能自動配比的乳化液泵站設(shè)計

1概論全套CAD圖紙，加1538937061.1課題背景乳化液作為液壓傳動的一種工作介質(zhì)，由于它的粘度小、防腐、防銹、潤滑、難燃、價廉等特點在煤礦井下得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。隨著煤炭行業(yè)迅速開展，綜采工作面高產(chǎn)高效的要求，乳化液的需求量也隨之增加。帶動乳化液配比方法也由人工配比逐漸向自動化配比方向開展。但期間也出現(xiàn)了一些問題，比方乳化液濃度滿足不了生產(chǎn)的要求、制造本錢太高等。乳化液泵站是用來向綜采工作面液壓支架或高檔普采工作面單體液壓支柱等輸送高壓乳化液的設(shè)備，是機(jī)械化采媒工作面的主要裝備之一，它是一種把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗艿哪芰哭D(zhuǎn)換裝置。綜采工作面的液壓支架之所以能夠支撐頂板，并能實現(xiàn)推移刮板輸送機(jī)、移架、調(diào)架、護(hù)壁、側(cè)護(hù)、防倒、防滑等動作，都是乳化液泵站供應(yīng)的壓力液使各種千斤頂動作的結(jié)果。所以說，乳化液泵站是液壓支架的動力源，它的好壞直接影響著液壓支架的工作性能和使用效果。除液壓支架、單體液壓支柱是靠乳化液泵站供應(yīng)的壓力液工作外，在某些綜采工作面，可彎曲刮板輸送機(jī)的緊鏈液壓馬達(dá)、采煤機(jī)牽引鏈的張緊千斤頂、橋式轉(zhuǎn)載機(jī)的固定與推移千斤頂，以及工作面上下出口處超前支護(hù)用的單體液壓支柱等，都是靠乳化液泵站供應(yīng)的高壓液工作的。目前我國礦用乳化液泵站，都是面向綜采工作面的大型泵站，超高壓、大流量是其開展的主要方向，而且絕大多數(shù)的乳化液泵站都不帶配液裝置。在一些臨時作業(yè)場所需要動力時，這種大型乳化液泵站使用起來極不方便，急需多種多樣的輕型動力源裝置。1.2乳化液泵站的根本組成及作用乳化液泵站是由乳化液濃度自動配比裝置、乳化液泵組、乳化液箱及附屬裝置組成。乳化液泵站在實際使用時，往往是同時安裝兩臺乳化液泵和一個乳化液箱，所以通常稱“兩泵一箱〞。同時安裝兩臺乳化液泵的好處是，在正常情況下，一臺泵運轉(zhuǎn)，另一臺泵作為備用或進(jìn)行輪換檢修，當(dāng)工作面液壓支架等液壓設(shè)備需要增加供液量時，也可讓兩臺乳化液泵并聯(lián)工作，從而滿足生產(chǎn)的需要。116圖1-1乳化液泵站1、6－乳化液泵組；2、7－吸液軟管；3、8－回液軟管；4－連接桿；5、9－高壓軟管；10－乳化液箱乳化液泵組1由兩臺乳化液泵、防爆電動機(jī)、聯(lián)軸器和底架等組成，通過連桿4與乳化液箱10連接為一體，由吸液軟管2、7分別從乳化液箱吸液，經(jīng)泵加壓后由高壓軟管5、9供應(yīng)壓力控制裝置6，然后經(jīng)壓力控制裝置以一定的壓力供應(yīng)液壓支架。兩臺乳化液泵通常是一臺工作，一臺備用，交替使用但當(dāng)工作面液壓支架動作較多，需要增大供液量時也可同時開動兩臺乳化液泵。乳化液箱10是用來貯存、回收和過濾乳化液的裝置。假設(shè)在井下配制乳化液時，乳化液箱上還需附帶自動配液閥。壓力控制裝置6由手動卸載閥、自動卸載閥、壓力開關(guān)以及壓力表等組成，安裝在乳化液箱的端面，用來控制供應(yīng)支架乳化液的壓力，并可實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的保護(hù)。乳化液泵站用主進(jìn)液管和主回液管溝通與支架的供液線路，形成泵—缸液壓回路。兩臺乳化液泵分別經(jīng)吸液斷路器從乳化液箱工作腔吸液，加壓后送到壓力控制裝置。泵站啟動過程中，手動卸載閥翻開，泵與液箱工作室短路循環(huán)；正常工作時，關(guān)閉卸載閥。當(dāng)工作面支架用液時，自動卸載閥經(jīng)交替閥將壓力液送到支架。支架回液到乳化液沉淀室，經(jīng)沉淀、去泡沫、磁性過濾、網(wǎng)狀過濾后到工作室，形成一個完整的循環(huán)回路。當(dāng)工作面支架不用液時，自動卸載閥開啟，泵與液箱形成短路循環(huán)。供乳化油供乳化油供清水從工作面回液去工作面圖1－2液壓系統(tǒng)乳化液泵站在綜采工作面有兩種布置方式：一種是工作面上、下平巷各設(shè)置一組泵站，從工作面兩端同時向工作面液壓支架等液壓裝置供液另一種是將泵站全部設(shè)置在工作面運輸巷的設(shè)備列車上，向工作面液壓支架及其它用乳化液的液壓裝置供液。目前我國的綜采工作面，以采用后一種布置方式較多。1.3乳化液泵的工作原理乳化液泵一般都采用往復(fù)式柱塞泵，它是通過工作容積的變化而實現(xiàn)吸液和排液的，是一種容積式液壓泵。往復(fù)式單柱塞泵的工作原理圖如圖1－3所示。圖1－3往復(fù)式單柱塞泵的工作原理圖曲軸2、連桿3、滑塊4、柱塞5、排液閥6吸液閥7、泵缸8、滑槽當(dāng)電動機(jī)帶動曲軸1沿圖中箭頭所指的方向旋轉(zhuǎn)時，曲軸就帶動連桿2運動，連桿運動時，連接在連桿右端的滑塊3沿滑槽8作往復(fù)運動。進(jìn)液閥6、排液閥5和柱塞4都具有良好的密封性能。當(dāng)柱塞向左運動時，活塞右側(cè)缸體7中密封的工作容積增大，形成負(fù)壓，這時乳化液箱內(nèi)的乳化液在大氣壓力的作用下，頂開進(jìn)液閥6進(jìn)入缸體7中，并把柱塞讓出的空間充滿，這個過程叫吸液，當(dāng)曲軸與連桿的鉸接點轉(zhuǎn)過曲軸的水平線后，曲軸又通過連桿、滑塊推動柱塞向右運動，柱塞向右擠壓進(jìn)入缸體中的液體，使進(jìn)液閥關(guān)閉，當(dāng)缸體內(nèi)的液體壓力到達(dá)一定數(shù)值時，液體頂開排液5，從排液口進(jìn)入向工作面供液的主液管，這個過程叫排液。曲軸每旋轉(zhuǎn)一周，柱塞就往復(fù)運動一次，完成一個吸液、排液工作循環(huán)。曲軸連續(xù)運轉(zhuǎn)。柱塞就連續(xù)往復(fù)運動，吸、排液過程就不斷地交替出現(xiàn)。由此可知，單柱塞泵在吸液時不排液，在圖中以A點為旋轉(zhuǎn)起始點，曲軸與連桿的鉸接點逆時針從A點轉(zhuǎn)到B點，旋轉(zhuǎn)180度吸液；從B點再逆時針轉(zhuǎn)回到A點，又旋轉(zhuǎn)180度排液。曲軸轉(zhuǎn)角在270度時泵的排量最大。所以柱塞泵是很不均勻的，它排出的液體在排液管中是一種周期間斷性的脈沖壓力液體。為了克服單柱塞泵脈沖壓力給液壓管路、液動裝置和控制元件帶來的有害作用，一般將乳化液泵造成三柱塞式的，曲軸的三個曲拐隔120度，曲軸旋轉(zhuǎn)時，保持始終有吸液和排液的柱塞，從而減輕了乳化液泵排液壓力的脈動。三柱塞泵在傳動軸是一個三曲拐軸，并相互錯開120度，工作原理如圖1－4所示。當(dāng)曲軸回轉(zhuǎn)時，三個柱塞將交替吸液和排液。當(dāng)柱塞1吸液時，柱塞2排液。在每一個瞬時內(nèi)，至少有一個柱塞，最多有兩個柱塞在排液，同時有兩個或一個柱塞吸液。電動機(jī)帶動曲軸有停地轉(zhuǎn)動，柱塞泵也就源源不斷地將油液壓入排液管。2233211吸排吸吸排圖1－4臥式三柱塞工作原理圖即使這樣，三柱塞泵的排量仍是不均勻的，但比單柱塞泵卻好得多，根本可以滿足生產(chǎn)技術(shù)上的需求。目前，向工作面液壓支架提供壓力液的泵大多采用臥式三柱塞乳化液泵，有的采用五柱塞乳化液泵。1.4自動配比1.4.1配比濃度目前現(xiàn)場采用的配比方式多是采用通過乳化液泵箱的觀察口，往泵箱內(nèi)人啊傾倒乳化油。這種方法不僅原始、操作頻繁，使工人勞動強(qiáng)度大，而且由于乳化油在水中的擴(kuò)散過程較長，使配制后的乳化液濃度有畸高畸低的現(xiàn)象，嚴(yán)重超越了?規(guī)程?