1163-XQB小型泥漿泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),xqb,小型,泥漿泵,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1摘要灌用泥漿泵被廣泛的應(yīng)用在水庫(kù)大壩、煤礦巷道、隧道灌漿、高速公路邊坡維護(hù)、建筑地基加固等場(chǎng)合，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，此類泥漿泵的需求量也越來(lái)越大。近年來(lái)，灌用泥漿泵的研制和發(fā)展也越來(lái)越快，但其也存在著許多的問(wèn)題：一是此類泥漿泵的平均無(wú)故障的工作時(shí)間較短，最多也就幾個(gè)小時(shí)；二是重量和體積普遍較大，野外搬運(yùn)不便；三是更換密封件的時(shí)間較長(zhǎng)。針對(duì)以上問(wèn)題的提出，本次設(shè)計(jì)有了具體的解決措施，解決密封件壽命短的問(wèn)題，關(guān)鍵是選擇合適的密封材料和合理的結(jié)構(gòu)形式；為了使泵的整體重量減輕，就要徹底放棄傳統(tǒng)的減速方式，取而代之的是先進(jìn)的減速方式，本此設(shè)計(jì)選用的是行星減速器大傳動(dòng)比降速，并將行星減速器置于大帶輪中，既能夠達(dá)到降速的目的，又能夠減輕泵的總體重量。關(guān)鍵字：密封件 行星減速器 壓力 流量 柱塞2AbstractFed sludge pump is widely used in the application of dam reservoirs, coal mine, tunnels filled, length of the highway, construction of foundation reinforced, and so on, with the development of the national economy, the demand of such sludge pump is also growing.In recent years, fed by sludge pump research and development is growing fast, but there are still the existence of many problems : First, the average no-fault sludge pump shorter working hours, up to several hours; Second, the weight and size generally larger field handling inconvenience; Third is the replacement of sealed pieces over a longer period of time. Responding to the above questions, this design has specific solutions to address the short life of the sealed, the key is to choose suitable materials and sealed reasonable structure; In order to make the overall weight pump, we must completely abandon the traditional slowdown, replaced by advanced slowdown, The design chosen is the large transmission planetary reducer than paved, and under great Dailun planetary reducer, both can be achieved faster purposes, and to reduce the overall weight pump.Key: sealed pieces planetary reducer pressure flow piston 3目 錄摘要 .............................................................................................................................1Abstract .....................................................................................................................2目 錄 .........................................................................................................................3前 言 .........................................................................................................................5第一章 泵的總體設(shè)計(jì) ...............................................................................................7第二章 原動(dòng)機(jī)的選擇 ...............................................................................................9第三章 吸漿管與排漿管的選擇與直徑計(jì)算 .........................................................12第四章 泥漿泵零件選擇及其強(qiáng)度的計(jì)算 .............................................................134.1 機(jī)架 ...........................................................................................................134.2 泵體 ...........................................................................................................134.3 連桿十字頭連接處銷子強(qiáng)度的計(jì)算 .......................................................144.4 柱塞上螺紋強(qiáng)度計(jì)算 ...............................................................................164.4.1 螺紋的選擇和強(qiáng)度校核 ................................................................164.4.2 螺紋連接的防松方式的選擇 ........................................................174.5 泵體壁厚強(qiáng)度計(jì)算和選擇 ........................................................................184.6 空氣室容積及強(qiáng)度計(jì)算和選擇 ...............................................................184.7 減速器的選擇和計(jì)算 ...............................................................................204.8 V 帶傳動(dòng)的計(jì)算 ......................................................................................234.9 軸的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 ...............................................................................264.9.1 估算軸徑 d ....................................................................................274.9.2 軸的受力分析 ................................................................................274.9.3 驗(yàn)算軸徑 .....................................................................................314.10 軸承選擇 ..................................................................................................314.10.1 軸承壽命計(jì)算 ..............................................................................324.10.2 靜載荷計(jì)算 ..................................................................................324.11 軸上鍵的選擇 .........................................................................................334.11.1 平鍵的選擇 .................................................................................334.11.2 平鍵的強(qiáng)度校核 .........................................................................3344.11.3 花鍵的選擇 .................................................................................344.11.4 花鍵的強(qiáng)度校核 .........................................................................344.12 活塞密封圈的選擇 ..................................................................................344.13. 泵的潤(rùn)滑 ...............................................................................................35第五章 泵的使用和維護(hù) .........................................................................................365.1 用途 ............................................................................................................365.2 結(jié)構(gòu) ............................................................................................................365.3 安裝 ............................................................................................................365.4 維護(hù)與保養(yǎng) ...............................................................................................37第六章 XQB75/3.5 