低溫活塞泵的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】
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SY-025-BY-2
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
學(xué)生姓名
系部
機(jī)電工程系
專業(yè)、班級(jí)
指導(dǎo)教師姓名
職稱
從事
專業(yè)
是否外聘
□是□否
題目名稱
低溫活塞泵的設(shè)計(jì)
一、設(shè)計(jì)目的、意義
1、設(shè)計(jì)目的:
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)低溫活塞泵的理解,同時(shí)也能熟悉常用液壓設(shè)備的工作原理與特點(diǎn)、設(shè)備結(jié)構(gòu)和使用性能,以及活塞泵設(shè)計(jì)中各系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)工作過程,掌握機(jī)械設(shè)計(jì)及校核的一般方法,提高了設(shè)計(jì)能力和水平。
2、設(shè)計(jì)意義:
這次設(shè)計(jì)的低溫活塞泵,操作簡(jiǎn)單,保持長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),容易達(dá)到最高輸送壓力。流量從小到大調(diào)節(jié),實(shí)用效率高,由于應(yīng)用活塞泵的資源開發(fā)、石油化工及其它化工、重型機(jī)器制造、造紙、食品、醫(yī)藥、化學(xué)分析等各行業(yè)的發(fā)展需要,對(duì)活塞泵的需求日益增加,因此它將會(huì)有一個(gè)廣闊的前景。
二、設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)要求(研究方法)
本課題以低溫活塞泵為設(shè)計(jì)對(duì)象,按以下要求進(jìn)行設(shè)計(jì):
1. 方案的確定與整體設(shè)計(jì),包括設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇及電動(dòng)機(jī)的選擇;
2. 液力端的設(shè)計(jì),主要是活塞、吸入排出閥和缸體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
3. 傳動(dòng)端的設(shè)計(jì),包括曲軸、連桿、十字頭、皮帶等部件的設(shè)計(jì);
4. 利用二維繪圖軟件CAD進(jìn)行裝配圖與零件圖的繪制。
5. 設(shè)計(jì)參數(shù)如下:
結(jié)構(gòu)形式: 臥式活塞泵
工作介質(zhì): 液氧(液氮、液氬)
泵的吸入壓力:
過冷度要求: 8℃
泵的排出壓力: 允許22Mpa
泵的排出溫度: -182℃
流量: 190 L/h 可調(diào)范圍: 70~200 L/h
三、設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交的成果
(一) 計(jì)算說明部分
設(shè)計(jì)說明書按照黑龍江工程學(xué)院的有關(guān)規(guī)定寫成,字?jǐn)?shù)在1.5萬字以上。
(二) 圖紙部分
裝配圖2A0圖紙,零件圖2A0圖紙。
四、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排
第1~第4周: 查閱資料,方案的比較與確定,以及課題設(shè)計(jì)參數(shù)的確定;
第5~第8周: 方案的設(shè)計(jì)與泵的液力端和傳動(dòng)端的設(shè)計(jì);
第9~第10周: 傳動(dòng)端零件的設(shè)計(jì)(連桿、十字頭、皮帶及皮帶輪);
第11~第13周: 零件圖的繪制;
第14~第15周: 裝配圖的繪制和設(shè)計(jì)說明書的整理與補(bǔ)充。
五、主要參考資料
[1]朱俊華.往復(fù)泵及其它類型泵[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1982.
[2]朱俊華,戰(zhàn)長(zhǎng)松.往復(fù)泵[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992.
[3]I.J.卡拉??说萚美].泵手冊(cè)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1983.
[4]桅原滋美[日],孫尚勇譯.泵及其應(yīng)用[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1984.
[5]沈?qū)W海.鉆井往復(fù)泵原理及其設(shè)計(jì)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1990.
[6] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本[M]. 潤(rùn)滑與密封.聯(lián)結(jié)與緊固.機(jī)械制圖.極限與配合.化學(xué)工業(yè)出版社,2004
[7]王之棟,王大康.機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.
[8]濮良貴,紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2001
[9]范光榮.往復(fù)式低溫活塞泵[J].低溫工程,1989(2):35-38
六、備注
指導(dǎo)教師簽字:
年 月 日
教研室主任簽字:
年 月 日
第1章 緒 論
1.1 本課題研究目的、背景和意義
近幾年來,國(guó)內(nèi)外泵業(yè)已向大型化、高速化、機(jī)電儀一體化、高技術(shù)、高可靠性、長(zhǎng)壽命和監(jiān)控自控等方面發(fā)展。當(dāng)前,對(duì)泵的可靠性、壽命和監(jiān)控自控等方面發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,泵輸送固態(tài)物質(zhì)的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大,如污水污物、泥漿紙漿、灰渣、糧食淀粉、甜菜水果、魚蝦貝殼,等等。
目前一些大量技術(shù)含量較低的泵在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)激烈,并漸趨飽和,而一些技術(shù)含量較高、特殊用途、特殊材質(zhì)的各類特種泵發(fā)展前景廣闊。產(chǎn)品重點(diǎn)發(fā)展為超臨界火電機(jī)組配套用鍋爐給水泵、空冷火力發(fā)電機(jī)組用泵、核電站用泵,逐步填補(bǔ)油田、海上采油、煉油和油品、石化等方面的特殊用泵空白。
但是我們與國(guó)外的動(dòng)態(tài)差距并沒有縮小,形勢(shì)不容樂觀。與西方泵業(yè)相比,我國(guó)泵業(yè)有兩方面的優(yōu)勢(shì)。首先,低成本是中國(guó)泵業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。中國(guó)勞動(dòng)力的工資水平比西方平均每天少3美元。大多數(shù)企業(yè)從其他地方的農(nóng)村招募工人,廠房就是工人的宿舍,以減少成本。企業(yè)租賃廠房或建設(shè)廠房的費(fèi)用也比在西方國(guó)家建廠低。再有,中國(guó)建筑、石油、石化、環(huán)保市場(chǎng)高速增長(zhǎng)和重大調(diào)水工程也為中國(guó)泵業(yè)的發(fā)展提供了重要支撐??梢哉f,中國(guó)持續(xù)增長(zhǎng)的市場(chǎng)空間是中國(guó)泵業(yè)保持優(yōu)勢(shì)的先決條件。
1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及發(fā)展前景
在國(guó)外的半導(dǎo)體、液晶顯示及光學(xué)薄膜等領(lǐng)域,大多采用低溫泵作為主泵。低溫泵工作壓力范圍寬、抽速大、清潔無油、無運(yùn)動(dòng)部件,并能抽除有毒有害氣體,特別對(duì)水蒸汽又有很高的抽氣能力,對(duì)于制備高質(zhì)量的薄膜非常有利。在美國(guó)電子行業(yè)78%都是使用低溫泵,而其中大規(guī)模集成電路生產(chǎn)幾乎全部使用低溫泵,所以國(guó)外生產(chǎn)低溫泵廠家很多,并已形成完整系列。目前國(guó)外知名低溫廠家有合資企業(yè)及國(guó)外企業(yè)如美國(guó)普萊克斯、APCI、英國(guó)BOC等。
據(jù)美國(guó)《金融時(shí)報(bào)》報(bào)道,97年國(guó)際泵業(yè)市場(chǎng)總銷售額為264億美元(約2156人民幣),美國(guó)、日本、德國(guó)居泵業(yè)市場(chǎng)領(lǐng)先地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,國(guó)際泵業(yè)市場(chǎng)產(chǎn)值年均增長(zhǎng)率為7.5%,國(guó)外泵類產(chǎn)品的發(fā)展日新月異,高新技術(shù)和特種泵產(chǎn)品不斷投放市場(chǎng)。
在我國(guó)據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì),96年全國(guó)鄉(xiāng)及鄉(xiāng)以上獨(dú)立核算的泵生產(chǎn)廠共1459家,其中國(guó)有企業(yè)296家。從事低溫泵生產(chǎn)的著名合資企業(yè)有杭州布朗、大連JCI、島津香港公司等,國(guó)內(nèi)大型知名企業(yè)如北京天海、上海亞聯(lián)、四川空分、溫州瑞氣、蘇州制氧機(jī)等。
預(yù)計(jì)到2005年,工業(yè)泵工業(yè)總產(chǎn)值將達(dá)到150億元,可實(shí)現(xiàn)銷售收入160億元,是1998年的125%。其中,工業(yè)總產(chǎn)值“十五”期間年增長(zhǎng)率為5%;2010年,工業(yè)泵行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值預(yù)計(jì)達(dá)到180億元,銷售收入達(dá)190億元,是2000年的150%。行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益將得到明顯的提高?! ?
