2713 高壓均質機傳動端的設計
2713 高壓均質機傳動端的設計,高壓,均質機,傳動,設計
江 南 大 學繼 續(xù) 教 育 學 院 （ 系 ） 數(shù) 控 技 術 專 業(yè)畢 業(yè) 設 計 任 務 書一、題目及專題：１、題目 高壓均質機傳動端的設計及運動仿真 ?。病ｎ} 二、課題來源及選題依據(jù)高壓均質機是食品加工工業(yè)的重要設備之一，在提高乳制品如牛奶、冰淇淋和果汁等的質量方面，重要性尤為突出。此外，高壓均質機還廣泛應用于醫(yī)藥和化工生產(chǎn)。目前，國內(nèi)對均質機的研究還很不夠，生產(chǎn)的機型也較為陳舊。為此選擇高壓均質機作為畢業(yè)設計課題，能綜合提高學生分析問題、解決問題的能力。 高壓均質機較國外落后了近八十個年頭。水平相對比較低，無論是材料選擇，加工精度、使用壽命、規(guī)格品種、應用領域及能源消耗，都與國際先進水平有著不小的差距，這顯示我國均質機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展任重而道遠。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求：1.設計技術圖樣折合 A0 不少于二張。 2.設計說明書一份，字數(shù)不少于 10000 字。 3.了解均質原理，比較均質形式。 4.高壓均質機的設計計算。 5.高壓均質機的總體設計，高壓端結構和均質頭結構設計。 四、接受任務學生：數(shù)控 70202 班 姓名 李雅 五、開始及完成日期：自 2007 年 10 月 15 日 至 2007 年 11 月 23 日六、設計（論文）指導（或顧問）：指導教師 簽名簽名教 研 室 主 任〔學科組組長研究所所長〕 簽名院長(系主任) 簽名2007 年 11 月 23 日 編號 畢 業(yè) 設 計題目：高壓均質機傳動端的設計及運動仿真繼續(xù)教育 學院 數(shù)控技術 專業(yè)學 號： 20051482 學生姓名： 李 雅 指導教師： 裘 子 劍 07 年 11 月 大專（脫產(chǎn)）畢業(yè)設計開 題 報 告 書題 目 高壓均質機傳動端的設計及運動仿真姓 名 李雅 學 號 20051482專 業(yè) 數(shù)控技術指導教師 裘子劍 職 稱2007 年 10 月課題來源高壓均質機是食品加工工業(yè)的重要設備之一，在提高乳制品如牛奶、冰淇淋和果汁等的質量方面，重要性尤為突出。此外，高壓均質機還廣泛應用于醫(yī)藥和化工生產(chǎn)。目前，國內(nèi)對均質機的研究還很不夠，生產(chǎn)的機型也較為陳舊。為此選擇高壓均質機作為畢業(yè)設計課題，能綜合提高學生分析問題、解決問題的能力科學依據(jù)（包括課題的科學意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應用前景等） 高壓均質機較國外落后了近八十個年頭。水平相對比較低，無論是材料選擇，加工精度、使用壽命、規(guī)格品種、應用領域及能源消耗，都與國際先進水平有著不小的差距，這顯示我國均質機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展任重而道遠研究內(nèi)容目前要解決如下問題：傳動端、液力端結構形式的選擇，確定泵的主要結構參數(shù)，原動機的選擇，動力端曲軸和連桿的設計以及液力端泵閥的設計和計算?，F(xiàn)基本以機械設計為主，其它為輔。擬采取的研究方法、技術路線、實驗方案及可行性分析按照設計任務，根據(jù)調(diào)查研究所提供的權據(jù)和有關技術資料，進行以下工作：進行數(shù)據(jù)計算、繪制有關圖紙（總裝圖、曲軸、連桿、泵閥等），編寫技術文件等。其基本內(nèi)容如下：1）總裝圖的設計。2）零件圖的設計。3）按規(guī)定格式編制設計計算說明書。研究計劃及預期成果首先了解均質機的均質原理，工作原理以及基本參數(shù)。然后就是總體設計，如：傳動端結構形式的選擇，液力端結構形式的選擇，確定泵的主要結構參數(shù)，原動機的選擇等。接下來就是動力端的設計了有曲軸和連桿的設計還有液力端泵閥的設計。最后是運動仿真，也就是 C 語言的應用。特色或創(chuàng)新之處本次設計的特色就是運動仿真，它運用了結構化的語言——C 語言。C 語言具有效率高，層次清晰，便于按模塊化方式組織程序，易于調(diào)試和維護。C 語言的表現(xiàn)能力和處理能力極強。它不僅具有豐富的運算符和數(shù)據(jù)類型，便于實現(xiàn)各類復雜的數(shù)據(jù)結構。