型泥漿泵的經(jīng)濟(jì)可行性分析 ...................................................38第七章 結(jié) 論 .........................................................................................................39參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................40附錄 1 專題 ..............................................................................................................41附錄二 外文翻譯 .....................................................................................................49英文文獻(xiàn) ...........................................................................................................49中文翻譯 ...........................................................................................................60致謝 ...........................................................................................................................685前 言灌用泥漿泵是一種新型的非標(biāo)準(zhǔn)工程機(jī)械，走向市場(chǎng)至今已有多年的歷史。可是，直到今天，仍然沒有一種較理想的機(jī)型來(lái)滿足用戶的需求。流行在市場(chǎng)上的灌用泥漿泵種類很多，但都存在著柱塞的密封件不耐磨的致命缺陷，使用壽命最長(zhǎng)不超過(guò) 60 小時(shí)。更換密封件需投入大量的人力、財(cái)力，用戶難于承受。其次，泵的結(jié)構(gòu)大多數(shù)復(fù)雜、笨重、體積大；野外露天作業(yè)進(jìn)隧道施工搬運(yùn)困難。為了解決這些問(wèn)題，一種新型的體積輕便、使用壽命長(zhǎng)的灌用泥漿泵的研制和開發(fā)就顯的尤為重要。目前，在世界范圍內(nèi)泥漿泵的技術(shù)發(fā)展，美國(guó)處于領(lǐng)先地位， 其次是俄國(guó)，俄國(guó)近幾年來(lái)對(duì)三缸單作用泵的發(fā)展較快。我國(guó)鉆探用泥漿泵與美國(guó)、俄國(guó)同類型泵的先進(jìn)水平對(duì)比，容積效率和質(zhì)量比等方面達(dá)到了先進(jìn)水平，唯有總效率還有差距，也就是說(shuō)機(jī)械效率偏低，美國(guó)和俄國(guó)的泵的機(jī)械效率一般為９０％ 左右，而我國(guó)僅為85％左右。這主要是因?yàn)槲覈?guó)機(jī)械制造精度較差，表面粗糙度值較大，裝配質(zhì)量也較差之故。因此，為了使我國(guó)鉆探用泥漿泵易損件使用壽命達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，必須在三個(gè)方面下功夫 ：一是要盡快研制和應(yīng)用抗磨損、抗腐蝕、價(jià)格合理的新型合成橡膠；二是要研制有效實(shí)用的泥漿凈化系統(tǒng)，并應(yīng)用到鉆探使用中，使泥漿的含砂量控制在0．5％以下，或者使用無(wú)固相優(yōu)質(zhì)泥漿，三是適當(dāng)降低沖次和加長(zhǎng)沖程，雖然會(huì)帶來(lái)增大泵的體積和加重質(zhì)量以及提高制造成本的問(wèn)題，但其經(jīng)濟(jì)效益的提高還是可取的。國(guó)外泵業(yè)發(fā)展迅速，高科技的發(fā)展和應(yīng)用起了致關(guān)重要的作用，如CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)了泵的設(shè)計(jì)多樣化，生產(chǎn)朝多品種、小批量方向發(fā)展。制造技術(shù)的提高給泵業(yè)的發(fā)展注入了新的力量，由合成纖維、陶瓷及聚四氟乙烯等材料制成的低摩擦壓縮填料和石棉填料相比，在多方面顯出了優(yōu)勢(shì)，顯示了新的生命力。國(guó)內(nèi)泵業(yè)就近幾年來(lái)發(fā)展很迅速，生產(chǎn)的能力已具有了相當(dāng)大的規(guī)模，在原有的基礎(chǔ)上開發(fā)研究新產(chǎn)品，引進(jìn)國(guó)外的工藝及技術(shù)。如泵計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD 系統(tǒng)，中國(guó)泵制造業(yè)與相關(guān)行業(yè)信息計(jì)算機(jī)運(yùn)程通訊系統(tǒng)等新技術(shù)的設(shè)計(jì)和開發(fā)促進(jìn)了我國(guó)泵業(yè)技術(shù)水平的提高。綜上所述，無(wú)論在國(guó)內(nèi)、國(guó)外，新型6輕便的灌用泥漿泵還不是很多，而現(xiàn)在對(duì)此泵的需求量卻在日益增大。通過(guò)調(diào)研了解到，以往灌用泥漿泵的體積都比較大，整體看起來(lái)比較笨重，結(jié)構(gòu)一般都是三缸單作用，三缸泵流量大，壓力大，比較受歡迎，但目前的三缸泵也存在著由于密封圈壽命太短，軸承蓋容易損壞，勞動(dòng)強(qiáng)度大，適應(yīng)差等缺點(diǎn)。而傳動(dòng)則采用傳統(tǒng)古老的 V 行夾織物成組橡膠密封圈，難于承受細(xì)碎的砂石和微顆粒水泥漿介質(zhì)，使用壽命最長(zhǎng)不超過(guò) 60 小時(shí)，就需要經(jīng)常更換密封件。鑒于以上原因，我們決定開發(fā)輕便的灌用泥漿泵。其存在主要問(wèn)題是：液力部件耐磨性差，壽命短，可靠性低。為了解決上述問(wèn)題，本項(xiàng)目擬設(shè)計(jì)的灌用泥漿泵的特點(diǎn)：一是采用更好的密封材料，提高密封件的耐磨性和使用壽命；二是采用行星減速器內(nèi)置大皮帶輪內(nèi)的結(jié)構(gòu)，使其體積小，重量輕，便于搬運(yùn)。