1.3 泵的概述
1.3.1泵的發(fā)展史
泵是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械,它將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或其它外部能量傳送給液體,使液體能量增加。泵主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等,也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。
??? 水的提升對(duì)于人類生活和生產(chǎn)都十分重要。古代就已有各種提水器具,例如埃及的鏈泵(公元前17世紀(jì)),中國(guó)的桔槔(公元前17世紀(jì))、轆轤(公元前11世紀(jì))和水車(公元1世紀(jì))。比較著名的還有公元前三世紀(jì),阿基米德發(fā)明的螺旋桿,可以平穩(wěn)連續(xù)地將水提至幾米高處,其原理仍為現(xiàn)代螺桿泵所利用。
??? 公元前200年左右,古希臘工匠克特西比烏斯發(fā)明的滅火泵是一種最原始的活塞泵,已具備典型活塞泵的主要元件,但活塞泵只是在出現(xiàn)了蒸汽機(jī)之后才得到迅速發(fā)展。
??? 1840年~1850年,美國(guó)沃辛頓發(fā)明泵缸和蒸汽缸對(duì)置的、蒸汽直接作用的活塞泵,標(biāo)志著現(xiàn)代活塞泵的形成。19世紀(jì)是活塞泵發(fā)展的高潮時(shí)期,當(dāng)時(shí)已用于水壓機(jī)等多種機(jī)械中。然而隨著需水量的劇增,從20世紀(jì)20年代起,低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐漸被高速的離心泵和回轉(zhuǎn)泵所代替。但是在高壓小流量領(lǐng)域往復(fù)泵仍占有主要地位,尤其是隔膜泵、柱塞泵獨(dú)具優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用日益增多。
??? 回轉(zhuǎn)泵的出現(xiàn)與工業(yè)上對(duì)液體輸送的要求日益多樣化有關(guān)。早在1588年就有了關(guān)于四葉片滑片泵的記載,以后陸續(xù)出現(xiàn)了其他各種回轉(zhuǎn)泵,但直到19世紀(jì)回轉(zhuǎn)泵仍存在泄漏大、磨損大和效率低等缺點(diǎn)。20世紀(jì)初,人們解決了轉(zhuǎn)子潤(rùn)滑和密封等問題,并采用高速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),適合較高壓力、中小流量和各種粘性液體的回轉(zhuǎn)泵才得到迅速發(fā)展?;剞D(zhuǎn)泵的類型和適宜輸送的液體種類之多為其它各類泵所不及。
??? 利用離心力輸水的想法最早出現(xiàn)在列奧納多·達(dá)芬奇所作的草圖中。1689年,法國(guó)物理學(xué)家帕潘發(fā)明了四葉片葉輪的蝸殼離心泵。但更接近于現(xiàn)代離心泵的,則是1818年在美國(guó)出現(xiàn)的具有徑向直葉片、半開式雙吸葉輪和蝸殼的所謂馬薩諸塞泵。1851~1875年,帶有導(dǎo)葉的多級(jí)離心泵相繼被發(fā)明,使得發(fā)展高揚(yáng)程離心泵成為可能。
盡管早在1754年,瑞士數(shù)學(xué)家歐拉就提出了葉輪式水力機(jī)械的基本方程式,奠定了離心泵設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ),但直到19世紀(jì)末,高速電動(dòng)機(jī)的發(fā)明使離心泵獲得理想動(dòng)力源之后,它的優(yōu)越性才得以充分發(fā)揮。在英國(guó)的雷諾和德國(guó)的普夫萊德雷爾等許多學(xué)者的理論研究和實(shí)踐的基礎(chǔ)上,離心泵的效率大大提高,它的性能范圍和使用領(lǐng)域也日益擴(kuò)大,已成為現(xiàn)代應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的泵。
隨著離心泵、轉(zhuǎn)子泵等的發(fā)展,它們?cè)谠S多應(yīng)用領(lǐng)域取代了往復(fù)泵。受此影響,往復(fù)泵的技術(shù)基礎(chǔ)理論和設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的研究發(fā)展工作長(zhǎng)期停滯不前。
但是往復(fù)泵所具有的一些性能上的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是其他類型泵無法比擬的。因而它的應(yīng)用也不可被取代。除了上面提到的在泵壓變化的條件下可實(shí)現(xiàn)排量恒定外,還有能在嚴(yán)格條件下泵送特種介質(zhì)(腐蝕性、磨礪性、高粘度、高密度、高溫等),效率高,排出壓力高等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)決定了往復(fù)泵在下列領(lǐng)域保留它的應(yīng)用:
(1)在化工廠中用泵傳送特種介質(zhì);
(2)用于礦業(yè)生產(chǎn)中輸送煤漿、金屬礦漿等,包括遠(yuǎn)距離輸送作業(yè);
(3)用于石油、天然氣礦場(chǎng)的鉆井、固井、壓裂、注水等作業(yè);
(4)石化、藥品、食品等生產(chǎn)流程中的配料計(jì)量泵;
(5)為水壓機(jī)等鍛壓機(jī)提供動(dòng)力的高壓液壓泵。
1.3.2泵的分類
泵通常按工作原理分為容積式泵、動(dòng)力式泵和其他類型泵,如射流泵、水錘泵、電磁泵、氣體升液泵。泵除了按工作原理分類外,還可按其它方法分類和命名。例如,按驅(qū)動(dòng)方法可分為電動(dòng)泵和水輪泵等;按結(jié)構(gòu)可分為單級(jí)泵和多級(jí)泵;按用途可分為鍋爐給水泵和計(jì)量泵等;按輸送液體的性質(zhì)可分為水泵、油泵和泥漿泵等。
??? 容積式泵是依靠工作元件在泵缸內(nèi)作往復(fù)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),使工作容積交替地增大和縮小,以實(shí)現(xiàn)液體的吸入和排出。工作元件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的容積式泵稱為往復(fù)泵,作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的稱為回轉(zhuǎn)泵。容積式泵在一定轉(zhuǎn)速或往復(fù)次數(shù)下的流量是一定的,幾乎不隨壓力而改變,總的來說,容積泵的效率高于動(dòng)力式泵。
??? 動(dòng)力式泵靠快速旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)液體的作用力,將機(jī)械能傳遞給液體,使其動(dòng)能和壓力能增加,然后再通過泵缸,將大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能來實(shí)現(xiàn)輸送。動(dòng)力式泵又稱葉輪式泵或葉片式泵。離心泵是最常見的動(dòng)力式泵。
??? 動(dòng)力式泵在一定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的揚(yáng)程有一限定值,揚(yáng)程隨流量而改變;工作穩(wěn)定,輸送連續(xù),流量和壓力無脈動(dòng);一般無自吸能力,需要將泵先灌滿液體或?qū)⒐苈烦槌烧婵蘸蟛拍荛_始工作;適用性能范圍廣;適宜輸送粘度很小的清潔液體,特殊設(shè)計(jì)的泵可輸送泥漿、污水或水融固體物。動(dòng)力式泵主要用于給水、排水、灌溉、流程液體輸送、電站蓄能、液壓傳動(dòng)和船舶噴射推進(jìn)等。
??? 其他類型的泵是指以另外的方式傳遞能量的一類泵。例如射流泵是依靠高速噴射出的工作流體,將需要輸送的流體吸入泵內(nèi),并通過兩種流體混合進(jìn)行動(dòng)量交換來傳遞能量;水錘泵是利用流動(dòng)中的水被突然制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量,使其中的一部分水壓升到一定高度;電磁泵是使通電的液態(tài)金屬在電磁力作用下,產(chǎn)生流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)輸送;氣體升液泵通過導(dǎo)管將壓縮空氣或其它壓縮氣體送至液體的最底層處,使之形成較液體輕的氣液混合流體,再借助管外液體的壓力將混合流體壓升上來。
1.3.3低溫活塞泵
1、往復(fù)泵
圖1.1往復(fù)泵的應(yīng)用范圍
