臥式三柱塞往復(fù)乳化液泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計

大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文--臥式三柱塞往復(fù)乳化液泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要在現(xiàn)代社會的煤礦生產(chǎn)中，乳化液泵的使用是時時刻刻存在的，它和乳化液箱組成了泵站，提供了井下機(jī)械采煤工作環(huán)境中支撐保護(hù)設(shè)備需要的動力。作為煤礦支撐保護(hù)作業(yè)“外注式單體液壓支柱”和“液壓支架”的專用小型推移式注液設(shè)備，具有體積小、重量輕、易操作、易移動、工作效率穩(wěn)定可靠、安全性高等特點，尤其是在隧道空間窄口、水頭、低煤層面積等位置，乳化液泵是很好的選擇，而且深受大多數(shù)煤礦企業(yè)的喜愛。乳化液泵的設(shè)計主要是為了提高它在煤炭工業(yè)中的應(yīng)用。在此次設(shè)計中，利用對往復(fù)泵的綜合比較進(jìn)行了總體方案的設(shè)計，最終確定了泵的類型，利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)將曲線運(yùn)動變成直線運(yùn)動。確定總體方案后，通過設(shè)計計算確定了液壓端的結(jié)構(gòu)型式，根據(jù)流體力學(xué)和流體機(jī)械最終確定了傳動端的結(jié)構(gòu)型式。根據(jù)文獻(xiàn)和設(shè)計要求確定了電機(jī)的類型結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計要求中給定的設(shè)計參數(shù)，通過一定的設(shè)計計算確定了泵的主要結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)。經(jīng)過詳細(xì)的設(shè)計計算，完成了對液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，液力端和傳動端的主要部件的確定，減速機(jī)構(gòu)、曲軸和連桿的設(shè)計，經(jīng)過大量的驗算，這個設(shè)計是比較合理的。關(guān)鍵詞往復(fù)泵；曲柄；連桿；流量StructureDesignofHorizontalThreePlungerReciprocatingEmulsionPumpAbstractIntheproductionofcoalmineinmodernsociety,theuseofemulsionpumpalwaysexists,andtheemulsionpumpiscomposedofpumpingstation,whichprovidesthemainpowerforthesupportequipmentofundergroundcoalminingface.Asaspecialsmallcoalminesupportingoperation"passageofexternalinjectiontypesinglehydraulicprop"and"hydraulicsupport"typeliquidinjectiondevicehastheadvantagesofsmallsize,lightweight,easyoperation,easytomove,theworkefficiencyisstableandreliable,highsecurityfeatures,especiallyinthetunnelspacenarrowmouth,head,lowcoalseamareaso,theemulsionpumpisagoodchoice,butalsobythemajorityofcoalenterprisesalike.Thedesignoftheemulsionpumpismainlytoimproveitsapplicationinthecoalindustry.Inthisdesign,thecomprehensivedesignofthereciprocatingpumpwascarriedout,andthetypeofpumpwasfinallydetermined.Thecurvemotionwaschangedintoastraightlinemotionbyusingacrankconnectingrodmechanism.Afterdeterminingtheoverallplan,thestructureofthehydraulicendisdeterminedbydesignandcalculation.Finally,thestructureofthedriveendisdeterminedaccordingtofluidmechanicsandfluidmachinery.Accordingtotheliteratureanddesignrequirements,thetypeofthemotorisdetermined.Consideringthegivendesignparameters,themainstructuraldimensionsandparametersofthepumparedeterminedbycalculation.Throughthedesigncalculation,completedthestructuraldesignofthehydrauliccylinder,todeterminethemaincomponentsofthehydraulictransmissionendandendthedesignofreducer,crankshaftandconnectingrod,afteralotofcalculation,thisdesignismorereasonable.KeywordsReciprocatingpump,crank,connectingrod,flowrate全套設(shè)計加QQ11970985或197216396目錄摘要 =1\*ROMANIAbstract =2\*ROMANII第1章緒論 11.1選題的意義 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.2.1國外研究現(xiàn)狀 11.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 11.3研究的內(nèi)容及方法 2第2章總體方案的確定 32.1泵的確定及特點 32.1.1機(jī)動泵的特點 32.1.2柱塞泵具有的特點 32.1.3臥式泵具有的特點 42.2液力端結(jié)構(gòu)的確定 42.3傳動端結(jié)構(gòu)的確定 42.4泵總體結(jié)構(gòu)圖的擬定 52.5本章小結(jié) 5第3章主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 63.1主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的確定 63.2柱塞平均速度的確定 63.3原動機(jī)功率計算 83.4電動機(jī)的選擇 93.5本章小結(jié) 9第4章主要零部件的設(shè)計 114.1液力端主要零部件的設(shè)計 114.1.1液缸體結(jié)構(gòu)的確定 114.1.2液缸體壁厚設(shè)計及強(qiáng)度校核 114.2傳動端零部件的設(shè)計 124.2.1機(jī)體組成 124.2.2減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 124.2.3曲軸的設(shè)計 164.2.4連桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 224.2.5柱塞及其密封 254.3本章小結(jié) 25結(jié)論 26致謝 27參考文獻(xiàn) 28附錄A 29附錄B 36緒論選題的意義乳化液泵在機(jī)械的各個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用到。