由于 C 語言實現(xiàn)了對硬件的編程操作，因此 C 語言集高級語言和低級語言的功能于一體。既可用于系統(tǒng)軟件的開發(fā)，也適合于應用軟件的開發(fā)。已具備的條件和尚需解決的問題曲軸、連桿和泵閥的設計及設計計算。指導教師意見指導教師簽名：年 月 日教研室（學科組、研究所）意見教研室主任簽名：年 月 日院系意見主管領導簽名：年 月 日摘 要本設計設計的是高壓均質機動力端主要零件。首先，文章介紹了高壓均質機的工作原理。流體在高壓狀態(tài)下通過細小縫隙時，會產(chǎn)生較大的剪切力、撞擊力和空穴力，使流體中的固體顆粒破碎為微小顆粒，高壓均質機就是利用這一原理工作的。接著，文章參考現(xiàn)有的均質機結構，確定了均質機主要結構參數(shù)，然后，按照高壓往復泵的設計方法對高壓均質機的主要零部件，如傳動裝置、曲軸、連桿等進行了結構設計。還有液力端泵閥的設計，并對其進行了相應的強度校核。最后，文章介紹了本次設計中還有高壓均質機的運動仿真，采用了 C 語言程序，并對其進行了詳細的說明。關鍵詞：高壓均質機 食品機械 均質閥目 錄摘要………………………………………………………………… 1緒論………………………………………………………………… 4第一章 均質機及其基本參數(shù)………………………………………… 51.1 均質機的均質原理…………………………………………… 51.2 均質機的工作原理…………………………………………… 51.3 均質機的基本參數(shù)…………………………………………… 6第二章 總體設計…………………………………………………… 92.1 傳動端結構形式的選擇……………………………………… 92.2 液力端結構形式的選擇……………………………………… 92.3 確定泵的主要結構參數(shù)……………………………………… 102.4 原動機的選擇……………………………………………… 12第三章 動力端的設計計算………………………………………… 143.1 傳動裝置的設計…………………………………………… 143.2 曲軸的設計………………………………………………… 153.3 連桿與其軸瓦………………………………………………… 153.4 十字頭……………………………………………………… 16第四章 液力端零部件設計…………………………………………… 164.1 泵閥設計……………………………………………………16第五章 運動仿真………………………………………………………205.1 C 語言程序簡介…………………………………………………205.2 傳動端運動及程序………………………………………………20設計小結………………………………………………………………32致謝…………………………………………………………………33參考資料……………………………………………………………… 34緒 論高壓均質是一種制備超細液液乳化物或液固分散物的通用設備，被廣泛應用與各行業(yè)的生產(chǎn)者和科技研領域。例：一、 食品飲料行業(yè)：豆奶、花生奶、松子奶等各種植物蛋白飲料。核桃露、杏仁露、蓮子露、椰子汁等各種懸浮果汁飲料。酸奶、均質奶、純牛奶、甜牛奶、乳酸飲料、冰淇淋、豆奶粉等各種乳品和乳制品。二、 制藥：抗生素、各種乳劑、漿液制劑、中藥制劑、花粉破碎及各種營養(yǎng)保健液。三、 輕工化工行業(yè)：香精香料、化妝品、乳化硅油、感光劑、增亮劑、高級涂料、顏料、染料等。四、 生物工程技術：對大腸桿菌、胞進行破碎，撮取其有效成分。隨著人民生活水平的提高，食品工業(yè)必將跟上時代的步伐，不僅要求食品本身的營養(yǎng)豐富，還對其質量、口味、外觀、保存等提出了高標準,這樣必然把食品工業(yè)推上一個新高潮。食品品種繁多，本設計是主要應用于乳品工業(yè)中。它是一種特殊的高壓泵，用于噴霧干燥設備中，可使液體分散成細微的霧滴，便于干燥成粉狀。通過均質的煉乳、冰淇淋、代乳粉，液體中的分散項破裂成細微狀態(tài)，可減少沉淀，增加粘稠性，口感細膩，并延長存放時間。均質機不僅在乳品工業(yè)和冰淇淋生產(chǎn)中得到廣泛應用，而且還適用于醫(yī)藥、化工生產(chǎn)中?？傊?，在我國均質機發(fā)揮出的作用越來越大，因此需要人們對其進行深入的研究，以便設計生產(chǎn)。本設計參考現(xiàn)有的均質機而設計，力求經(jīng)濟、結構合理,但肯定還有許多的不足之處，希望在老師和同學的幫助下，得到進一步的改進。