XBR12532型乳化液泵的结构设计及曲轴工艺设计.doc

1、摘 要本次设计是对XBR-125/32型乳化泵的结构设计和曲轴的机加工工装设计。在当今的生产技术领域内，广泛应用着乳化液泵。该泵具有体积小、重量轻、操作简便、移动灵活、工作平稳可靠和高效节能安全的特点，尤其空间狭小的坑道口，掘进头，低煤层等地段，更是一般大型泵站无法替代的产品。此次设计乳化液泵主要是因为它在煤矿工业上有主要的应用。在此次设计中，先根据给定的已知数据对泵的传动端一级齿轮、曲轴、连杆、十字头等进行设计，并对其进行校核计算；再对泵的液力端柱塞、泵阀、吸排液管等进行设计；最后对曲轴加工工艺进行分析。关键词：传动端、液力端、曲轴加工工艺分析AbstractThis is the desi

2、gn of structure design and the XBR-125/32 type emulsion pump crankshaft machining. In todays production technology, widely used for emulsion pump. The pump has the advantages of small volume, light weight, simple operation, mobile and flexible, stable and reliable work and high efficiency and safety

3、, especially the narrow space of the mouth, head, low coal seam area, is unable to replace the general large pumping station products. The design of emulsion pump is mainly because it is mainly used in coal mine industry.In this design, according to the known data given to drive the pump is a gear,

4、crankshaft, connecting rod, crosshead and design, and carries on the checking calculation; then the hydraulic end of the pump plunger, valve, suction design drainage tube; at the end of the crankshaft machining process analysis.Keywords: driving end、the fluid end、the analysis of crankshaft processin

5、g technology 目 录摘 要IAbstractII1. 绪论11.1 选题的意义11.2 乳化液泵的工作原理11.3 乳化液泵的用途31.4 设计的理论基础研究的内容及方法32. 乳化液泵的设计52.1 乳化液泵总体结构的设计52.1.1 乳化液泵泵型及总体结构形式的选择52.1.2 液力端结构型式选择62.1.3 传动端结构型式选择82.1.4 XBR型乳化液泵结构参数的选择与确定92.1.5 原动机的选择102.2 齿轮和齿轮轴的设计及较核102.2.1 一级齿轮的计算及校核102.2.2齿面接触疲劳强度计算112.2.3齿轮轴的结构设计162.3 曲轴的设计与校核202.3.1

6、 曲轴的结构设计202.3.2 曲轴的受力分析及其校核232.4 连杆的设计342.4.1 连杆结构型式特点352.4.2 连杆尺寸的初步确定362.4.3 连杆质量的确定：382.4.4 连杆强度和稳定性校核392.5 十字头的设计422.5.1 十字头的结构设计422.5.2 十字头强度校核及比压计算442.6 柱塞的选择及计算452.6.1 柱塞452.6.2 柱塞密封材料、尺寸的选择462.6.3 柱塞长度及质量的确定472.7 泵阀的设计472.8 吸、排液管孔直径计算493. 曲轴加工工艺分析503.1 曲轴零件图的结构分析503.1.1 零件的结构分析503.1.2 计算生产纲领

7、，确定生产类型503.1.3 零件毛坯的选择513.2 机械加工工艺规程的制定513.2.1曲轴的机械加工工艺分析513.2.2机械加工余量、工序尺寸及公差的确定523.2.3 曲轴主要加工工序分析523.2.4 曲轴机械加工工艺过程54总 结58参考文献59外文资料60中文翻译63致 谢651. 绪论1.1 选题的意义乳化液泵作为一种通用机械，在国民经济各个领域中都得到了广泛的应用。它是井下综合采煤工作面支护设备的动力源泉，其工作状态好坏与安全生产密切相关，要实现煤矿井下安全作业，提高采煤工作效率，防止出现重大设备安全事故，保障乳化液泵井下安全运行是十分必要的一个环节。乳化液泵是煤矿井下支护

8、作业和安全生产的重要装备与工具，其传动方式简单可靠，量大面广，具有高效低耗、安全可靠、移动灵活轻便、操作简单，无污染的特点，深受广大煤矿工作者的欢迎 。这些产品填补了国内空白，拥有多项国家专利，其核心技术上具有完全自主知识产权，处国内领先水平。乳化液泵在其他行业也有广泛的应用，市场的需求量特别大。1.2 乳化液泵的工作原理乳化液泵一般都采用往复式柱塞泵，它是通过工作容积的变化而实现吸液和排液的，是一种容积式液压泵。往复式单柱塞泵的工作原理图如图1.1所示。 图1.1 往复式单柱塞泵的工作原理图1、 曲轴 2、连杆 3、滑块 4、柱塞 5、排液阀 6吸液阀 7、泵缸 8、滑槽当电动机带动曲轴1沿

9、图中箭头所指的方向旋转时，曲轴就带动连杆2运动，连杆运动时，连接在连杆右端的滑块3沿滑槽8作往复运动。进液阀6、排液阀5和柱塞4都具有良好的密封性能。当柱塞向左运动时，活塞右侧缸体7中密封的工作容积增大，形成负压，这时乳化液箱内的乳化液在大气压力的作用下，顶开进液阀6进入缸体7中，并把柱塞让出的空间充满，这个过程叫吸液，当曲轴与连杆的铰接点转过曲轴的水平线后，曲轴又通过连杆、滑块推动柱塞向右运动，柱塞向右挤压进入缸体中的液体，使进液阀关闭，当缸体内的液体压力达到一定数值时，液体顶开排液5，从排液口进入向工作面供液的主液管，这个过程叫排液。曲轴每旋转一周，柱塞就往复运动一次，完成一个吸液、排液工