工作情況與煤礦的井下安全生產(chǎn)之間有緊密的聯(lián)系，為了生產(chǎn)的效率能夠得到大大的提高，減少一些事故的發(fā)生，泵的安全運(yùn)行及其重要。傳動方式簡單可靠，高效低耗，易操作，無污染的特點，廣受煤礦企業(yè)的喜愛。獲得過多項國家發(fā)明專利，擁有屬于是完全自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，一直處在領(lǐng)先的地位。乳化液泵在其他行業(yè)有所應(yīng)用，市場的需求量急劇增加[1]。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外研究現(xiàn)狀在我國的大型煤礦中乳化液泵主要是進(jìn)口提供的，國外的泵代表著乳化液泵設(shè)計制造的頂尖水平。國外的基本都是采用臥式三柱塞這種結(jié)構(gòu)的泵。與國內(nèi)設(shè)計理念的不同，國外把工作重心主要放在了產(chǎn)品的安全性，可靠性等方面，主要是利用現(xiàn)有的科技來降低人為操作失誤，為泵站提供全方面的監(jiān)控保護(hù)，幫助機(jī)械化工中央集中控制奠定了主要的基礎(chǔ)。國內(nèi)主要引進(jìn)的是$300型乳化液泵。這種泵額定壓力37.5MPa，額定流量達(dá)到了315升，主要是臥式三柱塞結(jié)構(gòu)。傳動箱體為分箱結(jié)構(gòu)，主要是為了曲軸的安裝提供方便和調(diào)整并實現(xiàn)多點支承。泵頭組件由泵頭體、缸套、吸排液閥等組成。泵頭體是整體的鍛件，具有強(qiáng)度高，內(nèi)部密封圈少，維修方便等一些特點。缸套內(nèi)利用了彈簧壓緊盤根密封來均衡壓緊力，密封可靠。柱塞用陶瓷材料制造，密度較小而且耐磨、防銹能夠有效的延長使用壽命。獨立的冷卻器對壓力潤滑油進(jìn)行冷卻。電控外卸載來進(jìn)行卸載。利用壓力、溫度、液位等傳感器對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，隨時監(jiān)控泵站系統(tǒng)的狀態(tài)并且在參數(shù)出現(xiàn)異常時自動停機(jī)。國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤礦企業(yè)生產(chǎn)中主要使用的柱塞泵是以曲柄連桿機(jī)構(gòu)為傳動方式，具有的特點是簡單可靠，量大面廣。從計量泵到石油鉆井泵，以及油田注水、壓裂、固井、等工況往復(fù)泵，基本都是利用這種傳動方式來進(jìn)行傳動的。通過對傳統(tǒng)往復(fù)泵的理論研究和實驗，對泵的運(yùn)動規(guī)律及動力特性有所了解之后為以后的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。和其它事物的發(fā)展規(guī)律是相似的，通過一直對傳統(tǒng)往復(fù)泵的工作原理的深入研究而且取到了積極性效果的同時，開始意識到傳統(tǒng)的傳動方式的運(yùn)動規(guī)律與動力特性對自身的應(yīng)用及發(fā)展有極大的影響[2]。根據(jù)查閱資料和分析得出為了降低疊加加速度，降低液流慣性帶來的損失，減小排量的波動度，改善排液的工藝質(zhì)量，這種靠增加結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性來改善曲柄連桿傳動方式的運(yùn)動規(guī)律與運(yùn)動特性的方法在機(jī)械設(shè)計中是很常見的，但是付出的代價也是巨大的。研究的內(nèi)容及方法本次設(shè)計中，先通過對比的方法對往復(fù)泵進(jìn)行了總體方案的確定而且且也確定了泵的結(jié)構(gòu)型式，利用能夠?qū)⑶€運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動的曲軸連桿機(jī)構(gòu)來進(jìn)行傳動。通過設(shè)計計算對液力端的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確定，根據(jù)流體機(jī)械得到了傳動端的結(jié)構(gòu)型式。查表得出電動機(jī)的型號和結(jié)構(gòu)，根據(jù)要求的設(shè)計參數(shù)確定了泵的主要結(jié)構(gòu)尺寸及參數(shù)。經(jīng)過一系列的計算對液力端的主要零部件進(jìn)行了設(shè)計及校核，對傳動端也進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計，經(jīng)過校核計算，設(shè)計合理。研究的方法是通過搜集大量機(jī)械類資料來了解掌握乳化液泵結(jié)構(gòu)設(shè)計工作原理，最后確定了前期的設(shè)計思路并且完成了開題報告的撰寫，根據(jù)設(shè)計所提出的要求完成具體的內(nèi)容設(shè)計及計算。按照任務(wù)書中提出的要求，熟悉各種乳化液泵的工作原理，明確泵的設(shè)計方法。按照設(shè)計的要求完成設(shè)計計劃及達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，進(jìn)行相關(guān)設(shè)計及計算。還需要對所設(shè)計的乳化液泵進(jìn)行一系列相關(guān)的試驗和校驗，最后對設(shè)計說明書初稿進(jìn)行相關(guān)格式修改，對設(shè)計圖紙進(jìn)行繪制修改?？傮w方案的確定泵的確定及特點根據(jù)設(shè)計參數(shù)和壓力的要求泵分為很多種，主要包括機(jī)動泵、柱塞泵、臥式泵等，這些泵之間的結(jié)構(gòu)有極大地相似之處，經(jīng)過比較和對比最后確定選用往復(fù)泵[3]。機(jī)動泵的特點機(jī)動泵的動力是獨立的旋轉(zhuǎn)原動機(jī)提供的。液力端、傳動端、減速機(jī)、原動機(jī)及其附屬設(shè)備（潤滑、冷卻系統(tǒng)等）等組成了機(jī)動泵。機(jī)動泵的特點是平均流量主要與泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)（每分鐘往復(fù)次數(shù)）、(柱塞的行程)、（柱塞直徑）有關(guān)系，、、恒定時，泵的流量是不變的；排出壓力是單獨的，與排出管路的特性有關(guān)；把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變成塞往復(fù)運(yùn)動或隔膜周期性彈性變形的傳動端結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零部件數(shù)量比較多，造價是昂貴的[4]。表2-1中是幾種常見的柱塞泵，具體參數(shù)見表2-1，表2-1常見機(jī)動泵的參數(shù)用途化工工業(yè)用泵液壓機(jī)（乳化液）泵型臥式三聯(lián)單作用柱塞泵臥式三聯(lián)單作用柱塞泵柱塞泵具有的特點在往復(fù)運(yùn)動副中無密封元件的是柱塞，與之相對應(yīng)的泵稱為柱塞泵。其特點是結(jié)構(gòu)比較簡單，直徑小，多數(shù)直徑范圍在。直徑過小，工藝復(fù)雜，直是徑過大，尤其臥式泵，柱塞自重過大造成密封偏磨，影響密封的使用壽命；大多選用單作用；柱塞的密封在結(jié)構(gòu)上容易產(chǎn)生變形，材料選擇方便，適用的排出壓力范圍大，可制成高壓泵[4]。臥式泵具有的特點臥式泵的液缸或柱塞中心線是水平布置的。特點是便于觀察運(yùn)轉(zhuǎn)情況，拆、裝、使用、維修方便；主要做水平往復(fù)運(yùn)動，因密封件承受柱塞自重，會造成偏磨，尤其當(dāng)柱塞較重、懸臂很長時，偏磨更明顯；機(jī)械慣性力水平分力過大，泵的水平分力承受能力差，對基礎(chǔ)的強(qiáng)度和剛度要求較高。根據(jù)幾種泵的特點，根據(jù)工作環(huán)境的需要和乳化液泵本身的結(jié)構(gòu)特點對其進(jìn)行設(shè)計計算，最終選擇的是三聯(lián)單作用機(jī)動臥式柱塞泵[4]。液力端結(jié)構(gòu)的確定液力端是指把柱塞從滑塊處到泵的進(jìn)出口處的部件，簡言之就是介質(zhì)過流的部分，液缸體，活塞和缸套或柱塞及其密封（填料箱）、吸入閥和排出閥組件、缸蓋和閥箱蓋以及吸入和排出集合管（或集液器）等部件組成其結(jié)構(gòu)。