經(jīng)過(guò)幾次方案討論決定，輕便灌用泥漿泵應(yīng)具有以下特點(diǎn)：1.經(jīng)濟(jì)耐用可靠，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉；2.體積小，重量輕，便于搬運(yùn)；3.密封件更換時(shí)間短，使用壽命長(zhǎng)；4.操作簡(jiǎn)單，維修方便；5.適用于壩基工程，巖基帷幕灌漿等多種場(chǎng)合；6.動(dòng)力為電機(jī)。7第一章 泵的總體設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)調(diào)研和幾次方案論證，考慮到工作現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)，從實(shí)際實(shí)用的角度出發(fā)，確定方案如下：1. 考慮到多種場(chǎng)合的野外作業(yè)，動(dòng)力可選擇電機(jī)；2. 考慮到使流量更加平滑穩(wěn)定，增加一個(gè)空氣室；3. 考慮到密封件容易損壞，需經(jīng)常更換，選擇新型的密封材料聚四氟乙烯，可延長(zhǎng)使用壽命；4. 考慮到泵體容易損壞，選用高強(qiáng)度材料，提高承載能力；5. 柱塞選用更好的材料，提高柱塞耐磨性，延長(zhǎng)柱塞使用壽命。6. 在滿足上述要求的同時(shí)，盡量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，適合于搬運(yùn)。盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，系列化。工作原理此泥漿泵是采用單缸雙作用柱塞泵工作。由電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)輸入動(dòng)力，通過(guò)行星減速器減速。經(jīng)偏心輪將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)雙作用柱塞泵作功。柱塞泵的進(jìn)漿室、排漿室各有兩個(gè)鋼球組成的單向控制閥（如下圖所示） 。當(dāng)活塞桿向左驅(qū)動(dòng)時(shí)，缸體右腔進(jìn)漿（單向閥 F2 打開，單向閥 F4 關(guān)閉） ，缸體左腔排漿（單向閥 F3 打開，單向閥 F1 關(guān)閉） 。當(dāng)活塞桿向右8圖 1.1驅(qū)動(dòng)時(shí)，缸體左腔進(jìn)漿（單向閥 F1 打開，單向閥 F3 關(guān)閉） ，缸體右腔排漿（單向閥 F4 打開，單向閥 F2 關(guān)閉） 。 （見以上工作原理圖 1.1）除此之外,在主通路上安裝空氣力表用來(lái)調(diào)整泵在抽吸過(guò)程中產(chǎn)生的波動(dòng)大小。9第二章 原動(dòng)機(jī)的選擇泵的原動(dòng)機(jī)類型應(yīng)根據(jù)動(dòng)力來(lái)源、工廠或裝置能量平衡、環(huán)境條件、調(diào)節(jié)控制要求以及經(jīng)濟(jì)效益而定。現(xiàn)今電動(dòng)機(jī)主要有鼠籠式和線繞式兩種，三向交流鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)是石化裝置用泵的主要原動(dòng)機(jī)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、價(jià)格較低、體積緊湊、啟動(dòng)及運(yùn)行均較方便可靠的優(yōu)點(diǎn)。但是它不能經(jīng)濟(jì)、方便地實(shí)現(xiàn)范圍較廣的平滑調(diào)速、運(yùn)行中必須從電網(wǎng)吸收滯后的無(wú)功電流而使電網(wǎng)功率因素變低，一般不適于大型泵及調(diào)速泵，而多用于中、小型泵。相比之下，三相交流繞線型電機(jī)和三相交流同步電機(jī)，則可用于對(duì)啟動(dòng)、調(diào)速、改善電網(wǎng)功率因數(shù)、大功率、高效率、轉(zhuǎn)速恒定等有特殊要求的場(chǎng)合，但用于驅(qū)動(dòng)泵的不多。直流電機(jī)雖有調(diào)速性好、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)，但需直流電源，造價(jià)高，維修較復(fù)雜，一般也不常用于生產(chǎn)裝置中。當(dāng)需要改變工廠的蒸汽平衡，對(duì)裝置中大型泵或需調(diào)速等特殊要求的泵，可采用氣輪機(jī)作泵的原動(dòng)機(jī)。隨著石化裝置技術(shù)水平及經(jīng)濟(jì)性的提高，采用反轉(zhuǎn)離心泵或液力透平作為泵的輔助或主要原動(dòng)機(jī)，以回收壓力液流的可用能量；采用調(diào)速或多速電機(jī)，或采用電磁的、液力的、機(jī)械的耦合器以達(dá)到泵調(diào)速的目的等技術(shù)，近年來(lái)已應(yīng)用于石化裝置。此外，在特定的情況下，也有用蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、燃汽機(jī)等作為泵的原動(dòng)機(jī)的。然而，電機(jī)的選擇還要根據(jù)某些參數(shù)才能確定最終的電機(jī)型號(hào)計(jì)算過(guò)程如下：由已知參數(shù)可知 Q=75/min，P=3.5Mpa.而根據(jù)公式 F=AP 可得，F(xiàn)=3.5× ×3.14× =4846N61020.1其中 F——主軸所受的軸向力10A——運(yùn)動(dòng)活塞的截面積P——作用在軸上的最大壓力由以上便可得主軸的轉(zhuǎn)矩 T：T=Fr=4846×51× =247.146N.m310?根據(jù)公式， P= ，可得2MP??P= =443.45 /r47.6.435cm其中 p——為排量；M —— 為轉(zhuǎn)矩 ； P——為最大壓力；又由 Q= ，可得軸的轉(zhuǎn)速 r= ，10r10Qp?r= =170r/min；7543.其中 Q——為流量（L/min） ；P——為排量（ /r） ；cm最終根據(jù)以上所求的參數(shù)，可根據(jù)公式 T=9550 求得軸的輸出功率pnP= = =4.39Kw；950Tn247.1605?取每級(jí)齒輪的傳動(dòng)效率為 0.97，帶的傳動(dòng)效率為 0.92?？