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一、設計題目（學生空出，由指導教師填寫）
柴油機柱塞式高壓噴油泵設計
二、設計參數(shù)
柴油機
相應參數(shù)
柴油機
相應參數(shù)
型號
型式
燃燒室型式
壓縮比
標定轉速
油壓（定壓）
1100
單缸、水冷、臥式、四沖程
渦流室式 直噴
19
2200
噴油壓力15MPa
12小時標定功率
標定工況燃油消耗率
最大扭矩
最大扭矩轉速
最低空車穩(wěn)定轉速
11
≤261.3
≥53.5
≤1760
≤800
三、設計要求
（1）總裝圖 1張
（2）零件圖 2張
（3）課程設計說明書（5000～8000字） 1份
四、進度安排（參考）
（1）熟悉相關資料和參考圖 2天
（2）確定基本參數(shù)和主要結構尺寸 2天
（3）設計計算 3天
（4）繪制總裝配草圖 4天
（5）繪制總裝配圖 2天
（6）繪制零件圖 2天
（7）編寫說明書 3天
（8）準備及答辯 3天
五、指導教師評語
成 績：
指導教師
日 期
畢 業(yè) 設 計
題 目：柴油機柱塞式高壓噴油泵結構設計
班 級：
學 號：
姓 名：
指導教師：
完成日期：
一、設計題目（學生空出，由指導教師填寫）
柴油機柱塞式高壓噴油泵設計
二、設計參數(shù)
柴油機
相應參數(shù)
柴油機
相應參數(shù)
型號
型式
燃燒室型式
壓縮比
標定轉速
油壓（定壓）
1100
單缸、水冷、臥式、四沖程
渦流室式 直噴
19
2200
噴油壓力15MPa
12小時標定功率
標定工況燃油消耗率
最大扭矩
最大扭矩轉速
最低空車穩(wěn)定轉速
11
≤261.3
≥53.5
≤1760
≤800
三、設計要求
（1）總裝圖 1張
（2）零件圖 2張
（3）課程設計說明書（5000～8000字） 1份
四、進度安排（參考）
（1）熟悉相關資料和參考圖 2天
（2）確定基本參數(shù)和主要結構尺寸 2天
（3）設計計算 3天
（4）繪制總裝配草圖 4天
（5）繪制總裝配圖 2天
（6）繪制零件圖 2天
（7）編寫說明書 3天
（8）準備及答辯 3天
五、指導教師評語
成 績：
指導教師
日 期
摘要
噴油泵是柴油供給系中最重要的部件，它的性能和質量對柴油機影響極大，被稱為柴油機的"心臟"。在柴油機工作過程中，為了保證噴油能夠夠持續(xù)及時的供應適量的燃油，以滿足柴油機正常工作的要求,通過多方面考慮，在此設計柱塞式高壓噴油泵。
本文根據(jù)某柴油機的性能參數(shù)來進行噴油泵的結構設計，主要設計內容有:根據(jù)實際情況對噴油泵形式進行選擇，可以選出本次設計噴油柱塞直徑及壓縮行程；根據(jù)供油需求，選擇合適的出油閥，擬定出油閥彈簧安裝高度及中徑，配以合適的油閥開啟彈簧；而又要保證柱塞克服慣性力，摩擦力及負壓的影響，給柱塞配以合適回正彈簧，擬定擬定回正彈簧的安裝高度及中徑，并進行穩(wěn)定性及強度校核；在回正彈簧確定之后，就可大致得出柱塞的長度，通過畫裝配圖，再詳細設計出柱塞的實際長度；在噴油泵設計中，還應根據(jù)上面的計算選擇符合標準的的類型以及相應尺寸。
最后根據(jù)各個零件的尺寸進行噴油泵的總體設計，并對各零件的配合、公差以及安裝將間隙進行考慮。
關鍵詞：噴油泵 柱塞式 結構設計
Abstract
The injection pump is the diesel oil supplies is the most important part, its performance and the quality are enormous to the diesel engine influence, is called the diesel engine " the heart ". In diesel engine work process, to guarantee that the blow can suffice to continue the prompt supply right amount fuel oil, satisfies the diesel engine normal work the request, through various considerations, in this design plunger type high pressure injection pump. this article according to some diesel engine the performance parameter to carry on injection pump's structural design, mainly designs the content to include: Carries on the choice according to the actual situation to the injection pump form, may select this design blow plunger diameter and the compression stroke; According to the feed demand, chooses the appropriate delivery valve, draws up the delivery valve spring mounting height and the pitch diameter, matches by the appropriate oil valve opening spring; And must guarantee that the plunger overcomes the force of inertia, the friction force and the negative pressure influence, matches to the plunger by returns to the spring appropriately, draws up the spring's mounting height and the pitch diameter, and carries on the stability and the intensity examination; After returning to the spring determination, may obtain plunger's length approximately, through picture assembly drawing, again detailed design plunger's virtual length; In injection pump design, but should also act according to the above computation choice meet standards type as well as corresponding size. acts according to each components the size to carry on injection pump's system design finally, and to various components' coordination, the common difference as well as the installment carries on the gap the consideration.