設(shè)計時應(yīng)遵循幾個基本原則：首先需要過流性好，避免斷面現(xiàn)象的出現(xiàn)；其次需要氣體容易排出，不會產(chǎn)生氣體的滯留，吸入閥、排出閥分別在液缸體的下面和頂部；吸入閥和排出閥處于垂直狀態(tài)，利于閥板的啟閉和密封；最后要求易磨損件的壽命長，易于更換，制造工藝性良好[5]。泵存在不同其液力端也會不相同的，同一種泵在某種特定的狀態(tài)下會有不同的液力端，液力端結(jié)構(gòu)型式很難得到一樣，根據(jù)吸入閥和排出閥的布置的位置不同、液流通道特性和結(jié)構(gòu)特性的不同，此次設(shè)計中臥式三聯(lián)單作用柱塞泵的液力端選用直通式。傳動端結(jié)構(gòu)的確定泵的動力是由傳動端進(jìn)行傳遞的，是從滑塊一直到主軸（曲軸）伸出端為止的部件。泵內(nèi)減速的話，則箱體內(nèi)包含了減速機(jī)構(gòu)，若泵外減速，減速機(jī)需要單獨進(jìn)行設(shè)計，如果選用直聯(lián)泵的話則不會包含減速機(jī)構(gòu)，也不需要減速機(jī)。在設(shè)計傳動端時應(yīng)遵循以下原則[5]：1.主要零部件的強(qiáng)度和剛度要達(dá)到設(shè)計要求。2.機(jī)構(gòu)內(nèi)的運(yùn)動副需要潤滑，還必須滿足比壓和Pv允許值范圍，在一定條件下裝載冷卻設(shè)備。3.利用降低基礎(chǔ)的撓力載荷來使機(jī)械的慣性力和慣性力矩互相平衡。4.傳動端需要考慮重心的穩(wěn)定性。5.應(yīng)拆、裝、檢修方便，大型泵的傳動端還應(yīng)考慮各零部件的起吊方式。根據(jù)以上的綜合分析，而且設(shè)計的乳化液泵需要有減速機(jī)構(gòu)，因此就選擇了泵內(nèi)減速，不需要單獨的減速機(jī)。泵總體結(jié)構(gòu)圖的擬定根據(jù)總體方案各種機(jī)構(gòu)的確定，擬定了泵總體結(jié)構(gòu)圖，見圖2-1。圖2-1乳化液泵總體結(jié)構(gòu)擬定圖本章小結(jié)本章內(nèi)容主要包括了乳化液泵總體方案的設(shè)計，通過對各種泵的綜合比較最終確定了泵的類型，最終確定選用三聯(lián)單作用機(jī)動臥式柱塞泵，為了確定泵的液力端結(jié)構(gòu)形式而進(jìn)行了詳細(xì)的分析和選擇，選用了直通式液力端；利用泵內(nèi)減速，減少了減速機(jī)構(gòu)，占用空間而且還需要單獨設(shè)計。主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的確定乳化液油（含3%-5%乳油的中性溶液）是乳化液泵的主要工作介質(zhì)，排出壓力大小是，排量是，選擇的往復(fù)泵柱塞的個數(shù)個。泵的排出壓力額定值是由結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、液力端密封的質(zhì)量及原動機(jī)的額定功率決定的[6]。(3-1)式中──泵的聯(lián)數(shù)（柱塞數(shù)）──泵的實際流量，──泵的理論流量，──泵的容積效率──柱塞截面積，──柱塞直徑，──柱塞行程長度，──曲軸轉(zhuǎn)數(shù)或柱塞的每分鐘往復(fù)次數(shù)K──系數(shù)（—柱塞桿截面積，）E=（—柱塞桿直徑，）──柱塞的平均速度，──程徑比根據(jù)以上公式(3-1)得，流量與、、、、等參數(shù)是相關(guān)的，在總體設(shè)計的情況下確定了泵的類型和總體結(jié)構(gòu)，則、是已知的，則與Q相關(guān)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是、、和，此次柱塞泵的設(shè)計中只有、、三個主要結(jié)構(gòu)參數(shù)[6]。柱塞平均速度的確定的選擇會影響到各運(yùn)動副中的零、部件的磨損程度，柱塞及其密封運(yùn)動副也會有不同程度的影響。過大的情況下柱塞及其密封的磨損程度會增加，泄漏現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，流量會降低，排出壓力與要求不統(tǒng)一。1.值的選取原則和方法根據(jù)泵的有效功率Ne來選取，Um隨著Ne的增大而增大，否則取較小值，Ne變大，柱塞力也會變大，加大s或者提高n都會使活塞力降低。確定活塞平均速度[6]和泵的有效功率有很大的關(guān)系式中──柱塞平均速度，──統(tǒng)計系數(shù)，──折合成單聯(lián)但作用泵的有效功率(3-2)式中Q──流量，當(dāng)選取時──排出壓力，──吸入壓力，──泵的聯(lián)數(shù)──系數(shù)，選雙作用泵，，（取0.3）由公式（3-2）得到則2.曲軸轉(zhuǎn)數(shù)和柱塞行程長度的確定當(dāng)選擇之后，柱塞直徑根據(jù)公式查表2-6得到常見泵型的值[6]，臥式三聯(lián)單作用機(jī)動泵值范圍主要在（），取3.計算柱塞直徑由公式：(3-3)式中──曲軸的轉(zhuǎn)數(shù)──柱塞的行程長度──柱塞的面積──聯(lián)數(shù)──容積效率，──泵的流量，利用公式（3-3）計算得到4.程徑比5.吸入管、排出管內(nèi)徑的確定的大小被介質(zhì)的流速和所決定。、過大的話，會出現(xiàn)阻力損失會很大，能量消耗增加，吸入性能會減弱，還會使液缸內(nèi)產(chǎn)生空化和汽蝕以及泵的過流量等現(xiàn)象；、過小，管路和液力端的結(jié)構(gòu)占用的空間大。在往復(fù)泵中，、的值比較重要，的大小很重要，取值范圍分別是在，之間，為了能使泵的結(jié)構(gòu)制造簡便，取、為相同的值，即，令m∕s，由公式(3-4)得，(3-4)式中d1──吸入管的內(nèi)徑d2─排出管的內(nèi)徑──流量v1──吸入管內(nèi)介質(zhì)流速，v2──排出管介質(zhì)流速，原動機(jī)功率計算1.原動機(jī)的選擇式中──泵的全壓力──泵的實際流量2.泵輸入功率的計算(3-5)根據(jù)公式（3-5）3.原動機(jī)的功率(3-6)由于泵的效率與泵的傳動機(jī)構(gòu)的摩擦損失有很大的關(guān)系的原因，泵的傳動裝置效率則與泵的減速機(jī)構(gòu)的機(jī)械損失產(chǎn)生了關(guān)系。由公式（3-6）得電動機(jī)的選擇由表3-1原動機(jī)的儲備系數(shù)來確定電動機(jī)的類型，查表3-2Y系列電動機(jī)技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)可知[8]，選取Y250M—4型電動機(jī)的各個參數(shù)是，，，，功率因數(shù)取0.88。根據(jù)以上的選擇和計算，確定電動機(jī)的原型見圖3-1，圖3-1Y250M—4型電動機(jī)本章小結(jié)本章的主要內(nèi)容包括了對泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定，對泵的主要結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了設(shè)計和計算，也確定了柱塞的平均速度，n（每分鐘往復(fù)次數(shù)）、s(柱塞的行程)、D（柱塞直徑）決定了泵的平均流量Q（泵的流量），確定了泵的主要尺寸參數(shù)，經(jīng)過查表分析對電動機(jī)進(jìn)行了合理的選擇。主要零部件的設(shè)計液力端主要零部件的設(shè)計液缸體結(jié)構(gòu)的確定液體產(chǎn)生的壓力比較集中，液壓缸需要承受內(nèi)壓交變載荷，設(shè)計是否符合設(shè)計任務(wù)的要求，對其的使用壽命有很大的影響。液缸體結(jié)構(gòu)的確定和泵的總體結(jié)構(gòu)型式的確定是密切相關(guān)的，液缸體由單作用和雙作用兩種情況。整體式液缸體主要使用的是單作用泵，具有剛性好，工作間距小，加工量少，加工工件較大的特點。下圖是典型的液缸體剖視圖。吸入閥和排出閥兩種不同的布置方式見圖4-1[8]。a直通式b垂直式圖4-1吸入閥和排出閥的布置方式液缸體壁厚設(shè)計及強(qiáng)度校核1.液缸體壁厚的確定(4-1)對于球墨鑄鐵=600~800式中──壁厚，──焊接系數(shù)，無焊接──缸內(nèi)最大工作壓力，──液缸體內(nèi)徑，由公式（4-1）計算2.