3D打印星型液壓泵

王碩　王成剛　呂翔亙　王士濤

【摘 要】本設(shè)計(jì)是一種由星型排列的柱塞缸組成的液壓泵。通過偏心輪機(jī)構(gòu)使柱塞沿柱塞缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)。六個(gè)柱塞缸呈星型排列，啟動(dòng)后各缸依次吸油壓油。星型液壓泵額定壓力高，油壓沖擊小，機(jī)械效率高，整體零件少，使用壽命長。整體部件采用3D打印，減少零件同時(shí)提高液壓泵的可靠性。

【關(guān)鍵詞】 六缸 油壓 效率 星型 液壓泵

液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。隨著工業(yè)快速發(fā)展，液壓泵廣泛用于船舶、礦山、冶金、機(jī)床等各類機(jī)械中，是現(xiàn)代工業(yè)的“心臟”?，F(xiàn)有液壓泵存在一些缺點(diǎn)，如齒輪泵容積效率低、工作壓力低、沖擊大及流量脈動(dòng)大等。

針對普通液壓泵的這些不足，設(shè)計(jì)了此款星型液壓泵，該星型液壓泵原理類似于星型發(fā)動(dòng)機(jī)。星型發(fā)動(dòng)機(jī)是一種氣缸環(huán)繞曲軸呈星型排列的一種柱塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。該星型液壓泵具有可靠性高、單位功率重量輕和功率提升潛力大等優(yōu)點(diǎn)。

1 星型液壓泵介紹

1.1 整體設(shè)計(jì)

星型液壓泵利用密封工作容腔的容積變化來實(shí)現(xiàn)吸壓油過程。當(dāng)柱塞里推時(shí)，工作室內(nèi)壓力小于進(jìn)口壓力時(shí)，出口閥關(guān)閉，進(jìn)口閥打開，液體進(jìn)入；柱塞外推時(shí)，工作室壓力高于出口壓力時(shí)，進(jìn)口閥關(guān)閉，出口閥打開，液體排出。當(dāng)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏心輪將柱塞從缸體中里外推，完成吸排油過程。柱塞與缸孔組成的工作容腔中油液通過配油盤與泵的吸排油腔相通。星型布置使六個(gè)柱塞缸能夠同時(shí)工作，依次吸油排油，在具有流量大的同時(shí)也能夠做到壓力平穩(wěn)。利用3D打印技術(shù)，通過合理設(shè)計(jì)復(fù)雜內(nèi)腔及缸體來減少油路和連接件等的零件數(shù)，提高裝置的可靠性（如圖1、圖2）。

1.2 各組成部分設(shè)計(jì)

該星型液壓泵主要由柱塞模塊、組合單向閥模塊、偏心輪機(jī)構(gòu)、管道、缸體和溢流閥過壓保護(hù)系統(tǒng)等組成。

（1）柱塞模塊。啟動(dòng)后偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)外表面切合的六個(gè)柱塞做往返運(yùn)動(dòng)。每個(gè)柱塞缸底部配有組合單向閥，當(dāng)柱塞向里運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓油由進(jìn)油口進(jìn)入液壓缸；當(dāng)柱塞向外運(yùn)動(dòng)時(shí)，缸體內(nèi)的油被壓入出油口。

（2）組合單向閥模塊。單向閥用于液壓系統(tǒng)中防止油流反向流動(dòng)。通過組合設(shè)計(jì)，將柱塞缸連接的進(jìn)出油口的兩單向閥設(shè)計(jì)為組合單向閥（如圖3）。

（3）偏心輪轉(zhuǎn)子軸模塊。為了在減少零件數(shù)的同時(shí)降低工作噪聲，本設(shè)計(jì)利用3D打印的優(yōu)點(diǎn)，將偏心輪與主傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)為一個(gè)整體。消除了偏心輪與轉(zhuǎn)軸的配合間隙，使液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪聲更小，更平穩(wěn)。