往復(fù)泵是一種發(fā)展較早的動(dòng)力之一。它適用于輸送流量較小,壓力較高的各種介質(zhì),如低粘度、高粘度、腐蝕性、易燃易爆、劇毒等各種液體。特別適合流量小于100m3/h,排出壓力大于9.81MPa時(shí),更加顯示出它有較高的效率和良好的運(yùn)行性能。而且往復(fù)泵有良好的自吸能力,即泵在一定的安裝高度下,不需要灌泵就可以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)并達(dá)到正常工作狀態(tài)。還有往復(fù)泵的效率較高
因此直到目前為止,仍廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中。通常往復(fù)泵的應(yīng)用范圍如圖1.1所示。
往復(fù)泵在各種應(yīng)用場(chǎng)合中,不但所要求的排量、壓力、功率和驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)型式相差甚遠(yuǎn),而且為適應(yīng)各種不同的特種介質(zhì)和性能要求,泵的液力端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)差別很大。從這個(gè)意義上來說,往復(fù)泵在今日已不再是一種“通用機(jī)械”了。在往復(fù)泵的研究和開發(fā)工作中也應(yīng)充分注意這一特點(diǎn)。
在上世紀(jì)后半葉,由于應(yīng)用往復(fù)泵的資源開發(fā)、石油化工及其它化工、重型機(jī)器制造、造紙、食品、醫(yī)藥、化學(xué)分析等各行業(yè)的發(fā)展需要,對(duì)往復(fù)泵的需求日益增加,往復(fù)泵的基礎(chǔ)理論研究和新產(chǎn)品開發(fā)工作受到了一定程度的重視,對(duì)往復(fù)泵提出了更高的要求。
在今后研究工作中應(yīng)特別注意以下問題:
針對(duì)往復(fù)泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高的特點(diǎn),要努力提高各類往復(fù)泵的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化水平。模塊化設(shè)計(jì)是一個(gè)方向,即以最少數(shù)量的液力端和傳動(dòng)端的模塊組合成適應(yīng)范圍極廣的變型產(chǎn)品。還可以用同一尺寸的液力端改變材料后適應(yīng)不同的介質(zhì)和壓力,相同的傳動(dòng)端并聯(lián)成不同缸數(shù)的泵等等。
在提高標(biāo)準(zhǔn)化和通用化程度的基礎(chǔ)上,普及CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用,加強(qiáng)可靠性的研究。提高曲軸、缸體、泵殼等復(fù)雜形狀零部件的設(shè)計(jì)、工藝水平,提高軸承、密封件等基礎(chǔ)元件的質(zhì)量,提高裝配工藝水平。還應(yīng)指出,往復(fù)泵多用來泵送特種介質(zhì),因此,重視液力端水力過程機(jī)制的研究及其零件失效原因的研究,提高零件的使用壽命,減少停機(jī)修理時(shí)間,也是進(jìn)一步發(fā)揮往復(fù)泵特長(zhǎng)的重要課題。
2、低溫活塞泵方案比較
本次課題低溫活塞泵屬于往復(fù)泵中的一種。低溫活塞泵是種低溫液化分離設(shè)備輸送高壓液體的專用機(jī)械,如在空分設(shè)備、石油化工、核工業(yè)、電訊工程以及深冷技術(shù)研究事業(yè)等領(lǐng)域,低溫活塞泵都有其不可取代的地位。隨著航天事業(yè)的發(fā)展,液氫、液氧等推進(jìn)劑獲得進(jìn)一步的應(yīng)用。大型運(yùn)載火箭低溫推進(jìn)劑的加注量和加注速度往往是很大的,在這種情況下,采用泵加注加壓具有明顯的優(yōu)越性。
低溫活塞泵按其結(jié)構(gòu)來分又可分為立式和臥式兩種。立式活塞泵占地面積小,但是它所產(chǎn)生的噪音大,運(yùn)行中對(duì)泵的沖擊大,故其運(yùn)動(dòng)部位磨損比較重。臥式活塞泵結(jié)構(gòu)緊湊,具有高可靠性,更因其產(chǎn)生的噪音比立式的小,所以本次課題采用臥式活塞泵。
由于工藝流程設(shè)計(jì)的不同,所要求配備有相應(yīng)的液體(液氧、液氮、液氬、液氫、乙烯、甲烷等)輸送泵,用來循環(huán)液體或從貯槽中抽送液體。經(jīng)汽化后在規(guī)定壓力下輸送給用戶或進(jìn)行充灌鋼瓶。在這方面低溫活塞泵顯示出其特有的優(yōu)點(diǎn),它結(jié)構(gòu)新,體積小,重量輕,壓力、流量任意調(diào)節(jié),使用壽命長(zhǎng),運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),操作維護(hù)極為方便,在低溫工程領(lǐng)域中,被廣泛采用。由于應(yīng)用場(chǎng)合和處理液體介質(zhì)不同,要求抽送低溫液體活塞泵與之相匹配。在-270攝氏度惡劣條件下,能經(jīng)受住長(zhǎng)期穩(wěn)定正常工作。這是區(qū)別于其它常溫泵的唯一不同的要求。因而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特異,品種規(guī)格繁多,有單列、雙列、多列之分,但它們的零部件為一律式。低溫液化氣體特性見表1.1。
表1.1低溫液化氣體的特性
氧
O2
1.14
1.95
-18
氮
N2
0.812
1.70
-19
氬
Ar
1.40033
3.70
-18
甲 烷
CH4
0.42
0.97
-16
乙 烷
C2H4
0.5699
1.82
-10
氫
H2
0.0708
0.12
-25
氦
He
0.124
0.032
-26
水(+4℃)
H2O
1.00
15.6
+10
注:表中列出了水在4°C時(shí)的物質(zhì)特性常數(shù)以供對(duì)比
液化氣體幾乎總是在接近沸點(diǎn)時(shí)輸送。因此,低溫活塞泵的操作溫度約在-70°C~-269°C之間。然而不僅僅是這樣,低的操作溫度迫使對(duì)泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采取一定特殊措施。這些液化氣體的蒸發(fā)熱也極不一致,同樣也得引起注意。
低溫活塞泵的主要特點(diǎn)是:
(1)低溫活塞泵的主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單,保持長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),容易達(dá)到最高輸送壓力。流量從小到大調(diào)節(jié),實(shí)用效率高。
(2)低溫活塞泵最常用的是作灌沖泵使用,能代替活塞式壓縮機(jī),將低溫液化氣體從一只貯槽中放出時(shí)是無壓力或壓力很低的,經(jīng)過活塞泵升高壓力,將液態(tài)輸送進(jìn)一只蒸發(fā)器,進(jìn)行汽化并沖灌注鋼瓶。這種方法主要用于氧、氮、氬等之類液化氣體。鋼瓶的沖灌壓力通常在15MP左右。使用的低溫活塞泵大多利用電控裝置全自動(dòng)。
(3)如果活塞泵作為工藝流程用泵或配料用泵在調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)使用,那么對(duì)活塞泵的要求就特別復(fù)雜。泵的流量應(yīng)當(dāng)是完全可調(diào)式的。根據(jù)操作條件要求有手控或遙控,但多種情況下都是自動(dòng)調(diào)節(jié)的。根據(jù)壓力、溫度、流量的要求變化,例如化工、石油化工設(shè)備使用。輸送介質(zhì)乙烯、甲烷之類,也有氧化氮。流量及壓力是由工藝流程確定的,活塞泵大多配套使用,在一定類型的空分裝置中,低溫活塞泵同樣作為工藝流程用泵,主要輸送液氧、液氮、液氬。
(4)低溫活塞泵也有用作于管道泵使用,將低溫液化氣體從一臺(tái)貯槽中輸送到幾公里以外的用戶那里去。這種輸送介質(zhì)幾乎只有碳?xì)浠衔?。在移?dòng)式高壓制氧車上同樣采用低溫活塞泵。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般問題
低溫液體泵是在極低溫下工作,為保證其正常、可靠地運(yùn)轉(zhuǎn),在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮以下幾方面問題。
(1)結(jié)構(gòu)的均勻性和對(duì)稱性,可保證低溫工作的零部件冷縮均勻性。
(2)泵的進(jìn)出口管路必須采用金屬波紋補(bǔ)償器,可避免熱脹冷縮引起管路拉裂。
(3)常溫區(qū)和低溫區(qū)之間聯(lián)結(jié)零件應(yīng)選擇導(dǎo)熱率低的材料制造,可減少到熱損失。
(4)為減少液體的汽化損失和縮短啟動(dòng)時(shí)間,因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上必須盡量減少低溫區(qū)工作零部件的熱容量。