規(guī)定的指標(biāo)要求。有些煤礦用配液閥手控配液，顯然有其缺乏。隨著科研人員的努力，現(xiàn)在出現(xiàn)了由傳感器來檢測濃度變化或液位變化的差值，并經(jīng)微電子電路處理為控制信號，再通過控制電路控制輔助泵加注乳化油或水的新型完全自動化技術(shù)。就該原理本身，技術(shù)較為先進(jìn)，但是由于傳感器工作環(huán)境要求較為苛刻，加上該技術(shù)系統(tǒng)又需要配備防爆電器設(shè)備，在煤礦井下的使用受到現(xiàn)場惡劣條件的影響而使系統(tǒng)性能的發(fā)揮得不到保證，設(shè)備維護(hù)也較為復(fù)雜，同時也增加了系統(tǒng)配制的本錢。目前，對乳化液的配制方式，已經(jīng)從手控配液開展到自動配液。因此，如何使自動配液系統(tǒng)操作更為方便，成為目前主要課題。1.4.2自動配比工作原理目前，煤礦井下采煤工作面多采用單體支護(hù)，而為單體提供的工作介質(zhì)便是乳化液溶液，其溶液配比濃度要求為3％～5％，否那么就會降低單體的潤滑性、防銹性和使用壽命，也給平安帶來一定的隱患，所以說乳化液濃度配比非常重要。過去常用的方法是把乳化液溶液箱內(nèi)注入適量的清水后，由操作工人根據(jù)乳化液溶液濃度測量儀的測定或憑借經(jīng)驗來參加乳化液使其成為到達(dá)要求的乳化液溶液，但是，當(dāng)乳化液溶液用量增加時，再注入清水，其溶液的濃度也隨之發(fā)生變化，不再符合標(biāo)準(zhǔn)要求，這時操作工人只有再次參加乳化液，既費時費力，又不能保證乳化液溶液的濃度要求和配制溶液的及時性。下面介紹一種乳化液溶液濃度自動配比裝置，其各部件的連接方式如圖1－5。圖1－5工作原理圖射水泵2、來水管3、水門4、單向閥5、乳化液箱6、乳化液7、平安閥8、支撐架9、杠桿10、密封箱11、重物12、乳化液溶液13、乳化液溶液箱乳化液箱5內(nèi)的乳化液6經(jīng)過單向閥4，水門3到射水泵1做好準(zhǔn)備，同時來水管2內(nèi)的高壓清水流經(jīng)射水泵1到達(dá)平安閥7做好準(zhǔn)備，此時即使平安閥7關(guān)閉，清水壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于乳化液自身壓力，水門3翻開，但是由于單向閥4的作用，高壓清水也不會倒流入乳化液箱內(nèi)，當(dāng)乳化液溶液箱13內(nèi)液面下降，由厚度約1mm的不銹鋼制成的密封箱10受到乳化液溶液12的浮力減小，又由于鍍鋅重物11的拉力，使杠桿9的B端下降，根據(jù)杠桿原理，杠桿9的A端向上運動壓縮平安閥7內(nèi)的彈簧，平安閥7翻開，此時流經(jīng)射水泵1的高壓清水帶動由于自身重量翻開單向閥而流入射水泵的乳化液6，一起流經(jīng)平安閥7進(jìn)入乳化液溶液箱13，形成乳化液溶液12，這時根據(jù)乳化液溶液箱內(nèi)濃度測量儀的測定，通過調(diào)整水門3便可以調(diào)節(jié)流入射水泵1的乳化液6的流量，當(dāng)乳化液溶液濃度到達(dá)要求時，停止水門3的調(diào)節(jié)。當(dāng)乳化液溶液12的用量減小時，流入乳化液箱13內(nèi)的溶液逐漸增多，液面上升，密封箱10受到乳化液溶液12的浮力增大，杠桿9的B端向上運動，A端向下運動，于是平安閥7內(nèi)的彈簧釋放，平安閥7關(guān)閉，來水管2內(nèi)的高壓清水停止流動，單向閥4受到清水的壓力也關(guān)閉，乳化液不再向下流，乳化液溶液箱停止供液。當(dāng)乳化液溶液用量再次增多時，重復(fù)前一個過程。這樣就實現(xiàn)了對乳化液溶液箱13能夠隨時的、自動的提供到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)要求的乳化液溶液的目的。該乳化液配置方法主要是利用噴射配比泵〔見圖1－6〕來完成。當(dāng)從防塵水管引來的高壓水由噴嘴高速射出時，它連續(xù)不斷地帶走吸油室內(nèi)的空氣，使吸油室內(nèi)形成真空，產(chǎn)生負(fù)壓。在大氣壓力下，油箱內(nèi)的乳化油不斷吸入泵體與高壓水混合，調(diào)節(jié)乳化油閘閥開口的大小，可按比例控制乳化油的進(jìn)油量，從而實現(xiàn)乳化油和水的配比，形成乳化液。圖1－6噴射泵的構(gòu)造1—泵體；2－吸油嘴；3－噴嘴；4－混合管1.5乳化液泵站的開展趨勢液壓支架動力源乳化液泵站，直接影響液壓支架的工作效果。它隨著液壓支架的開展而開展。由以往的乳化液泵站可看出，壓力流量在逐漸增大，尤其流量增加的幅度大。壓力流量值大小是由液壓支架的有關(guān)參數(shù)決定的，TZ－1型液壓支架的有關(guān)參數(shù)決定了配套的RB100/100型乳化液泵站壓力為10MPa、流量為100L/min。從八十年代初到八十年代末，由于綜采工作面的開展和增加，液壓支架〔包括從國外引進(jìn)的液壓支架〕的參數(shù)加大和移架速度的加快，使配套的乳化液泵站的壓力增到31.5MPa，流量從110L/min增到125L/min，1989年增到160L/min，1992年鑒定的乳化液泵站，流量已到200L/min。到目前為止，已經(jīng)設(shè)計出了流量為320L/min和400L隨著科學(xué)技術(shù)的開展、設(shè)計水平和生產(chǎn)加工工藝水平的提高以及綜采技術(shù)和管理水平的上升，也推動乳化液泵站朝著自動化方向開展。由于我國地質(zhì)條件復(fù)雜，決定了液壓支架結(jié)構(gòu)不同，種類多、工作特性不同。因此乳化液泵的結(jié)構(gòu)，也不應(yīng)當(dāng)單一的開展曲軸連桿滑塊傳動的三柱塞或五柱塞臥式結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)研制和開展適合各種類型液壓支架工作特點的徑向或其它結(jié)構(gòu)型式的，重量輕、體積小的定量或變量乳化液泵，使結(jié)構(gòu)設(shè)計有更大的突破，進(jìn)一步適應(yīng)液壓支架開展的需要。隨著乳化液泵結(jié)構(gòu)設(shè)計水平不斷提高，工藝的不斷改良，電控液壓支架的引進(jìn)消化和成功的研制，必將推動自控乳化液泵站的研制。2總體結(jié)構(gòu)的方案論證2.1立式泵體與臥式泵體的論證比選立式泵的特點是：高度方向尺寸較大，廠房高，但長、寬方向尺寸小、占地面積少；運轉(zhuǎn)時，活塞密封不承受活塞自重，不易產(chǎn)生偏磨；機(jī)械慣性力水平分力小，垂直分力大，而泵根底有較強(qiáng)的承受垂直分力的能力，故對根底要求不高；泵的外形以及動力端結(jié)構(gòu)較簡單，利于減小總體尺寸和重量；一般講，立式泵的吸排閥、吸排管布置上較困難，拆裝、維護(hù)也不太方便，特別是當(dāng)液力端置于傳動端下側(cè)時更明顯。但當(dāng)把液力端置于傳動端上側(cè)時，那么有所改善。臥式泵的特點是：便于操作者觀察泵的運轉(zhuǎn)情況，拆、裝，使用、維修均較方便；機(jī)組在高度方向尺寸小時，不需要很高的廠房；但在長、寬方向尺寸較大時，占地面積那么較大；因為活塞〔柱塞〕做水平往復(fù)運動，密封件在工作時須承受活塞〔柱塞〕自重，容易產(chǎn)生偏磨，尤其當(dāng)活塞〔柱塞〕較重、懸臂很長時，這種現(xiàn)象將更為明顯；臥式泵的機(jī)械慣性力水平分力較大，而泵的根底承受水平分力的能力又較差，故臥式泵對根底的強(qiáng)度和剛度要求較高。雖然臥式泵缺點較多，但因優(yōu)點突出，綜合考慮煤礦井下工作面的特殊情況，本設(shè)計采用臥式泵。2.2活塞泵與柱塞泵論證比選在液力端往復(fù)運動副上，運動件上有密封元件的叫活塞，無密封元件的叫柱塞。相應(yīng)的泵分別稱為活塞泵和柱塞泵?