（4）泵體集成管路模塊。充分利用3D打印的特性，將復(fù)雜交錯(cuò)的泵體管路集成于泵體本身，減少外在管路的布置，節(jié)省了材料（如圖4）。

（5）溢流閥過壓保護(hù)模塊。系統(tǒng)正常工作時(shí)，閥門關(guān)閉。在出油管和吸油管之間添加了內(nèi)嵌式過壓保護(hù)溢流閥，當(dāng)出油管的壓力超過額定壓力時(shí)，部分液壓油會(huì)從溢流閥流回吸油管，從而實(shí)現(xiàn)了液壓油壓力的穩(wěn)定（如圖5）。

（6）缸體環(huán)布翅片模塊。由于液壓泵在工作時(shí)，液壓油的溫度較高，為此在每個(gè)缸體周圍布置了散熱翅片，一方面增強(qiáng)了散熱，另一方面增加了液壓缸的強(qiáng)度。

2 星型液壓泵的功能

（1）輸出高油壓：高壓泵的使用壓力一般為10～100MPa。六缸同時(shí)工作，六個(gè)壓油口和六個(gè)吸油口分別匯成兩條管路，實(shí)現(xiàn)液壓泵的高油壓的輸出。

（2）減小沖擊：星型液壓泵六個(gè)缸體依次間隔1/6周期到達(dá)壓力波峰，匯集后使總壓力相對平穩(wěn)，能夠很好地減小油壓的沖擊。

（3）提高容積效率：液壓泵的容積效率是指實(shí)際送出的流體和理想沒有泄漏情形下可送出流體的比例。星型液壓泵結(jié)構(gòu)緊湊，大大減小液體在泵體內(nèi)泄露的體積，提高了其容積效率。

（4）提高整體效率：星型液壓泵的容積效率高，而且采用星型排布的六缸柱塞泵方式，相當(dāng)于六個(gè)泵同時(shí)工作，可大大提高整體效率。

（5）過壓保護(hù)：內(nèi)嵌式溢流閥位于出油管和吸油管之間。系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力時(shí)，部分液壓油會(huì)從溢流閥流回吸油管，從而實(shí)現(xiàn)了液壓油壓力的穩(wěn)定。

3 主要技術(shù)參數(shù)及材料選擇

（1）偏心輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)。偏心輪機(jī)構(gòu)可以使液壓泵工作時(shí)，六個(gè)柱塞泵能夠保證總流量的穩(wěn)定，并且在柱塞泵在吸油到排油狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)避免油壓沖擊。

（2）輸出油壓參數(shù)。液壓泵的油壓分析，從柱塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律知，單個(gè)柱塞向外壓油時(shí)，其速度逐漸加快，即油壓逐漸加快，在達(dá)到半個(gè)周期時(shí)壓力達(dá)到最大值，然后變?yōu)樨?fù)壓，如此液壓泵的油壓波動(dòng)會(huì)相對較大。單缸輸出壓力與柱塞運(yùn)動(dòng)行程成一定比例關(guān)系，可知單缸的油壓沖擊為脈動(dòng)沖擊。

當(dāng)有六個(gè)相同的液壓缸同時(shí)工作時(shí)，壓力依次相隔1/6周期達(dá)到最大值，在出油管匯總后其總壓力相對較平穩(wěn)。將函數(shù)公式進(jìn)行圖形繪制，整體液壓泵輸出的壓力參數(shù)圖如圖6。

星型液壓泵可以輸出較為穩(wěn)定的油壓，給液壓泵及液壓系統(tǒng)帶來較為穩(wěn)定的工作條件。由此，星型液壓泵將會(huì)比普通液壓泵的壽命長，其所帶來的經(jīng)濟(jì)效益將隨之增加。

（3）材料的選擇。根據(jù)3D打印及液壓泵工作強(qiáng)度和剛度的要求，選擇高強(qiáng)度低合金鋼為該液壓泵的3D打印制造材料。其為可焊接的低碳工程結(jié)構(gòu)用鋼，有較高的屈服強(qiáng)度，有較好的冷熱加工成型性、焊接性，較好的抗腐蝕能力。高強(qiáng)度低合金鋼能夠承受高壓的沖擊，其綜合性能相對較好。