(5)對(duì)于低溫工作且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件,當(dāng)選擇材料時(shí)必須注意它們之間線膨脹系數(shù)的匹配。盡可能選擇線膨脹系數(shù)相近或相同的材料。一般來說包絡(luò)零件的線膨脹系數(shù)需小于或等于被包絡(luò)零件的線膨脹系數(shù)。這樣可以防止卡死(咬?。┈F(xiàn)象。
(6)對(duì)于低溫工作下的重要零件,特別對(duì)那些有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的,而且配合要求很嚴(yán)的零部件必須在最后精加工之前進(jìn)行深冷處理。這種處理時(shí)的溫度一般應(yīng)等于或低于零件的工作溫度。處理時(shí)間一般達(dá)4小時(shí)左右,一定將零件內(nèi)部中心區(qū)冷透。
第2章 低溫活塞泵的整體設(shè)計(jì)
2.1 方案設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用往復(fù)泵,它適用于輸送流量小,壓力較高的各種介質(zhì),并且有較高的效率、卓越的運(yùn)行性能和良好的自吸能力。低溫活塞泵屬于往復(fù)泵中的一種,是種低溫液化分離設(shè)備輸送高壓液體的專用機(jī)械,如在空分設(shè)備、石油化工、核工業(yè)、電訊工程以及深冷技術(shù)研究事業(yè)等領(lǐng)域,低溫活塞泵都有其不可取代的地位。隨著航天事業(yè)的發(fā)展,液氫、液氧等推進(jìn)劑獲得進(jìn)一步的應(yīng)用。大型運(yùn)載火箭低溫推進(jìn)劑的加注量和加注速度往往是很大的,在這種情況下,采用泵加注加壓具有明顯的優(yōu)越性。
在設(shè)計(jì)方面的要求:
(1)一方面要求向小流量、微流量和高壓、超高壓領(lǐng)域發(fā)展。另一方面也向高壓大流量、大功率方向發(fā)展。
(2)要求往復(fù)泵的體積小,重量輕,壽命長(zhǎng),這主要是提高往復(fù)泵的轉(zhuǎn)速即解決提高轉(zhuǎn)速后出現(xiàn)的各種問題。
(3)要求往復(fù)泵更好的適應(yīng)各種介質(zhì)的性質(zhì)和狀況。
(4)發(fā)展新品種。
2.2 參數(shù)選擇
低溫活塞泵的總體設(shè)計(jì)原則是使往復(fù)泵應(yīng)有足夠長(zhǎng)的使用壽命和運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性,具有較高的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性,盡可能地采用新結(jié)構(gòu),新材料,新技術(shù)和新工藝,提高產(chǎn)品的三化程度且泵的使用維修方便,體積和重量盡可能小。
泵主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇應(yīng)滿足往復(fù)泵性能參數(shù)的要求,從泵的性能可知,一般泵的流量與排出壓力無關(guān)。主要取決于泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù),而泵的排出壓力取決于裝置特性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、液力端的密封質(zhì)量及電動(dòng)機(jī)的額定功率有關(guān)。
2.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)
低溫活塞泵的主要設(shè)計(jì)參數(shù)是泵設(shè)計(jì)中的主要參考,關(guān)系到泵的實(shí)際工作質(zhì)量,影響泵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和材料的選擇。現(xiàn)分別介紹如下:
1、 流量
液體流動(dòng)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)流過任一過流斷面的液體的體積成為流量。若任一過流斷面的面積為A,平均流速為v,則有
Q=vA (2.1)
2、排出壓力
活塞泵排出壓力是指泵出口處的液體壓力,在有些樣本和技術(shù)文件中規(guī)定的排出壓力是指最大的排出壓力。在實(shí)際應(yīng)用中,必須使排出壓力小于額定的排出壓力。
3、吸入壓力
活塞泵吸入壓力是指泵入口處的液體壓力。
4、結(jié)構(gòu)形式
活塞泵的結(jié)構(gòu)形式大體上可以分為兩種,即臥式泵和立式泵。
5、工作介質(zhì)
工作介質(zhì)是活塞泵中的活塞等零件工作的工作環(huán)境,即其所傳輸?shù)哪繕?biāo)。
6、泵的排出溫度
排出溫度是活塞泵所排出液體的溫度,要求低于該物質(zhì)的沸點(diǎn)。
泵設(shè)計(jì)參數(shù)的具體數(shù)據(jù)如表2.1。
表2.1 泵的設(shè)計(jì)參數(shù)
結(jié)構(gòu)形式
臥式活塞泵
工作介質(zhì)
液氧(液氮、液氬)
泵的吸入壓力
MPa
過冷度要求
8℃
泵的排出壓力
MPa 允許22 MPa
泵的排出溫度
-182℃
流量
190 L/h
可調(diào)范圍
70~200 L/h
2.2.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)
1、活塞平均速度Vm的選擇
Vm的選擇要合適,較大會(huì)使摩擦副的磨損加快,引起泄漏加快,流量下降,使排出壓力達(dá)不到額定的值,平均速度Um的值過大會(huì)使吸入管路內(nèi)的慣性水頭增加,使吸入性能變壞。而Vm選得過小會(huì)相應(yīng)的使活塞直徑D增大,使液力端的徑向尺寸增加,相應(yīng)零部件尺寸、總體尺寸和重量都要增大。所以活塞平均速度Vm的選擇對(duì)泵的性能有直接的影響。
2、活塞直徑D的計(jì)算
據(jù)公式 D= (2.2)
其中 Q——流量,190 L/h;
z——液缸數(shù),z=1;
k——作用數(shù),k=1;
τ——排擠系數(shù),=0.15;
α——流量系數(shù),α=0.90。
代入公式得 D=22mm
3、計(jì)算行程比
(2.3)
ψ在1.0~3.5范圍內(nèi),尺寸方案合適。
(1)活塞往復(fù)次數(shù)
當(dāng)往復(fù)次數(shù)增加,活塞的行程容積減小,即可減小活塞的直徑D或行程s。減小活塞直徑不僅可使液力端的徑向尺寸減小,同時(shí)可減小活塞力,也可使傳動(dòng)端的受力和傳動(dòng)端零部件的尺寸減小。
可見提高往復(fù)次數(shù)n對(duì)減小泵的總體尺寸和重量都很明顯,但提高往復(fù)次數(shù)受到許多因素的限制。如:隨著往復(fù)次數(shù)增加,損失增加,同時(shí)閥的阻力損失增加,使泵的吸入性能變壞;往復(fù)次數(shù)提高后,相應(yīng)零件的磨損要增加,降低易損件的壽命。
所以選 n=175~275 rpm
(2)活塞行程
活塞行程和泵總長(zhǎng)L的關(guān)系如下:
L≈(8~16)s
可見減小行程后可大幅度地減小泵的總長(zhǎng)度。
代入數(shù)據(jù)得 mm (2.4)
(3)行程缸徑比
λ=0.909
2.3 驅(qū)動(dòng)形式的選擇
2.3.1驅(qū)動(dòng)的分類
驅(qū)動(dòng)部分是低溫活塞泵系統(tǒng)的重要組成部分,低溫活塞泵常用的驅(qū)動(dòng)形式主要分為機(jī)動(dòng)泵、直動(dòng)泵、手動(dòng)泵三種基本類型。
1、 機(jī)動(dòng)泵
用獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵稱為機(jī)動(dòng)泵。機(jī)動(dòng)泵通常由獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的原動(dòng)機(jī)、減速器、傳動(dòng)端以及其他設(shè)備所組成。
機(jī)動(dòng)泵的特點(diǎn)是:
(1)順勢(shì)流量脈動(dòng)、平均流量和往復(fù)次數(shù)、活塞行程和直徑有關(guān)。理論上和往復(fù)泵的排出壓力無關(guān)。
(2)往復(fù)泵的排出壓力與排除管路的阻力損失、排出端壓力、液力端的密封質(zhì)量有關(guān)。而排出壓力取決于往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、液力端的密封質(zhì)量和原動(dòng)機(jī)的額定功率。
(3)機(jī)動(dòng)泵需要有一個(gè)將原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)端,因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格也較昂貴。
