軸向柱塞泵設(shè)計

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我國從80年代末90年代初有很多科研機構(gòu)與生產(chǎn)廠家開始研究開發(fā)這種產(chǎn)品，但都沒有取得實質(zhì)性進展。主要因為在理論上有待深化，在實際生產(chǎn)中不能解決轉(zhuǎn)子與配流軸、滑靴與定子兩對摩擦副燒研的問題。有些生產(chǎn)廠家在柱塞內(nèi)孔通過澆鑄軸承合金等方法來克服燒研，但效果并不理想，這種辦法在小排量泵中使用，雖然能夠防止摩擦副燒研的問題，但泵的使用壽命不長。由我國著名的液壓專家盧望研究員和材料專家閏秉均教授及其課題組經(jīng)過多年研究與開發(fā)，取得了“過平衡壓力補償方法及雙排軸向柱塞泵”和“一種新型高壓大排量軸向柱塞泵”兩項技術(shù)專利，“合金奧氏體一貝氏體球鐵開發(fā)應(yīng)用研究”一項國家新材料技術(shù)成果。這些技術(shù)成果的取得，使我國徑向柱塞泵的研制在設(shè)計理論與材料工藝方面取得突破性進展。蘭州永新科技股份有限公司以上述兩項專利與一項新材料技術(shù)成果為支持，成功地開發(fā)生產(chǎn)的JBP系列機電控制式徑向柱塞泵，是國家科技部“八五”攻關(guān)和國家科技部火炬計劃項目。該泵在多家企業(yè)進行了2—3年的工業(yè)考核試驗，性能優(yōu)良。 泵的技術(shù)發(fā)展一如其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一樣，是由市場需求的推動取得的。如今，歷史已進入到二十一世紀(jì)，人們在以環(huán)保、電子等領(lǐng)域高科技發(fā)展及世界可持續(xù)發(fā)展為主所產(chǎn)生的巨大需求的大背景下，對于包括泵行業(yè)在內(nèi)的許多行業(yè)或領(lǐng)域都帶來了技術(shù)的飛速變革和發(fā)展。 2.2?泵的技術(shù)發(fā)展趨勢 產(chǎn)品的生命力在于市場的需求。如今的市場需求正是要求有各自的特色特點，做到與眾不同；正是這一點，造就了泵產(chǎn)品的多元化趨勢。它的多元性主要體現(xiàn)在泵輸送介質(zhì)的多樣性、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的差異性和運行要求的不同性等幾個方面。 ??? 從輸送介質(zhì)的多樣性來看，最早泵的輸送對象為單一的水及其它可流動的液體、氣體或漿體到現(xiàn)在可輸送固液混合物、氣液混合物、固液氣混合物，直至輸送活的物體如土豆、魚等等。不同的輸送對象對于泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求均不同。 ??? 除了輸送對象對泵的結(jié)構(gòu)有不同要求外，在泵的安裝形式、管道布置形式、維護維修等方面對泵的內(nèi)在或外在的結(jié)構(gòu)提出新要求。同時，各個生產(chǎn)廠商，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計上又加入了各自企業(yè)的理念，更加提高了泵結(jié)構(gòu)的多元化程度。 ??? 基于可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保的總體背景，泵的運行環(huán)境對泵的設(shè)計又提出了眾多的要求，如泄漏減少、噪聲振動降低、可*性增加、壽命延長等等均對泵的設(shè)計提出了不同的側(cè)重點或幾個著重點并行均需考慮，也必然形成泵的多元化形式。 2．2．1泵設(shè)計水平提升與制造技術(shù)優(yōu)化的有機結(jié)合 ??? 進入信息時代的今天，泵的設(shè)計人員早已經(jīng)利用計算機技術(shù)來進行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計（如CAD的利用），大大提高了設(shè)計本身的速度，縮短了產(chǎn)品設(shè)計的周期。而在生產(chǎn)為主的制造當(dāng)中，以數(shù)控技術(shù)CAM為代表的制造技術(shù)業(yè)已深入到泵的生產(chǎn)當(dāng)中。但是，從目前國內(nèi)的情況看，數(shù)控技術(shù)CAM主要應(yīng)用在批量產(chǎn)品的生產(chǎn)上。