；钊玫奶攸c：活塞尺寸不宜過小。如果過小，密封件難以布置，制造也困難；活塞泵適合于制成雙作用泵且多半是雙聯(lián)〔缸〕雙作用泵；活塞泵可通過更換活塞和缸套來到達(dá)有級調(diào)節(jié)流量的目的；受結(jié)構(gòu)限制，活塞泵一般只適用于低、中壓泵，但流量可較大。柱塞泵的特點：柱塞直徑可制得很小，但不宜過大；由于結(jié)構(gòu)上的原因，柱塞泵大多制成單作用泵，幾乎不制成雙作用泵；因柱塞密封〔填料箱〕在結(jié)構(gòu)上易于變形，在材料選擇上也比擬靈活，故柱塞泵適用的排出壓力范圍較廣泛，且宜制成高壓泵。由于上述原因，選擇柱塞泵。2.3聯(lián)數(shù)、缸數(shù)確實定每一根活塞〔柱塞〕以及和該活塞〔柱塞〕連接在一起的活塞桿、十字頭、連桿等組成的組合體，稱為一聯(lián)。一般講，該泵有幾根活塞〔柱塞〕就可稱為幾聯(lián)泵。例如：只有一根活塞〔柱塞〕的泵，就稱為單聯(lián)泵；有兩根的稱雙聯(lián)泵；有Z根的稱Z聯(lián)泵。只有當(dāng)Z聯(lián)泵的活塞〔柱塞〕間相位差相同，各活塞〔柱塞〕的直徑也相同，并且各聯(lián)的排出口連接起來經(jīng)同一排出集合管排出時，才可同時稱做為Z缸泵，否那么，只稱Z聯(lián)泵?？紤]到小的流量脈動率對選用較小的蓄能器來滿足液壓系統(tǒng)的平穩(wěn)工作十分有利并結(jié)合本設(shè)計題目要求的流量、壓力大小，本設(shè)計確定為三缸泵。2.4液缸體結(jié)構(gòu)型式的論證比選液缸體的結(jié)構(gòu)型式按照泵的作用數(shù)分為單作用液缸體和雙作用泵液缸體；按照各工作腔是否在同一塊體上可分為整體式和組合式〔別離式〕。整體型液缸體是指泵的多個工作腔都在同一塊體上的液缸體。這種液缸體剛性好、工作腔間距小、機(jī)加工量少，但工件較大，加工精度要求高，且高壓缸套的徑向密封易產(chǎn)生過定位。組合式液缸體是指把只包括一個或一局部工作腔的塊體分別制造，然后用一個高壓集液塊將排液口貫穿后匯總出液。大局部是一個工作腔制成一件，甚至還有把柱塞工作腔和閥室也加以分開的。這種液缸多用于高壓、超高壓或輸送強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的泵上，并且多半是鍛鋼和鑄造件。其目的是：一旦一個工作腔塊體破裂，只需單個更換，而不至損壞一個整體。也正因為如此，這種液缸體加工面增多，連接處的密封件也增多。綜合考慮結(jié)構(gòu)特點和受力情況，本設(shè)計采用組合式液缸體。按臥式三缸單作用柱塞泵的吸入閥、排出閥的布置型式，液流通道特性和結(jié)構(gòu)特征可分為：直通式、直角式、階梯式等不同型式，見圖2-1。當(dāng)液力端的每一個缸里的吸、排閥中心軸線均為同一軸線時，稱為直通式液力端，見圖2-1a；當(dāng)吸、排閥軸線互相垂直時，稱為直角式液力端，見圖2-1b；假設(shè)吸、排閥軸線互相平行但不是同一軸線時，稱為階梯式液力端，見圖2-1aabc2－1臥式三聯(lián)單作用柱塞泵液力端分類示意圖直通式液力端特點是：過流性能好，余隙容積較小，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小。但通常是吸入閥拆裝不方便。直角式液力端特點是：吸排閥可分別拆裝和更換，所以，使用和維護(hù)較方便；余隙容在直通式、直角式和階梯式三種液力端中是最小的，有利于提高泵的容積效率；結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，柱塞可從吸入閥處拆、裝；因為必須有一個閥處于水平布置，閥板運動導(dǎo)向必須好，否那么會使閥板運動受阻或關(guān)閉不良。階梯式液力端特點是：吸排閥可單獨拆、裝和更換，不必拆開管路，因此，當(dāng)要求經(jīng)常而迅速更換泵閥時，多采用階梯式液力端。但這種液力端余隙容積較大，排出壓力高或介質(zhì)含氣量多時，容積效率較低。比擬上述特點，采用直通式液力端。2.5傳動端結(jié)構(gòu)型式選擇按根本結(jié)構(gòu)型式，在目前可分為兩種類型：兩支點三拐曲柄連桿機(jī)構(gòu)和四支點三拐曲柄連桿機(jī)構(gòu)。前者主要用于中、小型用泵，后者那么多用于大型用泵。兩支點三拐曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳動端特點和結(jié)構(gòu)選擇考前須知是：該傳動端的曲軸通常為整體鑄、鍛件，三拐的曲柄間錯角為120度，慣性力和慣性力矩能得到較好的平衡，曲軸加工量較少，支承少，拐間距〔或泵的液缸間距〕小，泵的總體結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕，故成為中、小型泵最常采用的一種型式。兩支點三拐曲軸受力情況復(fù)雜，一般不能簡化為平面力系或簡支梁，曲軸在工作時的最大撓度和兩主軸頸處偏轉(zhuǎn)角均較大。連桿大頭必須采用剖分式，否那么就無法裝配。為此，連桿大頭軸承多采用剖分式薄壁或厚壁軸瓦，大頭與連桿體間采用連桿螺栓連接，技術(shù)要求高，加工量也較大。由于曲軸為整體鑄、鍛件〔毛坯〕再經(jīng)車削加工而成，故曲柄半徑不宜過大，亦即這種傳動端組成的三聯(lián)泵，活塞〔柱塞〕行程不宜過長。四支點三拐曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳動端特點和結(jié)構(gòu)選擇考前須知是：由于支點增多，曲軸受力情況有了改善，最大撓度和主軸頸處的偏轉(zhuǎn)角都相應(yīng)減小。這樣就不僅改善了連桿大頭軸瓦的工作條件，而且兩端主軸承也可采用允許偏轉(zhuǎn)角較小而承載能力較大的雙列向心短圓柱滾子軸承，從而可使同樣的曲軸承受較大的活塞力。但是，由于支點增多，使傳動端尺寸加大，加工量增加，裝配也增加，故中、小型泵采用較少。剖分式連桿大頭采用連桿螺釘連接，螺釘經(jīng)大頭螺釘孔直接旋入連桿體，連桿體大頭處不必開通螺栓孔，減小了應(yīng)力集中，提高了連桿體的疲勞強(qiáng)度。但這種結(jié)構(gòu)，如果發(fā)生連桿斷裂已斷的螺釘不便撤除。綜上所述，選用兩支點三拐曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳動。3主要參數(shù)設(shè)計設(shè)計參數(shù)：乳化液泵的額定流量；壓力。3.1泵體參數(shù)計算根據(jù)容積效率ηv選取的一般原那么，當(dāng)泵的排出壓力P2高、流量Q小、每分鐘往復(fù)次數(shù)高、液力端余隙容積大、制造精度低且當(dāng)輸送高溫、高粘度或低粘度、高飽和蒸汽壓的液體介質(zhì)或介質(zhì)中含氣量大、含有固體顆粒時，ηv應(yīng)選取較低值；反之可取較高值。當(dāng)輸送常溫清水時，ηv＝0.80~0.98；當(dāng)輸送石油產(chǎn)品、熱水介質(zhì)時，ηv＝0.60~0.80。取容積效率ηv＝0.92。計算折合成單聯(lián)單作用泵的有效功率：式中：P—全壓A力，當(dāng)泵的出口壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于進(jìn)口壓力時，近似于出口壓力，PaQ—流量；Z—柱塞數(shù)目，液缸數(shù)K—系數(shù)，，對于單作用泵，，K＝0。對于雙作用泵，，柱塞平均速度：查［2］取所以：柱塞行程：查［2］選取曲軸轉(zhuǎn)速確定柱塞直徑：根據(jù)流量計算公式得：圓整，取D＝50程徑比：曲柄半徑：在取值范圍內(nèi)，并滿足取值條件，程徑比適宜。連桿比一般取值不大于0.25，初取，那么，圓整取連桿長度。