RCB人字齒輪泵

1、一、緒論（一）液壓傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)有液壓傳動(dòng)能方便地實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，調(diào)速范圍大。在相同功率下，液壓傳動(dòng)能量轉(zhuǎn)換元件的體積較小，重量較輕。工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向。便于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，而且工作油液能使傳動(dòng)零件實(shí)現(xiàn)自潤滑，故使用壽命長。操縱簡單，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。特別是和電氣控制聯(lián)合使用時(shí)，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化，標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。（二）液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)如下液壓傳動(dòng)中的泄漏和液體的可壓縮性使傳動(dòng)無法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。液壓傳動(dòng)有較多的能量損失（泄漏損失，摩擦損失等），故傳動(dòng)效率不高，不宜作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)對油溫的變化比較敏感，不宜在很高的和很低的溫度下工作。依然

2、壓傳動(dòng)時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)不易找出原因。液壓傳動(dòng)是依靠液體在密封容積變化中的壓力能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的。液壓傳動(dòng)裝置本質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它先將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為便于輸送的液壓能，后又將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能做功。（三）液壓能傳動(dòng)系統(tǒng)由以下五個(gè)部分組成：動(dòng)力元件 動(dòng)力元件即液壓泵，它將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體介質(zhì)的壓力能，其作用是為液壓系統(tǒng)提供壓力油，是系統(tǒng)的動(dòng)力源，本次設(shè)計(jì)的RCB人字齒輪油泵即為動(dòng)力元件。執(zhí)行元件 執(zhí)行元件是指液壓缸或液壓馬達(dá)，它是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，其作用是在壓力油的推動(dòng)下輸出力和速度（或力矩和轉(zhuǎn)速），以驅(qū)動(dòng)工作部件?？刂圃?包括各種閥類，如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥。這類元

3、件的作用是用以控制液壓系統(tǒng)中的油液壓力，流量、流動(dòng)方向，以保證執(zhí)行元件完成預(yù)期工作，本次設(shè)計(jì)中用到了溢流閥，來控制油液的流量和壓力。輔助元件 包括油箱、油管、過濾器以及各種指示器和控制儀表。它們的作用是提供必要的條件使系統(tǒng)得以正常工作和便于監(jiān)測控制。工作介質(zhì) 工作介質(zhì)即傳動(dòng)液體，通常稱液壓油，液壓系統(tǒng)就是通過工作介質(zhì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的。（四）對各類液壓泵的性能比較及應(yīng)用：齒輪泵 工作壓力小于20Mpa，容積效率為0.700.50，總效率為0.600.85，不能進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，流量脈動(dòng)率較大，自吸特性較好，對油的污染不敏感，噪聲大，單位功率造價(jià)低，應(yīng)用于機(jī)床，工程機(jī)械，農(nóng)機(jī)，航空，船舶，一般機(jī)械

4、。雙作用葉片泵 工作壓力在6.321Mpa之間，容積效率為0.800.95，總效率為0.750.85，不能調(diào)節(jié)流量，流量脈動(dòng)率小，自吸特性較差，對油的污染敏感，噪聲小，單位功率造價(jià)中等，應(yīng)用于機(jī)床注塑機(jī)、液壓機(jī)、起重運(yùn)輸機(jī)械、工程機(jī)械、飛機(jī)。限壓式變量葉片泵 工作壓力小于等于7Mpa，容積效率0.800.90，總效率0.700.85，能進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，流量脈動(dòng)率中等，自吸特性較差，對油的污染敏感，噪聲較大，單位功率造價(jià)較高，應(yīng)用于機(jī)床注塑機(jī)。軸向柱塞泵 工作壓力2035Mpa，容積效率0。900.98，總效率0.850.95，能進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，流量脈動(dòng)率中等，自吸特性較差，對油的污染敏感，噪聲大，

5、單位造價(jià)高，應(yīng)用于工程機(jī)械、鍛壓機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械、船舶、飛機(jī)。徑向柱塞泵 工作壓力1020Mpa，容積效率0.850.95，總效率0.750.92，能調(diào)節(jié)流量，流量脈動(dòng)率中等，自吸特性差，對油的污染敏感，噪聲大，單位功率造價(jià)高，應(yīng)用于機(jī)床、液壓機(jī)、船舶機(jī)械。螺桿泵 工作壓力小于10Mpa，容積效率0.750.95，總效率0.700.85，不能進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，流量脈動(dòng)率很小，自吸特性好，對油的污染有很小的敏感度，噪聲很小，單位功率造價(jià)很高，應(yīng)用于精度很高的機(jī)床，精密機(jī)械、食品、化工、石油、紡織等機(jī)械。（五）液壓傳動(dòng)的應(yīng)用和發(fā)展前景： 液壓傳動(dòng)相對于機(jī)械傳動(dòng)來說，是一門新的技術(shù)

