【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 與柱塞和箱體內(nèi)壁接觸。頂圈壓入唇部的部分沿圓周開(kāi)有若干個(gè)小孔，可使唇部在液壓作用下張開(kāi)均勻。（3）間隙密封 當(dāng)泵的排出壓力很高，填料或密封圈由于強(qiáng)度和剛度所限制，常采用金屬間隙密封。最簡(jiǎn)單的間隙密封是用柱塞和液缸體經(jīng)精密配合，~，表面十分光潔，可密封壓力達(dá)100MPa以上。 綜上所述，結(jié)合各種密封型式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能特點(diǎn)及裝配特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用U型密封。裝配型式如圖9所示。 頂圈密封圈套筒導(dǎo)向套 圖9 U型密封裝配示意圖6) 柱塞導(dǎo)向套柱塞導(dǎo)向套常常安裝在密封圈頂圈前面或和頂圈制成一體。導(dǎo)向套除了導(dǎo)向外，還可以支撐柱塞重量，減小對(duì)填料、密封圈的側(cè)壓力，以提高密封效果。柱塞和導(dǎo)向套是一對(duì)重要的摩擦副，其配合應(yīng)依材料和輸送介質(zhì)的溫度來(lái)選擇，對(duì)于金屬—金屬來(lái)說(shuō)，一般可選擇或。~2倍，壓力較高，直徑較大者可取大值，反之取小值。 曲軸的設(shè)計(jì) 曲軸的運(yùn)動(dòng)分析采用三柱塞往復(fù)泵進(jìn)行液體的傳送，在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中同一時(shí)刻需保證三個(gè)柱塞處于不同的位置，三柱塞運(yùn)動(dòng)能產(chǎn)生總流量2000。由于曲軸連接三個(gè)柱塞，所以曲軸的運(yùn)動(dòng)是導(dǎo)致柱塞運(yùn)動(dòng)的主要因素。曲軸將電動(dòng)機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹牡退偻鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，所以在柱塞運(yùn)動(dòng)時(shí)要保證2000的流量，曲軸的轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)是非常重要的一項(xiàng)參數(shù)。根據(jù)總流量的要求，可按下式計(jì)算曲軸的轉(zhuǎn)速： =式中 —— 曲軸的轉(zhuǎn)速，； —— 柱塞的行程，； —— 柱塞的截面積，； —— 總流量。其中 = m ，= 2000= = = cm2 = cm2所以得 == 曲軸的設(shè)計(jì)要求采用整體鑄造曲軸的加工性能好，金屬切削量少，成本低，鑄造曲軸可以獲得較合理的結(jié)構(gòu)形狀，如橢圓形曲柄臂，桶形空心軸頸和卸載槽等，從而使應(yīng)力分布均勻，對(duì)提高曲軸的疲勞強(qiáng)度有顯著效果。鑄造曲軸的應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大。曲軸的主要設(shè)計(jì)要求：1）足夠的強(qiáng)度，主要是曲柄部分的彎曲疲勞強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度以及功率輸出端的靜強(qiáng)度。要盡量減少應(yīng)力集中并加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)；2）足夠的剛度，減少曲軸撓曲變形，以保證活塞連桿組和曲軸各軸承可靠工作，同時(shí)提高曲軸的自診振頻率，盡量避免在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)發(fā)生共振；3）盡量輕的質(zhì)量，對(duì)于不影響強(qiáng)度和剛度的部位，只要制造工藝允許并易于實(shí)現(xiàn)的，就應(yīng)該去掉，這也是提高曲軸自振頻率的措施；4）軸頸一軸承副具有足夠的承壓面積和較高的耐磨性。油孔布置合理；5) 合理的曲柄排列，使其工作時(shí)慣性力和慣性力矩能得到較好的平衡。