4 結(jié)語

星型液壓泵是以現(xiàn)有產(chǎn)品為原型，將柱塞泵進(jìn)行結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新。采用偏心輪機(jī)構(gòu)和星型排列的柱塞缸來實(shí)現(xiàn)六個(gè)柱塞的交替往復(fù)運(yùn)動(dòng)。六個(gè)缸體依次間隔1/6周期到達(dá)壓力波峰，匯集后使總壓力高且相對平穩(wěn)，流量量大而沖擊小。六個(gè)壓油口和六個(gè)吸油口分別匯成兩條管路，實(shí)現(xiàn)液壓泵的大排量工作。

星型液壓泵零件可采用標(biāo)準(zhǔn)件，3D打印可滿足泵體復(fù)雜結(jié)構(gòu)的要求，安全系數(shù)相對較高。星型液壓泵克服普通液壓泵存在沖擊大流量小的缺點(diǎn)，這對一些精密油路控制系統(tǒng)有著較高的應(yīng)用市場。星型液壓泵的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)使其占有未來液壓泵行業(yè)一定份額，同時(shí)它也將會(huì)是未來大功率液壓泵發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域，其市場前景將非常廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭文生，等.機(jī)械設(shè)計(jì).第2版.武漢：華中科技大學(xué)，2000.

[2]曲彩云，等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3]許賢良，韋文術(shù).液壓缸及其設(shè)計(jì).第5版.北京：國防工業(yè)出版社，2011.

[4]聞德生.液壓元件的創(chuàng)新與發(fā)展.第4版.北京：航空工業(yè)出版社，2009.endprint

【摘 要】本設(shè)計(jì)是一種由星型排列的柱塞缸組成的液壓泵。通過偏心輪機(jī)構(gòu)使柱塞沿柱塞缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)。六個(gè)柱塞缸呈星型排列，啟動(dòng)后各缸依次吸油壓油。星型液壓泵額定壓力高，油壓沖擊小，機(jī)械效率高，整體零件少，使用壽命長。整體部件采用3D打印，減少零件同時(shí)提高液壓泵的可靠性。

【關(guān)鍵詞】 六缸 油壓 效率 星型 液壓泵

液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。隨著工業(yè)快速發(fā)展，液壓泵廣泛用于船舶、礦山、冶金、機(jī)床等各類機(jī)械中，是現(xiàn)代工業(yè)的“心臟”?，F(xiàn)有液壓泵存在一些缺點(diǎn)，如齒輪泵容積效率低、工作壓力低、沖擊大及流量脈動(dòng)大等。

針對普通液壓泵的這些不足，設(shè)計(jì)了此款星型液壓泵，該星型液壓泵原理類似于星型發(fā)動(dòng)機(jī)。星型發(fā)動(dòng)機(jī)是一種氣缸環(huán)繞曲軸呈星型排列的一種柱塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。該星型液壓泵具有可靠性高、單位功率重量輕和功率提升潛力大等優(yōu)點(diǎn)。

1 星型液壓泵介紹

1.1 整體設(shè)計(jì)

星型液壓泵利用密封工作容腔的容積變化來實(shí)現(xiàn)吸壓油過程。當(dāng)柱塞里推時(shí)，工作室內(nèi)壓力小于進(jìn)口壓力時(shí)，出口閥關(guān)閉，進(jìn)口閥打開，液體進(jìn)入；柱塞外推時(shí)，工作室壓力高于出口壓力時(shí)，進(jìn)口閥關(guān)閉，出口閥打開，液體排出。當(dāng)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏心輪將柱塞從缸體中里外推，完成吸排油過程。柱塞與缸孔組成的工作容腔中油液通過配油盤與泵的吸排油腔相通。星型布置使六個(gè)柱塞缸能夠同時(shí)工作，依次吸油排油，在具有流量大的同時(shí)也能夠做到壓力平穩(wěn)。利用3D打印技術(shù)，通過合理設(shè)計(jì)復(fù)雜內(nèi)腔及缸體來減少油路和連接件等的零件數(shù)，提高裝置的可靠性（如圖1、圖2）。

1.2 各組成部分設(shè)計(jì)