吸排液管直徑：兩值的選取主要取決于吸排液管內(nèi)介質(zhì)的流速、其一般取值范圍：、，為了制造方便、互換性能好，取相同的、值，使。那么3.2原動機(jī)的選擇泵的有效功率：泵的軸功率〔輸入功率〕：電動泵的效率范圍是。取泵的效率。根據(jù)［2］中表9－1選取聯(lián)軸器效率：軸承效率：齒輪傳動效率：齒輪攪油效率：傳動裝置總效率：取原動機(jī)的效率：所以原動機(jī)理論功率：為了使泵在實際運轉(zhuǎn)中不致超載，在選擇電動機(jī)時還要留有一定的富裕量，即功率儲藏系數(shù)。查［2］中表2－7取功率儲藏系數(shù)：所以選擇電動機(jī)型號為：YB315L1－4隔爆型三相異步電動機(jī)，，異步轉(zhuǎn)速。3.3運動與動力參數(shù)計算傳動裝置的總傳動比：各軸轉(zhuǎn)速計算：各軸輸入功率計算：各軸扭矩計算：表3－1：運動與動力參數(shù)比照：軸號轉(zhuǎn)速輸出功率輸出扭矩電機(jī)軸1486139.315905.07齒輪軸1486124.13797.74曲軸550118.022049.264減速裝置的計算4.1齒輪的設(shè)計選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力選小齒輪選用20MnVB滲碳淬火，抗拉強(qiáng)度≥；屈服極限≥；滲碳淬火后硬度可達(dá)56～62HRC大齒輪選用滲碳淬火，抗拉強(qiáng)度≥；屈服極限≥；滲碳層深度1.2～1.6mm，齒面硬度58～60HRC、心部硬度25～35HRC接觸疲勞極限應(yīng)力：查［5］中圖8-69，取，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：接觸壽命系數(shù)：查［5］中圖8-70，得〔不允許有點蝕〕接觸強(qiáng)度平安系數(shù)：按較高可靠度，查［5］中表8-27，取許用接觸應(yīng)力：按公式：得：所以彎曲疲勞極限應(yīng)力：查［5］中圖8-72，得，彎曲壽命系數(shù)：查［5］中圖8-73，得尺寸系數(shù)：查［5］中圖8-74，得平安系數(shù)：查［5］中表8-27，得許用彎曲應(yīng)力：由公式：得：4.1.2按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算確定齒輪傳動精度等級：根據(jù)公式：估?。簣A周速度：根據(jù)［4］中表6.7和6.8，取齒輪精度等級為Ⅱ組8級。齒寬系數(shù)：按齒輪相對軸承非對稱布置，取小輪齒數(shù)：在推薦值中，選大輪齒數(shù)：齒數(shù)比：傳動比誤差，誤差在范圍內(nèi)，適宜。小輪轉(zhuǎn)矩：使用系數(shù)：查［4］表6.3取動載荷系數(shù)的初值：由推薦值1.05～1.4取齒向載荷分布系數(shù)：由推薦值1.0～1.2取在推薦值〔〕中初步選取。那么：總重合度由公式： 得：齒向載荷分布系數(shù)的初值：查［5］中表8-21取，那么：載荷系數(shù)的初值：彈性系數(shù)：查電子版?機(jī)械設(shè)計手冊?，得節(jié)點影響系數(shù)：因為：，根據(jù)［4］中圖6－3得重合度系數(shù)：因為：，查［5］中圖8-65，得螺旋角系數(shù)：由小齒輪分度圓直徑的設(shè)計初值：根據(jù)公式：≥得：≥法面模數(shù)：查［5］中表8-3，標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列〔GB1357-1987〕圓整，取中心距：圓整，取分度圓螺旋角：小輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值：圓周速度：與估取差異較大，修正齒間載荷分布系數(shù)：根據(jù)公式得：所以：與原計算值近似，取載荷系數(shù)：根據(jù)公式得：小輪分度圓直徑：≥取大輪分度圓直徑：齒寬：大輪齒寬：圓整，取小輪齒寬：，取齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算齒形系數(shù)：因為：查［4］中表6.5得小輪：大輪：應(yīng)力修正系數(shù)：查［4］中表6.5得小輪：大輪：重合度系數(shù)：螺旋角系數(shù)：根據(jù)公式：當(dāng)≥1時，取為1；假設(shè)＜0.75時，取，所以：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算：由式：≤＜＜齒根彎曲強(qiáng)度足夠。4.1.4齒輪的根本幾何參數(shù)法向模數(shù)：齒數(shù)：法向壓力角：齒頂高系數(shù)：頂隙系數(shù)：螺旋角：基圓螺旋角：由公式：得：端面壓力角：分度圓直徑：，齒頂高：齒根高：齒全高：齒頂圓直徑：齒根圓直徑：基圓直徑：齒寬：，中心距：4.2齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及強(qiáng)度計算綜合考慮小齒輪齒根圓直徑和輸入軸相應(yīng)軸段直徑的大小，本設(shè)計采用為齒輪軸型式。計算作用在齒輪上的力：轉(zhuǎn)矩：軸上齒輪分度圓直徑圓周力：徑向力：軸向力：各力方向如下圖初步估算軸的直徑：選取為軸的材料，滲碳淬火。根據(jù)公式：式中系數(shù)1.03是考慮鍵槽的影響。查［6］，取，那么：齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計確定軸的結(jié)構(gòu)方案左右軸承分別從軸的左右端裝入，靠軸肩定位。半聯(lián)軸器靠軸肩定位。左軸承采用軸承端蓋，半聯(lián)軸器靠軸端擋圈得到軸向固定，采用普通平鍵得到周向定位。左軸承采用調(diào)心滾子軸承，右軸承采用圓柱滾子軸承。確定各軸段的直徑和長度：軸段①選擇聯(lián)軸器：根據(jù)工作情況，查［6］中表6-2，選取工況系數(shù)。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩：根據(jù)工作要求選用輪胎式聯(lián)軸器，型號為：UL12型聯(lián)軸器，許用轉(zhuǎn)矩，與輸入軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑，因此選取軸段①的直徑為。半聯(lián)軸器輪轂長度〔J型軸孔〕。軸段①：此軸段為配合軸頸，按照半聯(lián)軸器孔徑，選取軸段①直徑。為保證定位要求〔不產(chǎn)生定位干預(yù)〕，軸段①的長度應(yīng)比半聯(lián)軸器輪轂孔長度略短mm，所以確定軸段長度為。軸段②：此軸段分為兩局部，一是與軸承端蓋配合保證密封效果；二是與軸承配合的支撐軸頸，兩局部取根本尺寸相同。為了保證半聯(lián)軸器的軸向定位，軸肩高度應(yīng)大于,預(yù)選軸承為22313C型調(diào)心滾子軸承。寬度，取軸段②直徑為軸承內(nèi)圈直徑，；軸段②長度應(yīng)為軸承寬度、軸承端蓋寬度和扳手活動寬度之和，因此確定其長度為。軸段③：此軸段為連接軸身，為了保證軸承的正常拆卸，此軸段的軸肩高度不應(yīng)大于軸承內(nèi)圈的厚度，?。煌瑫r為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離，取軸段③長度。軸段④：該軸段為小齒輪，尺寸由小齒輪參數(shù)決定，即直徑，長度。軸段⑤：此軸段與軸段③結(jié)構(gòu)相同，長度取，直徑由軸段⑥上的軸承確定。軸段⑥：此軸段為支撐軸頸，預(yù)選軸承型號為NU313E型圓柱滾子軸承，寬度、內(nèi)圈直徑、定位軸肩直徑。所以，取軸段⑥長度、軸段⑥直徑、軸段⑤直徑。