(4)電動(dòng)往復(fù)泵的動(dòng)力來源較方便,不像直動(dòng)泵那樣需要另外配備鍋爐、氣源或液壓源。但在流量調(diào)節(jié)時(shí)必須配備變速原動(dòng)機(jī)、變速機(jī)構(gòu)或采用改變活塞行程等方法來實(shí)現(xiàn),不如直動(dòng)泵方便。
(5)結(jié)構(gòu)變形容易,可以根據(jù)使用情況做成單缸、雙缸、多缸、雙作用、立式、臥式等各種型式。
2、 直動(dòng)泵
液力端活塞與動(dòng)力端活塞用同一活塞桿連接,動(dòng)力端可以用有壓蒸汽、空氣、氣體或液體直接驅(qū)動(dòng)活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的泵,稱為直接作用泵,或簡(jiǎn)稱為直動(dòng)泵。
直動(dòng)泵通常由液力端、動(dòng)力缸、配汽(液)機(jī)構(gòu)和其它輔助設(shè)備所組成。不需要獨(dú)立的原動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu),直動(dòng)泵根據(jù)所用動(dòng)力介質(zhì)分為蒸汽直動(dòng)泵、氣動(dòng)直動(dòng)泵和液壓直動(dòng)泵等幾種。它們共同的特點(diǎn)是:
(1)瞬時(shí)流量脈動(dòng)小平均流量和直動(dòng)泵的排出壓力、往復(fù)次數(shù)n、活塞行程s、活塞直徑D及活塞桿直徑d有關(guān)。在直動(dòng)泵中,往復(fù)次數(shù)n或活塞泵平均速度一般來說不是一個(gè)恒定的值,特別是對(duì)蒸汽、氣動(dòng)直動(dòng)泵更為明顯,當(dāng)排出壓力增加時(shí),活塞平均速度或往復(fù)次數(shù)n隨之降低,平均流量也相應(yīng)減少。因此,直動(dòng)泵不易過載,比較安全。同時(shí)當(dāng)輸送介質(zhì)的粘度變化時(shí),流量也隨之變化,粘度增加時(shí),排出壓力增高而流量減小,仍能保持良好的吸入性能。
(2)直動(dòng)泵往復(fù)次數(shù)n或活塞的平均速度和動(dòng)力介質(zhì)的流量大小有關(guān),即直動(dòng)泵的流量取決于動(dòng)力介質(zhì)的流量。因此,直動(dòng)泵實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)容易,只要通過閥門控制動(dòng)力介質(zhì)的流量,就可以調(diào)節(jié)泵的流量。
(3)直動(dòng)泵活塞死點(diǎn)換向時(shí)慣性力很大,并隨往復(fù)次數(shù)增加而加大。通常直動(dòng)泵的往復(fù)次數(shù)較低,大多在n=10~100之間。
(4)直動(dòng)泵需要有壓動(dòng)力介質(zhì)作為動(dòng)力源,而造成有壓動(dòng)力介質(zhì)需要專門的設(shè)備,因此,有關(guān)的設(shè)備較多。而且直動(dòng)泵的動(dòng)力介質(zhì)只能在活塞的排出行程時(shí)做功,在回程時(shí),則不能利用已被壓縮的介質(zhì)做功,能量損失較大,動(dòng)力介質(zhì)的壓力越高,損失也越大。
(5)直動(dòng)泵作為高壓、超高壓、增壓泵時(shí),其超載安全閥可設(shè)在低壓動(dòng)力介質(zhì)管路系統(tǒng)上,比較安全。同時(shí)不會(huì)因原動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生火花而引起燃燒、爆炸等危險(xiǎn)。
3、 手動(dòng)泵
用人力操作杠桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的泵,通稱為手動(dòng)泵。手動(dòng)泵主要用在小型水壓試驗(yàn)、噴灑農(nóng)藥設(shè)備等場(chǎng)合。
本次設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)形式選用原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),原動(dòng)機(jī)選用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)械裝置的原動(dòng)機(jī)應(yīng)按照其工作環(huán)境條件、機(jī)器的結(jié)構(gòu)和相關(guān)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)要求選擇。原動(dòng)機(jī)的類型主要有內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)、氣動(dòng)和液壓件等。電動(dòng)機(jī)是一種標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品,它具有效率高、價(jià)格低、選用方便等特點(diǎn)。
2.3.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩類。常用的交流電動(dòng)機(jī)有三相異步電動(dòng)機(jī)(或感應(yīng)電動(dòng)機(jī))和同步電動(dòng)機(jī).異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)容易,運(yùn)行可靠,價(jià)格便宜,具有較好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性,因此,它是工業(yè)中使用最為廣泛的一種電動(dòng)機(jī).
1、機(jī)械傳動(dòng)效率 輸入到泵軸上的功率要經(jīng)過曲柄連桿機(jī)構(gòu)、填料箱等各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及摩擦副,要消耗一部分功率。在這里取0.97。
2、泵的總效率 泵的總效率等于有效功率與軸功率N之比,即
(2.5)
取用 0.8。
3、泵的軸功率 輸入到泵軸上的功率
kW (2.6)
4、型號(hào) Y系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī) JB/T 5271
5、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 1440r/min
6、功率 4kW
2.4 本章小結(jié)
本章對(duì)低溫活塞泵的整體設(shè)計(jì)作了系統(tǒng)的分析和說明,詳細(xì)地介紹了驅(qū)動(dòng)形式的選擇并詳盡的說明了設(shè)計(jì)參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與計(jì)算。
第3章 低溫活塞泵的液力端的設(shè)計(jì)
液力端是直接輸送液體,把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能,是介質(zhì)的過流部分。液力端包括液缸體、吸入閥、排出閥、活塞、填料箱及其密封等主要零部件。
3.1 液力端的結(jié)構(gòu)及工作原理
液力端包括液缸體、吸入閥、排出閥、活塞和缸套和填料箱及密封等主要零部件。往復(fù)泵液力端的結(jié)構(gòu)主要取決于液缸數(shù)、液缸的位置、作用數(shù)及吸入閥、排出閥的布置型式等。
3.1.1液力端結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
(1)過流性好,水利損失少;
(2)過流部分應(yīng)有利于氣體的排出,不允許有氣體滯留的死區(qū);
(3)余隙容積盡可能小;
(4)易損件壽命長(zhǎng),拆裝方便;
(5)加工工藝性好。
3.1.2 結(jié)構(gòu)及原理
低溫活塞泵的結(jié)構(gòu)如圖3.1所示,采用開路方法:活塞泵中的活塞不再是一個(gè)實(shí)心的活塞,而是一個(gè)空心的活塞,且液體將從活塞兩端同時(shí)進(jìn)入,使活塞成為通路,也就是開路。把吸入閥置于活塞中,使得結(jié)構(gòu)緊湊,減小了液缸的尺寸和余隙容積。
在吸入行程中,十字頭通過中間桿帶動(dòng)活塞向右移動(dòng),液缸a內(nèi)容積增大,壓力降低小于b中壓力,在壓力差的作用下克服吸入管路和吸入閥2的阻力損失,使吸入閥2遠(yuǎn)離B口,B口打開,液體從C口進(jìn)入活塞腔b中,再?gòu)腂口通過2的邊槽充入液缸a內(nèi)。在排出行程中,十字頭帶動(dòng)中間桿使活塞向左運(yùn)動(dòng),液體被擠壓,液缸a中的液體壓力急劇增加,在這一壓力作用下,吸入閥2向右滑動(dòng),封住B口,而排出閥1被打開,液缸內(nèi)液體在壓力差作用下被排送到排出管路中去。