從而運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；轉(zhuǎn)矩均勻，軸系的扭振情況得以改善；6）合理配置平衡塊，減輕主軸承負(fù)荷和振動(dòng)；7）曲軸各部位形狀的選擇應(yīng)考慮到制造和裝拆，維修方便，這一點(diǎn)對(duì)大型曲軸尤其重要。 曲軸的組成及設(shè)計(jì) 1）曲軸的組成曲軸一般由軸端、軸頸和曲柄臂三部分組成，曲軸內(nèi)應(yīng)開(kāi)有油孔，作為潤(rùn)滑油的通道。 （1）曲軸的軸端軸心線與曲軸旋轉(zhuǎn)中心同心的軸向端部稱(chēng)為軸端。軸端一般作為曲軸的輸入（輸出）端，與帶輪、聯(lián)軸器、飛輪和驅(qū)動(dòng)機(jī)等聯(lián)接。要求聯(lián)接牢固可靠。 （2）曲軸的軸頸軸頸包括主軸頸、支撐軸頸和連桿軸頸。安裝滑動(dòng)軸承的軸頸要有足夠的承壓面積和較高的耐磨性保證供油和散熱。主軸頸與連桿軸頸重疊部分稱(chēng)為重合度，它對(duì)曲軸強(qiáng)度影響很大。重合度增加，曲軸剛性增加，截面變化緩和，應(yīng)力集中現(xiàn)象改善，應(yīng)盡量避免重合度等于或接近零。 （3）曲柄臂及曲拐曲軸上連接主軸頸和連桿軸頸或連接相鄰連桿軸頸的部位叫做曲柄臂。曲柄臂與連桿軸頸的組合體稱(chēng)為曲拐。曲拐的結(jié)構(gòu)對(duì)曲軸的疲勞強(qiáng)度有很大的影響。曲軸中空可減少不平衡回轉(zhuǎn)質(zhì)量，去除材質(zhì)差的部分，改善應(yīng)力分布的不均勻性，提高疲勞強(qiáng)度，鍛造曲軸中孔由機(jī)械加工完成，一般為直筒形。鑄造曲軸可制成合理而復(fù)雜的形狀。曲柄臂的形狀較好的是橢圓和圓形。橢圓材料利用最合理，疲勞強(qiáng)度高。但對(duì)自由鍛造曲軸，曲柄外形需要靠模加工。圓形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于曲軸平衡，加工制造方便。對(duì)于低速和小批量曲軸，曲柄臂在連桿軸頸處兩側(cè)棱角常削去，以減輕重量和回轉(zhuǎn)慣量。同樣原因，在曲柄臂背部做成斜角，過(guò)大的斜角會(huì)影響曲柄強(qiáng)度。 2） 曲軸的設(shè)計(jì)應(yīng)用轉(zhuǎn)矩法作軸徑的估算，計(jì)算軸徑公式： (1) 式中 —— 軸的直徑 mm；—— 軸所傳遞的功率 KW；—— 軸的轉(zhuǎn)速 r/min；—— 計(jì)算常數(shù)，=；—— 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa，見(jiàn)表5。表5 軸常用的幾種材料的及值軸的材料Q235—A、20Q27354540Cr、35SiMn、38SiMnMo/MPa15 ~ 2520 ~ 3525 ~ 4535 ~5 5149 ~ 126135 ~ 112126 ~ 103112 ~ 97彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無(wú)軸向載荷或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸，軸只做單向旋轉(zhuǎn)時(shí)取較大值，取較小值；反之，取較小值，取較大值。選用45號(hào)鋼為軸的材料，該曲軸既受彎矩又受扭矩，所以取較小值，取較大值。即： =30MPa所以 ==計(jì)算 為軸所傳遞的功率，電動(dòng)機(jī)的功率在經(jīng)過(guò)皮帶輪傳動(dòng)、減速器和聯(lián)軸器傳遞之后會(huì)有損失，故應(yīng)按照下式進(jìn)行計(jì)算 =式中 —— 電動(dòng)機(jī)的額定功率，KW； ——均質(zhì)機(jī)輸入軸前傳動(dòng)裝置效率。計(jì)算查表機(jī)械傳動(dòng)和摩擦的效率概略值，確定各部分效率為：聯(lián)軸器效率=，滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率（一對(duì)）=，三角帶傳動(dòng)效率=，閉式齒輪傳動(dòng)效率= =2=所以 = KW將以上數(shù)據(jù)代入公式(1)中得 mm= mm所以設(shè)計(jì)曲軸如圖10 圖10 曲軸 提高曲軸疲勞強(qiáng)度的措施曲軸的橫斷面沿著軸線方向急劇變化，因而應(yīng)力分布極不均勻。應(yīng)力集中較嚴(yán)重、疲勞破壞就很容易在應(yīng)力集中區(qū)產(chǎn)生。因而在設(shè)計(jì)制造曲軸時(shí)，必須采用合適的措施。 