該星型液壓泵主要由柱塞模塊、組合單向閥模塊、偏心輪機(jī)構(gòu)、管道、缸體和溢流閥過壓保護(hù)系統(tǒng)等組成。

（1）柱塞模塊。啟動(dòng)后偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)外表面切合的六個(gè)柱塞做往返運(yùn)動(dòng)。每個(gè)柱塞缸底部配有組合單向閥，當(dāng)柱塞向里運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓油由進(jìn)油口進(jìn)入液壓缸；當(dāng)柱塞向外運(yùn)動(dòng)時(shí)，缸體內(nèi)的油被壓入出油口。

（2）組合單向閥模塊。單向閥用于液壓系統(tǒng)中防止油流反向流動(dòng)。通過組合設(shè)計(jì)，將柱塞缸連接的進(jìn)出油口的兩單向閥設(shè)計(jì)為組合單向閥（如圖3）。

（3）偏心輪轉(zhuǎn)子軸模塊。為了在減少零件數(shù)的同時(shí)降低工作噪聲，本設(shè)計(jì)利用3D打印的優(yōu)點(diǎn)，將偏心輪與主傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)為一個(gè)整體。消除了偏心輪與轉(zhuǎn)軸的配合間隙，使液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪聲更小，更平穩(wěn)。

（4）泵體集成管路模塊。充分利用3D打印的特性，將復(fù)雜交錯(cuò)的泵體管路集成于泵體本身，減少外在管路的布置，節(jié)省了材料（如圖4）。

（5）溢流閥過壓保護(hù)模塊。系統(tǒng)正常工作時(shí)，閥門關(guān)閉。在出油管和吸油管之間添加了內(nèi)嵌式過壓保護(hù)溢流閥，當(dāng)出油管的壓力超過額定壓力時(shí)，部分液壓油會(huì)從溢流閥流回吸油管，從而實(shí)現(xiàn)了液壓油壓力的穩(wěn)定（如圖5）。

（6）缸體環(huán)布翅片模塊。由于液壓泵在工作時(shí)，液壓油的溫度較高，為此在每個(gè)缸體周圍布置了散熱翅片，一方面增強(qiáng)了散熱，另一方面增加了液壓缸的強(qiáng)度。

2 星型液壓泵的功能

（1）輸出高油壓：高壓泵的使用壓力一般為10～100MPa。六缸同時(shí)工作，六個(gè)壓油口和六個(gè)吸油口分別匯成兩條管路，實(shí)現(xiàn)液壓泵的高油壓的輸出。

（2）減小沖擊：星型液壓泵六個(gè)缸體依次間隔1/6周期到達(dá)壓力波峰，匯集后使總壓力相對平穩(wěn)，能夠很好地減小油壓的沖擊。

（3）提高容積效率：液壓泵的容積效率是指實(shí)際送出的流體和理想沒有泄漏情形下可送出流體的比例。星型液壓泵結(jié)構(gòu)緊湊，大大減小液體在泵體內(nèi)泄露的體積，提高了其容積效率。

（4）提高整體效率：星型液壓泵的容積效率高，而且采用星型排布的六缸柱塞泵方式，相當(dāng)于六個(gè)泵同時(shí)工作，可大大提高整體效率。

（5）過壓保護(hù)：內(nèi)嵌式溢流閥位于出油管和吸油管之間。系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力時(shí)，部分液壓油會(huì)從溢流閥流回吸油管，從而實(shí)現(xiàn)了液壓油壓力的穩(wěn)定。

3 主要技術(shù)參數(shù)及材料選擇

（1）偏心輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)。偏心輪機(jī)構(gòu)可以使液壓泵工作時(shí)，六個(gè)柱塞泵能夠保證總流量的穩(wěn)定，并且在柱塞泵在吸油到排油狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)避免油壓沖擊。