進(jìn)行強(qiáng)度的校核(4-2)液缸體一般情況下不焊接支管，取根據(jù)公式（4-2）計算液壓缸的結(jié)構(gòu)組件圖見圖4-2圖4-2缸套的組件傳動端零部件的設(shè)計機(jī)體組成機(jī)體、曲軸、連桿、滑塊等零部件組成了傳動端。機(jī)體是其中一個比較主要的零部件而且還是由機(jī)身、機(jī)蓋、軸承蓋等多種零件組成的。機(jī)體可以是鑄造機(jī)體或者焊接機(jī)體兩種。鑄造的機(jī)體有高的剛度和抗震能力，穩(wěn)定性比較好，生產(chǎn)周期短，成本低等特點，在柱塞泵中有很大的應(yīng)用。減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算由于電動機(jī)軸輸出的轉(zhuǎn)速高，則選用泵內(nèi)一級齒輪減速，見圖4-3。1.傳動比計算(4-3)式中──電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，──電機(jī)效率──曲軸的轉(zhuǎn)數(shù)，圖4-3減速機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖2.確定精度的等級、材料及齒數(shù)減速機(jī)構(gòu)由于經(jīng)常處于工作狀態(tài)，速度較低，因此選用的是7級精度，小齒輪材料選硬度為，大齒輪材料為45鋼硬度為，選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，根據(jù)齒輪取整原則取3.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(4-4)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩選取齒寬系數(shù)，材料的彈性影響系數(shù)按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查由表10-13得[9]式中──齒輪轉(zhuǎn)速──齒輪旋轉(zhuǎn)一圈同一齒面嚙合的次數(shù)──齒輪的工作壽命（單位為）接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)，計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為。安全系數(shù)4.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計計算小齒輪分度圓直徑，代入中極小值由公式（4-4）圓周速率模數(shù)齒數(shù)動載荷系數(shù)的計算根據(jù)計算，7級精度，動載荷，對于直齒輪，假設(shè)>100N∕mm，取，安全系數(shù)，選取7級精度，小齒輪相對支撐非對稱布置時[9]，按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑5.齒根彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(4-5)小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，取彎曲疲勞壽命系數(shù)、[9]，對彎曲疲勞許用應(yīng)力進(jìn)行計算載荷系數(shù)算出大小齒輪的并加以比較6.齒根彎曲強(qiáng)度的設(shè)計由公式（4-5）接觸疲勞強(qiáng)度得到的模數(shù)比齒根彎曲疲勞強(qiáng)度得到的大，根據(jù)彎曲強(qiáng)度承載能力得到了齒輪的模數(shù)，然而齒面接觸疲勞強(qiáng)度得到的承載能力與模數(shù)和齒數(shù)的乘積有關(guān)，利用彎曲強(qiáng)度計算得到的齒輪模數(shù)為3.33mm，取整得到mm，根據(jù)分度圓直徑得到小齒輪齒數(shù)，根據(jù)計算得到的齒輪參數(shù)，齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度都滿足了設(shè)計的要求，結(jié)構(gòu)之間比較緊湊，減少材料的使用。7.幾何尺寸的計算分度圓直徑中心距齒輪寬度8.驗算經(jīng)過認(rèn)真的驗算，計算所得到的結(jié)果符合設(shè)計的要求。曲軸的設(shè)計曲軸的作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動。需要承受周期性的交變載荷，會產(chǎn)生交變的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。1.曲軸的結(jié)構(gòu)選擇選擇兩支承三曲拐曲軸，這種結(jié)構(gòu)只需要兩個支承，并且傳動端的裝配簡單。而且曲柄錯角為120o根本無法看做是平面曲軸，它的受力狀況復(fù)雜，剛度和強(qiáng)度都不高，相同條件下有些笨重。2.曲軸結(jié)構(gòu)的確定根據(jù)以上的分析得到曲軸的結(jié)構(gòu)圖見圖4-4，圖4-4曲軸結(jié)構(gòu)圖(1)曲軸中銷的直徑曲拐軸的曲柄銷直徑（圖4-5）[10]可按經(jīng)驗公式初步確定(4-6)式中曲軸系數(shù)取較大值，根據(jù)公式（4-6）取整得到銷的直徑，見圖4-5圖4-5銷的直徑尺寸(2)主軸頸曲軸的主軸頸變形大，主軸承傾角允許值要根據(jù)主軸承內(nèi)徑進(jìn)行取圓整，此外，當(dāng)主軸頸的尺寸確定之后，還要考慮到軸頸重疊度，不能出現(xiàn)等于零或接近于零甚至于小于零的情況（見圖4-6）[10]圖4-6主軸頸的結(jié)構(gòu)(3)軸頸的長度、厚度、寬度、半徑的計算軸頸的長度需要滿足液缸中間距a的要求(4-7)曲柄厚度曲柄半徑核算軸頸重疊度相鄰兩曲柄銷處主軸頸與曲柄銷處連桿大頭軸瓦寬度曲柄長度長臂短臂取曲柄寬(4)校核液缸中心距根據(jù)公式（4-6）3.曲軸所受外力的分析與計算曲軸上受到的外力分為切向力，徑向力，支反力，及軸前端載荷，總的輸入扭矩是外力矩。這些力是關(guān)于曲柄轉(zhuǎn)角的函數(shù)。各曲軸銷上的所受到的力的方向不同，若第一曲柄的轉(zhuǎn)角是，則第二曲柄的轉(zhuǎn)角是第三轉(zhuǎn)角則為[10]。曲軸銷上所受到的外力見圖4-7所示圖4-7作用在曲軸銷上的外力根據(jù)對曲軸的受力分析得到主軸頸的外力見圖4-8，圖4-8主軸頸上所受到的外力，和力矩對往復(fù)慣性力的計算在泵的設(shè)計計算中最大往復(fù)運(yùn)動部分的質(zhì)量可按最大活塞力來進(jìn)行計算：(4-8)式中──柱塞力，──柱塞的直徑，──排出壓力當(dāng)，時，計求得： 對旋轉(zhuǎn)慣性力的計算公式中指的是曲拐中不平衡質(zhì)量()；指的是連桿的質(zhì)量()；表示的是往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量的系數(shù)，一般的取值范圍是。取整，指的是材料重度()活塞端和缸蓋受到大小相等，方向相反的液體壓力所產(chǎn)生的力稱為柱塞力P：(4-9)公式中()表示的是柱塞的截面積，柱塞力實際上是泵的最大排出壓力，通過公式求得：根據(jù)上面的公式計算到三種位置的柱塞力綜合柱塞力的計算在一般的情況下與活塞進(jìn)行比較，摩擦力忽略不計，根據(jù)公式得到連桿活塞力曲軸處于工作的三個位置時經(jīng)過查表（4-4）[10]之后得到：徑向力的計算的值查表4-6[10]得到的，由公式計算的到下面的結(jié)果切向力的計算通過查表4-7[10]得到，由公式得到輸入扭矩的計算查表5-10得到如下的數(shù)據(jù)[10]5.曲軸強(qiáng)度校核曲軸承受交變載荷，疲勞磨損是主要形式，計算結(jié)果不會受到應(yīng)力集中和尺寸系數(shù)的影響，若將復(fù)雜的疲勞強(qiáng)度校核簡化成靜強(qiáng)度校核需要選用大的安全系數(shù)，為了簡化計算疲勞強(qiáng)度校核需要用靜強(qiáng)度校核來代替。對于曲軸來說，根據(jù)對表5-6，5-7[10]的查詢，通過詳細(xì)的設(shè)計計算得到的那23個截面如圖4-9所示，根據(jù)直徑相同的情況下圓形截面的斷面模數(shù)，求出三個的矢量，而且還利用公式分別求出了對應(yīng)的、、的值以及矢量和相位角的大小[11]。