1）設(shè)計(jì)措施 （1）加大過(guò)渡圓角 （2) 采用空心軸頸 若以提高曲軸彎曲強(qiáng)度為主要目標(biāo)，則采用主軸頸為空心的結(jié)構(gòu)即可。若同時(shí)減輕曲軸的質(zhì)量和減小連桿軸頸的離心力，以降低主軸承載荷，宜采用全空心結(jié)構(gòu)，并將連桿軸頸內(nèi)孔向外側(cè)偏離一段小距離，可取連桿軸頸直徑的。這種偏心可進(jìn)一步減小連桿軸頸的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，并使圓角過(guò)渡部位的應(yīng)力分布更加平坦。 （3）加大軸頸重合度增大軸頸重合度，可顯著提高曲軸的疲勞強(qiáng)度，曲柄臂越薄越窄時(shí)，效果越明顯。 2）工藝措施對(duì)于應(yīng)力集中較嚴(yán)重的部位進(jìn)行局部表面強(qiáng)化，可明顯提高曲軸疲勞強(qiáng)度。常用曲軸強(qiáng)化法見(jiàn)表6。表6 曲軸的常用強(qiáng)化方法強(qiáng)化方法圓角滾壓加工軟氮化處理圓角中、高頻淬火強(qiáng)化機(jī)理 由塑性加工硬化和剩余壓應(yīng)力，降低粗糙度并消除顯微裂紋、針孔等缺陷 使碳、氮原子固溶于鐵而產(chǎn)生固溶強(qiáng)化和產(chǎn)生是剩余壓應(yīng)力 馬氏體轉(zhuǎn)變硬化產(chǎn)生剩余壓應(yīng)力特點(diǎn)1. 冷加工，不需加熱而節(jié)能2. 處理時(shí)間短3. 不能提高耐磨性1. 軸承滑動(dòng)部位也可強(qiáng)化2. 可提高耐磨性3. 處理時(shí)間長(zhǎng)1. 可以局部淬火，軸承滑動(dòng)部位也可強(qiáng)化2. 效果明顯提高曲軸疲勞強(qiáng)度的效果鋼曲軸20%~70%珠光體球鐵曲軸50%~70%碳鋼曲軸60%~80%低合金金剛曲軸50%~90%鋼或球鐵曲軸30%~100% 曲軸的受力分析為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在分析、計(jì)算曲軸受力時(shí)通常通常做如下假設(shè)和處理： 1）把多支撐曲軸看做是以主軸承中心分開(kāi)的分段簡(jiǎn)支梁（曲軸受力分析的分段法），并把曲軸是為絕對(duì)剛體。 2）軸頸上所受的里在軸頸的中點(diǎn)處。 3)不考慮回轉(zhuǎn)慣性力。 4)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不考慮。 5)軸頸和曲柄取各自的坐標(biāo)系。 6)分段簡(jiǎn)支梁看成有A、B是三個(gè)支撐。計(jì)算支撐反力時(shí)，按兩個(gè)支撐起作用計(jì)算。即認(rèn)為軸前端載荷由軸承A和軸承B支撐。按上述假設(shè)和處理得到的曲軸的計(jì)簡(jiǎn)圖如圖10所示。圖中、為作用在連桿軸頸上的切向力；、為作用在連桿軸頸上的法向力；、分別為A、B兩個(gè)主軸承處支反力沿坐標(biāo)方向的分量。按照此計(jì)算簡(jiǎn)圖推得的軸承支撐處的支反力計(jì)算式為: (1) (2) (3) (4)FByFrF39。tFAyFAzFtFBzFr39。FtFtFtFt圖10 曲軸的受力分析 曲軸的強(qiáng)度計(jì)算曲軸多是疲勞破壞，因此應(yīng)在通常易于發(fā)生疲勞裂紋處(如；連桿軸頸的圓角、油孔等）按疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算。但是在低速曲軸的設(shè)計(jì)計(jì)算中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，有時(shí)也采用靜強(qiáng)度校核的飯食，將曲軸所受載荷看作應(yīng)力幅度的呢個(gè)與自大應(yīng)力的對(duì)稱(chēng)循環(huán)載荷，并略去應(yīng)力集中系數(shù)和尺寸系數(shù)的影響，而代之以較大的安全系數(shù)，使復(fù)雜的疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算具有靜強(qiáng)度校核計(jì)算的簡(jiǎn)單形式。按靜強(qiáng)度校核主要在軸頸與曲柄臂連接處，軸頸開(kāi)油孔處的截面進(jìn)行。對(duì)于活塞式壓縮機(jī)和往復(fù)泵曲軸，應(yīng)在下列工況下校核