无铰式斜轴泵的振动特性及减振侯波，阮学云（淮南工业学院机械系，淮南232001）轴盘转速改变而变化，随摆角增加而增加。扭振是因柱塞连杆对缸体的不均匀驱动而产生，受偏斜力矩的激励而加强，并引发共振。扭振会破坏泵的工作性能，降低其使用可靠性。探讨了可能的减振措施，并介绍了取得良好减振效果的干摩察阻尼减振器的结构原理和设计要点。

　　1：A文章编号：无铰式斜轴泵具有耐冲击、工作可靠、寿命长、摆角大、抗污染能力强等优点，因而在矿山、工程机械中获得了广泛的应用。但该种泵在工作中存在明显的振动现象，且振动随摆角的增加而加剧。振动破坏了泵的工作性能，降低了可靠性，也成了发展具有高功率密度的大摆角泵的主要障碍。因此，必须充分认识该种泵振动的特性和产生机理，设法减振，降低危害。

　　1振动的形式斜轴泵的缸体和主轴盘间存在转角差。在泵运转过程中，此转角随主轴盘转角和转角差的改变而变化4>是某无铰式斜轴泵转角差的实测变化曲线。测试时，主轴盘的转速是连续变化的。刚开始运转时，缸体以连杆和柱塞内壁间的结构间隙所允许的转角差（以下简称结构转角差）紧随主轴盘运转，转角差按（）上部的阴影线边界脉动变化，转角增加后，转角差也增加，按（）中粗实线表示的形式变化。随着转速的继续增加，转角差变化加剧。当转速增加至《*600i/min时，转角差按照（b）所示的形式变化。缸体时而滞后，时而超前于主轴盘运转，具有明显的共振特征。转速再升高，转角差又减小，按（）中的粗实线形式变化。转角差的这种变化表明：缸体并不是以固定不变的转速紧随主轴盘运转，即缸体产生了相对于主轴盘的扭转振动3主轴盘转角差主轴盘转角差*（叫共振a低速转角差及其变化是该无铰式斜轴泵的扭振平均振幅变化曲线，从图中可看出，在低速区的平均振幅较小，随着转速的增加，扭振经历了一个较宽的共振区，且值多次增大和减小，其变化无明显的周期性。振幅的这种变化表明：缸体扭振系统为一多自由度系统，振动的形式为非周期受迫扭转振动3转速由泵的结构和运动分析可知：斜轴泵的缸体是靠连杆和柱塞内壁的接触而拨动的。在每一瞬时，只有一根（或二根）连杆和柱塞内壁相接触而处于工作状态。当前一根（或二根）连杆退出工作后，后面的连杆才进入工作，两者之间有间歇。进入工作的连杆对缸体有冲击作用，使缸体的转速增加，转角差减小。

　　在前一根连杆退出工作，后一根连杆尚未进入工作的交替下，缸体的转速降低，转角差又扩大。以后将重复上述过程，使转角差反复增大和减小。从缸体的转速变化曲线上也可看出：在连杆进入和退出工作的交替处，转速有突变。这说明连杆对缸体的驱动是不均匀的，正是这种不均匀驱动引发了缸体相对于主轴盘的扭转振动。

　　由泵的受力分析可知，在柱塞压力的作用下，在连杆和柱塞的铰点处会产生一个沿着连杆轴线的力F.因连杆轴线相对于缸孔轴线有一偏角a该力F又可分解成沿缸孔轴线分力F及沿缸孔分布圆切线方向的分力Ft（见）。Ft通过柱塞作用到缸体上，对缸体的回转轴线产生了一个和缸体旋转方向相反的力矩。

　　因该力矩是因连杆偏斜而产生，所以称之为偏斜力矩。

　　其产生原理如所示。图中的Y为主轴盘摆角，R为缸孔轴线和缸体轴线间的径向距离，为缸体和主轴盘的转角差，a为连杆轴线相对于缸孔轴线的偏角，为主轴盘转角，为液体压力。图中表示的是缸体滞后时的情况，偏斜力矩的方向和缸体转动方向相反，使转角差有扩大的趋势。当缸体超前倾斜变为向后倾X：侯波男1958年生酬* 1982年1蝣于合肥工业大学机械系现在淮南工业学厉斜。偏斜力矩的方向又变得和缸体转动方向相同，同样使转角差有扩大的趋势。由于连杆都具有一定的弹性，处于工作状态的那根连杆在偏斜力矩的作用下将产生弯曲变形，使得实际转角差大于结构转角差。当被弯曲的连杆退出工作后，所储存的弹性能又释放出来，对缸体施加了一个和旋转方向相同的恢复力矩。

