MRB—100 32乳化液泵是三柱塞卧式往复泵毕业设计

I摘要乳化液泵站是为液压单体液压支柱、输送机用的液压缸等液压设备，提供高压工作液的动力源。是保证工作面正常生产、提高生产率的关键设备。MRB100/32 乳化液泵是三柱塞卧式往复泵。本设计包括乳化液泵的压力、流量、曲轴转速、柱塞直径和行程、输入功率、连杆系数等参数的选择。正确的确定了泵的参数以后，决定乳化液泵工作不性能好坏的关键是合理的选择结构方案。MRB100/32 型乳化液泵传动部分采用“飞溅润滑”，在运转过程中曲轴箱润滑油同时飞溅至油池，通过油池底部三个孔经导向铜套注入运动着的连杆小头铜套与滑块销间以及滑块与滑道孔间，保证了良好的润滑。高压钢套柱塞采用润滑油或调稀的二硫化油脂润滑。设计的主要内容，也是说明书的主要部分，就是泵的主要零件的设计与校核计算。其中主要包括齿轮设计计算、齿轮轴的校核计算、连杆和连杆螺栓的设计计算、曲轴的设计计算等。关键词：乳化液泵；齿轮；曲轴；IIAbstractEmulsion pump station for hydraulic prop, the conveyor with hydraulic equipment such as hydraulic cylinders to provide high-pressure work of the power source. Face is to ensure that normal production and improve the productivity of key equipment. The emulsification pump of MRB100/32 is a pump with three-pistonrod which is coordinate and radial. The key to design well is choosing the main parameters reasonably and correctly which involve the pressure, flow, crank rotational speed, the journey and diameter of the piston rod, the input power, the modulus of the connecting rod, and so on. Corresponding with the three-piston-rod, there are three groups of incoming and outgoing valves. After ascertaining the parameters, the chose of the scheme of the structure becomes the key. The emulsification pump of MRB100/32 transmission of the use of “flying lubrication,“ in the functioning of the process of crankcase oil while flying to the oil pool, through the oil pool at the bottom of the three sets of holes into the copper-oriented campaign in the first link on the copper Sets and sales between the slider and slider and chute holes to ensure a good lubrication. High-pressure steel plunger used lubricants or dilute the two-sulfide lubricating oilsThe main design which also is the most important part of the exponent is the calculation of several