阀配流径向柱塞泵的柱塞弹簧的设计

柱塞弹簧的作用是在吸油过程中保证柱塞可靠的复位，始终保持与凸轮的贴合。当柱塞在吸油开始时，柱塞弹簧受到最大的压缩，此时的弹簧力F_t为最大，（F_t=F_tmax），当柱塞在吸油结束时，柱塞弹簧受到最小的压缩，弹簧处于最长的伸长状态，此时的弹簧力F_t为最小（F_t=F_t′）。

1.确定弹簧的预紧力F_t′

为了保证柱塞的可靠的复位，始终保持与凸轮的接触，不产生脱离，弹簧必须克服以下各种力。

（1）压力差 在吸油时，柱塞的一端会形成真空或低压，而柱塞的另一端，即油泵腔，也是低压应该等于油泵腔的压力，此时弹簧应克服柱塞两端的压力差Fp

式中 d——柱塞的直径（m）；

p₁——油泵腔的油液压力（Pa）；

p₂——柱塞腔的油液压力（Pa）。

（2）柱塞运动时的惯性力

F_a=ma （5-44b）

式中 m——柱塞的质量（Ns²/m）；

a——柱塞的运动加速度（m/s²）。

（3）柱塞的自重G 由于柱塞是径向辐射状布置，并考虑泵的各种可能的安装位置，故在确定弹簧力时应按最下面的柱塞弹簧考虑，所以研究还要考虑柱塞的自重G。

（4）柱塞运动时的摩擦力F_m 由于柱塞和柱塞套的加工精度很高，而且润滑条件也较好，所以摩擦力不大。可近似取

由上述可知弹簧的预紧力F_t′(www.xing528.com)

F_t′=F_p+F_a+G+F_m （N） （5-46）

如果柱塞弹簧预紧力取得过小，会产生吸油不足，使泵的流量减小，甚至产生柱塞与凸轮或偏心轮的脱位，并发生碰撞，加速零件的磨损和损害。

2.弹簧刚度

根据结构因素选定柱塞弹簧刚度K，算出最大弹簧力F_tmax

F_tmax=Ft′+KΔh=F_t′+2eK （N） （5-47）

式中 e——油泵的偏心距（m）；

K——弹簧刚度（N/m）。

柱塞弹簧刚度K确定应保证它具有较高的自振频率

式中 K——弹簧刚度，（N/m）；

m_p——柱塞质量加三分之一弹簧质量，（kg）；

ω_n——泵的转动频率，（1/s），ω_n=2πn/60；

n——泵的转速，（r/min）。

ω_p值应避开ω_n值的整数倍，以免共振。