齒輪軸結(jié)構(gòu)如圖4-1所示：3351246圖4－1齒輪軸結(jié)構(gòu)4.2.4齒輪軸的強(qiáng)度校核求支反力：水平面：垂直面：圖3.2小齒輪軸的彎矩圖和扭矩圖當(dāng)量彎矩：圖3.2小齒輪軸的彎矩圖和扭矩圖當(dāng)量彎矩：扭矩：合成：垂直面：水平面：138.511873〔65.5〕αTαTM2M1MV2MV1MaMMca2MCa1圖4－2受力圖求齒寬中點處的彎矩：水平面：垂直面：合成彎矩：因為齒輪軸單向轉(zhuǎn)動，考慮起動、停止及運轉(zhuǎn)不均勻性的影響，將剪應(yīng)力視為脈動循環(huán)變應(yīng)力。所以取系數(shù)。那么：扭矩：當(dāng)量彎矩：計算危險截面應(yīng)力：從受載情況看，齒寬中點截面上當(dāng)量彎矩最大，但應(yīng)力集中不大，而且這里的徑向尺寸最大，所以該截面不必校核。從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度削弱程度觀察，齒輪兩端截面因尺寸變化較大引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，兩截面應(yīng)力集中相近，但右側(cè)不受扭矩作用，所以危險截面為齒輪左側(cè)截面。截面右側(cè)彎矩：截面上的扭矩：扭彎截面系數(shù)：抗彎截面系數(shù)：截面上的彎曲應(yīng)力：截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：彎曲應(yīng)力幅：彎曲平均應(yīng)力：扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等，即：確定影響系數(shù)：因為齒輪軸的材料為，滲碳淬火，得、、。軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)：根據(jù)，，查［6］中表4-5，得，尺寸系數(shù)：根據(jù)圓形截面查［6］中圖4-18，得，外表質(zhì)量系數(shù)：查［6］中圖4-19，得材料彎曲、扭轉(zhuǎn)特性系數(shù)：取，疲勞強(qiáng)度許用平安系數(shù)：所以：齒輪軸疲勞強(qiáng)度平安系數(shù)：＞齒輪軸強(qiáng)度足夠。4.2.5齒輪軸軸承壽命計算前端軸承：型號為22313C，根本額定動載荷；根本額定靜載荷，。因為前端軸承承受齒輪嚙合時產(chǎn)生的軸向力，產(chǎn)生派生軸向力，其大小與相等，方向相反。由于＞，取系數(shù)。軸承擔(dān)量動載荷：軸承壽命：根據(jù)公式：式中：為軸承壽命指數(shù)，對于球軸承，；對于滾子軸承，。查［4］中表10.3、10.6，得：溫度系數(shù)，載荷系數(shù)按中等沖擊取。所以：后端軸承：型號為NU313E，根本額定動載荷，根本額定靜載荷。當(dāng)量動載荷：此軸承不承受軸向力，所以：軸承壽命：。5液力端主要零部件的設(shè)計往復(fù)泵液力端通常由液缸體和缸蓋，吸入和排出閥及其閥箱、閥蓋，柱塞和填料箱以及進(jìn)出口法蘭等。5.1液缸體的設(shè)計計算液缸體是乳化液泵中主要承受液壓的零件之一。由于它的形狀復(fù)雜，壁厚不均，內(nèi)有十字或T形交孔，應(yīng)力集中大，而且是與輸送介質(zhì)直接接觸，并承受內(nèi)壓交變載荷，因此，它的設(shè)計合理性，影響著自身和整個乳化液泵的使用壽命。液缸體的結(jié)構(gòu)型式分為整體式和組合式液缸體，本設(shè)計中，采用組合式液缸體。整體式液缸體是指泵的多個工作腔都在同一塊體上的液缸體。這種液缸體剛性好、工作腔間距小、機(jī)加工量少，它適用于單作用柱塞泵。液缸體的材料選取主要是根據(jù)泵的排出壓力、輸送介質(zhì)及溫度選取。一般地，當(dāng)泵的排出壓力達(dá)時，可采用鍛鋼35、45，本設(shè)計中泵的排出壓力為，因此確定，選用鍛鋼45作為液缸體的材料。材料的許用應(yīng)力，計算時取，當(dāng)壁厚較厚時，沿壁厚應(yīng)力分布不是均勻的。此時假定液缸體為一等厚，且軸向較長的圓筒，且內(nèi)壁作用著沿軸向不變的均勻內(nèi)壓，此時，初取液缸體內(nèi)孔半徑。確定液缸體的最小壁厚：取那么理論外徑：。液缸體強(qiáng)度校核最大切向力：內(nèi)壁徑向應(yīng)力：(式中負(fù)號表示力的方向)當(dāng)量應(yīng)力：＜5.2泵閥的設(shè)計在大多情況下,泵閥主要是自動閥,只有當(dāng)輸送高粘度介質(zhì)時,才采用強(qiáng)制閥本設(shè)計采用自動閥.自動閥按照使用型式可分為彈簧閥和自重閥,前者常見的結(jié)構(gòu)形式有盤形閥和環(huán)形閥,后者那么多為球閥.在本次設(shè)計中采用錐形閥.錐形閥較平板閥在制造上略有復(fù)雜,但流道較平滑.流量系數(shù)較大,水力阻力小過流能力強(qiáng),密封性能好,不管介質(zhì)粘度高或粘度低都比擬適宜,而且因閥板剛度較大,通常用于高壓和超高壓泵上。通過閥的理論平均流量：閥座孔最大瞬時流速：一般按經(jīng)驗選取,流速過大，阻力損失小。影響泵的吸入性能，流速選取過小泵閥尺寸過大,泵閥質(zhì)量也增大，總的范圍可在內(nèi)選取。因此,本設(shè)計在計算時取。閥孔座孔直徑：＝0.04719m=47.19mm在本次設(shè)計中泵閥采用金屬對金屬接觸密封閥板與閥座密封接觸面寬度：預(yù)取錐形閥的圓錐半角閥板直徑：＝47.19+2×2.89×sin600＝52.19mm密封面平均直徑:＝49.69mm閥板與閥座密封接觸面面積：=520.67mm2根據(jù)阿道爾夫試驗系數(shù)取結(jié)合泵閥芯的結(jié)構(gòu),預(yù)取閥芯質(zhì)量：mg＝0.4kg泵閥的允許關(guān)閉速度：符合一般取值適宜閥板最大升程：因此：對于平板閥流量系數(shù)不穩(wěn)定值約在左右,因此比值范圍適宜。當(dāng)量系數(shù)：查[3]中圖3－28得=1.1計算系數(shù)：式中—輸送介質(zhì)的重度—閥板及可動件的重量S—柱塞行程D—柱塞直徑—當(dāng)量系數(shù)—當(dāng)量閥座孔直徑所以:因為連桿比所以取系數(shù)=23.17閥板厚度確實定：閥板厚度，按下面經(jīng)驗式初定,而后再進(jìn)行強(qiáng)度校核：對錐形閥：閥導(dǎo)向桿直徑，按經(jīng)驗選取：5.3柱塞的結(jié)構(gòu)尺寸柱塞直徑，根據(jù)液力端的具體結(jié)構(gòu)，預(yù)確定柱塞的長度尺寸見以下圖5－1。圖5－1：柱塞的結(jié)構(gòu)尺寸圖5－1：柱塞的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖，柱塞的計算長度〔即自與十字頭連接端面至柱塞導(dǎo)向套中點的長度〕。柱塞的強(qiáng)度校核壓桿柔度：柱塞材料選用45鋼，經(jīng)高頻淬火或外表鍍鉻，與填料接觸局部的外表硬度50HRC，硬化層厚度為，抗拉強(qiáng)度，許用壓桿穩(wěn)定性平安系數(shù)。柱塞平均截面面積：壓桿穩(wěn)定性平安系數(shù)：＞6動力計算6.1曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)為傳動端的機(jī)動往復(fù)泵，一方面通過這一機(jī)構(gòu)把原動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為柱塞的往復(fù)運動，一方面那么經(jīng)它把原動機(jī)的機(jī)械能傳遞給被輸送液體。因為曲軸受力十分復(fù)雜.除了作用在曲軸上的重力是恒定不變的,其它如連桿力、慣性力,原動機(jī)驅(qū)動扭矩、支座外力、各聯(lián)間的縱向、橫向、扭轉(zhuǎn)振動慣性矩等都將隨轉(zhuǎn)角的變而變化.