第 1章 均質機及其基本參數(shù)均質機是一種特殊的高壓泵,利用高壓的作用，使物料中的脂肪球的破裂到直徑小于 2 m 達 99%。均質機由均質頭和高壓泵組成,即往復柱塞泵。它包括?液力端和動力端。通過均質后的牛奶、脂肪球直徑和所占比例均發(fā)生變化，如表 1-1：表 1-1 脫脂乳與均質乳中的脂肪球比較均質乳（﹪）脂肪球（ ）m?脫脂乳（﹪） 一段 二段0～1 41.8 19.2 89.21～2 47.7 66.5 10.32～3 9.2 12.6 0.53～4 0.9 1.7 04～5 0.1 0 05～6 0 0 01.1均質機的均質原理1.1.1剪切作用流體在高速流動時，在均質機頭隙縫處，產(chǎn)生剪切作用而均質。脂肪球通過三個柱塞往復泵吸入泵體時，在縫隙處先是被延展，同時又存在著液流通過均質閥時的渦動作用，使延展部分被剪切為更小的脂肪球微粒。又因為液流中存在著表面活性物質，它圍繞在更細小的脂肪球微粒外層形成一種這些微粒不再互相粘合的膜.脂肪滴由此離開，而后面部分的還沒有流進縫隙。當?shù)竭_均質閥活門縫隙處時，會同樣的剪切作用繼續(xù)形成更小的脂肪球微粒。1.1.2撞擊學說三聯(lián)柱塞往復泵的高壓作用使液體中脂肪球和均質閥發(fā)生高速撞擊現(xiàn)象，因而使料液中的脂肪球破裂。1.1.3空穴學說因高壓作用使料液高速流過均質閥縫隙處時，造成相當于高頻振動的效果，能在瞬間引起空穴現(xiàn)象，使脂肪球碎裂。在實際工作中，高壓均質機的原理是以上幾種學說的綜合。1.2均質機的工作原理如圖 1-1 所示，當高壓液體通過閥的閥座和閥桿的狹窄通道時(可以用調(diào)節(jié)手柄調(diào)節(jié)間隙大小)，使液料速度達 150~300m/s，壓力降低至液料汽化壓力，使之形成氣泡。當液料離開閥座門間的間隙時，其速度降低，壓力升高，導致氣泡被壓破，產(chǎn)生內(nèi)爆，產(chǎn)生的空穴和高頻振動使脂肪球顆粒破碎。此過程中，能量強烈釋放，液料形成湍流，沖擊沖擊流，完成均質過程。 均 質 料 液 均 質 料 液第 一 級 調(diào) 節(jié) 閥 柄第 二 級 調(diào) 節(jié) 閥 柄圖 1-1 雙級均質閥工作示意圖1.3均質機的基本參數(shù)1.3.1瞬時流量理論上，瞬時流量=工作腔容積變化率如圖 1-2 θ圖 1-2π圖 1-3 雙缸泵的無因次流量曲線 π/3圖 1-4 三缸泵的無因次流量曲線q = A =Au=Ar (u)txd??(q)= = (u)?r其中 (q) -無因次瞬時流量;(u)-無因次瞬時速度, (u)= =-(sin + sin2 )。??ru?2?衡量流量脈動性的指標為不均勻系數(shù) = =Q?tqmaxZAsin單缸泵： B =3.14 ； 雙缸泵： B /2=1.57 ；Q????三缸泵： B /3=1.04 ； 四缸泵： B1.1 ；可以看出,四缸泵的脈動性反而比三缸泵有所增加,流量曲線如圖 1-3，圖 1-4。1.3.2泵的壓力江南大學畢業(yè)設計（論文）進度檢查表周次 起止日期 工作計劃、進度 每周主要完成內(nèi)容 存在問題、改進方 法 指導教師意見年并簽 字 備注1 2007.10.15~10.21布置任務，準備資料及工具，開始進行測量過程設計。分析工藝，確定工藝方案，對均質機的不了解，通過查資料而初步認識2 2007.10.22~10.28 繼續(xù)進行動力端的設計。 進行相關尺寸的設計計算。 對相關計算公式不了解3 2007.10.29~11.5開始進行均質機總裝圖和零件圖的設 計 ， C語 言 的 編 程 。動力端的設計計算。 對 C 語言的不了解4 2007.11.5~11.11 繪 制 總 裝 圖 和 零 件 圖 。 完成總裝圖繪圖軟件 CAD 的不完全掌握，通過請教得到了解5 2007.11.12~11.18繪 制 總 裝 圖 和 零 件 圖 ，完 善 （ 修 改 ） 圖 紙 及說 明 書 。完成零件圖及圖紙、說明書的修改說明書的排版及圖紙線型、字體的混亂6 2007.11.19~10.23整 理 圖 紙 及 說 明 書 ，準 備 答 辯 ， 繼 而 進 行答 辯 。整理圖紙及說明書 調(diào)整說明書的排版及圖紙線型、字體說明：“工作計劃、進度” 、 “指導教師意見年并簽字”由指導教師填寫， “每周主要完成內(nèi)容” 、 “存在問題、改進方法” 由學生填寫高壓均質機傳動端的設計及運動仿真第 1 頁 共 34 頁摘 要本設計設計的是高壓均質機動力端主要零件。首先，文章介紹了高壓均質機的工作原理。