不管是軸頸或曲柄截面，靜強(qiáng)度校核的公式：(4-10)公式中各個變量的含義分別是：指的是對稱的彎曲疲勞強(qiáng)度()，選擇的材料為45號鋼時()；表示的是危險點處的正應(yīng)力()；的含義是危險點處的切應(yīng)力()；計算安全系數(shù)是；指的是許用安全系數(shù)，取值范圍在之間。圖4-9兩支點三拐曲軸的計算截面的選取危險截面的應(yīng)力驗算關(guān)于危險截面中存在的危險點的應(yīng)力、的計算，按照軸頸截面來進(jìn)行計算。兩支承三拐曲軸頸上各截面應(yīng)力計算特點是繞z軸和繞y軸的抗彎斷面模數(shù)相等且與繞x軸的抗扭斷面模數(shù)存在這樣的關(guān)系：軸頸截面的靜強(qiáng)度的校核根據(jù)曲軸的受力分析計算確定了曲軸強(qiáng)度校核截面見圖4-10，圖4-10曲軸強(qiáng)度校核截面的選取選取的校核截面1-1位于垂直于輸入端主軸頸與曲柄連接處，危險相位角。材料的彎曲疲勞極限，許用安全系數(shù)，繞軸產(chǎn)生的扭矩繞軸所產(chǎn)生的彎矩繞軸產(chǎn)生的彎矩抗彎斷面模數(shù)的計算安全系數(shù)的計算對于校核截面2-2，截面位于垂直于曲柄銷Ⅱ的中線位置，危險相位角也是°，材料的彎曲疲勞強(qiáng)度，許用安全系數(shù)，軸方向扭矩軸方向上的彎矩軸方向上的彎矩計算抗彎斷面模數(shù)安全系數(shù)根據(jù)上面的計算結(jié)果可知，結(jié)果都超過了許用安全系數(shù)，完全符合設(shè)計的要求。連桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.連桿結(jié)構(gòu)的特點連桿的運(yùn)動是由液缸中心線移動和繞滑塊擺動的這兩種運(yùn)動組成的。連桿主要是連桿體、連桿蓋、大頭軸瓦、小頭襯套等零部件組成的。選擇工字形的截面，主要是為了方便拆裝連桿，更好的調(diào)整與大頭軸瓦之間的間隙，連桿大頭端做成剖分式的結(jié)構(gòu)，連桿用螺栓連接，一旦螺栓拉斷，可保護(hù)桿體不受影響。為了保證連桿蓋與桿體的裝配精度，在兩者間設(shè)有定位銷釘。小頭選為圓形頭，與滑塊之間的連接方式為球面整體式連接[12]。連桿的總體結(jié)構(gòu)圖見圖4-11.圖4-11連桿結(jié)構(gòu)圖2.連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計連桿結(jié)構(gòu)設(shè)原則是需要有足夠的剛度和強(qiáng)度，工作過程中不會被破壞和易彎曲變形；大、小頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，在各種環(huán)境下應(yīng)便于加工制造和拆裝。連桿的定位是為了避免連桿在工作時垂直于連桿體中心線方向發(fā)生竄動。本次設(shè)計中是利用小頭定位來進(jìn)行定位，小頭襯套的端面作為定位的端面，利用該端面與小頭兩側(cè)端面之間的間隙來限制連桿的跳動。（1）連桿大頭孔和小頭孔的中心距為連桿長l，曲柄半徑r與連桿長l之比稱為連桿比，曲柄半徑是柱塞行程的一半，r=S/2=0.04/2=0.02，取λ=(λ≤0.25)/5則l=r/λ=0.022/0.169=0.120m。（2）連桿寬度與連桿軸瓦寬度有密切的關(guān)系，連桿采用的是小頭定位，為小頭襯套寬度，，由下面公式計算得到：（3）桿的連接蓋結(jié)構(gòu)尺寸的確定連桿體選取的是工字形截面，中間截面的當(dāng)量直徑根據(jù)下列公式計算得到：指的是最大的柱塞力。根據(jù)公式算得桿體中間截面的面積，選取工字形的連桿體截面，中截面的高；寬連桿的截面尺寸和桿體中心線是直線變化的關(guān)系，從中截面到大頭方向的截面面積是增大的、向小頭方向的變化是減小的并且桿體兩頭、的截面面積平均值與中截面的面積是相等的。距小頭的距離為，距大頭的距離為，桿體截面為工字形時，桿體寬度一般是不變的，高度也會發(fā)生變化，l與h大小的選取公式分別是[13]：（4-11）（4-12）連桿大頭的內(nèi)徑根據(jù)曲柄銷的直徑，軸瓦的內(nèi)徑時，得到軸瓦的厚度是。得。連桿小頭內(nèi)徑小頭襯套采用的是整體結(jié)構(gòu)，襯套內(nèi)徑即十字頭銷直徑，襯套寬度，厚度由下列公式確定：則小頭內(nèi)徑根據(jù)公式（4-11）和公式（4-12）得到連桿大頭的尺寸計算截面面積，大頭端截面和大頭與桿體之間的連接截面的面積和，經(jīng)常選取。連桿小頭的尺寸計算連桿小頭的端點處最小截面，小頭處的截面是圓形時，取小值，工字形截面時，取較大值，連桿小頭的和截面選取和大頭是一樣，取。3.連桿的強(qiáng)度校核最大的活塞力和小頭襯套比壓是有關(guān)系的，最大的連桿力校核強(qiáng)度和它的穩(wěn)定性有莫大的關(guān)系。最大綜合活塞力會在活塞開始進(jìn)入排程時出現(xiàn)，會產(chǎn)生最大壓縮力，并且與、及之和相等，最大連桿力是出現(xiàn)在連桿比最大值時；當(dāng)柱塞力較大時，、會相對變小而且值也會減小。在校核連桿強(qiáng)度和穩(wěn)定性時會把略去，則近似看為[14]。連桿小頭襯套比壓的校核(4-13)小頭襯套比壓按照公式(4-13)計算得到：式中──襯頭套比壓──最大活塞力，，──襯套的內(nèi)徑，──襯套的寬度，──許用比壓，連桿體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的校核最小截面作為連桿的根部與小頭相連接處的過渡截面所受到的力只是單純的拉伸力和壓縮作用力，最大應(yīng)力為：(4-14)式中──連桿力，，──連桿體上最小的截面面積，──材料的許用應(yīng)力，，根據(jù)公式（4-14）取得到，符合設(shè)計的要求。柱塞及其密封1.密封副是由柱塞和填料箱這兩個主要的零部件組成的，具有足夠的剛度和強(qiáng)度，表面整潔，硬度高，耐磨性好，良好的耐腐蝕性等特點。為了減輕重量，降低對密封的偏磨，延長密封的使用壽命，所以選擇了空心的柱塞。柱塞與滑塊是用焊接的方式進(jìn)行連接的，螺紋這種連接方式結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，易于拆卸[15]。2.對柱塞截面壓應(yīng)力的校核由于設(shè)計要求在連接時出現(xiàn)最小截面，則最小截面壓應(yīng)力為，(4-15)式中──柱塞力，──截面面積，──許用應(yīng)力，，根據(jù)公式（4-15）計算3.柱塞密封的選擇柱塞密封件是泵中最容易損壞的部件而且還影響著泵的工作性能。此次設(shè)計中主要采用了自封式密封，也符合設(shè)計的要求。自封式密封又分為V型、U型、Y型等不同型式，采用V型密封[16]。本章小結(jié)本章主要內(nèi)容包括了泵的主要零部件的設(shè)計，對液力端主要零部件的設(shè)計和傳動端主要零部件的設(shè)計，最主要的設(shè)計是減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計，這是泵內(nèi)減速，需要考慮過多的因素，但是也簡化了整個泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計，也對液缸體進(jìn)行了強(qiáng)度校核，傳動機(jī)構(gòu)中曲軸的強(qiáng)度校核和連桿的設(shè)計。結(jié)論泵作為井下綜合采煤工作面支護(hù)設(shè)備的動力源泉，作為專用小型推移式注液設(shè)備，也是支護(hù)作業(yè)更換維修過程中不可或缺的設(shè)備。

它具有體積小、重量輕、易操作、移動靈活、工作平穩(wěn)可靠且高效、節(jié)能、安全等特點，在空間狹小的坑道口、低煤層和回采面等情況下，是非常受歡迎的機(jī)械煤礦設(shè)備。煤礦井下安全運(yùn)行的保證是泵能夠安全的運(yùn)行。泵具有較多的特點，例如流量均勻、壓力穩(wěn)定、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、強(qiáng)度高、脈沖小、油溫低、噪聲小、使用維護(hù)方便等，