10、作循环。曲轴连续运转。柱塞就连续往复运动，吸、排液过程就不断地交替出现。由此可知，单柱塞泵在吸液时不排液，在图中以A点为旋转起始点，曲轴与连杆的铰接点逆时针从A点转到B点，旋转180度吸液；从B点再逆时针转回到A点，又旋转180度排液。曲轴转角在270度时泵的排量最大。所以柱塞泵是很不均匀的，它排出的液体在排液管中是一种周期间断性的脉冲压力液体。为了克服单柱塞泵脉冲压力给液压管路、液动装置和控制元件带来的有害作用，一般将乳化液泵造成三柱塞式的，曲轴的三个曲拐隔120度，曲轴旋转时，保持始终有吸液和排液的柱塞，从而减轻了乳化液泵排液压力的脉动。三柱塞泵在传动轴是一个三曲拐轴，并相互错开120度，

11、工作原理如图14所示。当曲轴回转时，三个柱塞将交替吸液和排液。当柱塞1吸液时，柱塞2排液。在每一个瞬时内，至少有一个柱塞，最多有两个柱塞在排液，同时有两个或一个柱塞吸液。电动机带动曲轴有停地转动，柱塞泵也就源源不断地将油液压入排液管。233211吸排吸吸排 图1.2 卧式三柱塞工作原理图即使这样，三柱塞泵的排量仍是不均匀的，但比单柱塞泵却好得多，基本可以满足生产技术上的需求。目前，向工作面液压支架提供压力液的泵大多采用卧式三柱塞乳化液泵，有的采用五柱塞乳化液泵。1.3 乳化液泵的用途乳化液泵站是井下综合采煤工作面支护设备的动力源泉，煤矿井下支护作业“ 外注式单体液压支柱”及“液压支架”的专用小

12、型推移式注液设备，也是支护作业更换维修的不可缺少的工具。 乳化液泵具有体积小、重量轻、操作简便、移动灵活、工作平稳可靠和高效、节能、安全的特点，尤其是在空间狭小的坑道口、掘进头、低煤层和回采面等地段，更是一般大型注液泵站无法替代的产品，深受广大煤矿工作者的欢迎。乳化液泵是要实现煤矿井下安全运行的十分必要的一个环节。由于乳化液泵具有流量均匀、压力稳定、运转平稳、强度高、脉冲小、油温低、噪声小、使用维护方便等特点， 所以还广泛适用于管道清洗、工件清洗、玻璃清洗、工程掘进等。1.4 设计的理论基础研究的内容及方法乳化液泵在许多行业中都有广泛的应用，通过对流体力学、液压传动、机械制图和流体机械等的学习

13、对设计有了一定的理论基础，并对泵的一些零部件及工作原理的认识使我对乳化液泵的设计有了基本的思路，利用理论课学过的知识进行理论分析热力学分析和对比计算，再通过查阅资料与分析计算相结合进行方案的设计，根据计算校核进行及时的修改和设计修订，实现优化设计，并能很直观的反映出乳化液泵的内部结构和工作原理。随着经济的发展在很多生产技术领域内，广泛使用着以曲柄连杆机构为传动方式的柱塞泵。此种传动方式，简单可靠，量大面广。从小型的实验室计量泵到超过1 MW的大功率石油钻井泵，以及油田注水、压裂、固井、输油、输液等工况往复泵，几乎均被此种传动方式所覆盖，可谓独领风骚、经久不衰，。应该肯定，以往对传统往复泵的理论

14、研究和实验研究，系统完整，揭示其运动规律与动力特性，对发展生产技术将继续发挥重要作用。但与任何其它事物的发展过程一样，恰恰在对传统往复泵工作机理研究逐步深入并取得积极成果的同时，也开始认识到传统的曲柄连杆机构所决定的运动与动力特性局限了其自身的应用范畴及发展。通过以上分析可以领悟出一个道理，即在曲柄连杆机构传动的往复泵中，其所以要发展三缸泵、四缸泵、五缸泵、六缸泵甚至七缸泵等多缸泵，从动力学特性的本质上来判断，都仅仅是为了尽可能减少叠加加速度，以减小液流惯性损失，以及减小叠加排量波动度，以改善吸入性能和排液工艺质量，即采用增加结构复杂性的手段来改善曲柄连杆传动方式的动力特性与运动特性，这在机械

15、设计中是常见的事情，但其所付出的代价是巨大的。在传统的曲柄连杆机构传动的往复泵发展过程中，排量、压力的波动以及吸入系统惯性损失对自吸性能的严重影响，始终制约着泵速的提高。虽然排出预压空气包、吸入缓冲器及吸入灌注泵的配套使用能在一定程度上缓解这些矛盾，但不是从根本上解决问题，所以，20世纪80年代初期出现的“适当增长冲程长度、合理降低额定泵速、发展中速往复泵”的技术路线。这种对策的实质，实际上就是对曲柄连杆机构往复泵适用范围的标定，也就是说，在综合考虑运行工况、使用条件、制造水平、基础工业水准的条件下，曲柄连杆机构的往复泵只适应在中速或较低的泵速下才能确保其运动的可靠性。如果提高泵速，则必须附加排出端减振装置和吸入端灌注设备。在这种情况下，由于提高泵速所导致的减小往复泵体积及质量