main components. It involves the design and calculation of the gear, the axes, the connecting rod, the bolts and the crank.Key words: emulsification pump gear cranIII目录 摘要 .IAbstract II第 1 章 绪论.11.1 课题意义 11.2 几种国内外乳化液泵的主要技术参数比较 11.3 本课题的设计参数 4第 2 章 乳化液泵主要参数的确定.6第 3 章 结构方案的确定.103.1 整体结构的确定 103.2 传动装置及传动箱结构 113.2.1 传动装置 .113.2.2 传动箱结构123.3 传动机构各部件 123.3.3 其他14第 4 章 各主要零件的设计计算.214.1 齿轮设计计算 214.1.1 齿面接触疲劳强度计214.2 齿轮轴的设计计算 274.2.1 齿轮轴受力及弯矩、扭矩图274.2.2 齿轮轴的强度校核294.3 曲轴的设计计算 324.3.2 曲柄滑块机构的受力分析344.3.3 曲轴强度计算354.4 连杆和连杆螺栓的设计计算 424.4.1 连杆主要尺寸的确定424.4.2 连杆强度校核464.4.3 连杆体的稳定性计算464.4.4 连杆大头盖的强度校核474.4.6 连杆螺栓的计算504.5 滑块及滑块销的计算 534.5.1 滑块及滑块销结构主要尺寸的确定534.5.2 滑块及滑块销强度校核554.5 柱塞强度及稳定性计算 564.5.1 柱塞强度的校核56IV4.6 滚动轴承的核验计算 57结论.58致谢.59参考文献.60附录 161附录 2681第 1 章 绪论1.1 课题意义化液泵站是综合机械化采煤工作面的主要设备之一，是一种把机械能转变为液压能的能量转换装置。综采工作面的液压支架之所以能够支撑顶板，并能实现推溜、移架、调架、护壁、侧护、防滑等动作，都是乳化液泵站供给的压力液使各种千斤顶动作的结果。所以说，乳化液泵站是液压支架的动力源。如果我们把向液压支架供液及向乳化液泵站回液的管道比作血管的话，那么乳化液泵站就好像人体的心脏，它源源不断地向液压支架输送着高压液体，而支架动作中的回液又从回液管路流回到乳化液泵站的乳化液箱中。除液压支架靠乳化液泵站供给的压力液工作外，在某些综采工作面，可弯曲刮板输送机的紧链液压马达、采煤机牵引链的张紧千斤顶、桥式转载机的固定与推移千斤顶，以及工作面上、下出口处超前支护用的单体液压支柱等，都是靠乳化液泵站供给的高压液工作的。由此可见，乳化液泵站在综采工作面占有十分重要的地位，是保证工作面正常生产、提高生产率的关键设备，而其核心部分为乳化液泵。所以乳化液泵性能的好坏，对综采工作面的安全产量起着非常重要的作用。随着采煤工作面综合机械化的迅速发展，乳化液泵在以下几个方面也存在着技术改革和改型设计的问题。1、增大输出流量和工作压力。2、提高容积效率和机械效率。3、 简化结构和加工方法，降低成本，改善工作的可靠性和耐用度。1.2 几种国内外乳化液泵的主要技术参数比较表 2-1 同类乳化液泵技术特性参数型 号额定压力MPa最高压力MPa额定流量L/min电机功率kW传动装置传动比I柱塞直径mm柱塞行程mm曲轴偏心距mm曲轴转速rpm外形尺寸mm泵重kg2PRB(太原煤研所)35 80 55一级圆柱齿轮47/17 32 68 34530792596388385RB1(太原煤研所)10 100 22一级圆柱齿轮55/19 42 80 40330720596375XRB2B(无锡煤机厂)20,358055，75一级圆柱齿轮54/19 32 70 35517760680420400RB-45/100(南京煤机厂)10 120 45一级圆柱齿轮59/17 35 40 204236705803403型 号额定压力MPa最高压力MPa额定流量L/min电机功率kW传动装置传动比i柱塞直径mm柱塞行程mm曲轴偏心距mm曲轴转速rpm外形尺寸mm泵重kgHA-50/200(捷克)20 250 78.4 30一级圆柱齿轮51/13 32 90 45362885640385450KD-613G(西德)35 80 55一级圆柱齿轮3.87；3.3；2.6532 , 42,48, 60,6570 35258 600DowtY(英国)14.1 175 72.75 37.5蜗杆传动870407114764MEPP-3000GB(日本)30 100 75一级圆柱齿轮99/21 42 90 45310.812231059910EHP-3K 300/62（德国）38 444 315一级圆柱齿轮3.067 62100 504893500130019004300S375(英国)35. 