3.2 液力端的設(shè)計(jì)
3.2.1液力端材料的選取
由于介質(zhì)物性的決定,要滿足低溫環(huán)境下能長(zhǎng)期工作,所有制造零件:泵缸(套)、活塞(柱塞)、環(huán)等材料在低溫下不發(fā)生脆性變化,仍能滿足機(jī)械性能。
對(duì)絕熱低溫部件,如泵缸、活塞體、環(huán)、活門等,在滿足強(qiáng)度前提下,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一定要輕巧,配合要適宜。低溫泵的過流部分與低溫流體相接觸。當(dāng)泵低溫工作時(shí),就必然對(duì)材料有所要求。一般金屬材料在低溫下冷脆,故不能選用。碳鋼的強(qiáng)
1.排出閥2.吸入閥3.活塞4.中間桿5.十字頭6.連桿7.曲軸
圖3.1 活塞泵工作原理圖
B
C
a
B
3
5
2
1
7
6
4
b
度隨溫度的降低而降低,同時(shí)塑性也減小,且變得更脆。相反,鋁合金在低溫狀態(tài)下其強(qiáng)度會(huì)增加。能供選用的材料有奧氏體不銹鋼、鋁合金、銅合金以及鎳合金等。凡與液氧接觸的主要零件材質(zhì)選定如下:泵殼體、液缸體為鋁合金,活塞桿等為奧氏體不銹鋼。目前已開發(fā)并成功地使用了較高強(qiáng)度的18/8奧氏體鋼,且奧氏體鋼在低溫下其基本性能保持不變。
考慮到在液氧低溫下材料收縮變形較大,為此上述零件在精加工前均在液氧中進(jìn)行冷處理以使尺寸穩(wěn)定。有配合的部位均要考慮材料冷縮的協(xié)調(diào)性和低溫下工作時(shí)的合理間隙。此外,盡量使零件結(jié)構(gòu)上軸對(duì)稱。
低溫泵與其它普通泵一樣,都存在著汽蝕余量和汽蝕問題,但由于受低溫結(jié)構(gòu)材料和輸送液體特性等因素的影響,使得低溫泵還具有其特殊性。
3.2.2液缸體材料的選用與尺寸的確定
活塞在工作時(shí),液缸體內(nèi)承受工作內(nèi)壓力;由于液缸體內(nèi)相關(guān)某些零件以及沖擊載荷的作用,使液缸壁內(nèi)產(chǎn)生附加應(yīng)力;活塞泵輸送低溫液體時(shí),由于液缸壁內(nèi)外存有溫差,相應(yīng)產(chǎn)生溫差應(yīng)力;且液缸內(nèi)流道中存在交叉點(diǎn),在這些交叉點(diǎn)處存在局部應(yīng)力。為保證液缸體能正常安全工作,液缸體材料的選擇與壁厚大小的選取要合適。
1、缸體材料的選用
液缸體的毛坯采用鑄件,其重量輕,材料消耗少,機(jī)械加工量少且成本低。鑄件的組織不均勻和殘余應(yīng)力等缺陷應(yīng)通過熱處理或時(shí)效處理消除。為提高液缸體的疲勞強(qiáng)度,要對(duì)液缸體進(jìn)行表面強(qiáng)化或涂保護(hù)層措施。
2、 液缸體主要尺寸的確定
由于液缸體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,再加上液缸以內(nèi)液體壓力的脈動(dòng),使液缸體的受力復(fù)雜,給設(shè)計(jì)帶來較大的困難。我們把液缸體看成一個(gè)壓力容器,泵在工作時(shí)由于液缸體內(nèi)受工作內(nèi)壓力、壁內(nèi)產(chǎn)生的附加應(yīng)力、溫差應(yīng)力及應(yīng)力集中,這就對(duì)液缸體的強(qiáng)度有一定要求。液缸體鋼套壁厚為:
(3.1)
式中δ——液缸體的壁厚;
——工作內(nèi)壓力,既排出壓力,=15.2 MPa;
——液缸體的內(nèi)半徑,11mm;
[σ]——液缸體材料的許永應(yīng)力,泵缸材料鋁合金;
c——考慮到所輸送介質(zhì)的腐蝕和由于鑄造造成的偏心的壁厚附加量,即腐蝕余量,c選取3mm;
得缸套計(jì)算壁厚6.4mm;
設(shè)計(jì)壁厚取 8mm;
氣缸外壁設(shè)計(jì)壓力=;
其外壁計(jì)算壁厚=5.2mm;
則 外壁設(shè)計(jì)壁厚=6mm。
3.3 密封及其它
3.3.1密封
密封是低溫泵研制的技術(shù)關(guān)鍵,它直接影響到泵的可靠性。其型式有填料式、機(jī)械密封和迷宮式等,本低溫泵采用的是填料式。
活塞與液缸體內(nèi)壁組成一對(duì)動(dòng)密封,密封元件組裝在活塞上。此次設(shè)計(jì)選用脹緊式活塞。脹緊式活塞是靠裝配狀態(tài)活塞環(huán)對(duì)缸套內(nèi)壁的彈力實(shí)現(xiàn)密封的,磨損后可自行補(bǔ)償。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,活塞環(huán)可更換,應(yīng)用廣泛。活塞桿與中間桿連接處密封采用軟填料密封。
雖然采用多種方法對(duì)泵的液力端進(jìn)行密封,但是仍會(huì)產(chǎn)生泄漏。
1、泄漏點(diǎn)主要有五處
(1)軸套與軸間的密封;
(2)動(dòng)環(huán)與軸套間的密封;
(3)動(dòng)、靜環(huán)間密封;
(4)對(duì)靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封;
(5)密封端蓋與泵體間的密封。
2、產(chǎn)生泄漏時(shí),一般為以下泄漏原因
(1)安裝靜試時(shí)泄漏。機(jī)械密封安裝調(diào)試好后,一般要進(jìn)行靜試,觀察泄漏量。如泄漏量較小,多為動(dòng)環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題;泄漏量較大時(shí),則表明動(dòng)、靜環(huán)摩擦副間存在問題。
(2)試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的泄漏。泵用機(jī)械密封經(jīng)過靜試后,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力,會(huì)抑制介質(zhì)的泄漏。因此,試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械密封泄漏在排出軸間及端蓋密封失效后,基本上都是由于動(dòng)、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。
(3)引起摩擦副密封失效的因素主要有:
l)操作中,因抽空、氣蝕、憋壓等異?,F(xiàn)象,引起較大的軸向力,使動(dòng)、靜環(huán)接觸面分離;
2)對(duì)安裝機(jī)械密封時(shí)壓縮量過大,導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損、擦傷;
3)動(dòng)環(huán)密封圈過緊,彈簧無法調(diào)整動(dòng)環(huán)的軸向浮動(dòng)量;
4)靜環(huán)密封圈過松,當(dāng)動(dòng)環(huán)軸向浮動(dòng)時(shí),靜環(huán)脫離靜環(huán)座;
5)工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì),運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)人摩擦副,探傷動(dòng)、靜環(huán)密封端面;
6)設(shè)計(jì)選型有誤,密封端面比壓偏低或密封材質(zhì)冷縮性較大等。上述現(xiàn)象在試運(yùn)轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn),有時(shí)可以通過適當(dāng)調(diào)整靜環(huán)座等予以消除,但多數(shù)需要重新拆裝,更換密封。
由上述的原因可見,在出現(xiàn)泄漏時(shí),要對(duì)密封進(jìn)行改進(jìn)。
3.3.2摩擦及潤(rùn)滑
低溫活塞泵的摩擦顯然存在,就是程度不同而已,由于該設(shè)備以氣體為主,如果缸套活塞頻繁磨損,勢(shì)必影響設(shè)備的主要性能。尤其是高壓小流量更難以對(duì)付。因此活塞環(huán)(導(dǎo)向環(huán))以及活塞桿的密封應(yīng)選用耐磨性好、摩擦系數(shù)小的聚四氟乙烯。經(jīng)多種配方用特定工藝處理研制而成。減小摩擦可采取了以下幾種方法:
1、提高液體的過冷度,保證活塞在缸套內(nèi)作運(yùn)動(dòng)時(shí),有充分的液體加以潤(rùn)滑,以減少缸套與活塞間的磨損。
2、改進(jìn)密封結(jié)構(gòu),在缸套活塞磨損到一定程度后,仍能靠一定的密封結(jié)構(gòu)繼續(xù)工作一段時(shí)間,延長(zhǎng)缸套活塞的壽命。
3、改進(jìn)泵的結(jié)構(gòu),是缸套活塞工作時(shí),缸套于活塞間產(chǎn)生液墊或氣墊,減少磨損。
低溫活塞泵由于工作性質(zhì)的決定,在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其低溫部分不允許有潤(rùn)滑油污染。因?yàn)椋?