流體在高壓狀態(tài)下通過細小縫隙時，會產(chǎn)生較大的剪切力、撞擊力和空穴力，使流體中的固體顆粒破碎為微小顆粒，高壓均質機就是利用這一原理工作的。接著，文章參考現(xiàn)有的均質機結構，確定了均質機主要結構參數(shù)，然后，按照高壓往復泵的設計方法對高壓均質機的主要零部件，如傳動裝置、曲軸、連桿等進行了結構設計。還有液力端泵閥的設計，并對其進行了相應的強度校核。最后，文章介紹了本次設計中還有高壓均質機的運動仿真，采用了 C 語言程序，并對其進行了詳細的說明。關鍵詞：高壓均質機 食品機械 均質閥江南大學畢業(yè)設計第 2 頁 共 34 頁目 錄摘要………………………………………………………………… 1緒論………………………………………………………………… 4第一章 均質機及其基本參數(shù)………………………………………… 51.1 均質機的均質原理…………………………………………… 51.2 均質機的工作原理…………………………………………… 51.3 均質機的基本參數(shù)…………………………………………… 6第二章 總體設計…………………………………………………… 92.1 傳動端結構形式的選擇……………………………………… 92.2 液力端結構形式的選擇……………………………………… 92.3 確定泵的主要結構參數(shù)……………………………………… 102.4 原動機的選擇……………………………………………… 12第三章 動力端的設計計算………………………………………… 143.1 傳動裝置的設計…………………………………………… 143.2 曲軸的設計………………………………………………… 153.3 連桿與其軸瓦………………………………………………… 153.4 十字頭……………………………………………………… 16第四章 液力端零部件設計…………………………………………… 164.1 泵閥設計……………………………………………………16第五章 運動仿真………………………………………………………205.1 C 語言程序簡介…………………………………………………205.2 傳動端運動及程序………………………………………………20高壓均質機傳動端的設計及運動仿真第 3 頁 共 34 頁設計小結………………………………………………………………32致謝…………………………………………………………………33參考資料……………………………………………………………… 34江南大學畢業(yè)設計第 4 頁 共 34 頁緒 論高壓均質是一種制備超細液液乳化物或液固分散物的通用設備，被廣泛應用與各行業(yè)的生產(chǎn)者和科技研領域。例：一、 食品飲料行業(yè)：豆奶、花生奶、松子奶等各種植物蛋白飲料。核桃露、杏仁露、蓮子露、椰子汁等各種懸浮果汁飲料。酸奶、均質奶、純牛奶、甜牛奶、乳酸飲料、冰淇淋、豆奶粉等各種乳品和乳制品。二、 制藥：抗生素、各種乳劑、漿液制劑、中藥制劑、花粉破碎及各種營養(yǎng)保健液。三、 輕工化工行業(yè)：香精香料、化妝品、乳化硅油、感光劑、增亮劑、高級涂料、顏料、染料等。四、 生物工程技術：對大腸桿菌、胞進行破碎，撮取其有效成分。隨著人民生活水平的提高，食品工業(yè)必將跟上時代的步伐，不僅要求食品本身的營養(yǎng)豐富，還對其質量、口味、外觀、保存等提出了高標準,這樣必然把食品工業(yè)推上一個新高潮。食品品種繁多，本設計是主要應用于乳品工業(yè)中。它是一種特殊的高壓泵，用于噴霧干燥設備中，可使液體分散成細微的霧滴，便于干燥成粉狀。通過均質的煉乳、冰淇淋、代乳粉，液體中的分散項破裂成細微狀態(tài)，可減少沉淀，增加粘稠性，口感細膩，并延長存放時間。均質機不僅在乳品工業(yè)和冰淇淋生產(chǎn)中得到廣泛應用，而且還適用于醫(yī)藥、化工生產(chǎn)中。總之，在我國均質機發(fā)揮出的作用越來越大，因此需要人們對其進行深入的研究，以便設計生產(chǎn)。本設計參考現(xiàn)有的均質機而設計，力求經(jīng)濟、結構合理,但肯定還有許多的不足之處，希望在老師和同學的幫助下，得到進一步的改進。高壓均質機傳動端的設計及運動仿真第 5 頁 共 34 頁第 1章 均質機及其基本參數(shù)均質機是一種特殊的高壓泵,利用高壓的作用，使物料中的脂肪球的破裂到直徑小于2 m 達 99%。均質機由均質頭和高壓泵組成,即往復柱塞泵。它包括液力端和動力端。通?過均質后的牛奶、脂肪球直徑和所占比例均發(fā)生變化，如表 1-1：表 1-1 脫脂乳與均質乳中的脂肪球比較均質乳（﹪）脂肪球（ ）m?