0 37.5 430 280一级齿轮2.297 70 60 3065331721222148839751.3 本课题的设计参数本设计 MRB100/32 型乳化液泵为三柱塞并列卧式径向柱塞泵。泵头装5有三组吸、排液阀。泵头与箱体之间有三组密封填料函组件，用来保持柱塞缸体内部的密封性。柱塞后端通过滑块与传动装置连接。滑块用来为柱塞导向。表 1 MRB100/32 型乳化液泵主要技术参数表公称压力 bPMPa 32公称流量 QL/min 100电机公称功率 N kW 75设定容积效率 v0.92设定总效率 0.88柱塞直径 d mm 38柱塞行程 S mm 70曲轴转速 n rpm 456柱塞行程直径比 S/d 1.84柱塞往返平均速度 mVm/s 1.06实际输入功率 N kW 62.3曲柄半径 R mm 35连杆长度 L mm 235连杆系数 =R/L0.146第 2 章 乳化液泵主要参数的确定设计好乳化液泵的关键在于合理地、正确地选择泵的主要参数。乳化液泵的主要参数包括有压力、流量、曲轴转速、柱塞直径和行程、输入功率和连杆系数2.1 额定压力与额定流量着综合机械化的发展和液压支架向高压化方向发展的趋势，乳化液泵的工作压力正在逐渐提高。采用高压乳化液泵的优点是可以提高液压支架的初撑力，并可减小液压支架立柱的径向尺寸。目前的国产乳化液泵的额定压力大都在20MPa 左右。高压乳化液泵的压力在 30MPa 以上。国外的高压乳化液泵已达40MPa 以上。乳化液泵的额定压力和额定流量分别是由液压支架的初撑力和支架油缸的尺寸和移架速度而定的，但在本设计中均是由设计任务书给定。2.2 驱动功率(2-1)(3.629.061320kWQPNmvb式中， 、 、 分别为总效率、容积效率和机械效率。设计时，取=0.900.95， =0.900.95，或根据有关手册选取，也可按同类泵的效率vm估计。选用的电机额定功率应接近计算值。并且要选用防爆电动机。本设计方案取 =0.92， =0.93， =0.88, 选用YB315S 型防爆型电动机，额v定功率75KW ，额定转速为975rpm。2.3 曲轴转速在流量确定之后，曲轴转速越高，柱塞行程就越小，泵的体积就越小，但要注意解决润滑问题。一般乳化液泵的曲轴转速均在 330520 rpm 之间。为了减小吸液流速，防止气蚀和提高吸液能力。曲轴转速不宜太高。设计时可先确定传动比，或先确定传动齿轮的齿数。根据所选电动机转速求出曲轴的转速。设主动齿轮和从动齿轮齿数为 , ，电动机转速为 ，则曲轴转速为：1Z21n7(2-2) )(4567039212 rpmZni2.4 柱塞直径和柱塞行程了使乳化液泵的流量脉动减小，而结构又要简单紧凑，曲轴受力均匀。一般采用三个柱塞。柱塞直径和柱塞行程根据额定流量及曲轴转速计算。设计时，先确定一个，然后通过计算确定另一个。柱塞直径 d= (mm) (2-3)624103SvQn柱塞行程 S= (mm) (2-4)62vd一般乳化液泵的柱塞尺寸为 d=3255mm，S=4090mm。设计时可在此范围内选取标准值。确定了柱塞的直径和行程以后，还要进行强度验算稳定性校核。为了使乳化液泵的流量脉动减小，而结构又要简单紧凑，曲轴受力要均匀。一般采用三个柱塞。曲轴转速 （即柱塞每分钟往复次数）和柱塞行程 S 决定2n了柱塞的往复运动平均速度 。mV(m/s) (2-5)32S10mnV柱塞的运动速度直接影响着密封元件的寿命。一般乳化液泵的柱塞平均速度最低为 0.54 m/s，最高为 1.3 m/s。设计时可控制在 0.51.5 m/s 以内。柱塞直径 d 既决定了排量，又决定了曲轴承受的载荷，直接影响着曲柄连杆机构的强度。