　　此力矩使缸体获得了向前的加速运动的加速度，转角差又减小。若柱塞数为Z，上述过程在缸体转动一周内将重复2Z次，使转角反复增大和减小。结果使转角的变化幅度加大，加强了缸体的扭转振动，即对缸体扭转产生了激励作用。

　　偏斜力矩的产生如所不，单根连杆偏斜力矩的大小为：户一泵工作压力，MPa；a―连杆偏角；R―缸体分布圆半角，m；d―柱塞直径，m.由于连杆偏角《随主轴盘（或缸体）的摆角增大而增大，致使Mp；也随摆角增加而增大。所以，摆角越大，Mp对缸体扭振的激励作用越强，扭振越剧烈。

　　偏斜力矩的变化周期也和转角差相同，奇数柱塞时：周期角：9=n/Z由于转角差会使所有的连杆都发生偏斜，因而作用在缸体上偏斜力矩应为处于压油区内的《根杆所产生的Mp的叠加，即结果使作用在缸体上的偏斜力矩加大，处于工作状态的那根连杆产生了较大的弯曲变形，从而加强了对缸体扭振的激励作用。由（4）式可知，Mp的变化频率和主轴盘转速成正比。所以在转速增加过程中，当Mp的变化频率接近缸体扭振系统的某阶固有频率时，即会激起共振。

　　Mp的变化虽然具有周期性，但平均振幅的变化并不具有周期性。这说明缸体扭振系统为一非线性系统3（具有非线性阻尼力，如结构阻尼、摩擦阻尼统为一多自由度系统，若按简化后的力学模型建立振动方程，再行求解振动特性参数，将显得十分繁杂又不。但可用该减振器是禾娜性使口缸体之间产生相对运动，从而在两者的接触表面间产生了一个始终和缸体振动方向相反的摩擦阻力矩来消耗扭转振动的能量，减小振幅。所产生摩擦力的大小和套筒的质量及接触表面间的摩擦系数有关。所产生的摩擦力应大于临界值，才能有效抑制共振套筒内部应装有摩擦系数较大的非金属材料制成的耐磨衬套，以增大摩擦力，减小对缸体表面的磨损，降低噪声。

　　干摩擦阻尼减振器的结构原理图乡4是该无铰式斜轴泵安装干摩擦阻尼减振器前后的振幅变化曲线对比。从图中可以看出，当主轴盘的转速n<2000r/min时，减振效果明显，共振峰值得到了有效的抑制。但在n>2000r/min的高速区，减振效果较差。这是由于摩擦阻尼减振器对高频振动的隔振性差所致。所以，对安装有摩擦阻尼减振器的大摆角斜轴泵，应限制其工作转速，以弥补该减振器的不足。

　　减振前（A）后（B）的振幅变化曲线在进行泵的结构设计时，应综合利用上述各种措施，努力取得佳减振效果。

　　4结论通过前面的分析研究可得到以下结论：（）无铰式斜轴泵工作时，其缸体会产生非周期受迫扭转振动。振幅随主轴盘转速的变化而变化，随摆角的增加而增加。缸体扭振系统为一多自由度的非线性系统。

　　1李昌熙。矿山机械液压传动。北京：煤炭工业出版社，2谷口修（日）*振动工程大全。北京：机械工业出版社，3井町勇（日）*机械振动学。北京：科学出版社，1974：（上接第页）表示步进电机的进给方向⑤实现控制过程的子程序（部分）件初始进给位置信号的子程序4结束语由于使用PC机编程方便、操作简单、系统开发周期短，在中、低档PC机价格不断下降的情况下，本文设计的数控系统采用PC机进行数字控制适应了工业发展的需要；其结构简单、灵活性强，具有一定的应用。试验表明：系统具有良好的动态响应特性，控制精度能满足卷边件的要求。