對于單件或小批的生產(chǎn)，目前CAM技術(shù)尚未在泵行業(yè)當(dāng)中普遍實施，單件小批的生產(chǎn)仍舊以傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備為主。 ??? 由于市場要求生產(chǎn)廠商的貨期盡可能縮短，尤其對于特殊產(chǎn)品（針對用戶要求生產(chǎn)的產(chǎn)品）供貨周期縮短，必然要求泵的生產(chǎn)企業(yè)加速利用CAM技術(shù)，甚至是計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）、柔性制造（FMC和FMS）對從設(shè)計到制造模具、零件加工等各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)一致處理，保證一但設(shè)計完成，產(chǎn)品零部件的加工也是趨于同期完成，以確保縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。 ??? 與此同時，除利用計算機制圖外，還將在計算機這個載體上實現(xiàn)產(chǎn)品的強度分析、可*性預(yù)估和三維立體設(shè)計，將原來需要在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)和解決的工藝問題和局部結(jié)構(gòu)問題及裝配性問題等方面提到生產(chǎn)前進行防范，縮短產(chǎn)品的試制期。 2．2．2產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化 ??? 在產(chǎn)品出現(xiàn)多元化的同時，泵作為通用產(chǎn)品，總體總量依舊巨大。在市場中，除出現(xiàn)技術(shù)性競爭外，產(chǎn)品的價格競爭尤其是通用化產(chǎn)品的價格競爭是必然趨勢。在產(chǎn)品出現(xiàn)多元化的趨勢下，要實現(xiàn)產(chǎn)品價格的競爭優(yōu)勢，提高產(chǎn)品零部件的標(biāo)準(zhǔn)化程度，實現(xiàn)產(chǎn)品零部件的模塊化是必須的。在眾多零部件實現(xiàn)模塊化后，通過不同模塊的組合或改變個別零件的特性，以實現(xiàn)產(chǎn)品的多元化。同時，只有當(dāng)零部件標(biāo)準(zhǔn)化程度提高后才有可能基于產(chǎn)品的多元化基礎(chǔ)上實際規(guī)?；牧悴考a(chǎn)，用以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和形成產(chǎn)品的價格競爭優(yōu)勢，也可以在產(chǎn)品多元化的基礎(chǔ)上進一步地縮短產(chǎn)品的交貨周期。 2．2．3泵內(nèi)在特性的提升與追求外在特性 ??? 所謂泵的內(nèi)在特性是指包括產(chǎn)品性能、零部件質(zhì)量、整機裝配質(zhì)量、外觀質(zhì)量等在內(nèi)的產(chǎn)品固有特性，或者簡稱之為品質(zhì)。在這一點上，是目前許多泵生產(chǎn)廠商所關(guān)注的也是努力在提高、改進的方面。而實際上，我們可以發(fā)現(xiàn)，有許多的產(chǎn)品在工廠檢測符合發(fā)至使用單位運行后，往往達(dá)不到工廠出廠檢測的效果，發(fā)生諸如過載、噪聲增大，使用達(dá)不到要求或壽命降低等等方面的問題；而泵在實際當(dāng)中所處的運行點或運行特征，我們稱之為泵的外在特性或系統(tǒng)特性。 ??? 技術(shù)人員在進行產(chǎn)品設(shè)計時，為提高某一產(chǎn)品的百分之一效率常?；ㄙM不少心思；而泵運行如果偏離設(shè)計的高效點，實際運行的效率遠(yuǎn)不止降低百分之一。現(xiàn)在，泵生產(chǎn)廠家同時為用戶配套包括變頻在內(nèi)的控制設(shè)備及成套設(shè)備，實際上已介入到泵的外在特性的追求上了。在此基礎(chǔ)上，再關(guān)注泵的集中控制系統(tǒng)，提高整個泵及泵站運行效率，則是在泵外特性的追求上更上一層樓。 ??? 從銷售角度看，推銷產(chǎn)品即是在推銷泵的內(nèi)在特性；而關(guān)注泵的外特性則是生產(chǎn)廠商不僅是推銷產(chǎn)品，而是在推銷泵站（成套項目）。 ??? 從使用角度看，好的產(chǎn)品必定是適合運行環(huán)境的產(chǎn)品而非出廠檢測判別的產(chǎn)品。 2．2．4機電一體化的進一步發(fā)展 ??? 