泵軸的可靠性設(shè)計方法的探討(編輯修改稿)
2024-10-07 20:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 計工況時，靜強度無論用第三或第四強度理論計算，強度富裕量都很大。但在零流量工況時，會因疲勞強度、撓度、及轉(zhuǎn)角達不到要求而失效。在設(shè)計工況時，會因扭轉(zhuǎn)角滿足不了要求而失效，如圖中虛線所示。 （五） 泵軸失效的因素及危險斷面 在設(shè)計工況扭矩作用結(jié)果使扭轉(zhuǎn)角滿足不了要求，扭矩是設(shè)計工況泵軸失效的主要因 素。在圖 中，促使泵軸 C 點扭轉(zhuǎn)振動，引起口環(huán)磨損。在零流量工況，徑向力作用結(jié)果使軸的撓度過大，最大撓度及轉(zhuǎn)角發(fā)生在 C 點，這將引起密封環(huán)磨損加快，所以渦形體內(nèi)產(chǎn)生的徑向力是零流量工況泵軸失效的主要因素。如果泵長期在零流量工況運行，泵軸在圖 B 點處會引起疲勞破壞。 圖 泵軸示意圖 畢業(yè)論文 6 三、 試驗情況 為檢驗泵軸持久強度和剛度對泵運行可靠性及效率的 影響，用 100CYZ— 65 泵（強度計算結(jié)果見表 ）在零流量和設(shè)計兩種工況作了試驗。 表 100CYZ65泵兩種工況的強度、剛度計算 計算項目 用第三強度理論計算? （ MPa） 用第四強度理論計算? （ MPa） 扭轉(zhuǎn)角 n? （ rad） 撓度 f （ m） 轉(zhuǎn)角 w? ()? 疲勞強度 安全系數(shù) n?? 設(shè)計工況，n? 10?? 10?? 零流量工況，0Q? 10?? 10?? （一） 設(shè)計工況的扭轉(zhuǎn)角及持久強度試驗 1. 扭轉(zhuǎn)角試驗 泵軸在 C 級封閉試驗臺上按以下方法進行試驗。每試驗 100h 檢測一次葉輪與口環(huán)的間隙 ?? ，同時由控制臺測出其效率值 ? ，結(jié)果如圖 中 n? 曲線所示。 圖 扭轉(zhuǎn)角、撓度和轉(zhuǎn)角與口環(huán)磨損關(guān)系 畢業(yè)論文 7 2. 持久強度試驗 對鋼來說，軸經(jīng)受 710 次應(yīng)力循環(huán)后，如尚未斷裂，則可認為再增加循環(huán)次數(shù)試件也不會斷裂。持久強度試驗進行了 260h 運轉(zhuǎn)，一切正常。 （二） 零流量工況的撓度與轉(zhuǎn)角試驗 試驗方法與扭轉(zhuǎn)角的試驗方法相同，結(jié)果如圖 中 f 、 w? 曲線所示。 （三）實驗結(jié)果 泵在設(shè)計工況下運轉(zhuǎn)，由于扭轉(zhuǎn)角達不到剛度要求而引起振動， 使口環(huán)在整個圓周上磨損。由撓度和轉(zhuǎn)角引起口環(huán)磨損的主要磨損位置是在與隔舌成 270 處實驗結(jié)果與理論分析計算是一致的。 四、 設(shè)計準則與強度計算方法 （一） 設(shè)計準則 泵的結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證泵流量從零到最大值時都能可靠地工作。因此，要求泵軸在扭轉(zhuǎn)和徑向力作用下，撓度不應(yīng)超過密封環(huán)內(nèi)的間隙值；扭轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過許用值。也就是說，泵軸不僅要有足夠的強度，也要有足夠的剛度。在實踐中，泵軸滿足靜強度要求時，不一定能滿足剛度要求；而在滿足剛度要求時，則一定能滿足靜強度要求。因此，僅以靜強度 為依據(jù)進行設(shè)計是不合理的，必須以剛度條件為設(shè)計的準則。 （二） 強度 計算方法 1. 扭轉(zhuǎn)角 泵軸設(shè)計應(yīng)根據(jù)扭矩作用下的剛度條件確定最小軸徑，計算公式見 （ maxn?— 最大扭轉(zhuǎn)角， maxnM — 最大扭矩）。 由表 知，扭轉(zhuǎn)角與軸功率、軸徑尺寸有關(guān)，圖 給出了相互關(guān)系曲線。當(dāng) d 值取在曲線上方時，均能滿足扭轉(zhuǎn)角的剛度條件。 畢業(yè)論文 8 表 按剛度條件確定軸徑的計算公式 扭轉(zhuǎn)角 由 ? ?m a xm a x 180nn pMGJ???? ? ? 得 m a x42m a x32 180nnMd G???? m ax 9549 sn NM n?（ N*m） ? (kW) N— 額定工況軸功率 （ kW） n— 泵軸轉(zhuǎn)速 （ r/min） G— 材料抗剪彈性模量， 取 108 10G?? (Pa) 432p dJ ?? （ 4m ） ??? 精密機器的軸 ??? =.025~ ??m?
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