伤愕秒姍C(jī)的輸出功率為 P= =5.08Kw。.327?一般的，Y 系列是供一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，具有效率高、性能好、噪音低、振動(dòng)小、體積小、重量輕、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。而 Y 系列電動(dòng)機(jī)主要擁有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高、啟動(dòng)電流小等優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)以上的敘述和有關(guān)計(jì)算，決定選擇 Y132S-4 型三向異步電動(dòng)機(jī)，其功率為 5.5Kw，轉(zhuǎn)速為 1440r/min，重量為 95Kg。即 Y132S-114，5.5Kw、1440r/p。此系列的電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)：1 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高、啟動(dòng)電流小，效率較高，損耗少，運(yùn)行可靠，運(yùn)行溫度低；2 由于其結(jié)構(gòu)型式為封閉式，因此可以在塵土飛揚(yáng)、水土飛濺的環(huán)境中使用，在比較潮濕及有輕微腐蝕性氣體的環(huán)境中也能有較長(zhǎng)的使用壽命。12第三章 吸漿管與排漿管的選擇與直徑計(jì)算3.1 吸漿管直徑計(jì)算dx=（4Q ‘/πv X） 1/2=[4×90.90/（3.14×13×60）] 1/2=0.180mm取 φ20mm式中：v X—液流在吸入管中的流速 取 vX=1.3 m/S=13 dm/SQ‘—計(jì)算流量 Q‘=Q/η V=75/0.825=90.90L/min3.2 排漿管直徑計(jì)算dp=（4Q ‘/πv p） 1/2=（4×90.90/（3.14×20×60） ） 1/2=0.272mm取 φ30mm式中：v p—液流在排水管中的流速 取 vp=2m/S=20 dm/S3.3 漿管的選擇根據(jù)工作壓力和按上式求得的管子的內(nèi)徑，選擇膠管的尺寸規(guī)格。對(duì)于頻繁，經(jīng)常扭者要降低 40%。膠管在使用及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意下列事項(xiàng)：（1） 膠管的彎曲半徑不宜過(guò)小，膠管與管接頭的連接處應(yīng)留有一段直的部分，此段長(zhǎng)度不應(yīng)小于關(guān)外半徑的兩倍。（2） 膠管的長(zhǎng)度應(yīng)考慮到膠管在通入壓力液后，長(zhǎng)度方向?qū)l(fā)生收縮變形，一般收縮量為管長(zhǎng)的 3-4%。因此，膠管安裝時(shí)應(yīng)避免處于拉緊狀態(tài)。（3） 膠管在安裝時(shí)應(yīng)保證不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，為了便于安裝，可沿管長(zhǎng)涂以色紋，以便檢查。（4） 膠管的管接頭軸線，應(yīng)盡量放置在運(yùn)動(dòng)的平面內(nèi)，避免兩端互相運(yùn)動(dòng)時(shí)膠管收扭。（5） 膠管應(yīng)避免與機(jī)械上尖角部分相接觸和摩擦，以免管子損壞。13第四章 泥漿泵零件選擇及其強(qiáng)度的計(jì)算泥漿泵零件強(qiáng)度的計(jì)算是按皮帶傳動(dòng)，電機(jī)功率 5.5Kw，泵的額定壓力P=3500N/cm2 ，流量 ，柱塞 D=８0mm 來(lái)進(jìn)行的。375/minqc?4.1 機(jī)架機(jī)架是由 8#槽鋼、平墊板、撐管、加固筋等結(jié)構(gòu)件焊接而成。4.2 泵體泵體可實(shí)現(xiàn)吸、排水泥漿功能。泵體由主軸、偏心套、連桿、滑套、十子頭、活塞銷等組成。泵頭由拉桿、柱塞、漿缸、閥座、閥蓋、球閥、進(jìn)漿室、排漿室、進(jìn)漿膠管接頭、空氣室等組成。行星軸和主軸均安有圓錐滾子軸承，既能承受向心力又能承受斜齒輪產(chǎn)生的軸向分力，有較高的抗彎強(qiáng)度。柱塞和拉桿都采用兩道 C 形滑環(huán)組合密封，能承受高壓，高溫度 250 ，低溫-100 ，耐磨，自潤(rùn)滑，適用于水、水泥漿、0c0c砂漿、礦物油、酸、堿等各類介質(zhì)。柱塞通過(guò)一套冷卻裝置降低溫升，只需要把膠皮水管一端接近直通管接頭，冷卻水即可進(jìn)入冷卻水管，冷卻拉桿、柱塞。泵的進(jìn)口為 ，設(shè)置在進(jìn)漿室的右側(cè)、內(nèi)孔為 ，有膠管一端25m? 50m?接進(jìn)漿膠管接頭，另一端接水泥漿攪拌桶出口。攪拌機(jī)的出漿口必須高于或等于進(jìn)漿膠管接頭孔的高度，使?jié){涂順利的被泵吸入。泵的出口為 ，纖維編織兩層高壓膠管制 ，接排漿室膠管接3025頭。4.3 連桿十字頭連接處銷子強(qiáng)度的計(jì)算14銷的類型可根據(jù)工作要求選定，用于聯(lián)結(jié)的銷，其直徑可根據(jù)聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按經(jīng)驗(yàn)確定，必要時(shí)再作強(qiáng)度較核。定位銷通常不受載荷或只受很小的載荷，數(shù)目不能少于兩個(gè)。銷在每一個(gè)被聯(lián)結(jié)的件內(nèi)的長(zhǎng)度約為銷直徑的 1-2 倍，定位銷的材料通常選 35、45 鋼，并進(jìn)行硬化處理，根據(jù)工作需要也可以選用 30CrMnSiA、1Cr13、2Cr13、H62和 1Cr18Ni9Ti 等材料；彈性圓柱銷多采用 65Mn，其槽口位置不應(yīng)裝在銷子受壓的一面，要在裝配圖上表示出槽口的方向。設(shè)計(jì)安全銷時(shí)，應(yīng)考慮銷剪斷后要不易飛出和要易于更換。安全銷的材料可選用 35、45、50 鋼或 T8A、T10A 等，熱處理后硬度為 30-36HRC；銷套材料可選用 45 鋼、35SiMn、40Cr 等，熱處理后的硬度為 40-50HRC。安全銷的直徑應(yīng)按銷的抗剪強(qiáng)度 τ b進(jìn)行計(jì)算，一般可取 τ b =（0.6-0.7）σ b。根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，選擇 45 鋼 d=16mm 的圓柱銷。