key word: Injection pump plunger type structural design
I
目錄
1 柴油機柱塞式噴油泵概述 1
1.1我國柴油機柱塞式噴油泵發(fā)展狀況 1
1.2 功用、要求、型式 2
2 柱塞泵的泵油原理及工作過程 3
2.1 柱塞泵的泵油機構介紹 3
2.2泵油原理 4
3 總體參數(shù)的確定 5
3.1噴油泵類型的確定 5
3.2噴油泵的初始參數(shù) 6
3.3噴油泵機型參數(shù) 6
3.4噴油泵流量 6
3.5 噴油泵流量圖 7
4 出油閥彈簧參數(shù)的確定 8
4.1、選擇材料和許用應力 8
4.2 求彈簧鋼絲直徑d 8
4.3 求有效因素 8
4.4 計算總圈數(shù) 8
4.5 強度驗算 9
4.6 共振驗算 10
4.7 彈簧工作圖 10
4.8 出油閥彈簧參數(shù) 10
5 柱塞彈簧參數(shù)的確定 11
5.1 選擇材料和許用應力 11
5.2 求鋼絲直徑 11
5.3 求有效因素 11
5.4柱塞彈簧參數(shù) 11
6 軸承相關參數(shù)的確定 12
6.1 軸承銷軸參數(shù)確定 12
6.1.1 軸承銷軸受力分析 12
6.1.2 銷軸校核 12
6.2 柱塞軸承參數(shù)確定 12
6.2.1 軸承受力分析 12
6.2.2 符合條件的軸承型號列表 12
6.2.3 軸承參數(shù) 13
7 結論 14
8 參考文獻 15
設計(說明書)
1 柴油機柱塞式噴油泵概述
噴油泵是柴油供給系中最重要的部件，它的性能和質量對柴油機影響極大，被稱為柴油機的"心臟"。
1.1我國柴油機柱塞式噴油泵發(fā)展狀況
到目前為止我國柴油柵l生能還不能穩(wěn)定達到歐I排放法規(guī)的要求，原因主要有兩點：其一，柴油機本身的技術含量低0JnT設備落后、設計水平低)；其二，主要的配套部件——燃油系統(tǒng)的技術水平低．因此，為了提高我國柴油機行業(yè)的整體水平，目前，一方面必須對柴油機本身進行改造，加大設備更新?lián)Q代的力度；同時要對燃油噴射系統(tǒng)進行改進設計 。
為了改善柴油機的性能，柴油噴射系統(tǒng)也在不斷的改進和優(yōu)化，到目前為止，各國已研制并生產出許多功能各異的柴油噴射系統(tǒng)．其主要有直列柱塞式噴油泵系統(tǒng)、分配式噴油泵系統(tǒng)、泵．噴嘴系統(tǒng)和電控共軌系統(tǒng)等。
直列柱塞式噴油泵被廣泛應用在商務車、特種車輛和固定式柴油發(fā)動機上；分配式噴油泵用于轎車、拖拉機、輕型及中型載貨車的3-6缸柴油機上I¨ ；泵．噴嘴系統(tǒng)因體積較大，在小型柴油機上較難使用；電控共軌系統(tǒng)被認為是最有發(fā)展前途的噴射系統(tǒng)，我國目前的電控水平和國外還有較大的差距，還主要集中在對柴油機電控噴射系統(tǒng)的研究與開發(fā)上，遠沒有達到產品化和產業(yè)化的水平L5．在輕型柴油車領域，當前使用的進口VE型分配泵、國產直列式BQ2000型噴油泵、PL型噴油泵，雖然能滿足歐I排放法規(guī)要求，但是由于其本身結構的限制，噴射壓力(許用泵端壓力)不能達到公認的歐Ⅱ排放要求．目前能夠滿足輕型車用柴油機歐Ⅱ排放的噴油泵在國外主要有如下幾種類型：1)電控分配式噴油泵；2)泵噴嘴系統(tǒng)；3)高壓共軌系統(tǒng)等，它們的價格都非常貴，不適合我國國情．為此，針對我國的具體情況，開發(fā)出滿足歐Ⅱ排放規(guī)定、許用泵端壓力IOOMPa以上的機械式直列噴油泵很有意義：進一步提高現(xiàn)有車用柴油機的性能，開發(fā)新型直列式燃油系統(tǒng)來替代進口燃油系統(tǒng)(主要指分配式噴油泵)可以大幅降低車用柴油機成本，填補國內該檔次燃油系統(tǒng)空白．直列柱塞式噴油泵發(fā)展和應用的歷史較長，具有性能良好、工作可靠的優(yōu)點，