（2）輸出油壓參數(shù)。液壓泵的油壓分析，從柱塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律知，單個(gè)柱塞向外壓油時(shí)，其速度逐漸加快，即油壓逐漸加快，在達(dá)到半個(gè)周期時(shí)壓力達(dá)到最大值，然后變?yōu)樨?fù)壓，如此液壓泵的油壓波動(dòng)會(huì)相對較大。單缸輸出壓力與柱塞運(yùn)動(dòng)行程成一定比例關(guān)系，可知單缸的油壓沖擊為脈動(dòng)沖擊。

當(dāng)有六個(gè)相同的液壓缸同時(shí)工作時(shí)，壓力依次相隔1/6周期達(dá)到最大值，在出油管匯總后其總壓力相對較平穩(wěn)。將函數(shù)公式進(jìn)行圖形繪制，整體液壓泵輸出的壓力參數(shù)圖如圖6。

星型液壓泵可以輸出較為穩(wěn)定的油壓，給液壓泵及液壓系統(tǒng)帶來較為穩(wěn)定的工作條件。由此，星型液壓泵將會(huì)比普通液壓泵的壽命長，其所帶來的經(jīng)濟(jì)效益將隨之增加。

（3）材料的選擇。根據(jù)3D打印及液壓泵工作強(qiáng)度和剛度的要求，選擇高強(qiáng)度低合金鋼為該液壓泵的3D打印制造材料。其為可焊接的低碳工程結(jié)構(gòu)用鋼，有較高的屈服強(qiáng)度，有較好的冷熱加工成型性、焊接性，較好的抗腐蝕能力。高強(qiáng)度低合金鋼能夠承受高壓的沖擊，其綜合性能相對較好。

4 結(jié)語

星型液壓泵是以現(xiàn)有產(chǎn)品為原型，將柱塞泵進(jìn)行結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新。采用偏心輪機(jī)構(gòu)和星型排列的柱塞缸來實(shí)現(xiàn)六個(gè)柱塞的交替往復(fù)運(yùn)動(dòng)。六個(gè)缸體依次間隔1/6周期到達(dá)壓力波峰，匯集后使總壓力高且相對平穩(wěn)，流量量大而沖擊小。六個(gè)壓油口和六個(gè)吸油口分別匯成兩條管路，實(shí)現(xiàn)液壓泵的大排量工作。

星型液壓泵零件可采用標(biāo)準(zhǔn)件，3D打印可滿足泵體復(fù)雜結(jié)構(gòu)的要求，安全系數(shù)相對較高。星型液壓泵克服普通液壓泵存在沖擊大流量小的缺點(diǎn)，這對一些精密油路控制系統(tǒng)有著較高的應(yīng)用市場。星型液壓泵的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)使其占有未來液壓泵行業(yè)一定份額，同時(shí)它也將會(huì)是未來大功率液壓泵發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域，其市場前景將非常廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭文生，等.機(jī)械設(shè)計(jì).第2版.武漢：華中科技大學(xué)，2000.

[2]曲彩云，等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3]許賢良，韋文術(shù).液壓缸及其設(shè)計(jì).第5版.北京：國防工業(yè)出版社，2011.

[4]聞德生.液壓元件的創(chuàng)新與發(fā)展.第4版.北京：航空工業(yè)出版社，2009.endprint

【摘 要】本設(shè)計(jì)是一種由星型排列的柱塞缸組成的液壓泵。通過偏心輪機(jī)構(gòu)使柱塞沿柱塞缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)。六個(gè)柱塞缸呈星型排列，啟動(dòng)后各缸依次吸油壓油。星型液壓泵額定壓力高，油壓沖擊小，機(jī)械效率高，整體零件少，使用壽命長。整體部件采用3D打印，減少零件同時(shí)提高液壓泵的可靠性。

【關(guān)鍵詞】 六缸 油壓 效率 星型 液壓泵

液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。隨著工業(yè)快速發(fā)展，液壓泵廣泛用于船舶、礦山、冶金、機(jī)床等各類機(jī)械中，是現(xiàn)代工業(yè)的“心臟”?，F(xiàn)有液壓泵存在一些缺點(diǎn)，如齒輪泵容積效率低、工作壓力低、沖擊大及流量脈動(dòng)大等。