6、。如果從1795年世界上第一臺(tái)水壓機(jī)誕生算起，液壓傳動(dòng)已有200年的歷史。然而，液壓傳動(dòng)的真正推廣使用是最近50多年的事。特別是本世紀(jì)前大概是上世紀(jì)60年代以后，隨著科學(xué)原子能科學(xué)，空間技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，滲透到了國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域之中，在工程機(jī)械、冶金、軍工、農(nóng)機(jī)、汽車、輕紡、船舶、石油、航空和機(jī)床工業(yè)中，液壓技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前，液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低耗能、經(jīng)久耐用、高度集成化等方向發(fā)展；同時(shí)，新型液壓元件的應(yīng)用，液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，計(jì)算仿真和優(yōu)化，微機(jī)控制等工作，也日益取得顯著的成果。我國的液壓工業(yè)開始于上世紀(jì)50年

7、代，其產(chǎn)品最初用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械。自1964年開始從國外引進(jìn)液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，同時(shí)自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品以來，我國的液壓件生產(chǎn)已形成系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛使用。目前，我國機(jī)械工業(yè)在認(rèn)真消化，推廣從國外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時(shí)，大力研究開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品（如中高壓齒輪泵，比例閥，疊加閥及新系列中高壓閥），加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)和執(zhí)行新的國標(biāo)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。對一些性能差的不符合國標(biāo)的液壓產(chǎn)品進(jìn)行淘汰，可以看出，液壓傳動(dòng)技術(shù)在我國的應(yīng)用與發(fā)展已進(jìn)入一個(gè)嶄新的歷史階段。（六）零件圖內(nèi)容零件圖一般包括四個(gè)以下方面的內(nèi)容1 圖形 用一

8、組圖形包括局部視圖，剖面圖，局部放大圖和簡化畫法等準(zhǔn)確清楚和簡便地表達(dá)出零件的結(jié)構(gòu)形狀。2 尺寸正確完整清晰合理地表達(dá)出組成零件各種形狀的大小及相對位置尺寸。即使提供制造和檢驗(yàn)零件所需的主要尺寸。3 技術(shù)要求將制造零件要達(dá)到的質(zhì)量要求（如表面處理等）。用規(guī)定的符號數(shù)字或文字，準(zhǔn)確簡明地表達(dá)出來以便用代號標(biāo)準(zhǔn)在圖中的技術(shù)要求，可用文字寫在標(biāo)題欄的上方或左右。4 標(biāo)題欄標(biāo)題欄在圖樣的右下面可以填寫零件的名稱、數(shù)量、比例、圖號及設(shè)計(jì)審核，批準(zhǔn)人員的簽名、日期等二 、RCB人字齒輪油泵工作原理及技術(shù)參數(shù)（一）工作原理人字齒輪的兩端皆由端蓋罩住，泵體、端蓋和齒輪之間形成了密封容腔，并由兩個(gè)齒輪的齒面接觸

9、線將左右兩腔隔開，形成了吸、壓油腔。當(dāng)齒輪按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，座車吸油腔內(nèi)的輪齒相繼脫開嚙合，使密封容積增大，形成局部真空，油箱中的油在大氣壓力作用下進(jìn)入吸油腔，并被旋轉(zhuǎn)的輪齒帶入右側(cè)。右側(cè)壓油腔的輪齒則不斷進(jìn)入嚙合，使密封容積減小，油液被擠出，通過壓油口排油。（二）技術(shù)參數(shù):人字齒輪油泵型 號公稱流量 l/min公稱壓力 Mpa轉(zhuǎn) 數(shù)r/min容積效率 %吸入高度 mmRCB-25250.6396090750人字齒輪油泵裝置（電動(dòng)機(jī)）型 號功率 kw轉(zhuǎn)數(shù) r/min總量 kgY90L-61.191062.5三、人字齒輪各參數(shù)確定1. 模數(shù):mt=(0.40.6) mt=2.5mmmn=mt

10、cos36°=2.5×0.81=2mm 擴(kuò)大mn使mn=5mm以提高輪齒抗彎曲程度.2.齒數(shù):Z=123.分度圓直徑: 4.齒輪寬度:b/d=d=(0.90.4)b=6730mm取b=50mm5.中心距:6.齒頂圓直徑:da=d+2mn=74+10=84mm7.齒根圓直徑:df=d-2df=74-2×1.25mn=61.58.卸除困油溝槽尺寸:C=C¯mn=1.71×5=8.55mmY=3×10×5×25×960=0.36mm9.齒輪油泵單位齒寬每轉(zhuǎn)理論輸油率(cm³/min):=89.15&#