因此在管道清洗、工件清洗、玻璃清洗、工程掘進(jìn)等方面也廣受歡迎。本次設(shè)計的目的是要提高煤礦井下設(shè)備工作的安全性，使其能夠更加的適應(yīng)礦井下面多變的環(huán)境，更好的滿足在煤礦實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。此次設(shè)計的優(yōu)點包括了泵尺寸設(shè)計是比較合理的，結(jié)構(gòu)比較美觀。泵的滑塊機(jī)構(gòu)的選材是鍍膜材料其特點是可以延長滑塊的使用壽命，減少煤礦生產(chǎn)中的存在的安全隱患。經(jīng)過這些天的設(shè)計計算，對該機(jī)械設(shè)備已經(jīng)有了深刻的了解。在設(shè)計中運(yùn)用了許多關(guān)于機(jī)械專業(yè)的基礎(chǔ)知識，更加加深了我對機(jī)械的理解，本次設(shè)計中會有許多的不足，還望老師給予相應(yīng)的指正。致謝歲月如梭，轉(zhuǎn)眼間，兩年的本科生求學(xué)生活即將結(jié)束，站在畢業(yè)的門檻上，回首往昔，奮斗和辛勞成為絲絲的記憶，甜美與歡笑也都塵埃落定。本論文是在張老師的指導(dǎo)下完成的，指導(dǎo)老師廣博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高度的事業(yè)心和責(zé)任感給了我很大的鼓勵，使我受益匪淺并使我能積極主動的去完成設(shè)計。在大學(xué)生活中，許多老師在學(xué)習(xí)、生活中都給了我親人般的關(guān)懷和幫助，使我在學(xué)習(xí)、生活、為人處事等方面均有了很大提高。其次，本論文的完成也離不開其他各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心與幫助。在此也要感謝其他老師在論文開題、初稿、預(yù)答辯期間所提出的寶貴意見，感謝張老師為本論文提供的數(shù)據(jù)和建議，還要感謝同班的同學(xué)們，在撰寫過程中給我以諸多鼓勵和幫助。回想整個論文的寫作過程，雖有不易，卻讓我除卻浮躁，經(jīng)歷了思考和啟示，也更加深切地體會了機(jī)械設(shè)計的精髓和意義。在此向所有的老師表示由衷的感謝和深深的敬意。此次設(shè)計用到了許多關(guān)于機(jī)械的知識，而且也提高了我對機(jī)械的認(rèn)識，是我對機(jī)械的興趣又增加了許多。這次能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計，離不開老師精心的指導(dǎo)，為了讓我明白每一個環(huán)節(jié)，老師不厭其煩的給我講解，許多的同學(xué)也給予了我很大的幫助和支持，我向他們表示衷心的感謝。再次感謝所有關(guān)心、支持和幫助我的老師和朋友們。參考文獻(xiàn)[1]馬海風(fēng)，胡金平．QRB125—N系列乳化液泵的研制[J]．煤炭技術(shù)，2003年，第15卷，第6期：10-20[2]胡啟智，王艷，張美玲．溫度壓力測試系統(tǒng)的研制[C]．煤礦機(jī)械，2004：11-20[3]石惠天．乳化液泵微機(jī)在線狀態(tài)監(jiān)測的實驗研究[R]．煤礦機(jī)械，2009：03-15[4]朱松青，周輝．乳化液泵節(jié)能控制的一種方法[N]．煤礦機(jī)電，2001：06-20[5]任金泉．機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計．西安交通大學(xué)出版社[M]，2002：12-27[6]唐建華．乳化液泵箱體兩垂直孔垂直度的檢測[P]．煤礦機(jī)電，1996：05-15[7]GuoWei,WangYunping.Finiteelementanalysisofcrankshaftstressinemulsionpump[D]．Machinetoolandhydraulic，2004：06-15[8]馬麗．乳化液泵容積效率的試驗研究[J]．煤礦機(jī)電，2007：05-20[9]濮良貴，紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計[M]．第七版[10]韓建勇．往復(fù)泵[M]．第一版.[11]魏季良．一種乳化液泵用二級壓力控制液控閥[J]．液壓與氣動2001：12-20[12]OchonskiW．StudiesonRadialPressureDistributionandFrictionForcesinSoft-PackedStuffing-boxSeal．ProceedingsoftheJSLEInternationalTribologyConference．TokyoJapan，2005，5(1)：202-215[13]HerbichandVallcatince.Characteristicsofadredgepump．LehighUniversityReportNo33forUSAArmyEngineers，2001，7(2)：109-210[14]張?zhí)烊唬甈RB型乳化液泵卸載閥的改進(jìn)[D]．煤礦機(jī)械，2008：15-32[15]郭衛(wèi)，孫戰(zhàn)彬，王云平．乳化液泵的工況故障診斷系統(tǒng)[R]．重型機(jī)械2003：10-16[16]ZangenehM,CotoA，HaradaH．OntheDesignCriteriaforSuppressionofSecondaryFlowsinCentrifugalandMixedFlowImpellers．ASMEJournalofTurbomachinery，2003，8(4)：545-560附錄AAialPstonPmpAxialpistonpumpisatypicalcoaxialpumpcylinderandthedriveshaftitisparalleltothe(4-13),itisareciprocatingmotionofcamplatedrive,alsocalledswingdisc,tiltedplate,orswashplate.Thediskislocatedonaflatsurface,passingthroughthesameaxisofthedriveshaftandcylinder,soitcannotrotate.Inthedosingpump,thecammustbemountedinasuitableposition.Theresultisthatthecenterlineofthecylinderistilted25degreesinaverticaldirection.Thedesignofaxialpistonpumpvariabletransmissionwillbesovariedorthogonalanglecamandthecenterlineofthecylinderbarrelat0degreesto20degreesor25degreestooneorbothsides.Oneendofeachpistonrodisusedtocontactwiththecamplateasthesimultaneousassemblyofcylinderbodyandpistonshafttorotatetogether.Thiscausesthepistontobeinterchangedinthecylinder.Thelengthofthepistonisproportionaltotheangle.Thisangleistheangleofthecamplateintheverticaldirectionfromthecenterlineofthecylinder.Avariableaxialpistonpumpisatendencyaxistype,asshowninfigure4-14.Thistypeofpumphasnoslanteddisc,similartoacoaxialpump.Instead,thecylindershaftisdifferentfromthedriveshaft.Theendoftheconnectingrodisretainedintheholeabovethedisksoastorotatewiththedriveshaft.Thecylinderbodyrotatesalongwiththedriveend,drivenbythegeneralintersectionofthetransmissionshaftandthecylinderbodypistonrod.Inordertochangethedisplacementofthepump,thecylinderblockandvalveplateareconnectedandthewholedeviceisshakenandplacedonthepumphousearoundthepivotofapairofequipment.Theactionofanaxialpistonpumpiscausedbyauniversaljointorlink.Fig.4-15isaseriesofdrawingsillustratinghowtouseauniversaljointintheoperationofthepump.First,therockerarmismountedonthehorizontalbar(Figure4-15.,pictureA).Thearmisattachedtotherodbyapin,soitcanbemovedbackandforth,asshowninfigureB.Next,aringisplacedaroundthebartoprotecttherockerarm,sotheringcanbeturnedaround,asshowninfigureC.Thisgivesyoutworotationalmotionsthatyoumayneedtovaryatthesametimewithdifferentaspectratios.Therockerarmcanswingbackandforthinanarc,andtheringcanswingbackandforthintheotherarcatthesametime,andatasuitableangleintheplane,theplanerotatestherockerarm.Thenextoneaddsanobliqueplanetotheassembly.Thetiltedplaneisplacedintheobliquepositionoftheaxisoftherod,asdescribedinFigure4-15inFig.D.Therockerarmatthispointisinthesamepositionasthetiltdisk,soitisbasicallyparalleltotheswashplate.Theringisalsoparallel,anditisincontactwiththetilteddisk.Thepositionoftheringisassociatedwiththerockerarmandcannotbechanged,asillustratedinfigure4-15C.Fromthe4-15E,therodisstillinahorizontalpositionandrotatedatrightangles.Therockerarmremainsinthesamepositionasthetiltdiskandisorthogonaltotheaxisoftherod.Theringcanrotateontherockerpinandcanchangeitspositioncomparedtotherockerarm,buthemuststayparallelandcontactthetiltdisk.AsshowninFig.4-15F,thebarisrotatedatanotherrightangledturn.ThesepartsareinthesamepositionasshowninfigureD,butattheendoftherockerarmtogetherwithflip.Theringstillbearsthereverseoftheswashplate.Astherodcontinuestorotate,therockerarmsandringschangetheirpivotstogetherwitheachotherassociatedchangesandtheringalwaysexertspressureonthedisc.Asshowninfigure4-15G,thereisadeviceattachedtothewheel,whichisplacedverticallyandfixedtotheshaft,soitrotatesalongwiththeshaft.Inaddition,thetworodsAandBarelooselyattachedtotheinclinedringandextendthroughthetwostraightholesopposingeachothermountedonthewheel.Becausetherodisrotating,thefixedwheelisalwaysverticaltothesteeringrod.Theinclinedringhasbeenrotatedalongwiththerodandhasremainedtilteduntilcontactwiththeswashplateismaintained.AsmentionedinFig.G,thedistancefromtheinclinedringtothefixedwheelalongtherodAismuchmoreimportantthanthedistancealongtherodB.Astheassemblyrotates,however,thedistancealongtherodAdecreasesasthetipisplacedonthetiltringandmovesnearthestationarywheel,increasingalongtherodB.Thechangeswillcontinueuntilthefirsthalfoftherotationisreversedatthebeginningoftherod.Whentheotherhalfisrotated,thetworodwillreturntoitsoriginalpositionagain.Whentheassemblyrotates,therodwillmovebackandforthintheboreofthefixedwheel.Thisishowtheaxialpistonpumpworks.Tokeepthepumpworking,thepistonisplacedattheendoftherodandinsertedintothecylinderbeyondthesideofthestationarywheel.Thebarmustbewiththepistonandthewheelbyballandsocketjoints.Becauseoftherotationalassembly,eachpistonmovesbackandforthinitscylinder.Suctionanddischargerouteshavebeenplanned,sowhenthespacebetweenthepistonheadandcylinderincreasesgradually,theliquidentersthecylinder,andwhenthepistonmovesinreversedirection,theotherpartofthecylinderrotates.Themainpartsofthepumpincludethetransmissionshaft,piston,cylinderblock,valveandmetalplate.Theyaretwopairsonthevalvebody,whicharedirectedtowardthecylinderbody.Theliquidispumpedbythereciprocatingmotionofthepistonfromoneendtotheother.Coaxialvariableaxialpistonpump-whentheshaftrotates,itspistonandcylinderalsorotatetogether.Theswashplateisplacedobliquely,causingthepistontomovebackandforthinthehydrauliccylinderwhenthepistonrod,piston,cylinder,andtheswashplaterotatetogether.Thecombinationofthepistonrod,cylinderblock,andswashplatesometimesinvolvesrotation,assembly,orassembly.Becauseoftheinterchangeabilityofthepistoninthecylinder,theliquidisdrawnfromoneendandexpelledfromtheother.AsshowninFigure4-13,thepistonAisatitsbottom.WhenthepistonrotatestothepistonABposition,itwillbeinitscylindermovingupward,forcingtheliquidfromthewastewaterdischargeinthewholeprocess,whentheotherrotatebacktoitsoriginalposition,thestrokeofthepistondowninthecylinder,thissituationcausedbyalowpressureareainthesteamcylinder.Thedifferenceinpressurebetweentheinletofthecylinderandthereservoircausestheliquidtoflowfromtheinlettothecylinder.Aseachpistonperformsthesameoperationinsuccession,theliquidisconstantlypassedthroughtheintakechamberandisreleasedfromthechamberintothesystem.Thisactionprovidesasteady,irregularflowofliquid.Knowingtheinclinationorangleoftheswashplatecandeterminethedistanceofthepistontoreciprocateinthecylinder,sothatthedisplacementofthepumpcanbecontrolled.Whentheswashplateisintheverticalpositionoftherod,thepistonofthepumpcannotbeinterchangedandrotated,soitisimpossibleforthesuctionactiontooccur.Whentheswashplateistiltedawayfromtherightangle,thepistonbeginstoexchangeliquid,whichcanbedrawnbackandforth.Sincethistypeofpumphasbeenreplacedbyanangularoscillatingbox,measuresmustbetakentocontrolthisangularsubstitution.Variousmethodsareusedtocontrolsuchmovements-manual,electric,pneumatic,orhydraulic.Anothertypicalaxialpistonpump,sometimesreferredtoasacoaxialpump,isusuallyreferredtoasanenergypumpthatisavailable,bothinconstantdisplacementandvariabledisplacementtype.Thetwomainfunctionscanberepresentedbytheinnerpartofthepumpofthisquantitativetype.Thesefunctionsrefertomechanicalactuationandflowdisplacement.Themechanicaldriveisshowninfigure4-16.Inthistypeofpump,thepistonandslidercannotberotated.Thepistonmovementisguidedbytherotationofacamduringeachrotationofthepistonrod,insteadofthefullcamdriveofeachpiston.Theendofthepistonisattachedtoawobbledisksupportthatiscontactedbyafreecenterpivotandaflexiblecamsurface.Whenthesideofthehighsideofthecamisloweredtodepressthesideofthewobbleplate,thewobbleplateontheothersidewillbecompressedtothesameamount,andthepistonwillmovealongwithit.Thetwodisksareusedtoreducethewearofthecamwhenitrotates.Aschematicdiagramofafluiddisplacementisshowninfigure4-17.Theflowisreplacedbytheaxialmotionofthepiston.Asthepistonsmoveintheirrespectivecylinders,thepressureopensthecheckvalve,andsomeoftheliquidactsoffthepressure.Thestrengthoftherearpressureofthecombinationandthespringpressureofthecheckvalveareclose.Whenthevalveisclosetoitsmainposition,thepistonreturnstothecylinderinthelowpressurerange,causingfluidflowtobetheresultofwaterenteringthecylinder.Theinternalcharacteristicsoftheplungervariablepumpareillustratedinfigure4-18.Theoperationofthepumpissimilartothatofaquantitativereciprocatingpump.However,thepumpcanprovideadditionalfunctionstoautomaticallyregulatethechangeinoutput.Thisfunctionisconstrainedbythepressureofthehydraulicsystem.Forexample,weuseaquantitativepump3000psitoprovideasystemwithaflowrateof3000psi.Asthesystempressureapproaches,assumingthe2850psi,thepumpstartstounload(thesystemflowissmall)andcompletelyunloads(zeroflow)at3000psi.Pressureregulationandflowarecontrolledbytheinternalautomaticflowregulationsystem.Thebypasssystemisusedtoprovideitsownlubricatingoil,especiallywhenthepumpisrunningatarapidpace.Thenoiseofthebypasspistonholeisthateachpistonreachestheveryendoftheheadandthesoundtransmittediscombinedwiththesoundofthebypasschannel.Thepumphasasmallamountofliquidcomingfromthebypasspassagebacktothereservoirandprovidesapumpwithavariableflowrate.Thesecondarypumppassagesaredesignedtopreventlargerbackpressureduring