此外,曲軸還要受到支座變形、加工不同軸度、使用中因軸頸磨損等因素造成的附加載荷.要想把曲軸所有受力情況均考慮過去,是很難做到的.在實際分析、計算時,常常是忽略那些次要的因素,抓住主要因素予以考慮.為此,在分析、計算曲軸受力時,通常做以下假設(shè):1.把多支承曲軸看做是以主軸承中點分開的分段簡支梁并把曲軸視為絕對剛性系統(tǒng);2.把主軸頸中點既看成是支承點,又看成是集中支反力的作用點;3.連桿力和旋轉(zhuǎn)慣性力(或徑向力和切向力),看成是集中力并作用在曲柄銷中點;4.略去除作用在軸頸上的其它各聯(lián)間作用力的影響,也略去因加工精度、裝配質(zhì)量以及因使用后磨損、熱變形等造成的附加載荷.除此之外,當(dāng)柱塞力很大時,在計算時也可略去重力和摩擦力.曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力：曲柄轉(zhuǎn)角：取曲柄角速度：柱塞質(zhì)量：估取十字頭質(zhì)量：估取連桿質(zhì)量：估取曲拐不平衡重量：重心至主軸頸距離：轉(zhuǎn)化系數(shù)：，取往復(fù)運動質(zhì)量：計算時取往復(fù)慣性力：旋轉(zhuǎn)運動質(zhì)量：旋轉(zhuǎn)運動慣性力:連桿擺角：摩擦力：一般略去不計綜合柱塞力：側(cè)向力：連桿力：切向力：徑向力分量：徑向力：6.2往復(fù)泵根底的振動形式往復(fù)泵根底除了受泵的重量外，還承受在泵內(nèi)未能平衡的慣性力和慣性力矩，做周期變化的慣性力和慣性力矩統(tǒng)稱為往復(fù)泵對根底的撓力載荷。這就是引起根底振動原因，即為根底振動計算的依據(jù)。由此可知，撓力載荷確實定可歸結(jié)為對各種往復(fù)泵慣性力、慣性力矩及其平衡情況的分析與計算。根底振動形式可分為垂直振動、水平振動、搖擺振動和扭轉(zhuǎn)振動。6.3三聯(lián)單作用曲柄連桿往復(fù)泵的撓力載荷旋轉(zhuǎn)慣性力旋轉(zhuǎn)慣性力矩一階慣性力一階慣性力矩二階慣性力一階慣性力矩7傳動端主要零、部件設(shè)計往復(fù)泵傳動端主要由機(jī)體、曲軸、連桿、十字頭等主要零、部件所組成。7.1機(jī)體的結(jié)構(gòu)設(shè)計機(jī)體是乳化液泵傳動端的主要部件之一，通常由機(jī)身、機(jī)蓋、軸承蓋等主要零件所構(gòu)成。其主要作用有：機(jī)體作為齒輪傳動機(jī)構(gòu)和曲軸連桿機(jī)構(gòu)的支承、定位及運動導(dǎo)向作用，并承受或傳遞泵的作用力和力矩。另外，機(jī)體還作為液力端的支承并用于安裝某些輔助設(shè)備。泵的機(jī)體，按毛坯的形式可分為鑄造機(jī)體和焊接機(jī)體兩種。一般講，鑄造機(jī)體具有較高的剛度和抗振能力，穩(wěn)定性好，易于獲得所需的強(qiáng)度，生產(chǎn)周期短，本錢也較低，因而在往復(fù)式泵中廣為采用。焊接式機(jī)體多采用低碳鋼組焊而成，重量較輕、便于移動。但此種機(jī)體，剛性較差，制造周期長，本錢高，通常只用于要求經(jīng)常移動的泵。本設(shè)計采用鑄造機(jī)體。在結(jié)構(gòu)上，按照機(jī)體上的主軸承座孔是否剖分可以分為閉式機(jī)體和開式機(jī)體兩種，本設(shè)計采用閉式機(jī)體。臥式的閉式機(jī)體，其主軸承座孔為一整圓。安裝時，主軸〔曲軸〕須從該孔裝入，所以給曲柄機(jī)構(gòu)的拆、裝、維修帶來不便。但是，閉式機(jī)體具有便于鑄造，剛度好，機(jī)加工面少，且易于保證各加工外表的形狀和位置公差，工時少、本錢低、制造周期短等一系列優(yōu)點，在中、小型往復(fù)泵上應(yīng)用廣泛。閉式機(jī)體的頂壁和厚壁都須開設(shè)窗口，以供連桿、十字頭等拆裝，窗口尺寸，盡可能的小些，以利于機(jī)體的剛性得到保證。本設(shè)計的連桿小頭與十字頭采用十字頭銷連接，十字頭滑道孔處對應(yīng)行程中點應(yīng)開一孔道，以便十字頭銷的拆裝。機(jī)體內(nèi)的空間容積通常兼做連桿的運轉(zhuǎn)空間和潤滑油的貯存之用。為此，機(jī)體不得有縮孔、砂眼、夾渣等缺陷，并應(yīng)做滲漏試驗。此外，機(jī)體內(nèi)底面應(yīng)鑄成斜坡狀平面，在最低處開設(shè)排油孔，以供機(jī)體內(nèi)清洗和潤滑油的排放之用。本設(shè)計采用強(qiáng)迫潤滑方式并把機(jī)體作為貯油箱貯存全部潤滑油，該容積應(yīng)不小于潤滑油泵在4～8分鐘內(nèi)排油量的總和容積，而且還要使機(jī)體內(nèi)曲柄機(jī)構(gòu)在運轉(zhuǎn)中不觸及最高油面。為了使機(jī)體具有足夠的剛度，除了選擇合理的結(jié)構(gòu)型式和壁厚外，主要途徑是在適當(dāng)部位增設(shè)加強(qiáng)筋。如果在機(jī)體的側(cè)壁和底壁處液布置加強(qiáng)筋時，那么應(yīng)在筋板貼近機(jī)體底面處開有洞口。該洞口不僅用于機(jī)體內(nèi)潤滑油的溝通，便于排放或清洗，而且還可以減小板壁相交處的鑄造應(yīng)力，改善鑄造工藝性能。機(jī)體內(nèi)部或機(jī)蓋上應(yīng)裝有放氣裝置。當(dāng)泵運轉(zhuǎn)時，因潤滑油升溫，由放氣裝置把氣放出，防止機(jī)體氣壓增高使油霧外溢；當(dāng)停泵時又須關(guān)閉，防止因油溫降低后，氣壓降低而使空氣中的水份和污物被吸入機(jī)體內(nèi)，造成機(jī)件銹蝕。放氣裝置應(yīng)防止在連桿機(jī)構(gòu)的正上方。本設(shè)計中，機(jī)體材料選用HT200型灰口鑄鐵，最小抗拉強(qiáng)度。機(jī)體主要結(jié)構(gòu)尺寸確實定：主軸承座孔的直徑：因為主軸承型號已經(jīng)確定，前端為22326型，后端為NJ2326型，外圈直徑均為，所以主軸承座孔直徑。十字頭滑道孔徑：因為十字頭無滑道襯套，故滑道孔徑與十字頭滑履直徑名義尺寸相同，即。十字頭滑道寬度：滑道寬一般與十字頭滑履寬度相同或略小。當(dāng)上下滑道外表為圓弧面時，取圓弧面中心角(一般取)，所以，滑道寬度如圖示。圖7－1十字頭滑道尺寸十字頭滑道長：根據(jù)公式取相鄰兩滑道軸線間距離：為保證曲軸過渡圓臺寬度不小于、圓角≥，取、，所以取，該部位結(jié)構(gòu)如圖示：圖7－2曲軸曲拐部位結(jié)構(gòu)示意圖主軸承座孔中心線距底平面高度：根據(jù)公式取機(jī)體壁厚：根據(jù)泵的最大柱塞力，查［3］中表5-1，取機(jī)體壁厚。機(jī)體上滑道壁厚：取機(jī)體托架與液缸連接壁厚及機(jī)體底面地腳螺栓孔處的厚度：取7.2曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計在乳化液泵中，曲軸是把電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為柱塞直線往復(fù)運動的重要部件之一，它影響著乳化液泵的可靠性和壽命。工作時，它將承受周期性的交變載荷，產(chǎn)生交變的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，因此也是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中最重要的受力部件。本設(shè)計中應(yīng)用的是最常用的曲拐軸。曲拐軸幾乎可適用于各種類型的聯(lián)數(shù)和尺寸不同的往復(fù)泵，尤其是在中小型多聯(lián)泵中應(yīng)用極為普遍。考慮到本設(shè)計的流量比擬大，要求泵的瞬時流量脈動要小，才能夠運行比擬平穩(wěn)，而且奇數(shù)缸的脈動相比照偶數(shù)缸的脈動小。