11、215;10³×5=11.143cm³/min10.齒輪油泵理論輸油率: =bn=50×960×11.43×10=54.86L/min11.齒輪齒側(cè)間隙:=0.08mn=0.08×5=0.4mm12.油泵驅(qū)動(dòng)功率:N=1.1kw13.驗(yàn)算齒輪圓周速度是否在允許范圍內(nèi):V=D1n/1000×60=3.14×960×84/1000×60=4.22m/s(合格)14.嚙合角:=30°15.螺旋角:=36°單個(gè)斜齒輪主要參數(shù)如下:mnZdbadadf512745074846

12、1.536°30°三、各零件強(qiáng)度的校核及設(shè)計(jì)（一）人字齒輪的校核1 齒輪材料的確定 為了使傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，選用硬齒面的齒輪傳動(dòng)，齒輪材料為20CrMnTi滲碳淬火，HRC=58.因?yàn)槭瞧胀▊鲃?dòng)由表6-13（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）選8級精度，要求齒面粗糙度Ra3.26.3m.圓周速度v10m/s.人字齒輪的強(qiáng)度校核 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度，按下面公式校核 H =3.17ZE H許用接觸應(yīng)力 H H= N/mm2由圖6-27查得H=1500 N/mm2計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=1.5X108，由圖6-28查得壽命系數(shù)ZN=1.1，由表6-10查得SH=1.25,由表6-7查得ZE=189.9所

13、以 H= =1320N/mm2。故H=3.17189.9=1010.98 H 斜齒輪圓周速度：因此選用8級精度合適。結(jié)構(gòu)圖見圖3-1 。圖3-1 （二）傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及校核選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力 選用45鋼正火處理，由表12-1（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）查得強(qiáng)度極限 B=600 N/mm2，由表12-3查得起許用彎曲應(yīng)力 B=55 N/mm2確定軸輸入端直徑 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算走輸入端直徑由表12-2取c=110,則d=11.5mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=11.5X(1+5%)=12mm 和聯(lián)軸器相配合長度定為28mm軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 輸入軸的設(shè)計(jì)及校核第一段：即和聯(lián)軸器相配合長度為28mm，直徑為

14、12mm倒角C1=2mm，但因其穿過端蓋，所以取其長為65mm。第二段：取其直徑為18mm，車有螺紋，與之配合的是圓螺母GB810-88 M18X1.5，考慮軸承于與螺母應(yīng)有一定距離使之發(fā)生干涉的可能性消除，則取套筒長度為7mm，該段軸長度為20mm。第三段：取直徑為25mm，長為7mm。初選GB276-89深溝球軸承，其內(nèi)徑為25，寬為9mm。第四段：取直徑為27mm，長為12mm第五段：取直徑為30mm，長為98mm第六段：取直徑為34mm，長為10mm第七段：取直徑為25mm，長為7mm第八段：取直徑為18mm，長為20mm由上述軸各段長度可計(jì)算出軸的總長度為： L=65+20+7+27

15、+98+10+7+20+0=254mm結(jié)構(gòu)圖見圖3-2 。圖3-2（三）軸承的選擇及校核： 因人字齒輪只受徑向載荷，所以可以選用深溝球軸承（GB276-89），查得Cr=5.65kn,Cor=3.68kn 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷p:因?yàn)锳=0，取fp=1，由式（11-1）得p=fpXR=1X1X211.04=211.04N 計(jì)算軸承壽命Lh：因軸承工作溫度正常由式（11-5a）,可得軸承壽命Lh為: Lh= ( )3=333208h軸承基本額定壽命大于預(yù)期壽命，可以不必重新選型。（四）鍵的選擇及校核 平鍵的類型和尺寸的選擇a. 對于第一段軸，根據(jù)軸直徑d=12mm,從表12-4中查得鍵截面尺寸為b=4

16、mm，h=4mm，L=20mm,t=2.5mm。b. 對于第五段軸，根據(jù)軸直徑d=30mm,從表12-4中查得b=8mm,h=7,L=80mm.t=4mm校核擠壓強(qiáng)度：由式 p= p 對于第一段軸中的鍵l=L-b=20-4=16mm，由表12-5查得許用擠壓應(yīng)力 p=100120N/mm2，則p=56.98N/mm2< p 對于第五段軸中的鍵l=L-b=80-8=82mm p=2.54N/mm2 故兩鍵擠壓強(qiáng)度足夠 詳見下表：平 鍵輸入軸第二根軸bXhXLXtbXhXLXtbXhXLXt4X4X20X2.58X7X80X48X7X80X4（五）軸的尺寸參數(shù)的修訂因考慮裝配精度及裝拆軸上零

17、件和定期檢修軸承的需要，對原始人字齒輪泵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一些改進(jìn)，所以軸上的一些尺寸參數(shù)有些相應(yīng)的修訂，詳細(xì)參數(shù)如下表：輸入軸參數(shù)段號直徑121825274830272518長度652072149722720（六）深溝球軸承的參數(shù)：深溝球軸承（GB276-89）軸承型號dDBCr(kw)Cor(kw)1000905254295.653.68（七）彈簧的設(shè)計(jì)及計(jì)算 選用熱卷壓縮彈簧(RY)GB1239.6-92,材料為60Si2Mn. 旋繞比C的推薦值確定 C=5 彈簧許用應(yīng)力p: 0.5b=0.5X1422=711彈簧絲直徑的確定 K=+=1.31 d1.61=2.38 d取4。有效圈數(shù)的確定 n

18、=7.5彈簧自由高度H0: 壓縮彈簧兩端磨平。 H0總?cè)?shù)n1的確定 H1= H0-f1=49.05 H1= H0-f2=50.86-5.7=45.16彈簧參數(shù)表如下±彈簧（GB1239.6-92）剖面直徑（d）4彈簧中徑（D）20有效圈數(shù)（n）7.5總?cè)?shù)（n1）9.5±0.5節(jié)距（p）6.25壓縮到的高度49.3彈簧總高55±1（八）泵體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)泵體是齒輪泵的主要零件，在它的內(nèi)部裝有主動(dòng)齒輪軸、從動(dòng)齒輪軸等零件、軸上裝有齒輪；泵體在主動(dòng)齒輪軸的伸出端有填料盒，用壓蓋壓緊；另一端有泵蓋等零件。泵體的結(jié)構(gòu)可分為泵體、進(jìn)油口、出油口、從動(dòng)軸支承、填料盒、底板等幾個(gè)

19、部分。（1）泵體：為了容納兩嚙合齒輪與泵體相配合，泵體內(nèi)腔作成中空圓柱體；為了減少加工面，與泵蓋接觸的一面作成凸臺(tái)，該面上配置八個(gè)螺釘孔連接泵蓋，并用兩個(gè)側(cè)板定位。泵體見圖3-3。圖3-3（2）進(jìn)、出油口：齒輪工作時(shí)，一邊進(jìn)油、一邊出油，因此集油腔兩側(cè)要配置進(jìn)出油口，其形狀為中空圓柱體，用法蘭連接。進(jìn)出油口見圖3-4。圖3-4 （3）填料盒：為了防止液體外溢和污物進(jìn)入泵體，在主動(dòng)齒輪軸伸出泵體外作一個(gè)填料盒，兩旁有連接螺紋孔，內(nèi)腔為圓柱孔，填料放與其中，經(jīng)壓蓋壓緊后起密封作用。填料盒見圖3-5，壓蓋見圖3-6。圖3-5圖3-6（4）底板：泵體底部配置一塊底板該板旁邊有螺栓孔和沉孔，以便用螺栓把

20、齒輪固定在機(jī)器上，底板呈長方形，底面中部有凹槽以減少加工面，并有長方形空腔，目的是減+輕重量，使壁厚不致相差太大。底板見圖3-7。 圖3-7 溢流閥：溢流閥的主要功能是自動(dòng)控制泵的卸荷或加載。鑒于卸荷溢流閥的功用，要求卸荷壓力與加載壓力之間存在一定差別。差值過小，則泵的卸荷與加載動(dòng)作過于頻繁；差值過大，則系統(tǒng)壓力變化太大。（Pa） （524） 式中，Ac為先導(dǎo)閥座孔的面積（m2）；Ky、Kx分別為主閥和先導(dǎo)閥彈簧的剛度（N/m）；y0、x0分別為主閥和先導(dǎo)閥的預(yù)壓縮量（m）；y、x分別為主閥和先導(dǎo)閥閥口的開度（m）；Ff為主閥與閥體間的摩擦力（N）；G為主閥芯自重（N）。溢流閥體見圖3-8，3-9。閥芯見3-10。圖3-8圖3-9圖3-10四、參考文獻(xiàn)1、互換性