材料：45 號(hào)鋼機(jī)械性能：σ s=36000N/cm2 σ b=61000N/ cm2[σ]= σ s/1.5=24000N/ cm2（1） 外加負(fù)荷 P=πD 2P/4=Π×5.5 2200/4=4749.25N（2） 各支點(diǎn)反力 FA， FB∑Z=0FA+ FB= P=4749.25N∑M A=018 P－36 F B=0解得：FB=2374.625NFA =2374.625N（3） 各支點(diǎn)彎矩如圖 4.1MA=MB=0MC=18FA=4274.3N.cm (4)按彎曲強(qiáng)度計(jì)算從圖 4.1 的彎矩圖可知危險(xiǎn)短面為 C 處截面，截面 C 處的抗彎摸量 WW=0.1d3=0.1×1.63=0.41 cm 3截面 C 處的彎曲應(yīng)力 σ W15σ W=MC/W=4274.3/0.41=10425 N/ cm2 安全系數(shù) nn=[σ]/ σ W=24000/10425=2.3 安全圖 4.1 彎矩圖（5）按剪切強(qiáng)度計(jì)算由于此銷為雙剪切故剪力 Q=P/2=2374.625N剪應(yīng)力 τ= Q/F=2374.625X4/1.62π=1182 N/ cm 2安全系數(shù) n=[τ]/ τ=8150/1182=6.9 安全式中：[τ]—許用剪應(yīng)力[τ]=8150 N/ cm 2 （6）按擠壓強(qiáng)度計(jì)算擠壓應(yīng)力 σ JYP/FJY=4749.25/1.6X2.4=1237 N/ cm2 安全系數(shù) n= [σ JY] /σ JY=5100/1237=4.12 安全式中：[σ JY]—擠壓剪應(yīng)力[σ JY]=5100 N/ cm2 綜上所敘連桿小頭銷子直徑為 16mm 滿足強(qiáng)度要求。4.4 柱塞上螺紋強(qiáng)度計(jì)算4.4.1 螺紋的選擇和強(qiáng)度校核螺紋強(qiáng)度校核是假定螺紋只沿螺紋中徑傳力，而不受徑向力的影響。而且只有半數(shù)螺紋參加工作，螺紋工作圈數(shù)之間載荷均勻分配，內(nèi)螺紋之間沒有間隙。此外，本柱塞螺紋是當(dāng)作松聯(lián)接，及受剪切載荷作用的聯(lián)接來(lái)計(jì)算的。16圖 4.2 螺紋計(jì)算簡(jiǎn)圖材料：45 號(hào)鋼機(jī)械性能：σ s=36000 N/ cm2σ b=61000 N/ cm2 [σ]= σ s /1.5=24000 N/ cm2計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖 4.2主要尺寸公稱尺寸 d =2 cm 內(nèi)徑 d 1= 1.7835 cm 螺 距 s=0.2 工作高度 h=0.10825 螺紋梯形寬度 b=2htg300 =0.15 旋上差寬 l=2.2 cm 旋入等容 Z =2.2/0.2=11（1）按彎曲強(qiáng)度計(jì)算彎曲應(yīng)力：σ=2M/2W=2X257/11X0.021=2225 N/ cm 2式中：M—彎矩17M=h P /2=0.10825×4749.25/2=257 N. cm W—一圈的抗彎摸量W=πd 1b2/6=π1.7835× 0.15 2/6=0.021 cm3安全系數(shù) n= [σ] /σ=24000/2225=10.7（2）按剪切強(qiáng)度計(jì)算剪切應(yīng)力：τ=2Q/（ZF τ ）=2×4749.25/（11×0.84）=1028N/cm 2式中：F τ —一圈的剪切面積Fτ =πd 1b=3.14×1.7835×0.15=0.84 cm2安全系數(shù) n= [τ] /τ=72000/1028=7式中：[τ]—許用剪切應(yīng)力[τ]= σ S/5=36000/5=7200 N/ cm2（3）按擠壓強(qiáng)度計(jì)算擠壓應(yīng)力 σ JY =2Q/（ZF JY）=2×4749.25/（11×0.643）=1343 N/ cm 2 式中： F JY—一圈的擠壓面積FJY=π（d 2— d12）/4=π（2 2— 1.78352）/4=0.634cm 2安全系數(shù) n= [σ JY] /σ JY=28800/1343=21.45 安全 [σ JY]—許用擠壓應(yīng)力[σ JY]= σ S/1.25=36000/1.25=28800 N/ cm24.4.2 螺紋連接的防松方式的選擇連接螺紋通常均能滿足自鎖條件（φ＜ρ） ，且擰緊后螺母和螺栓頭部支撐面存在著摩擦力。因此，在靜載荷且工作溫度變化不大時(shí)，可保證連接自鎖而不松退。但在沖擊、振動(dòng)或變載荷的作用下，或在高溫、溫度變化較大的情況下，仍會(huì)出現(xiàn)聯(lián)結(jié)松動(dòng)甚至松退，使機(jī)器不能正常工作甚至造成嚴(yán)重事故。因此，對(duì)螺紋聯(lián)結(jié)必須采取有效的防松措施，以保證正常的工作。按防松原理，螺紋聯(lián)結(jié)的防松方法可分為摩擦防松、機(jī)械防松和破壞螺紋副防松等幾種。根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，選擇摩擦防松中的防松螺母來(lái)擰緊防松。此處用 GB/T6170-2000 六角頭防松螺母瑣定于被聯(lián)結(jié)件上，防松可靠。4.5 泵體壁厚強(qiáng)度計(jì)算和選擇材料：蠕墨鑄鐵 18機(jī)械性能： σ b=330 N/ cm2 σ S=230 N/ cm2許用安全系數(shù)[S]=2—3.5 取[S] =3.5則[σ]= σ/[S ]=23000/3.5=6571.429 N/ cm 2實(shí)際壁厚 δ=8 mm=0.8cm（1） 按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算δ= r 1P/([σ]－0.6p)+C=200×2/(6571.43-0.6×200)+0.8= 0.662cm7.7Kw。1cp2. 由于環(huán)境溫度的影響，應(yīng)驗(yàn)算熱平衡時(shí)臨界功率 > ,按已知條件1Gpt查表 2-8、表 2-9、表 3-17、得 =1， =1，因?yàn)?=5.5/111.11=4.9%，用1f2f1p插值法得 =13f=5.5×1×1×1=5.5Kw1tp?123f通過(guò)查表 3-15 得 =21Kw>5.5Kw.1Gp工作狀態(tài)的熱功率小于減速器熱平衡功率，因此無(wú)需增加冷卻措施。3. 