因此采用兩支承三拐曲軸，這種形式的曲軸，因其支承少，使曲軸和機(jī)體的加工量減少，傳動端裝配也簡單。另一方面，由于所選用曲軸的拐數(shù)較多，那么曲拐的空間位置分布直接影響曲軸的慣性力、慣性力矩以及在曲軸頸處的撓曲變形等。曲柄錯角選擇應(yīng)考慮有利于減小流量不均勻度，慣性力和慣性力矩的平衡并有利于兩主軸頸處撓曲變形相接近。因此對于三聯(lián)單作用泵，不僅取曲柄錯為120o〔各錯角均等〕，而且假設(shè)以靠近曲軸輸入端為第一曲柄，并以它為基準(zhǔn)順旋轉(zhuǎn)方向計算時；第二曲柄與第一曲柄間的錯角取為240o，第三曲柄與第一曲柄的錯角那么取為120o。這樣才有力于主軸頸處的變形〔傾角〕接近，特別是軸前端主軸頸外伸部位有附加力矩時，更是如此。但是，單憑均勻分布，對于平衡慣性力和慣性力矩并不是最好的唯一條件，而必須還有一個合理的分布。曲拐軸的軸心線與曲軸旋轉(zhuǎn)中心同心的軸向端部叫做軸端，曲軸通常都有兩端。軸的外伸端叫前端，因為前端一般均與原動機(jī)或泵外減速機(jī)連接，并作為總扭矩的輸入端，故前端也叫輸入端。相對的另一端叫做后端，也叫尾端。曲軸的軸頸包括主軸頸、支承頸和曲柄銷。主軸頸是指軸端上安裝主軸承〔滾動軸承〕或曲軸支承在機(jī)體主軸承上的部位。支承頸是指曲軸中部作為支點支承在機(jī)體兩主軸承中間軸承上的部位。顯然支承頸須與主軸頸同軸心。曲柄銷指曲軸上與連桿大頭連接的部位〔也叫連桿軸頸〕，它與主軸頸不同心。曲軸上連接主軸頸和曲柄銷或連接兩相鄰曲柄銷的部位叫做曲柄。前者又稱為短臂，后者稱為長臂。曲柄與曲柄銷的組合體稱為曲拐。靠近主軸頸的曲拐較短，又叫短拐；連接兩曲柄銷的拐較長，又叫長拐。由主軸頸中心〔即旋轉(zhuǎn)中心〕到任意曲柄銷中心的距離稱為曲柄半徑。曲軸常采用的曲柄外形有橢圓形、圓形和矩形三種形式，本設(shè)計采用橢圓形。這種外形的曲柄，適用于各種類型的泵，材料利用最合理，疲勞強(qiáng)度高，毛坯通常為鑄造或模鍛成型，對于自由鍛造曲軸，曲柄外形需要靠模加工。本設(shè)計曲軸軸頸采用有壓潤滑油強(qiáng)迫潤滑和冷卻，為此曲軸內(nèi)應(yīng)加工有油孔，作為潤滑油的通道，根據(jù)曲軸的形狀和供油方式，本設(shè)計采用直角油孔，它由假設(shè)干軸向和徑向油孔組成，易于使軸頸油孔出口從最有利潤滑處進(jìn)入軸頸。因為主軸承選用滾動軸承，故主軸頸上不開設(shè)徑向油孔。此時，潤滑油是由軸端沿軸向油孔經(jīng)徑向油孔引入曲柄銷。潤滑油的軸向油孔應(yīng)開在承載最小的主軸頸〔尾端〕中心并從該處導(dǎo)入潤滑油。曲柄銷上的徑向油孔位置如下圖：圖7-3曲柄銷上油孔的位置圖7-3曲柄銷上油孔的位置30°曲軸的材料 曲軸通常用40、45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛制，也有采用合金鋼鍛制的。雖然合金鋼強(qiáng)度高但對應(yīng)力集中極為敏感，而且本錢較高，通常用于要求重量輕的高速泵軸上。由于鑄鍛技術(shù)的不斷開展和完善，球墨鑄鐵作為曲軸材料也日趨增多。球墨鑄鐵也有較高的強(qiáng)度，而且吸振性能良好、對應(yīng)力集中不敏感。在中小型泵上采用較多。因此，本設(shè)計選用球墨鑄鐵，型號為：QT600-3。其抗拉強(qiáng)度≥、硬度為。7.2.1主要尺寸的初步確定曲軸的最小軸徑：根據(jù)公式得：作用在柱塞上的最大柱塞力：曲軸曲柄銷直徑：?。褐鬏S頸直徑：取：因此初步選取主軸承，前端軸承型號為22326CC型調(diào)心滾子軸承；后端軸承型號為NJ2326型圓柱滾子軸承，B＝93mm。所以，取曲軸軸頸長度比軸承寬度短，即前端軸頸長度，后端軸頸長度。定位軸肩高度由軸承的安裝尺寸決定，前端軸肩直徑為，取，此軸段長度定為，后端軸肩直徑為，取，長度定為。曲軸前端安裝齒輪的配合軸頸直徑初定為，長度應(yīng)比齒輪輪轂孔寬度短，取長度為，齒輪軸向設(shè)計采用軸端擋圈定位。周向采用普通平鍵連接，型號為：鍵C32×70GB/T1095-1979〔1190〕。曲柄的半徑：核算軸頸重疊度： 兩相鄰曲柄銷處：主軸頸與曲柄銷處：連桿大頭軸瓦的寬度：查［3］中表5-26，取標(biāo)準(zhǔn)值：本設(shè)計選用連桿大頭采用薄壁軸瓦，以小頭定位的結(jié)構(gòu)形式。曲柄銷長度：取。曲柄的厚度：因為軸頸重疊度較大，所以適當(dāng)減小取值，長臂取，短臂取。曲柄的寬度：因為本設(shè)計中曲柄形狀為橢圓形，所以充分考慮曲軸的結(jié)構(gòu)形狀，確定曲柄的長軸為，短軸為。曲軸軸向主油孔直徑：取曲柄銷上徑向油孔直徑：7.2.2曲軸的靜強(qiáng)度校核ⅡⅡⅢⅢⅠeq\o\ac(○,2)R3eq\o\ac(○,1)R2R1T3T2T1NBZNBYNAYNAZeq\o\ac(○,3)eq\o\ac(○,4)7－4曲軸上的外力分布示意圖相關(guān)各力及其投影的計算：.在坐標(biāo)Z向的投影：.在坐標(biāo)Y向的投影：軸向端B點的支反力：軸前端A點的支反力：支反力在垂直于曲柄銷中心線方向的投影：支反力在平行于曲柄銷中線方向的投影：、在垂直于Ⅰ、Ⅱ曲柄銷中心線連線方向的投影：、在垂直于Ⅲ、Ⅱ曲柄銷中心線連線方向的投影：、在平行于曲柄③中線方向的投影：、在平行于曲柄③中線方向的投影：、在垂直于曲柄③中線方向的投影：、在垂直于曲柄③中線方向的投影：危險截面的扭矩：截面1：垂直于第Ⅱ曲柄銷中心線位于曲柄銷Ⅱ的中點處繞X軸的扭矩：繞Y軸的扭矩：繞Z軸的扭矩：截面2：垂直于曲柄eq\o\ac(○,2)中線位于曲柄中點處繞X軸的扭矩：繞Y軸的扭矩：繞Z軸的扭矩：以上計算結(jié)果見下表曲軸受力參數(shù)計算：αcosα+λcos2αcosβtanβsin(α+β)/cosβ01.140000001100101.1163647220.9997042590.0243257960.197604405201.0469388490.9988522180.0479533380.387081532300.9360254380.9975454040.0701949190.560790545400.7903552070.9959400160.0903863210.712027535500.6184769220.9942287530.1079036170.835403521600.43000010.9926180010.1221847080.927117722700.2347739270.9913029680.1327540520.98509718800.0420912540.9904436990.1392483531.00898797490-0.1399999250.9901451040.141439121.000000011100-0.3052050470.9904436990.1392483530.960627565110-0.4492662550.9913029660.1327540670.894288123120-0.5699998880.9926180.1221847230.804933151130-0.6670982490.994228750.107903640.696685476140-0.7417336940.9959400160.0903863210.57354768150-0.7960253920.9975454030.0701949260.439209452160-0.8324463850.9988522170.0479533490.296958813170-0.8532507760.9997042590.0243258120.149692044180-0.85999999912.1146243861.298495552190-0.85325080.99970426-0.024325771-0.149691786200-0.8324464340.998852