針對普通液壓泵的這些不足，設(shè)計(jì)了此款星型液壓泵，該星型液壓泵原理類似于星型發(fā)動(dòng)機(jī)。星型發(fā)動(dòng)機(jī)是一種氣缸環(huán)繞曲軸呈星型排列的一種柱塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。該星型液壓泵具有可靠性高、單位功率重量輕和功率提升潛力大等優(yōu)點(diǎn)。

1 星型液壓泵介紹

1.1 整體設(shè)計(jì)

星型液壓泵利用密封工作容腔的容積變化來實(shí)現(xiàn)吸壓油過程。當(dāng)柱塞里推時(shí)，工作室內(nèi)壓力小于進(jìn)口壓力時(shí)，出口閥關(guān)閉，進(jìn)口閥打開，液體進(jìn)入；柱塞外推時(shí)，工作室壓力高于出口壓力時(shí)，進(jìn)口閥關(guān)閉，出口閥打開，液體排出。當(dāng)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏心輪將柱塞從缸體中里外推，完成吸排油過程。柱塞與缸孔組成的工作容腔中油液通過配油盤與泵的吸排油腔相通。星型布置使六個(gè)柱塞缸能夠同時(shí)工作，依次吸油排油，在具有流量大的同時(shí)也能夠做到壓力平穩(wěn)。利用3D打印技術(shù)，通過合理設(shè)計(jì)復(fù)雜內(nèi)腔及缸體來減少油路和連接件等的零件數(shù)，提高裝置的可靠性（如圖1、圖2）。

1.2 各組成部分設(shè)計(jì)

該星型液壓泵主要由柱塞模塊、組合單向閥模塊、偏心輪機(jī)構(gòu)、管道、缸體和溢流閥過壓保護(hù)系統(tǒng)等組成。

（1）柱塞模塊。啟動(dòng)后偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)外表面切合的六個(gè)柱塞做往返運(yùn)動(dòng)。每個(gè)柱塞缸底部配有組合單向閥，當(dāng)柱塞向里運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓油由進(jìn)油口進(jìn)入液壓缸；當(dāng)柱塞向外運(yùn)動(dòng)時(shí)，缸體內(nèi)的油被壓入出油口。

（2）組合單向閥模塊。單向閥用于液壓系統(tǒng)中防止油流反向流動(dòng)。通過組合設(shè)計(jì)，將柱塞缸連接的進(jìn)出油口的兩單向閥設(shè)計(jì)為組合單向閥（如圖3）。

（3）偏心輪轉(zhuǎn)子軸模塊。為了在減少零件數(shù)的同時(shí)降低工作噪聲，本設(shè)計(jì)利用3D打印的優(yōu)點(diǎn)，將偏心輪與主傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)為一個(gè)整體。消除了偏心輪與轉(zhuǎn)軸的配合間隙，使液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪聲更小，更平穩(wěn)。

（4）泵體集成管路模塊。充分利用3D打印的特性，將復(fù)雜交錯(cuò)的泵體管路集成于泵體本身，減少外在管路的布置，節(jié)省了材料（如圖4）。

（5）溢流閥過壓保護(hù)模塊。系統(tǒng)正常工作時(shí)，閥門關(guān)閉。在出油管和吸油管之間添加了內(nèi)嵌式過壓保護(hù)溢流閥，當(dāng)出油管的壓力超過額定壓力時(shí)，部分液壓油會(huì)從溢流閥流回吸油管，從而實(shí)現(xiàn)了液壓油壓力的穩(wěn)定（如圖5）。

（6）缸體環(huán)布翅片模塊。由于液壓泵在工作時(shí)，液壓油的溫度較高，為此在每個(gè)缸體周圍布置了散熱翅片，一方面增強(qiáng)了散熱，另一方面增加了液壓缸的強(qiáng)度。

2 星型液壓泵的功能

（1）輸出高油壓：高壓泵的使用壓力一般為10～100MPa。六缸同時(shí)工作，六個(gè)壓油口和六個(gè)吸油口分別匯成兩條管路，實(shí)現(xiàn)液壓泵的高油壓的輸出。