(1)多數(shù)潤(rùn)滑劑在低溫時(shí)便應(yīng)失去其潤(rùn)滑性能。
(2)輸送介質(zhì)不允許污染。
(3)輸送液氧為了安全起見,不允許使用潤(rùn)滑劑。
3.3.3氣體回收及絕熱
眾所周知,用泵輸送液體,液體的溫度隨效率降低而升高,在一定情況下有可能發(fā)生兩相流,為此在設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮氣體的排放問題。因液化氣體很昂貴,活塞泵工作時(shí)的漏損應(yīng)盡可能小。即使蒸發(fā)的液化氣體是以氣態(tài)回收的,但如此冷損依然很大。本設(shè)計(jì)回收氣體方法如圖3.1所示。
圖3.1回收氣體的方法
3.3.4絕熱
低溫泵輸送的介質(zhì)是低溫液化氣體,為減少低溫介質(zhì)損耗,泵的質(zhì)量應(yīng)盡可能小而且有適當(dāng)?shù)谋亟^熱措施。而且使冷卻的量盡可能小些,它倆之間的溫差約300℃左右,應(yīng)有一定的措施將它傳熱隔離開來。
泵殼、吸入管道、排出管道等以聚氨酯發(fā)泡絕熱。
低溫活塞泵與周圍絕熱法
1、 絕熱對(duì)低溫活塞泵是十分必要的,特別對(duì)泵進(jìn)口部分顯得尤其重要。但對(duì)不同絕熱方法的成本及效果也就不同,見表3.1。因此不同低溫泵就須選擇不同的絕熱方法。
對(duì)工作溫度很低的介質(zhì),一般多采用粉末真空后多層絕熱。絕熱結(jié)構(gòu)必須把傳導(dǎo)熱和輻射熱減少到最小程度。
表3.1 不同絕熱方法比較
序號(hào)
絕熱方法
絕熱效果
重量
制造難易
要求真空度
穩(wěn)定性
附加熱容量
價(jià)格
1
氣泡材料
差
輕
易
良
大
極便宜
2
高真空
優(yōu)良
——
難
1.3×10-4Pa
尚良
最小
較貴
3
粉末真空
良
輕
易
1.3×10-1Pa
良
大
便宜
4
粉末真空+金屬粉
優(yōu)良
重
難
1.3×10-1Pa
良
大
貴
5
保冷管襯
優(yōu)良
重
難
1.3×10-1Pa
良
較小
貴
6
多層絕熱
優(yōu)良
根輕
難
1.3×10-2Pa
優(yōu)良
小
貴
把傳導(dǎo)熱和輻射熱減少到最小程度。
3、對(duì)采用氣泡材料絕熱方法,其絕熱效果很大程度上取決于材料本身的導(dǎo)熱度和填裝密度與層厚,常見絕熱導(dǎo)熱材料如表3.2所示。
表3.2 絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)
材料名稱
λ(kJ/m2˙h˙℃)
材料名稱
λ(kJ/m2˙h˙℃)
聚苯乙烯泡沫塑料
0.09~0.0243(-160℃)
脲甲醛泡沫塑料
0.05~0.109(-196℃)
聚氯乙烯泡沫塑料
0.155~0.167(-200℃)
礦 渣 棉
0.155~0.188
碳酸鎂(γ=131kg/m3)
0.092(-150℃)
0.075(-200℃)
玻 璃 棉
0.01
珠光砂(γ=80kg/m3)
0.067~0.105
白 霜
13
3.4 本章小結(jié)
本章對(duì)低溫活塞泵液力端的基本結(jié)構(gòu)及工作原理作了系統(tǒng)的分析和說明,詳細(xì)地介紹了低溫活塞泵液力端的設(shè)計(jì)。
第4章 低溫活塞泵的傳動(dòng)端設(shè)計(jì)
低溫活塞泵傳動(dòng)端是泵中傳遞動(dòng)力的部件,是將電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的部件。
4.1 傳動(dòng)端的工作原理
傳動(dòng)端其實(shí)就是帶有減速裝置的曲柄連桿機(jī)構(gòu)。如圖4.1所示
1.曲柄 2.連桿 3.十字頭 4.中間桿 5.活塞
圖4.1 曲柄連桿結(jié)構(gòu)
曲柄1以ω的角速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),當(dāng)從A轉(zhuǎn)到B連桿2帶動(dòng)十字頭3向右移動(dòng),使活塞5也向右移動(dòng),進(jìn)入吸入行程;當(dāng)從B到A時(shí),進(jìn)入排出行程。當(dāng)曲柄以角速度ω不停的旋轉(zhuǎn)時(shí),低溫活塞泵就不斷地吸入和排出液體。
4.2 傳動(dòng)端的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
低溫活塞泵的傳動(dòng)端主要包括有曲軸、連桿、十字頭、軸承、軸瓦等部件,且配有皮帶減速裝置。泵的傳動(dòng)端在選擇和設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)遵循的原則是:
1、傳動(dòng)端的零部件必須滿足泵的強(qiáng)度和剛度的要求;
2、傳動(dòng)端內(nèi)各運(yùn)動(dòng)副必須滿足比壓和pv值,且潤(rùn)滑可靠;
3、在結(jié)構(gòu)和尺寸要求的允許范圍內(nèi),應(yīng)力求減小徑長(zhǎng)比λ,以減小十字頭出比壓和減小慣性水頭的影響,從而改善了泵閥的工作條件和泵的吸入性能;
4、合理選擇液缸中心線夾角、曲柄間錯(cuò)角,力求使機(jī)組的慣性力和慣性力矩得到平衡,減輕對(duì)基礎(chǔ)的撓力載荷;
5、拆裝、檢修方便;
6、易損件及運(yùn)動(dòng)副應(yīng)工作可靠、壽命長(zhǎng);
7、加工工藝性好。
傳動(dòng)端主要結(jié)構(gòu)如4.2圖所示:
1.連桿 2.曲軸箱 3.中間桿4.擋油傘 5.十字頭 6.十字頭銷7.十字頭襯套 8.曲軸 9.大帶輪
圖4.2 低溫活塞泵傳動(dòng)端
除了本設(shè)計(jì)采用的曲柄連桿機(jī)構(gòu),現(xiàn)在很多人都在關(guān)注其它結(jié)構(gòu),如今凸輪機(jī)構(gòu)引起廣泛的關(guān)注。凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律是等加速-等速-等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的組合,能實(shí)現(xiàn)恒流量輸出,無剛性沖擊的存在,無壓力波動(dòng),這是曲柄連桿機(jī)構(gòu)無法解決的問題。但凸輪機(jī)構(gòu)有柔性沖擊,加速度有突變,必然導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)件慣性力突變,特別是轉(zhuǎn)速越高,突變幅度越大,柔性沖擊越嚴(yán)重,不宜做高速運(yùn)動(dòng),需要進(jìn)一步修正和改進(jìn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
4.3 曲軸的設(shè)計(jì)
曲軸是往復(fù)泵的重要運(yùn)動(dòng)件,它將電動(dòng)機(jī)的功率經(jīng)連桿、十字頭傳給活塞,推動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)并做功。曲軸在工作時(shí)承受著周期性的交變載荷,是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中最重要的受力零件。
曲軸的形式有:曲拐軸、曲柄軸、偏心輪軸及N型軸等幾種形式。本低溫活塞泵采用的是偏心輪軸,采用這種結(jié)構(gòu),偏心輪為整體鑄或鍛件,心軸為簡(jiǎn)支梁,主軸承安在心軸兩端。當(dāng)偏心輪直徑大于主軸承軸徑時(shí),連桿大頭可為整體結(jié)構(gòu),連桿結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化。該傳動(dòng)端可獲得較大的曲柄半徑。由于支撐在兩端,故液缸間距較小。
4.3.1曲軸主要尺寸的初步確定
曲軸的連桿軸頸直徑D可按經(jīng)驗(yàn)公式得
(4.1)
(4.2)
式中 ——最大活塞力,單位N;
D——活塞直徑,單位mm;
——泵的最大排出壓力,單位N/㎡。
得 mm
主軸徑D選取為70mm
4.3.2曲軸強(qiáng)度校核
危險(xiǎn)截面的選?。簩?duì)連桿軸徑校核力作用點(diǎn)截面;主軸頸校核主軸頸與連桿軸徑交接截面。
據(jù)彎矩、扭矩計(jì)算找出各危險(xiǎn)截面相應(yīng)最大彎矩和最大扭矩值,作為強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)。
曲軸的載荷分析如圖4.3所示,從圖中可知C面是危險(xiǎn)截面,需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
軸所受扭矩:
T=9550000=9550000=27477Nmm (4.3)
作用在偏心輪上的支反力:
F=2T/d=T/r=17477/12=2290N (4.4)
彎矩:
M=F×52/2=5953Nmm (4.5)
則危險(xiǎn)截面上的計(jì)算應(yīng)力
MPa (4.6)
式中 α——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力,取1;
W——抗彎截面系數(shù),W≈0.1。
曲軸材料選用的是碳素鋼,經(jīng)計(jì)算,故安全。
a)軸的結(jié)構(gòu) b)計(jì)算簡(jiǎn)圖 c)受力分析 d)彎矩圖 e)扭矩圖 f)合力矩圖
圖4.3 軸的載荷分析圖
W——抗彎截面系數(shù),W≈0.1
曲軸材料選用的是碳素鋼,經(jīng)計(jì)算,故安全。
4.4 連桿的設(shè)計(jì)
連桿是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中連接軸和十字頭的部件。
連桿體截面形狀有圓形、工字形、矩形和十字形。本設(shè)計(jì)選用的是鑄成的工字體形,其運(yùn)動(dòng)質(zhì)量小,即材料消耗最少,應(yīng)用廣泛。連桿大頭采用整體式結(jié)構(gòu),其強(qiáng)度和剛度較好,工作可靠。
連桿小頭亦制成整體式。小頭與十字頭的連接選用銷連接。在連桿大頭和小頭上分別設(shè)計(jì)相應(yīng)的進(jìn)油孔,利用甩油器實(shí)現(xiàn)飛濺潤(rùn)滑。
4.4.1連桿體截面最小強(qiáng)度校核