行星減速器各齒輪參數(shù)行星減速器選用 型雙聯(lián)機(jī)構(gòu)，行星輪 n=3，i=6；W1）中心輪 參數(shù)Z23=30； ； ； ；1Z3m?； 94.631md?24.5B?， 0.26Xn??018?旋向向左。2） 行星輪 參數(shù)2=30； ；旋向向左；Z3?； 54d； 2B?； 0.26Xn； 018??；80.4712a?3）行星輪 參數(shù)z?=18； = =0.8； ；2?3m?； 2d?94.63;m?20;B?n018??旋向右旋。 80.47a?4.8 V 帶傳動(dòng)的計(jì)算帶傳動(dòng)是由固聯(lián)于主動(dòng)軸上的帶輪、固聯(lián)于從動(dòng)軸上的帶輪和緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶組成的。當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶和帶輪間的摩擦（或嚙合） ，便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳動(dòng)一定動(dòng)力。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、造價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)，所以此次設(shè)計(jì)中選用了帶傳動(dòng)。在帶傳動(dòng)中，常用的有平帶傳動(dòng)，V 帶傳動(dòng)，多楔帶傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)等。在一般機(jī)械中，應(yīng)用最廣的是帶傳動(dòng)。V 帶傳動(dòng)較其它帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力。這是 V 帶傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)。因此，我選用了 V 帶傳動(dòng)。(1)計(jì)算功率Pi=N=1.1×5.5=6.05kw式中: K g=工作情況系數(shù) K g=1.1(2)膠帶型號(hào)的選擇根據(jù) P i=6.05kw 及 n1=1440r/min由參考文獻(xiàn)[1]圖 8-8 選定 B 型膠帶 (3) 傳動(dòng)比為 i=2.16 ； (4)小帶輪直徑 D1的確定 24根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]圖 8-8 選 =123mm1d(5)大帶輪直徑 D2的計(jì)算 =i （1- ）=2.16 100 （1-0.01）=265.74mm2d1??其中， ——小帶輪直徑（mm） ；i ——傳動(dòng)比；——彈性滑動(dòng)率；?由表 8-9 可查得，大帶輪直徑 為 266mm。2d(6)帶速 VV=π n/(60×1000)=3.14×100×1440/（60×1000）1d=7.536m/s 速度在 5～25 m/s 的范圍內(nèi)，合適(7) 初定軸間距 a00.7( + )≤a 0≤2( + )1d21d20.7(123+266)≤a 0≤2(123+266)282.3≤a 0≤778取 a0=560mm(8)初算膠帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 L0L0=2 a0+π( + )/2+( - )2/4a02d1d1=2×300+π(266+123)/2+(266-123) 2/(4×560)=600+610.73+9.12=1219.85mm選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Li=1250mm〈查參考文獻(xiàn)[1]表 8-2〉(9) 實(shí)際中心距 aa=a0+(Lp-L0)/2=300+(1250-1219.85)/225=398mm(10)小帶輪包角 α 1α 1= －60×（ - ）/a80?2d1= －60×(266-123)/398?= > 合適143.520(11)單根膠帶傳遞的功率 N0根據(jù)：n 1=1440r/min =100mm1d查得 P 0=1.32kw〈查參考文獻(xiàn)[1]表 8-5a 〉(12)單根膠帶傳遞功率的增量△P 0根據(jù) i=n1/n2=960/255=3.76 n1=960r/min查得△P 0=0.15 kw〈查參考文獻(xiàn)[1]表 8-5b〉(13)膠帶根數(shù)Z= L iKP??)(0?= =2.966.5(1.32)91.?取 Z=3式中 Kα －包角系數(shù) Kα =0.91KL〈查參考文獻(xiàn)[1]表 8-8〉KL －長(zhǎng)度系數(shù) KL =0.91 〈查參考文獻(xiàn)[1]表 8-8〉(14)單根膠帶的預(yù)緊力 F0F0=500（ ） +m15.2??dpzv2=500（ ） +0.1×9.6.73?2.5=146.05N式中：q－皮帶每米長(zhǎng)的重量 26q=0.1kg/m〈查參考文獻(xiàn)[1]表 8-4〉(15)帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸1.小帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸確定由所選電機(jī)的類型，Y132S-4 型三向異步電動(dòng)機(jī)。起軸伸直徑 d=38mm，長(zhǎng)度 L=88mm，故小帶輪軸孔的直徑應(yīng)取 =38mm，轂長(zhǎng)應(yīng)小于 88mm。0d由表 14-18 查得，小帶輪應(yīng)為實(shí)心軸。輪槽尺寸及輪寬應(yīng)按表 14-16 計(jì)算，可得=11mm， =3mm， =11mm，e=15mm， =10mm， =6mmdbahf minfin?。=80mm。取 。(1)2Bzef???038??2.大帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸確定根據(jù)小帶輪尺寸的選定，以及以上關(guān)于帶輪傳動(dòng)的計(jì)算和減速器的結(jié)構(gòu)尺寸，可得，=14mm， =3mm， =15mm，e=19mm， =12mm， =7.5dbahf minfin?mm。=120mm。