（2）減小沖擊：星型液壓泵六個(gè)缸體依次間隔1/6周期到達(dá)壓力波峰，匯集后使總壓力相對平穩(wěn)，能夠很好地減小油壓的沖擊。

（3）提高容積效率：液壓泵的容積效率是指實(shí)際送出的流體和理想沒有泄漏情形下可送出流體的比例。星型液壓泵結(jié)構(gòu)緊湊，大大減小液體在泵體內(nèi)泄露的體積，提高了其容積效率。

（4）提高整體效率：星型液壓泵的容積效率高，而且采用星型排布的六缸柱塞泵方式，相當(dāng)于六個(gè)泵同時(shí)工作，可大大提高整體效率。

（5）過壓保護(hù)：內(nèi)嵌式溢流閥位于出油管和吸油管之間。系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力時(shí)，部分液壓油會(huì)從溢流閥流回吸油管，從而實(shí)現(xiàn)了液壓油壓力的穩(wěn)定。

3 主要技術(shù)參數(shù)及材料選擇

（1）偏心輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)。偏心輪機(jī)構(gòu)可以使液壓泵工作時(shí)，六個(gè)柱塞泵能夠保證總流量的穩(wěn)定，并且在柱塞泵在吸油到排油狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)避免油壓沖擊。

（2）輸出油壓參數(shù)。液壓泵的油壓分析，從柱塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律知，單個(gè)柱塞向外壓油時(shí)，其速度逐漸加快，即油壓逐漸加快，在達(dá)到半個(gè)周期時(shí)壓力達(dá)到最大值，然后變?yōu)樨?fù)壓，如此液壓泵的油壓波動(dòng)會(huì)相對較大。單缸輸出壓力與柱塞運(yùn)動(dòng)行程成一定比例關(guān)系，可知單缸的油壓沖擊為脈動(dòng)沖擊。

當(dāng)有六個(gè)相同的液壓缸同時(shí)工作時(shí)，壓力依次相隔1/6周期達(dá)到最大值，在出油管匯總后其總壓力相對較平穩(wěn)。將函數(shù)公式進(jìn)行圖形繪制，整體液壓泵輸出的壓力參數(shù)圖如圖6。

星型液壓泵可以輸出較為穩(wěn)定的油壓，給液壓泵及液壓系統(tǒng)帶來較為穩(wěn)定的工作條件。由此，星型液壓泵將會(huì)比普通液壓泵的壽命長，其所帶來的經(jīng)濟(jì)效益將隨之增加。

（3）材料的選擇。根據(jù)3D打印及液壓泵工作強(qiáng)度和剛度的要求，選擇高強(qiáng)度低合金鋼為該液壓泵的3D打印制造材料。其為可焊接的低碳工程結(jié)構(gòu)用鋼，有較高的屈服強(qiáng)度，有較好的冷熱加工成型性、焊接性，較好的抗腐蝕能力。高強(qiáng)度低合金鋼能夠承受高壓的沖擊，其綜合性能相對較好。

4 結(jié)語

星型液壓泵是以現(xiàn)有產(chǎn)品為原型，將柱塞泵進(jìn)行結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新。采用偏心輪機(jī)構(gòu)和星型排列的柱塞缸來實(shí)現(xiàn)六個(gè)柱塞的交替往復(fù)運(yùn)動(dòng)。六個(gè)缸體依次間隔1/6周期到達(dá)壓力波峰，匯集后使總壓力高且相對平穩(wěn)，流量量大而沖擊小。六個(gè)壓油口和六個(gè)吸油口分別匯成兩條管路，實(shí)現(xiàn)液壓泵的大排量工作。

星型液壓泵零件可采用標(biāo)準(zhǔn)件，3D打印可滿足泵體復(fù)雜結(jié)構(gòu)的要求，安全系數(shù)相對較高。星型液壓泵克服普通液壓泵存在沖擊大流量小的缺點(diǎn)，這對一些精密油路控制系統(tǒng)有著較高的應(yīng)用市場。星型液壓泵的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)使其占有未來液壓泵行業(yè)一定份額，同時(shí)它也將會(huì)是未來大功率液壓泵發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域，其市場前景將非常廣闊。

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