缸單作用往復(fù)泵機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-13 03:07 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 圖 34 活塞部件 1．活塞桿 5. 缸套 活塞是往復(fù)泵一個(gè)重要而 又易損壞的部件，采用上述設(shè)計(jì)時(shí)可以收到很好的效果且有以下幾個(gè)特點(diǎn) :1 此活塞設(shè)計(jì)為可調(diào)部件，當(dāng)皮碗外唇部磨損后，通過調(diào)整壓緊裝置，使皮碗中間部分壓緊，唇部被擠壓少許，仍能壓緊缸套； 2 活塞與活塞桿的縮緊裝置牢固可靠，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不會出現(xiàn)松扣現(xiàn)象； 3 皮碗損壞后應(yīng)可以更換，其缸芯部分則可以繼續(xù)使用； 4 皮碗唇部形狀應(yīng)有利于自封。活塞桿的設(shè)計(jì)及其密 封 活塞桿是用來把十字滑塊傳來的作用力傳遞給活塞，它制成整體式結(jié)構(gòu)。活塞桿由 40Gr 鋼制成，它的密封放在單獨(dú)的殼體內(nèi)，有彈性的唇型密封圈組成，并永鋼鐵套筒和帶兩個(gè)雙頭螺栓得法蘭壓緊 。缸套設(shè)計(jì)及密封：缸套用 45 號鋼制成，正火處理后的硬度為 HB200270，內(nèi)孔表面淬火硬度為 HRC5060，淬火表層厚度為 ~。采用聚酰胺擋圈和有自封性的唇形橡膠對缸套進(jìn)行密封。泵閥采用鋼球閥，原因是閥球和閥座直接靠近金屬面密封，密封接觸面小可以避免液體中的固體顆粒楔入密封面，它在啟動中伴有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，球面磨損均勻，流道圓滑，液流阻力小，便于制造，互換性強(qiáng)，拆裝方便，便于清洗。閥座又 5Gr 鋼制成，整體淬火，淬硬層厚度為 24mm。表面硬度 HRC5055 以上，鋼球材由合金鋼制成。 整體情況 動力端的曲軸上裝三根相同連桿，連桿與十字頭用十字頭銷軸連接。十字頭的另一端通過絲扣于活塞桿連接。活塞桿通過兩層密封圈后進(jìn)入缸套。曲軸箱內(nèi)的傳動軸上裝一對雙聯(lián)齒輪，可分別與曲軸上的大小齒輪箱嚙合，得兩組不同的速度，從而擴(kuò)大泵的變量范 圍。 泵頭體與缸套做成分離件，鋼制缸套裸露于外，用八根長螺栓把缸套緊固于泵頭與曲軸箱之間，在曲軸上有導(dǎo)正套是缸套定位。泵頭端用定位臺階和尼龍墊片，以保證泵頭缸套及曲軸箱三者之間在同一中心線上并使泵頭接觸處密封。泵頭的閥門結(jié)構(gòu)為直通式，泵頭的進(jìn)水，拍水通道為三缸所共有，分別安 裝在泵頭的上面和下面。每個(gè)通道兩端結(jié)構(gòu)相同，可以在任一端接進(jìn)水管和排水管接。泵頭內(nèi)裝六個(gè)尺寸相同的閥座，用 40Gr 鋼制成，壓裝在泵頭體上。閥座帶四個(gè)導(dǎo)向爪，并裝有鋼球閥。缸蓋帶的短軸頭限制吸入閥的升程，排出閥的升程有泵頭體上的閥蓋限制。采用橡膠件皮碗，與活塞座及壓蓋一起裝在活塞趕上，橡膠活塞的直徑稍大于缸套直徑，產(chǎn)生密封。曲軸箱內(nèi)采用飛濺潤滑，油面采用量油尺測量，油箱底部安放油螺塞，曲軸箱蓋采用鑄鐵制造。 曲軸連桿機(jī)構(gòu)的受力分析 在往復(fù)泵中，曲軸連桿機(jī)構(gòu)是把旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動變成活塞往復(fù)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。工作中，作用在曲軸連桿機(jī)構(gòu)上的力有：活塞上的液體壓力 。各摩擦部位（活塞與缸套，十字頭與滑套，連桿大小頭的鉸點(diǎn)等）的摩擦力；曲軸連桿機(jī)構(gòu)中運(yùn)動部件的慣性力以及曲柄上的旋轉(zhuǎn)力矩，這些力均與曲柄轉(zhuǎn)角有關(guān)。 下圖是單缸作用曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力圖： 圖 35 連桿受力圖 作用在活塞上的力為： 2 2 61 0 . 0 6 5 . 6 1 0 1 5 8 2 5 . 644 aP D P P N? ?? ? ? ? ?h （ 3— 1） D缸套內(nèi)徑 m P一般取泵的排出壓力 總摩擦力為 Pf 與運(yùn)動方向相反，取 Ph 的 10% ～ 15% Pf =（ ～ ） Ph =～ （ 3— 2） 計(jì)算慣性力，首先把曲柄連桿機(jī)構(gòu)的不平衡質(zhì)量換算到往復(fù)運(yùn)動的十字頭銷中心和作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的曲軸中心。 連桿的質(zhì)量分成兩部分。一部分集中在十字頭銷 中心其質(zhì)量為 mx ；另一部分集中在曲柄銷中心，其質(zhì)量為 my ，若連桿的總質(zhì)量為 ml ml =mx +my （ 3— 3） 這兩部 分質(zhì)量的重心應(yīng)和連桿的重心相一致 mx l1 =my （ l 1l ） （ 3— 4） l1 — 連桿重心到十字頭銷中心的距離； l — 連桿長度。 mx =ml 1lll? my =ml 1ll mx =（ ～ ） ml my = (～ ) ml 曲軸的質(zhì)量分成三部分。其中不平衡質(zhì)量為 m1 和 m2 見圖 圖 36 曲軸不平衡質(zhì)量換算 把 m1 和 m2 換算到曲柄銷上的質(zhì)量為 mk ： mk =m1 +m2 r? （ 3— 5） 若活塞組件的總質(zhì)量為 mp ，則作往復(fù)運(yùn)動的總質(zhì)量為 ms ms =mp + mx （ 3— 6） 作往復(fù)運(yùn)動的慣性力為： Is =ms a =ms r 2? (cos? + cos 2??) （ 3— 7） 換算到曲柄中心的不平衡旋轉(zhuǎn)部分的總質(zhì)量為 mr mr =mk +my （ 3— 8） 作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的慣性力其方向與曲柄半徑的方向相同 Is =mr r 2? （ 3— 9） 此泥漿泵的最高轉(zhuǎn)速為 18 r/min 小于 300r/min，按式 1， 2 計(jì)算后所得的慣性力很小忽略不計(jì) 作用在十字頭銷上的力 P 為： P=Ph + Pf =（ ～ ） Ph =（ ～ ） 24DP? （ 3— 10） =～ 2DP =（ ～ ） ?? =（ ～ 3024） N 把 P 分解為沿連桿方向的力 Pt 和垂直于液缸軸線的分力 N Pt =cosP? （ 3— 11） N =P tg? （ 3— 12） 作用在連桿上的力 Pt 視角和連桿強(qiáng)度和穩(wěn)定性的主要依據(jù)，力 Pt 沿連桿傳到曲柄銷上又可以分解為兩個(gè)力：沿曲軸半徑的力 Pr 和垂直于曲柄的切向力 T T =Pt ? ?sin??? =P ? ?sincos???? N （ 3— 13） 切向力和徑向力是校核曲軸強(qiáng)度和剛度
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