柱塞泵进行了分析，主要分析了柱塞泵的分类,对其中的结构，例如，柱塞的结构型式进行了分析和设计，还包括它们的受力分析与计算。还有对缸体的材料选用以及校核很关键。该设计最后对柱塞泵的优缺点进行了整体的分析，对今后的发展也进行了展望。
关键词：液压泵，运动仿真。

目录

引言 1
第一章 柱塞泵主要结构设计 2
1.1手动液压泵的主要结构与各部分的作用 2
2.2柱塞泵工作原理 2
第四章Pro/Engineer对手动液压泵的仿真 3
结论 5

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引言
随着工业技术的不断发展，液压传动也越来越广，而作为液压传动系统心脏的液压泵就显得更加重要了。在容积式液压泵中，惟有柱塞泵是实现高压﹑高速化﹑大流量的一种最理想的结构，在相同功率情况下，径向往塞泵的径向尺寸大、径向力也大，常用于大扭炬、低转速工况，做为按压马达使用。而柱塞泵结构紧凑，径向尺寸小，另外柱塞泵易于变量，能用多种方式自动调节流量，流量大。由于上述特点，柱塞泵被广泛使用于工程机械、起重运输、冶金、船舶等多种领域。航空上，普遍用于飞机液压系统、操纵系统及航空发动机燃油系统中。是飞机上所用的液压泵中最主要的一种型式。在使用配套油缸及专用工具的情况下，可以进行各种作业，例如起重、弯形、校直、剪切、铆合、装配、拆卸及一些建筑施工、军事施工等。泵站的主要特点是:高压、手动、超小型，携带方便，操作简单，应用范围广。
高压小流量手动泵以其体积小、操作简单、使方便、安全性强，广泛应用于煤炭冶金、石化、电力、机械等行业，是一种简单方便的液压动力源。以前，在我国使用的手动泵多为中等压力，高压的最大压力为70M Pa。为提高我国大型装备的安装水平，上世纪的90年代，我国机电行业引进国外的先进装配和紧固技术，在大型设备的装配与安装中，利用液压技术，采用高强度的液压螺母、液压拉紧装置、液压扳手和液压调整器作为机电设备的紧固(件)和拆装工具，作为液压螺母和液压拉紧装置等的辅助工具的超高压手动泵也同时引进。这种泵工作压力为150M Pa,排量为:1.6-26cm/次左右，带油总重量为l0kg左右。使用表明这种泵灵活方便、劳动强度低、耐用事故率少，是一种理想的小流量超高压液压动力源。
柱塞式液压泵是靠柱塞在柱塞腔内的往复运动，改变柱塞腔容积实现吸油和排油的是容积式液压泵的一种。柱塞式液压泵由于其主要零件柱塞和缸休均为圆柱形，加工方便配合精度高，密封性能好，工作压力高而得到广泛的应用。泵的内在特性是指包括产品性能、零部件质量、整机装配质量、外观质量等在内的产品固有特性，或者简称之为品质。在这一点上，是目前许多泵生产厂商所关注的也是努力在提高、改进的方面。而实际上，我们可以发现，有许多的产品在工厂检测符合发至使用单位运行后，往往达不到工厂出厂检测的效果，发生诸如过载、噪声增大，使用达不到要求或寿命降低等等方面的问题；而泵在实际当中所处的运行点或运行特征，我们称之为泵的外在特性或系统特性。
正如科学技术的发展一样，现阶段科技领域中交叉学科边缘学科越来越丰富，跨学科的共同研究是十分普遍的事情，作为泵产品的技术发展亦是如此。以屏蔽式泵为例，取消泵的轴封问题，必须从电机结构开始，单局限于泵本身是没有办法实现的；解决泵的噪声问题，除解决泵的流态和振动外，同时需要解决电机风叶的噪声和电磁场的噪声；提高潜水泵的可靠性，必须在潜水电机内加设诸如泄漏保护、过载保护等措施；提高泵的运行效率，须借助于控制技术的运用等等。这些无一不说明要发展泵技术水平，必须从配套的电机、控制技术等方面同时着手，综合考虑，最大限度地提升机电一体化综合水平。
柱塞式液压泵的显著缺点是结构比较复杂，零件制造精度高，成本也高，对油液污染敏感。这些给生产、使用和维护带来一定的困难。

