試壓泵關(guān)鍵部件的工程設(shè)計.doc

試壓泵關(guān)鍵部件的工程設(shè)計柱塞泵是利用柱塞在缸體孔內(nèi)的往復(fù)運動，使密封容積呈現(xiàn)周期性變化，來實現(xiàn)吸入介質(zhì)和排出介質(zhì)。柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊，單位功率體積小，重量輕，工作壓力高，容易實現(xiàn)變量等優(yōu)點。這類泵多用于農(nóng)林機械、起重運輸設(shè)備、工程機械、船舶甲板機械、冶金設(shè)備、火炮和空間技術(shù)中。本裝置試壓單元中的試壓裝置選擇采用柱塞泵產(chǎn)生高壓，但由于傳統(tǒng)的蝸輪蝸桿傳動柱塞泵體積大、流量小，如SY350試壓泵，流量在300L/h，泵體重量近兩百公斤，不符合裝置的設(shè)計要求。為便于野外使用，應(yīng)盡可能減輕裝置的重量，必須研發(fā)一款體積小、重量輕、效率高的新型柱塞泵。本文基于曲軸連桿機構(gòu)的傳動原理，研制的臥式三柱塞試壓泵，具備結(jié)構(gòu)簡單、體積小、無極變量、壓力高、噪音低，效率高，制造成本低，重量僅有17.5Kg。1.1試壓泵主要技術(shù)參數(shù)1.1.1壓力試壓泵的主要作用是給固定輸油管線機動式試壓平臺提供試驗壓力，而系統(tǒng)的試驗壓力定為10.0MPa，為確保試壓泵能為系統(tǒng)提供穩(wěn)定高壓，試壓泵的額定壓力選定為20.0MPa。1.1.2流量針對在固定輸油管線機動式試壓平臺中，試壓泵的主要作用是通過向系統(tǒng)內(nèi)注入少量試壓介質(zhì)，提高系統(tǒng)壓力至試驗壓力，當系統(tǒng)壓力達到試壓壓力時，試壓泵即停止工作的特點，經(jīng)綜合考慮，試壓泵的額定流量定為20L/min。1.1.3轉(zhuǎn)速泵在流量一定的條件下，轉(zhuǎn)速與泵的尺寸成反比，本文所研究的固定輸油管線機動式試壓平臺應(yīng)盡量減小體積和重量，從而滿足裝置設(shè)計要求，因此，試壓泵的額定轉(zhuǎn)速選擇960r/min。1.1.4排量液壓泵的排量是指液壓泵在沒有泄漏情況下，傳動軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所排出的液體體積，通常用Bq表示，其單位為L/r（或mL/r）。液壓泵的排量僅取決于它的結(jié)構(gòu)幾何尺寸，而與泵的工作載荷和轉(zhuǎn)速無關(guān)。6.2292.09602010001000vBnQq(ml/r)(5.1)式中Q泵的額定流量（L/min）n泵的額定轉(zhuǎn)速（r/min）v容積效率，一般取98.085.0v，這里取92.0v1.1.5流量液壓泵的理論流量是指在沒有泄漏情況下，單位時間內(nèi)排出液體的體積，通常用BtQ表示。液壓泵的理論流量只與排量和轉(zhuǎn)速有關(guān)，而與工作載荷是無關(guān)的。若液壓泵的轉(zhuǎn)速為Bn,則液壓泵的理論流量為：BBBtnqQ（5.2）=21.696(L)21.7(L)1.1.6效率泵的效率指泵在能量轉(zhuǎn)換過程中表達功率損失的系數(shù)，可用B表示。液壓泵的效率分為2部分：容積效率（記為BV）、機械效率（記為Bm）。液壓泵的容積效率BV為泵的實際流量BQ與理論流量BtQ的比值，即BBHBtBBtBBtBtBBvnqLpQQQQQQQ11（5.3）可見，液壓泵的容積效率Bv反映出泵容積損失大小，當液壓泵的工作壓力越高時，泵泄漏系數(shù)就越大，其排量就越小，轉(zhuǎn)速越低，零件間隙越大，油液黏度越低，此時泵的容積效率就越低，損失就越大。液壓泵的容積效率通常是指在額定壓力和額定轉(zhuǎn)速下的值。從泵的排量公式24bxfqdDZtg中得出，柱塞的直徑zd分布圓直徑fD柱塞數(shù)Z都是柱塞泵的固定參數(shù)，且原動機確定后傳動軸轉(zhuǎn)速bn也是固定。此時，要改變泵輸出流量的大小和方向，只能改變斜盤傾斜角。對于柱塞泵，斜盤的最大傾斜角max1520，該設(shè)計受機構(gòu)限制，取下限，即15gO=。BQ泵實際輸出流量gbQ為:gbQ=BBtQQ=21.7-0.6=21.1（L/min）（5.4）式中BQ為柱塞泵泄漏流量。泵容積效率VB定義為實際輸出流量gbQ與理論流量tbQ之比，即：gbVBtbQQ=0.97（5.5）柱塞泵容積效率一般為b=0.940.98，故符合要求。泵的機械效率Bm是指理論輸入功率BitN（不包含機械磨損消耗的功率）與實際輸入功率BiN（包含機械磨損消耗的功率）之比值，即:BBtBimBitBiBitBmMMNNNNN(5.6)式中:mN機械磨損所消耗的機械功率BitN泵理論輸入功率BiN泵實際輸入功率BitM泵理論輸入力矩BiM泵實際輸入力矩Bm泵機械效率由此可見，泵機械效率Bm可以反映出泵機械損失的情況。液壓泵的機械磨損主要是由軸與軸承和軸與密封件以及相對運動的零件產(chǎn)生的，如果增大它們之間的磨損，那么產(chǎn)生的機械功率損耗也將增大，機械效率也就越低。容積效率Bv與機械效率Bm的乘積即為液壓泵的總效率B，即BmBvB（5.7）1.1.7功率泵的功率主要分為泵的理論輸入功率、泵的理論輸出功率和泵的實際輸入功率及泵的實際輸出功率。其中泵的理論輸入功率和泵的理論輸出功率是一致的，因為在理論上認為泵在工作中不存在任何消耗損失。泵的理論輸出功率指在不考慮泵的容積損失的前提下，輸出介質(zhì)時所具有的液壓功率，即：BtBBQpNot（5.8）式中Bp泵輸出液體的壓力，PaBtQ泵的理論流量，sm/3BtN泵的理論輸出功率，W理論輸入功率是指在不考慮泵機械損失前提下，泵所輸入的機械功率，即：BBtBitwMN（5.9）式中BtM泵輸入的理論轉(zhuǎn)矩，NmBw泵的角速度，rad/sBtN泵的理論輸入功率，W泵的實際輸出功率是指在考慮泵的容積損失前提下，輸出液體所具有的實際液壓功率，即：BBitBvBmBiBvBitBvBotBvBtBBBBNNNNQpQpNo（5.10）式中：Bp泵輸出液體的壓力，PaBQ泵的實際流量，sm/3Bv泵的容積效率Bm泵的機械效率B泵的總效率BotN泵的理論輸出功率，WBitN泵的理論輸入功率，WBiN泵的實際輸入功率，W泵的實際輸入功率指包含泵的機械損失在內(nèi)，泵輸入的實際機械功率，即：BBoBmBvB