脫脂乳（﹪） 一段 二段0～1 41.8 19.2 89.21～2 47.7 66.5 10.32～3 9.2 12.6 0.53～4 0.9 1.7 04～5 0.1 0 05～6 0 0 01.1均質機的均質原理1.1.1剪切作用流體在高速流動時，在均質機頭隙縫處，產(chǎn)生剪切作用而均質。脂肪球通過三個柱塞往復泵吸入泵體時，在縫隙處先是被延展，同時又存在著液流通過均質閥時的渦動作用，使延展部分被剪切為更小的脂肪球微粒。又因為液流中存在著表面活性物質，它圍繞在更細小的脂肪球微粒外層形成一種這些微粒不再互相粘合的膜.脂肪滴由此離開，而后面部分的還沒有流進縫隙。當?shù)竭_均質閥活門縫隙處時，會同樣的剪切作用繼續(xù)形成更小的脂肪球微粒。1.1.2撞擊學說三聯(lián)柱塞往復泵的高壓作用使液體中脂肪球和均質閥發(fā)生高速撞擊現(xiàn)象，因而使料液中的脂肪球破裂。1.1.3空穴學說因高壓作用使料液高速流過均質閥縫隙處時，造成相當于高頻振動的效果，能在瞬間引起空穴現(xiàn)象，使脂肪球碎裂。在實際工作中，高壓均質機的原理是以上幾種學說的綜合。1.2均質機的工作原理如圖 1-1 所示，當高壓液體通過閥的閥座和閥桿的狹窄通道時(可以用調(diào)節(jié)手柄調(diào)節(jié)江南大學畢業(yè)設計第 6 頁 共 34 頁間隙大小)，使液料速度達 150~300m/s，壓力降低至液料汽化壓力，使之形成氣泡。當液料離開閥座門間的間隙時，其速度降低，壓力升高，導致氣泡被壓破，產(chǎn)生內(nèi)爆，產(chǎn)生的空穴和高頻振動使脂肪球顆粒破碎。此過程中，能量強烈釋放，液料形成湍流，沖擊沖擊流，完成均質過程。 均 質 料 液 均 質 料 液第 一 級 調(diào) 節(jié) 閥 柄第 二 級 調(diào) 節(jié) 閥 柄圖 1-1 雙級均質閥工作示意圖1.3均質機的基本參數(shù)1.3.1瞬時流量理論上，瞬時流量=工作腔容積變化率如圖 1-2 θ圖 1-2高壓均質機傳動端的設計及運動仿真第 7 頁 共 34 頁π圖 1-3 雙缸泵的無因次流量曲線 π/3圖 1-4 三缸泵的無因次流量曲線q = A =Au=Ar (u)txd??(q)= = (u)?r其中 (q) -無因次瞬時流量;(u)-無因次瞬時速度, (u)= =-(sin + sin2 )。??ru?2?衡量流量脈動性的指標為不均勻系數(shù) = =Q?tqmaxZAsin單缸泵： B =3.14 ； 雙缸泵： B /2=1.57 ；Q????三缸泵： B /3=1.04 ； 四缸泵： B1.1 ；可以看出,四缸泵的脈動性反而比三缸泵有所增加,流量曲線如圖 1-3，圖 1-4。1.3.2泵的壓力江南大學畢業(yè)設計第 8 頁 共 34 頁均質壓力對脂肪球大小的影響如表 1-2：表 1-2壓力（kgf/cm ）2脂肪球直徑（ ）m?平均直徑（ ）m?0 1～18 3.7135 1～14 2.3970 1～7 1.68105 1～4 1.40141 1～3 1.08176 1～3 0.99211 0.5～2 0.76隨著壓力的提高，脂肪球顆粒減少，考慮到制造工藝性、經(jīng)濟性，壓力不宜太高，所以本機選 180 kg f/cm 。21.3.3均質溫度均質與溫度的關系如表 1-3表 1-3脂肪球直徑（ ）m?20℃ 40℃ 65℃0～1 2.3﹪ 1.9﹪ 4.3﹪1～2 29.3﹪ 36.7﹪ 74.4﹪2～3 23.3﹪ 21.1﹪ 9.0﹪3～4 29.8﹪ 25.2﹪ 12.3﹪4～5 - 15.2﹪ 05～6 15.2﹪ 0 0表中可以看出，均質最佳溫度為 65℃。本設計要求料液溫度為 60~70℃，同時，可以提高密封圈效率。1.3.4效率理論流量與實際流量之間有一定的流量損失，即容積損失，它包括四部分：流體的壓縮或膨脹造成的△ ，1V?閥在關閉時滯后造成的△ ，2閥關閉不嚴造成的泄漏△ ，3V柱塞與密封圈之間的泄漏△ ，4?高壓均質機傳動端的設計及運動仿真第 9 頁 共 34 頁取 = + + + =0.8V?123V4?第 2章 總體設計2.1傳動端結構形式的選擇傳動端為從動力輸入端到十字頭為止的部件，包括機體、曲柄、連桿、曲軸、十字頭及潤滑冷卻等輔助設備。2.1.1曲軸曲軸為整體澆鑄體，材料為 QT60-2，本機采用二支點 三拐式。三個曲柄相位角相差 120o，曲柄與連桿之間軸瓦材料用 20%錫鋁合金。確定曲軸半徑時考慮到兩個方面的問題.較小時，強度、剛度無法滿足,撓度、轉角增加；較粗大時，要考慮加工撓性問題。曲拐的運動順序為一、三、二。第一曲拐轉角 = ，第二曲拐轉角 = +240，第1?2?三曲拐 = +120。