連桿體與小頭聯(lián)接的過渡截面為最小截面,該截面可看作承受單純的拉伸或壓縮作用,其最大應(yīng)力
=40MPa≤[σ] (4.7)
式中 ——最大連桿力,單位:N
——連桿最小截面面積,單位:m;
——連桿體材料許用應(yīng)力,單位:MPa。
碳素鋼的=120 MPa,故安全。
4.4.2銷連接小頭強(qiáng)度校核
危險(xiǎn)截面A-A的強(qiáng)度校核,如圖4.4所示。
按兩端自由支承在側(cè)壁重心點(diǎn)的梁受均布載荷的彎曲應(yīng)力和兩端固定支承在側(cè)壁重心點(diǎn)的梁受均布載荷的平均彎曲應(yīng)力計(jì)算,即
16MPa≤[σ] (4.8)
式中 F——最大作用力;
l——兩端壁重心間距離,l=52mm;
d——小頭襯套內(nèi)徑,d=44mm;
——截面A-A抗彎截面系數(shù),=1200mm;
——許用應(yīng)力,碳素鋼=70MPa。
故安全。
危險(xiǎn)截面B-B按彎曲和拉伸聯(lián)合作用進(jìn)行強(qiáng)度校核:
(4.9)
其中 (4.10)
(4.11)
式中 ——截面B-B面積,mm;
l——兩側(cè)壁重心間距離,l=52mm;
——截面B-B抗彎截面系數(shù),等于;
合格。
連桿大頭校核方法同上,經(jīng)驗(yàn)算,各危險(xiǎn)截面均滿足強(qiáng)度要求,故合格。
圖4.4 危險(xiǎn)截面強(qiáng)度校核
4.5 十字頭的設(shè)計(jì)
十字頭在滑道里作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),起導(dǎo)向作用。它的作用是把連桿的搖擺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng),把連桿傳來的機(jī)械能傳遞給活塞。獅子頭的材料要求具有一定的耐磨性,有一定的強(qiáng)度。本次設(shè)計(jì)采用的材料為優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的45號(hào)鋼。
近年來發(fā)展起來一種新材質(zhì)即貝氏體球鐵。由于這種材質(zhì)具有較高的耐磨性能、強(qiáng)韌性能和耐腐蝕性能,因此被廣泛用作耐磨材料,尤其在濕磨條件下顯示出比普通耐磨鋼和高鉻鑄鐵更大的優(yōu)越性。鑄態(tài)貝氏體球鐵是通過加入適當(dāng)?shù)暮辖鹪?,使球鐵在凝固后直接形成貝氏體組織。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是由于取消了淬火熱處理,特別適合于生產(chǎn)形狀復(fù)雜,不宜熱處理的鑄件,如泥漿泵殼等。但是由于具體性能和經(jīng)濟(jì)性等方面考慮未被選用。
十字頭與連桿小頭聯(lián)接選用銷連接,與活塞桿連接通過中間桿連接,且連接方法選用剛性連接,即圓柱螺紋連接。其優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕,但由于十字頭與活塞桿承受交變載荷,會(huì)產(chǎn)生松動(dòng),故需要加鎖緊螺母以防松。
十字頭銷是連接十字頭與連桿小頭的連接件,承受交變載荷。因此要有足夠的強(qiáng)度和剛度。工作表面要有一定的硬度,使其在工作時(shí)變形小而耐腐蝕性好。
十字頭銷強(qiáng)度校核計(jì)算簡(jiǎn)圖如下:
強(qiáng)度校核時(shí),把十字頭銷看作是兩端自由支撐在銷孔座接觸部位中點(diǎn)的簡(jiǎn)支梁,在連桿稱套長(zhǎng)度上作用一均布載荷如圖4.5所示。在A-A截面上有最大彎曲應(yīng)力,在B-B截面處產(chǎn)生剪切。
圖4.5 十字頭銷計(jì)算簡(jiǎn)圖
A-A截面處彎曲應(yīng)力較核:
(4.12)
——最大活塞力,=8358N;
d——十字頭銷直徑,d=40mm;
——空心銷孔徑,=16mm;
L——十字頭銷兩支撐點(diǎn)間距,L= 60mm;
——連桿小頭套襯長(zhǎng)度,=32mm;
[σ]——許用彎曲應(yīng)力,碳素鋼:[σ]=70MPa。
=15 MPa≤[σ]故安全。
B-B截面的剪切應(yīng)力:
MPa (4.13)
式中[τ]——許用剪切應(yīng)力,碳素鋼[τ]=50Mpa,τ≤[τ]安全。
4.6皮帶及其它
4.6.1皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)
電動(dòng)機(jī)與曲軸間用皮帶相連,以達(dá)到減速的目的。
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,V帶傳動(dòng)應(yīng)用最廣。據(jù)槽面摩擦原理,在同樣的張緊力下,V帶傳動(dòng)能產(chǎn)生較大的摩擦力,且V帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比大,結(jié)構(gòu)緊湊。而且V帶多已標(biāo)準(zhǔn)化并大量生產(chǎn),對(duì)于維修,更換方便。
帶傳動(dòng)的主要失效形式即為打滑和帶的疲勞破壞。因此帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)為:在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下,具有一定疲勞強(qiáng)度和壽命。
1、 確定計(jì)算功率
得工作情況系數(shù),故
kW (4.14)
2、確定帶輪基準(zhǔn)直徑
得主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 mm
從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 mm (4.15)
取 mm
式中 ——傳動(dòng)比
驗(yàn)算帶的速度
(4.16)
帶的速度合適。
3、確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距
據(jù),初步確定中心距450mm
計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
mm (4.17)
選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 1600mm
計(jì)算實(shí)際中心距
mm (4.18)
4、 輪上的包角
(4.19)
主動(dòng)輪上的包角合適。
5、計(jì)算V帶的根數(shù)
(4.20)
由、mm、,得
kW
kW
又因,,則
取根。
6、力
(4.21)
得,故
N
7、作用在軸上的壓軸力
N (4.22)
4.6.2其它
本次設(shè)計(jì)軸承選用的是調(diào)心滾子軸承,其能自動(dòng)調(diào)心,且具有較大的徑向承載能力。
4.7 本章小節(jié)
本章對(duì)低溫活塞泵的傳動(dòng)端的基本結(jié)構(gòu)和工作原理作了系統(tǒng)的分析和說明,詳細(xì)地介紹了曲軸、連桿、十字頭及傳動(dòng)件皮帶輪的計(jì)算及對(duì)一些重要部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核。
結(jié) 論
往復(fù)泵是一種很古老的發(fā)明,它是把自然能轉(zhuǎn)變成有用功的最早發(fā)明,而且世界上泵的產(chǎn)量?jī)H次于電機(jī)。隨著時(shí)代的變遷,泵在一些基礎(chǔ)行業(yè)仍煥發(fā)著魅力,在一些新的行業(yè)中也越來越活躍。這次設(shè)計(jì)使我對(duì)活塞泵有了新的認(rèn)識(shí)。本論文結(jié)合理論與實(shí)踐,主要完成了以下幾方面的工作。
1、對(duì)泵的發(fā)展過程及低溫活塞泵的特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)地介紹,并對(duì)其發(fā)展的未來進(jìn)行了描述。
2、對(duì)低溫活塞泵的整體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),選出符合設(shè)計(jì)要求的主要參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)和電動(dòng)機(jī),為以下具體部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做好充分的準(zhǔn)備
3、對(duì)低溫活塞泵的主要部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。其中以活塞泵的液力端和傳動(dòng)端為主。液力端中除了液缸體進(jìn)行了主要分析和計(jì)算,還對(duì)液缸體中的密封、潤(rùn)滑、活塞及桿件的摩擦、氣體的回收和絕熱等情況進(jìn)行了深入地探討,對(duì)應(yīng)采取的措施也作了一定的介紹。在活塞泵的傳動(dòng)端中,對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要部件如:曲軸、十字頭等除了確定了尺寸還對(duì)他們進(jìn)行了安全校核,使其具有一定的強(qiáng)度等。
通過本課題的研究發(fā)現(xiàn),為進(jìn)一步提高低溫活塞泵的性能,需要對(duì)其完善以下幾種功能:
1、對(duì)活塞泵的基本結(jié)構(gòu)的改進(jìn),使活塞泵在滿足性能的前提下結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單化,使泵的總體體積縮??;整機(jī)趨于標(biāo)準(zhǔn)化,可便于用戶的選用;
2、應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)研究液力端的密封、氣體回收等問題,進(jìn)一步提高活塞泵的效率;
3、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)應(yīng)繼續(xù)改進(jìn),以進(jìn)一步減小流量的脈動(dòng)為努力方向。
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