219-0.047953305-0.296958566210-0.7960254690.997545405-0.070194896-0.439209206220-0.7417338050.995940019-0.090386291-0.573547454230-0.6670985140.994228755-0.107903595-0.696685113240-0.5700002250.992618004-0.122184685-0.804932843250-0.4492666660.99130297-0.132754037-0.894287882260-0.3052055270.990443701-0.139248338-0.960627399270-0.1399999890.990145104-0.14143912-1.0000000022800.0420911850.990443699-0.139248353-1.0089879772900.2347738560.991302968-0.132754052-0.9850971933000.4299998970.992618001-0.122184716-0.9271177983100.6184767320.994228751-0.107903633-0.8354036333200.7903550390.995940015-0.090386336-0.7120276753300.9360252580.997545402-0.070194949-0.5607907733401.0469387220.998852216-0.047953368-0.3870817843501.1163646490.999704258-0.024325833-0.1976047083601.1400000011-4.229248773-3.442840859αcos(α+β)/cosβIwP'N011170.60522562989.355470100.9805836241146.33544962965.085941531.675781200.9232916171075.04565462893.796883015.967529300.83092797961.154602162779.906254406.830566400.70794525811.573608462630.324225660.924805500.560128689635.080993762453.832036738.994629600.394185022441.544189562260.292977607.255859700.217272146241.07682862059.828138238.693359800.03651536143.2212638961861.972668614.17773490-0.141439044-143.758453461674.992198723.256836100-0.310780929-313.398803761505.351568564.518555110-0.466768031-461.327575761357.421888145.447266120-0.605814929-585.302490261233.449227481.791992130-0.725446444-685.007629461133.742196596.553223140-0.824143644-761.646789661057.101565518.727051150-0.901122847-817.396057161001.355474281.98584160-0.956093608-854.794799860963.957032923.426025170-0.989031869-876.157714860942.593751482.478149180-1-883.088134860935.660160.00128856190-0.989031907-876.157775960942.59375-1482.475586200-0.956093682-854.794860860963.95703-2923.423096210-0.901122964-817.396118261001.35547-4281.983887220-0.824143798-761.646911661057.10156-5518.725098230-0.725446786-685.007934661133.74219-6596.550781240-0.605815331-585.302856461233.44531-7481.789063250-0.466768486-461.328002961357.42188-8145.445313260-0.310781433-313.39929261505.35156-8564.517578270-0.141439108-143.758529761674.99219-8723.2568362800.03651529743.2211952261861.97266-8614.1777342900.217272083241.076751762059.82813-8238.6933593000.394184846441.543975862260.29297-7607.2563483100.560128525635.080810562453.83203-6738.9951173200.70794511811.573486362630.32422-5660.9257813300.830927819961.154418962779.90625-4406.832523400.9232915131075.04553262893.79688-3015.9694823500.9805835641146.33532762965.08594-1531.67822336011170.60522562989.35547-0.002663977αPcTR1RFz1062989.3555062989.3554764591.2343801062983.710912442.1787161742.5312563344.410161253.5129392062966.066424345.0273458069.3164159671.195312468.0925293062934.382835206.3789152165.5781353767.457033605.8928224062885.640644594.5156344338.8398445940.718754631.2573245062816.359452174.1523434982.1835936584.06255511.8842776062723.316457722.6210924542.0742226143.955086219.9868167062604.300861134.9609413483.8720715085.751956733.4184578062458.847762417.988282258.9123543860.7922367036.6342779062288.843861674.99219-8723.25195-7121.372077121.37695310062098.785259083.73438-19114.6895-17512.808596986.97363311061895.730554871.21484-28639.6836-27037.802736640.17187512061688.835949288.83203-37096.1367-35494.257816094.52392613061488.609442590.99219-44349.2578-42747.378915369.44287114061306.003935019.16016-5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