這可以使偏角 大致相等，力求使機械慣性力和慣性力矩得到平3??衡，減輕對基礎的餓撓性載荷。2.1.2連桿連桿大頭采用剖分式，用特制定位螺栓定位，扣緊螺母防松，小頭定位。是澆鑄件，材料為 QT60-2。連桿體和大小頭中開油槽，油孔，來潤滑曲柄和十字頭。根據(jù)總體結構選 =r/l=0.0625。?2.1.3軸承有沖擊載荷，適宜選用滾子軸承。2.1.4十字頭整體鑄件，材料 ZG35。2.1.5傳動方式選擇采用一級帶傳動。2.2液力端結構形式的選擇液力端是從柱塞一直到泵進出口管接頭的部件，是介質的過流部分，包括液體缸、柱塞和密封件、吸排液閥組件、缸蓋、閥箱蓋。在選擇液力端結構形式時，應遵循下述基本要求：a 過流性能好，水力阻力損失小，為此，液流通道應力求短而直，盡量逃避拐彎和急劇的斷面變化；b 液流通道應利于氣體排出，不允許有死區(qū)，造成氣體滯留。通常，吸入閥應置于液缸體頂部；c 吸入閥和排出閥一般應該垂直布置，以利于閥板正常起閉和密封；d 余隙容積應盡可能的小，尤其是對高壓短程泵；江南大學畢業(yè)設計第 10 頁 共 34 頁e 易損件壽命長，更換方便；f 制造工藝性好。2.2.1泵體臥式三聯(lián)單作用泵的泵體為一整體式長方體不銹鋼塊鍛造，材料為 1Cr18Ni9Ti,其剛性好，工作腔間距小，機加工量小，吸排出閥布置為直通式三通體。其優(yōu)點為過流性能好，余隙容積較小，結構緊湊，尺寸小，柱塞雖然不可以從液缸前塞處裝拆，但 T 型孔加工工藝性好。2.2.2柱塞柱塞材料為 3Cr13，表面經(jīng)高頻淬火，再精密加工和磨光，具有等硬度和光潔度的表面，有較高的耐磨性和防腐性。因為直徑小，采用實心結構，加工簡單。為不使柱塞發(fā)熱，保證設備正常運轉，柱塞上冷卻水不可斷。柱塞與十字頭之間采用平面連接，結構簡單，加工方便，易于裝拆。2.2.3均質閥均質閥借調(diào)整螺旋彈簧對閥心的壓力，得到調(diào)整流體壓力的作用。在雙級均質閥中，第一級流體壓力為 18MPa，主要使脂肪球破碎，第二級壓力減至 2.7MPa,主要使脂肪球均勻分散。本機用手動輪直接控制壓力，操作方便，體積減小。均質頭制造成兩面均可使用的圓柱形結構，加工方便，使用壽命長。2.3確定泵的主要結構參數(shù)2.3.1活塞平均速度 U 的選擇mU 的大小直接影響泵各運動副零部件的摩擦和磨損，特別是對柱塞及其密封的m影響尤為顯著。U 過大則摩擦和磨損嚴重，會造成泄漏，流量下降，排出壓力也不m能達到額定值。U 過小則液力端徑向尺寸增加，傳動端受力也增加從而使泵的總體尺寸和重量增加。一般可根據(jù)經(jīng)驗公式得到 U 的定量選取范圍：mU = K N m/smt4.0ez式中 U —柱塞平均速度，m/s；K —統(tǒng)計系數(shù)，液壓機用三聯(lián)或多聯(lián)機動泵一般為 0.21~0.70;tN —折合成單聯(lián)單作用泵的有效功率,kw。ezN =( p - p ) Q / [612Z (k+1)]ez21高壓均質機傳動端的設計及運動仿真第 11 頁 共 34 頁≈p Q/ [612Z(k+1)] kw2式中 Q—泵的流量，l/minp —泵的排出壓力，kg f/cm ；2 2p —泵的吸入壓力，kg f/cm ；1當 p > p 或 p 為常壓時，全壓力 p – p ≈p 。21 212Z—泵的聯(lián)數(shù)（柱塞數(shù)） ；K—系數(shù)，K-1= A /A，K=0，對雙作用泵，A /A#include #define PI 3.1415926int xa=70,ya=270,xb,yb,xc,yc,xd=183,yd=270,xe,ye,xf,yf=75;double lalfa,lalfa1=360.0;double lab=50.5,lbc=108.75,lcd=112.5,lad=112.5,lde=225,lef=315,lb=195;double A,B,C,ac,a3,omiga1=5.236,omiga2,omiga3,omiga4,sc,vc;double alfa1,alfa2,alfa3,alfa4,alfa5;double ab=67.5,bc=145,cd=150,ad=150,de=300,ef=420,b=260;int alfa=0,l=300,m=100,xxc,yxc,xvc,yvc,xac,yac;/***************************************************************************/void