第一章 柱塞泵主要结构设计
1.1手动液压泵的主要结构与各部分的作用
手动油泵由以下几部分组成：1、泵体部分；2、手柄部分：3、油箱；4、注油和卸油装置；5连接部分
1、泵体部分：泵体部分是油泵的主要部分，高压工作腔、低压工作腔、两个单向阀 、高压溢流阀(安全阀)、低压溢流阀、油口等都在上面。各处孔有机地联系在一起。两个单向阀是防止压力油回流。低压阀和高压阀的作用是压力控制，分别将压力控制在2MPa和150MPa。
2、手柄部分：主要由压杆组成。靠两个销子与泵体，靠滑套和销与柱塞杆连接，进而柱塞杆与柱塞螺纹连接。手动力作用在压杆上，带动柱塞作往复运动，产生油液的压力
3、油箱：存储油液
4、注油和卸油装置：在后座或油箱上面装有注油和卸油装置，可以方便的注卸油液。
5、连接部分:是连接油泵和油缸输送压力油液的部件。在不使用时，快速连接头与油缸脱开，油缸接头处用接头堵上，以防污物进入油管和油缸。
2.2柱塞泵工作原理
如图：

图2-1 柱塞泵工作原理
当手柄9运动时带动低压泵2高压泵l，同时供油，液压油充满工作腔后压力逐渐升高，当压力升高到调定压力时，溢流阀7开启，低压泵2的液压油回到油箱。此时，液压油基本充满工作腔，由高压柱塞继续小流量地供油提高压力当压力达到额定工作压力时，安全阀5开启，系统保持最高的工作压力。

第二章Pro/Engineer对手动液压泵的仿真
Pro/E简介Pro/Engineer是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。
1． 参数化设计和特征功能 Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。
2． 单一数据库 Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。
Pro／Engineer Pro/Engineer是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。Pro/Engineer是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持Postscript格式的彩色打印机。Pro/Engineer还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是通过标准数据交换格式来实现，用户更可配上 Pro/Engineer软件的其它模块或自行利用 C语言编程，以增强软件的功能。它在单用户环境下(没有任何附加模块)具有大部分的设计能力，组装能力(人工)和工程制图能力(不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS标准)，并且支持符合工业标准的绘图仪(HP，HPGL)和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。Pro/Engineer功能如下：
1． 特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）；
2． 参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）；
3． 通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计。
4． 支持大型、复杂组合件的设计(规则排列的系列组件，交替排列，Pro／PROGRAM的各种能用零件设计的程序化方法等)。
5． 贯穿所有应用的完全相关性(任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动)。其它辅助模块将进一步提高扩展 Pro／ENGINEER的基本功能.
具体的仿真步骤如下：
进入装配环境，首先泵体“固定”，手杆和泵体用“销钉”连接装配，手杆和滑套用“圆柱”连接装配，滑套和活塞杆用“销钉”连接装配，活塞杆和活塞用“刚体”连接装配。
装配完毕后，进入“应用程序”中的“机构”，选“电机”，“运动轴”选手杆上销孔的轴线，再进入“机构分析”，设置“终止时间”20，“帧数”10，把手杆的水平位置设为“初始位置”。选择“动画”，“播放”，“捕获”为视频。

结论
超高压手动泵的设计，最重要的是对于高压的设计，超高压液压技术对密封要求极为严格，一方面由于间隙相同时超高压力下的泄漏比常用压力下大几倍甚至几十倍；另一方面由于超高压液压装置流量较小，一般仅为1L/min左右，因而即便是微量的泄漏也会产生很大的影响，特别是对液压系统的升压和保压性能的影响尤为突出。但它与一般的液压密封还是大同小异，因此传统的密封方式是可以参考的。需要特别指出的是，由于超高压液压技术常用于尖端科学技术研究、试验和生产中，如水射流加工、金刚石合成、高温条件下三轴仪等，其密封型式有很强的针对性和局限性，所以密封常常是特殊设计的，可供选择的超高压密封元件很少。对于大多数超高压液压系统来说，参考已有的传统的密封型式，结合超高压液压系统的独特要求，进行专用密封型式的设计和制造是解决超高压密封的主要途径和方法
本人设计超高压密封虽然有它的独特管路设计，通过在一个泵体中将进出油口、输出端、各个溢流阀、各个单向阀之间的通道有机连接起来，实现各自的功能，结构比较紧凑，也是设想中的难点。通过克服空间的限制，来达到最终的目的。
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