取(1)2Bzef???38???4.9 軸的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核材料：40Cr機(jī)械性能：調(diào)質(zhì)后 σ b=7500N/cm2 σ s=5200 N/ cm2E=210 E= 37000N/ cm24.9.1 估算軸徑 dd≥A（P/W） 1/3 =5×10-3（5.5×10 3/255） 1/3=0.0453m式中:A－與材料有關(guān)的系數(shù)A =5×10-3 考慮開鍵槽應(yīng)增大 10～15%，然后將軸徑圓整，取軸徑 d=48cm 274.9.2 軸的受力分析(1) 由于皮帶傳動(dòng)產(chǎn)生的作用力 QQ=1781.8NQx=Qcosθ=1781.8cos19.5 ○ =1679.6NQy=Qsinθ=1781.8sin19.5 ○ =594.8N(2) 由于缸內(nèi)壓力對(duì)軸的作用假設(shè)條件:(a) 只計(jì)算缸內(nèi)的作用力,其它構(gòu)件的慣性力忽略不計(jì),因軸的轉(zhuǎn)速較低..圖 4.5 軸受力圖(b) 由于法向力所引起的產(chǎn)生應(yīng)力,切向力所引起的切向應(yīng)力及起扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的切應(yīng)力是同時(shí)存在.(c) 偏心裝置上產(chǎn)生的力如圖 4.5 所示(d) 切向力 T:T=Psin(α+β)/cosβ法向力 Z:Z=Pcos(α+β)/cosβ式中：α－偏心角度β－連桿的偏角由于缸內(nèi)壓力所引起的連桿偏心機(jī)構(gòu)的力是變化的，通過(guò)對(duì)泵軸的受力分28析，可知當(dāng) α E=360○ 時(shí) ZE=Zmax，T Z=0，缸正處于排液狀態(tài)，軸受力最惡劣，其中L/sin60○ =γ/sinβ即 sinβ=γsin60 ○ /L=25 /（190×2）=0.113953β=6.54 ○ β F=β D=β高壓缸:Z E=π×5.5 2×200/4=4749.25NTE=0ZD=πD 2P cos(α D+β D)/（4 cosβ D）=2827.25NTD=πD 2P sin (α D+β D)/（4cosβ D）=3851.6N低壓缸:Z F=πD 2P cos (α F +β F)/（4cosβ F）=141.36NTF=πD 2P sin (α F +β F)/（4cosβ F）=192.58N將以上各力分別向水平及垂直面上投影,見圖 4.6aXD= ZD cos30○ －T D cos60○ =522.7NYD= ZD sin30○ －T D sin60○ =4748.2NXE= 0YE= 4749.25NXF = Z F cos 30○ －T F cos 60○ =235NYF = ZF SIN30○ + TF SIN 60○ =237N由于 TD ,TF而產(chǎn)生的扭矩MND=TDγ=3851.6×25×10 -3=96.29N·mMNF=TFγ=192.58×25×10 -3=4.8N·m軸所傳遞的扭矩M=N/W=30×4×103/(3.14×255)=149.79 N·m(3)各支點(diǎn)反力X 平面見圖 5.7a∑M A=0QX×74+XD×152.5+XF×245.4－X B×305=0NXB=(1709×74+522.7×152.5+26.1×245.5)/305=697N∑X=0XA= XB+ QX－X D－X F=697+1709－522.7－261=1857.2NY 平面見圖 5.7a∑M A=029QY×74+YE×59.5+YD×152.5－Y F×245.5－Y B×305 =0NYB=(589×74+4749.25×59.5+4748.2×152.5－237×245.5)/305=3253N∑Y=0YA=YE+YD－Q Y－Y=4749.25+4748.2－589－237－3253=5417.4N圖 4.6a 水平面彎矩圖 4.6b 垂直面彎矩圖 4.6c 合成彎矩(4)彎矩30水平面見圖 4.6aMXA =－Q X×74×10-3=－1707×74×10 -3=126.4 N·mMXE=(－Q X×135.5－X A)=(－1709×319.5+1857.2×545)×10 -3=117.6N·mMXF=(－Q X×319.5+ XA×245.5+ XD×93)×10-3=(－1709×319.5+1857.2×245.5+522.7×93)×10 -3=41.4 N·mMXD=(－Q X×226.5+XA×125.3)×10-3=(－1709×226.5+ 1857.2×125.3)×10 -3=104.2 N·mMXC=0 MXB=0 垂直面見圖 4.6bMYA=－Q Y×74×10-3=－589×74×10 -3=－43.6 N·mMYE=(－Q Y×133.5－Y A ×59.5)×10-3=(－589×133.5－5419×59.5) ×10-3=－401 N·mMYD=(－Y B×152.5－Y F×93)×10-3=(－3253×152.5×237 ×93)×10-3=－518.1 N·mMYF=－Y B×59.5×10-3=－3253×59.5×10 -3=－193.6 N·mMYB =0 MYC=0 合成彎矩見圖 4.6cMA =( MXA2+ MYA2)1/2=( 126.42+ 43.62)1/2=133.7N·mME =( MXE2+ MYE2)1/2=(117.62+ 4012)1/2=417.9N·mMD =( MXD2+ MYD2)1/2=(104.22+ 518.12)1/2=528.5N·mMF =( MXF2+ MYF2)1/2=(41.42+ 193.62)1/2=197.9N·m最大彎矩MMAX = MD =528.5N·m最大扭矩MnMAX = MND + MNF =96.29+4.8=101.09N·m4.9.3 驗(yàn)算軸徑由資料查得 40Cr d≤100mm 時(shí)σ b=7500N/cm2 σ s=5200N/cm2 σ -1=37000N/cm2 H=241～286D 截面 K=1.71 k τ =1.465K=1.95 kτ =1.795應(yīng)用過(guò)盈配合公式31d≥ 3122][.0)()(????nawaMKMwa= MD =528.5 N×M=52850 N·cmMna= MNMAX /2=101.09/2=50.545 N·m =5054.5 N·cm= =0.69%bs?7502取[S]=1.8[σ -1]=σ -1/[S]=37000/1.8=20550 N/ cm2d≥ =44.69
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