set_angle(){lalfa1-=10;if(lalfa164)yxc=yxc-64;*/setcolor(RED);lineto(xxc,yxc);}draw_v(){xvc=(int)(alfa+m);yvc=(int)(l-vc);setcolor(YELLOW);lineto(xvc,yvc);}draw_a(){xac=(int)(alfa+m);江南大學畢業(yè)設計第 24 頁 共 34 頁yac=(int)(l-ac);setcolor(GREEN);lineto(xac,yac);}chart(){int graphdriver=VGA,graphmode=VGAHI;initgraph(&graphdriver,&graphmode," ");moveto(m,l);setbkcolor(BLACK);do{alfa1=alfa*PI/180;set_c();draw_x();alfa=alfa+1;}while(alfa64)yxc=yxc-64;*/setcolor(RED);lineto(vxxc,vyxc);}vdraw_v(){vxvc=(int)(valfa+vm);vyvc=(int)(vl-vvc);setcolor(YELLOW);lineto(vxvc,vyvc);}高壓均質機傳動端的設計及運動仿真第 27 頁 共 34 頁vdraw_a(){vxac=(int)(valfa+vm);vyac=(int)(vl-vac);setcolor(GREEN);lineto(vxac,vyac);}vchart(){int graphdriver=VGA,graphmode=VGAHI;printf("Please Chose The 1:L1=150,L2=955.5,b=0, omiga1=50r/min\n");printf(" or 2:L1=101,L2=433,b=260, omigal=50r/min\n");printf("HaHa,Which one do you chose??? :-)\n");scanf("%d",&vjust);if(vjust==1){vab=150;vbc=955.5;vb=0;}if(vjust==2){vab=101;vbc=433;vb=260;}initgraph(&graphdriver,&graphmode," ");moveto(vm,vl);setbkcolor(BLACK);valfa=0;do{valfa1=valfa*PI/180;vset_c();vdraw_x();valfa=valfa+1;}while(valfa360)_alfa=_alfa-360;_alfa1=PI*_alfa/180;}void _drawlink(){double l,i;xx2=(int)(_ab*cos(_alfa1))+xx1;yy2=yy1-(int)(_ab*sin(_alfa1));l=2*_ab*cos(_alfa1);xx3=(int)((l+sqrt(l*l-4*(_ab*_ab-_bc*_bc)))/2)+xx1;setbkcolor(BLUE);setcolor(RED);setlinestyle(0,0,3);moveto(xx1,yy1);lineto(xx2,yy2);lineto(xx3,yy3);setcolor(15);setlinestyle(0,0,0);line(250,156,640,156);circle(xx1,yy1,5);floodfill(xx1,yy1,WHITE);circle(xx2,yy2,5);floodfill(xx2,yy2,WHITE);moveto(xx1,yy1);lineto(xx1-10,yy1+10);lineto(xx1+10,yy1+10);lineto(xx1,yy1);line(xx1-15,yy1+10,xx1+15,yy1+10);for(i=4;iwarring.Pump Manual,7 th edition.1984(10) NIKKISO Metering Pump Technicai Data,1989江 南 大 學繼 續(xù) 教 育 學 院 （ 系 ） 數(shù) 控 技 術 專 業(yè)畢 業(yè) 設 計 任 務 書一、題目及專題：１、題目 高壓均質機傳動端的設計及運動仿真 ?。?、專題 二、課題來源及選題依據(jù)高壓均質機是食品加工工業(yè)的重要設備之一，在提高乳制品如牛奶、冰淇淋和果汁等的質量方面，重要性尤為突出。此外，高壓均質機還廣泛應用于醫(yī)藥和化工生產(chǎn)。