正如科學(xué)技術(shù)的發(fā)展一樣，現(xiàn)階段科技領(lǐng)域中交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科越來越豐富，跨學(xué)科的共同研究是十分普遍的事情，作為泵產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展亦是如此。以屏蔽式泵為例，取消泵的軸封問題，必須從電機結(jié)構(gòu)開始，單局限于泵本身是沒有辦法實現(xiàn)的；解決泵的噪聲問題，除解決泵的流態(tài)和振動外，同時需要解決電機風(fēng)葉的噪聲和電磁場的噪聲；提高潛水泵的可靠性，必須在潛水電機內(nèi)加設(shè)諸如泄漏保護、過載保護等措施；提高泵的運行效率，須借助于控制技術(shù)的運用等等。這些無一不說明要發(fā)展泵技術(shù)水平，必須從配套的電機、控制技術(shù)等方面同時著手，綜合考慮，最大限度地提升機電一體化綜合水平。 3.總結(jié) ??? 過去的十多年來，新材料和新工藝的運用是推動泵技術(shù)發(fā)展的一個主要的因素。泵用材料從鑄鐵到特種金屬合金，從橡膠制品、陶瓷等典型非金屬材料到工程塑料，在解決泵的耐腐蝕、耐磨損、耐高溫等環(huán)境上都發(fā)揮了突出的作用。同時新工藝的運用，又更好地使新材料運用到泵的零部件仍至整個泵當(dāng)中。如國外有些廠商已設(shè)計 并推出了全部采用工程塑料制成的泵。比用一般金屬材料生產(chǎn)的泵在強度上毫不遜色，在耐蝕耐磨上更勝一籌。又比如利用新的表面涂覆技術(shù)和表面處理技術(shù)，同樣可解決泵的抗蝕和抗磨問題。新材料的進一步發(fā)展和新工藝的運用深入，在泵領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用將更加廣泛。 該設(shè)計主要包括有配油盤的設(shè)計，參考資料：《開路式柱塞泵》第四章第3節(jié)P70； 缸體的設(shè)計，參考資料：《開路式柱塞泵》第四章第2節(jié)P67； 柱塞、滑靴的設(shè)計，參考資料：《開路式柱塞泵》第四章第1節(jié)P63； 軸向柱塞泵尺寸總體設(shè)計，參考資料：《新編液壓件使用與維修技術(shù)大》第三章第三節(jié)P279；柱塞回程機構(gòu)設(shè)計，參考資料：《液壓元件及系統(tǒng)設(shè)計》第四章第7節(jié)P73；軸向柱塞泵裝配圖結(jié)構(gòu)，參考資料：《液壓與氣壓傳動》第二章第4節(jié)P53。 參 考 文 獻(xiàn) 〔1〕李培滋﹑王占林主編.《飛機液壓傳動與伺服控制》（上冊）.國防工業(yè)出版社.1989 〔2〕曾祥榮﹑葉文柄﹑吳沛容編著.《液壓傳動》.國防工業(yè)出版社.1980 〔3〕何存興主編.《液壓元件》.機械工業(yè)出版社.1982 〔4〕張赤誠等編.《液壓傳動》.地質(zhì)出版社.1986 〔5〕齊任賢主編.《液壓傳動和液力傳動》.冶金工業(yè)出版社.1981 〔6〕上海煤礦機械研究所編.《液壓傳動設(shè)計手冊》.上海人民出版社.1976 〔7〕（日）市川常雄著.雞西煤礦機器廠譯.《液壓技術(shù)基本理論》.煤炭工業(yè)出版社.1975 〔8〕（美）H﹒E﹒梅里特著.陳燕慶譯.《液壓控制系統(tǒng)》.科學(xué)出版社.1979 〔9〕成大先主編.《機械設(shè)計手冊》.化學(xué)工業(yè)出版社.2004 〔10〕聞德生著.《開路式柱塞泵》.航空工業(yè)出版社.1998 〔11〕吉林工業(yè)大學(xué)等校編.《工程機械液壓與液力傳動》.機械工業(yè)出版社.1978 〔12〕AD 811166.1981. 〔13〕馬玉貴、馬治武主編.《新編液壓件使用與維修技術(shù)大》.中國建材工業(yè)出版社.1998 〔14〕左健民主編. 《液壓與氣壓傳動》.機械工業(yè)出版社.1999 〔15〕文懷興主編.《泵的排量設(shè)計工況及優(yōu)化設(shè)計》. 北京.機械工業(yè)出版社.2005 〔16〕成大先主編.《機械設(shè)計圖冊》.化學(xué)工業(yè)出版社.2000 〔17〕沙毅 聞建龍主編.《泵與風(fēng)機》.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社.2005 〔18〕陳允中 曹占文 黃紅梅 鄧國強等譯.《泵手冊》.中國石化出版社.2003 〔19〕路甬祥主編.《液壓氣動技術(shù)手冊》.北京.機械工業(yè)出版社.2002 〔20〕張耀宸.《機械加工設(shè)計手冊》.北京.航空工業(yè)出版社,1987