國產系列柱塞泵主要有A、B、P、Z和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號等系列。系列化是根據(jù)柴油機單缸功率范圍對供油量的要求不同，以柱塞行程，泵缸中心距和結構型式為基礎，再分別配以不同尺寸的柱塞直徑，組成若干種在一個工作循環(huán)內供油量不等的噴油泵，以滿足各種柴油機的需要。國產系列噴油泵的工作原理和結構型式基本相同，以A型泵為例介紹柱塞式噴油泵的構造和工作原理。 柱塞泵由四大部分組成：分泵、油量調節(jié)機構、傳動機構和泵體。分泵是帶有一幅柱塞偶件的泵油機構，分泵的數(shù)目與發(fā)動機的缸數(shù)相等。每個氣缸都有一個分泵，各缸的分泵結構尺寸完全一樣。分泵的主要另件有柱塞偶件，柱塞彈簧，彈簧下座出油閥偶件，出油閥彈簧，減容器，出油閥壓緊座等。油量調節(jié)機構是根據(jù)柴油機負荷和轉速的變化相應改變噴油泵的供油量。改變供油量的辦法是轉動柱塞，通過改變供油行程來完成的。
1.2 功用、要求、型式
功用：提高柴油壓力，按照發(fā)動機的工作順序，負荷大小，定時定量地向噴油器輸送高壓柴油，且各缸供油壓力均等。
要求：
?。?）泵油壓力要保證噴射壓力和霧化質量的要求。
（2）供油量應符合柴油機工作所需的精確數(shù)量。
?。?）保證按柴油機的工作順序，在規(guī)定的時間內準確供油。
?。?）供油量和供油時間可調正，并保證各缸供油均勻。
?。?）供油規(guī)律應保證柴油燃燒完全。
（6）供油開始和結束，動作敏捷，斷油干脆，避免滴油。
類型：車用柴油機的噴油泵按其工作原理不同可分為柱塞式噴油泵、噴油泵- 噴油器和轉子分配式噴油泵三類。
2 柱塞泵的泵油原理及工作過程
2.1 柱塞泵的泵油機構介紹
包括兩套精密偶件：
圖1-1
柱塞和柱塞套是一對精密偶件，經(jīng)配對研磨后不能互換，要求有高的精度和光潔度和好的耐磨性，其徑向間隙為0.002～0.003mm 。
柱塞頭部圓柱面上切有斜槽，并通過徑向孔、軸向孔與頂部相通，其目的是改變循環(huán)供油量；柱塞套上制有進、回油孔，均與泵上體內低壓油腔相通，柱塞套裝入泵上體后，應用定位螺釘定位。
柱塞頭部斜槽的位置不同，改變供油量的方法也不同。 出油閥和出油閥座也是一對精密偶件，配對研磨后不能互換，其配合間隙為0.01 。
出油閥是一個單向閥，在彈簧壓力作用下，閥上部圓錐面與閥座嚴密配合，其作用是在停供時，將高壓油管與柱塞上端空腔隔絕，防止高壓油管內的油倒流入噴油泵內。
出油閥的下部呈十字斷面，既能導向，又能通過柴油。 出油閥的錐面下有一個小的圓柱面，稱為減壓環(huán)帶，其作用是在供油終了時，使高壓油管內的油壓迅速下降，避免噴孔處產生滴油現(xiàn)象。當環(huán)帶落入閥座內時則使上方容積很快增大，壓力迅速減小，停噴迅速。
2.2泵油原理
工作時，在噴油泵凸輪軸上的凸輪與柱塞彈簧的作用下，迫使柱塞作上、下往復運動，從而完成泵油任務，泵油過程可分為以下三個階段。
進油過程 ：當凸輪的凸起部分轉過去后，在彈簧力的作用下，柱塞向下運動，柱塞上部空間（稱為泵油室）產生真空度，當柱塞上端面把柱塞套上的進油孔打開后，充滿在油泵上體油道內的柴油經(jīng)油孔進入泵油室，柱塞運動到下止點，進油結束。
供油過程：當凸輪軸轉到凸輪的凸起部分頂起滾輪體時，柱塞彈簧被壓縮，柱塞向上運動，燃油受壓，一部分燃油經(jīng)油孔流回噴油泵上體油腔。當柱塞頂面遮住套筒上進油孔的上緣時，由于柱塞和套筒的配合間隙很?。?.0015-0.0025mm）使柱塞頂部的泵油室成為一個密封油腔，柱塞繼續(xù)上升，泵油室內的油壓迅速升高，泵油壓力>出油閥彈簧力+高壓油管剩余壓力時，推開出油閥，高壓柴油經(jīng)出油閥進入高壓油管，通過噴油器噴入燃燒室。