目前，國內(nèi)對均質機的研究還很不夠，生產(chǎn)的機型也較為陳舊。為此選擇高壓均質機作為畢業(yè)設計課題，能綜合提高學生分析問題、解決問題的能力。 高壓均質機較國外落后了近八十個年頭。水平相對比較低，無論是材料選擇，加工精度、使用壽命、規(guī)格品種、應用領域及能源消耗，都與國際先進水平有著不小的差距，這顯示我國均質機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展任重而道遠。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求：1.設計技術圖樣折合 A0 不少于二張。 2.設計說明書一份，字數(shù)不少于 10000 字。 3.了解均質原理，比較均質形式。 4.高壓均質機的設計計算。 5.高壓均質機的總體設計，高壓端結構和均質頭結構設計。 四、接受任務學生：數(shù)控 70202 班 姓名 李雅 五、開始及完成日期：自 2007 年 10 月 15 日 至 2007 年 11 月 23 日六、設計（論文）指導（或顧問）：指導教師 簽名簽名教 研 室 主 任〔學科組組長研究所所長〕 簽名院長(系主任) 簽名2007 年 11 月 23 日 編號 畢 業(yè) 設 計題目：高壓均質機傳動端的設計及運動仿真繼續(xù)教育 學院 數(shù)控技術 專業(yè)學 號： 20051482 學生姓名： 李 雅 指導教師： 裘 子 劍 07 年 11 月 大專（脫產(chǎn)）畢業(yè)設計開 題 報 告 書題 目 高壓均質機傳動端的設計及運動仿真姓 名 李雅 學 號 20051482專 業(yè) 數(shù)控技術指導教師 裘子劍 職 稱2007 年 10 月課題來源高壓均質機是食品加工工業(yè)的重要設備之一，在提高乳制品如牛奶、冰淇淋和果汁等的質量方面，重要性尤為突出。此外，高壓均質機還廣泛應用于醫(yī)藥和化工生產(chǎn)。目前，國內(nèi)對均質機的研究還很不夠，生產(chǎn)的機型也較為陳舊。為此選擇高壓均質機作為畢業(yè)設計課題，能綜合提高學生分析問題、解決問題的能力科學依據(jù)（包括課題的科學意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應用前景等） 高壓均質機較國外落后了近八十個年頭。水平相對比較低，無論是材料選擇，加工精度、使用壽命、規(guī)格品種、應用領域及能源消耗，都與國際先進水平有著不小的差距，這顯示我國均質機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展任重而道遠研究內(nèi)容目前要解決如下問題：傳動端、液力端結構形式的選擇，確定泵的主要結構參數(shù)，原動機的選擇，動力端曲軸和連桿的設計以及液力端泵閥的設計和計算?，F(xiàn)基本以機械設計為主，其它為輔。擬采取的研究方法、技術路線、實驗方案及可行性分析按照設計任務，根據(jù)調(diào)查研究所提供的權據(jù)和有關技術資料，進行以下工作：進行數(shù)據(jù)計算、繪制有關圖紙（總裝圖、曲軸、連桿、泵閥等），編寫技術文件等。其基本內(nèi)容如下：1）總裝圖的設計。2）零件圖的設計。3）按規(guī)定格式編制設計計算說明書。研究計劃及預期成果首先了解均質機的均質原理，工作原理以及基本參數(shù)。然后就是總體設計，如：傳動端結構形式的選擇，液力端結構形式的選擇，確定泵的主要結構參數(shù)，原動機的選擇等。接下來就是動力端的設計了有曲軸和連桿的設計還有液力端泵閥的設計。最后是運動仿真，也就是 C 語言的應用。特色或創(chuàng)新之處本次設計的特色就是運動仿真，它運用了結構化的語言——C 語言。C 語言具有效率高，層次清晰，便于按模塊化方式組織程序，易于調(diào)試和維護。C 語言的表現(xiàn)能力和處理能力極強。它不僅具有豐富的運算符和數(shù)據(jù)類型，便于實現(xiàn)各類復雜的數(shù)據(jù)結構。由于 C 語言實現(xiàn)了對硬件的編程操作，因此 C 語言集高級語言和低級語言的功能于一體。既可用于系統(tǒng)軟件的開發(fā)，也適合于應用軟件的開發(fā)。已具備的條件和尚需解決的問題曲軸、連桿和泵閥的設計及設計計算。指導教師意見指導教師簽名：年 月 日教研室（學科組、研究所）意見教研室主任簽名：年 月 日院系意見主管領導簽名：年 月 日
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