回油過程：柱塞向上供油，當上行到柱塞上的斜槽（停供邊）與套筒上的回油孔相通時，泵油室低壓油路便與柱塞頭部的中孔和徑向孔及斜槽溝通，油壓驟然下降，出油閥在彈簧力的作用下迅速關閉，停止供油。此后柱塞還要上行，當凸輪的凸起部分轉過去后，在彈簧的作用下，柱塞又下行。此時便開始了下一個循環(huán)。
3 總體參數(shù)的確定
3.1噴油泵類型的確定
選擇噴油泵是根據(jù)將要配置的柴油機的各方面來考慮的。
柴油機相關參數(shù)如下：
柴油機 型號：1100 型式：單缸、水冷、臥式、四沖程
燃燒室型式：渦流室式 直噴 壓縮比：19 標定轉速：2200
12小時標定功率：11 標定工況燃油消耗率：≤261.3
最大扭矩：≥53.5 最大扭矩轉速：≤1760 最低空車穩(wěn)定轉速：≤800
油壓（定壓）：噴油壓力15MPa。
目前我國的車用柴油機柱塞泵系列：
系列代號
主要參數(shù)
A
B
P
Z
凸輪升程(mm)
分泵中心距(mm)
柱塞直徑（mm）
最大供油量(mm3/循環(huán))
分泵數(shù)
最大使用轉速（r/min）
8
32
(6)
7
8
8.5
9
60-150
2-12
1400
10
40
(8)
9
10
130-225
2-12
1000
10
35
8
9
10
11
12
13
130-475
4-12
1500
12
45
10
11
12
13
300-600
2-8
900
上述幾種類型噴油泵，在已經(jīng)大量投入使用，并有較好使用效果。我們知道柴油機轉速與噴油泵的轉速之比為2：1關系，現(xiàn)在可知柴油機轉速2200r/min,那噴油泵的凸輪軸轉速相應該1100r/min。據(jù)此，可以選擇選擇A型或P型泵與設計任務相近，把它作為母型。
有了母型噴油泵，在選擇新設計噴油泵的主要參數(shù)和結構型式乃至總體布置等方面，都可有所借鑒和比較。又知道標定工況燃油消耗率：bi≤261.3g/kw.h,可以計算出每循環(huán)所消耗的燃油量bi‘==0.05
可知燃燒每循環(huán)好有量比較小，上述幾種噴油泵都夠用，鑒于題目要求設計高壓噴油泵，A星和P型比較，顯然P型提供壓力較高。所以選擇P型噴油泵。
3.2噴油泵的初始參數(shù)
噴油泵的主要參數(shù)，有的是設計任務書提出的要求，有的可參照型噴油泵來選擇。 主要參數(shù)包括：
標定工況燃油消耗率：≤261.3
油壓（定壓）：噴油壓力15MPa
轉速1100r/min等。
初步擬定：機體采用球磨鑄鐵，柱塞采用45鋼，彈簧40CrVA等等。各自尺寸以校核選擇為準。
3.3噴油泵機型參數(shù)
凸輪轉速n=1100 r/min
柱塞直徑d=10 mm
凸輪升程e=10 mm
最大循環(huán)供油量150mm3/循環(huán)
油壓（定壓）：噴油壓力15MPa
3.4噴油泵流量
單柱塞泵排量 3-1
柱塞位移 3-2
柱塞瞬時速度 3-3
柱塞泵瞬時流量 3-4
噴油器開啟壓力
此時噴油泵柱塞想相應的油壓為
噴油泵出油閥開啟壓力0.02MPa
此時噴油泵柱塞想相應的油壓為
3.5 噴油泵流量圖
圖3-1
柱塞泵瞬時流量
4 出油閥彈簧參數(shù)的確定
出油閥彈簧初始條件
彈簧中徑，安裝高度，進油壓力0.02MPa，壓縮高度，噴油泵出油壓力15MPa，凸輪角速度115.19rad/s
開啟壓力 4-1
最大壓力 4-2
初擬：初始壓力10MPa,最大壓力30MPa
4.1、選擇材料和許用應力
屬于?彈簧，材料選用50CrVA，由機械設計手冊表
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