前者要求 d 取较大值，后者要求 d 取较小值，设计时可根据S/d= 1.43 确定。本设计中，先取 s/d=1.8，代入 Q=100L/min, =446r/min, =0.93,故2nvd=38mm，故 s=70mm。柱塞的运动速度直接影响着密封元件的寿命。一般乳化液泵的柱塞平均速度最低为 0.54 m/s，最高为 1.3 m/s。设计时可控制在 0.51.5 m/s 以内。柱塞直径 d 既决定了排量，又决定了曲轴承受的载荷，直接影响着曲柄连8杆机构的强度。前者要求 d 取较大值，后者要求 d 取较小值，设计时可根据S/d= 1.43 确定。本设计中，先取 s/d=1.8，代入 Q=100L/min, =446r/min, =0.93,故2nvd=38mm，故 s=70mm。2.5 连杆系数连杆系数 =R/L，其中 R 为曲轴偏心距，即曲柄半径；L 为连杆长度，即连杆大端至小端的中心距。 值越大，机器外形尺寸越小，但作用于导向滑板上的力增大，而且连杆运动时可能与滑板发生干扰。反之， 值越小，则机器外形尺寸越大。 的取值范围一般为 0.10.2。本设计方案中， cosLRLS而 令Rsinsi得 2cos14cos1S式中：L连杆长，R曲柄长，L=235mm,R=35mm 14.0LR9表 2-2 MRB100/32 型乳化液泵主要技术参数表bPMPa 32公称流量 QL/min 100电机公称功率 N kW 75设定容积效率 v0.92设定总效率 0.88柱塞直径 d mm 38柱塞行程 S mm 70曲轴转速 n rpm 456柱塞行程直径比 S/d 1.84柱塞往返平均速度 mVm/s 1.06实际输入功率 N kW 62.3曲柄长 R mm 35连杆长度 L mm 235连杆系数 =R/L0.1410第 3 章 结构方案的确定正确的确定了泵的参数以后，决定乳化液泵工作性能好坏的关键是合理的选择结构方案。结构方案的确定是泵设计过程中重要的一环，对乳化液泵的经济，技术指标是否先进，运转是否安全可靠均有重要的影响。根据总体要求，结构方案确定的任务是: 1、选择合适的泵型和结构。2、确定主要的结构参数。3、选择合适的原动机或驱动方式。4、初步确定泵的附属设备和整体布置。结构方案一经确定，即可进行工作图的设计，其设计的任务是：根据结构方案已初步确定下来的主要零部件尺寸，轮廓和基本结构形式，绘制总体和部件的装配图，各零件的工作图，拟定产品型号，编制必要的技术文件，同时完成各主要的零部件的强度校核工作。在通常情况下，泵的结构设计应遵循以下的基本原则：1、有足够长的使用寿命和足够的运转可靠性。2、有较高的运转经济性。3、尽可能采用新结构，新技术，新材料。4、制造工艺性能好。5、使用，维修，检修方便。6、 外形尺寸和重量尽可能小。3.1 整体结构的确定乳化液泵一般均为三柱塞并列卧式径向柱塞泵。由泵体和传动装置组成，泵头有三组吸、排液阀。泵头与箱体之间有三组密封填料函组件，用来保持柱塞缸体内部的密封性。柱塞后端通过滑块与传动装置联接，滑块用来为柱塞导向。目前，国内外在煤矿井下工作的液压支架动力源用的乳化液泵大都是由电动机驱动的，曲柄连杆机构原理的往复式柱塞泵，经一级齿轮减速，由曲轴，连杆通过滑块拖动柱塞往复工作，此结构工作可靠，效率高。为满足综合采煤的需要，本设计同样采用此结构。从减速形式来看，MRB100/32 型乳化液泵采用一级直齿圆柱齿轮减速，它效率高，不易发热，加工制造简单，且考虑到装配维修的方便，将该减速齿轮副置于箱体外端，这样使箱体结构更加紧凑。为了提高泵的总效率，应保证各运动副的润滑良好。本设计曲柄销与连杆11轴瓦，连杆小头端衬套以及滑块与道轨，齿轮副均采用飞溅润滑，自然循环，高压钢套柱塞采用润滑油或调稀的二硫化油脂润滑。3.2 传动装置及传动箱结构3.2.1 传动装置乳化液泵的传动装置一般有两种结构型式：1、一级圆柱齿轮（直齿或斜齿）传动及曲轴连杆滑块机构；2、蜗杆蜗轮及曲轴连杆滑块机构。采用圆柱齿轮传动的乳化液泵有以下几种型式。如图 3.1(a,b,c,d)(a)(b)(d)(c)图 3-1 乳化液泵圆柱齿轮传动型式图中主动轴、曲轴的位置是展开后的情况。实际上主动轴是位于曲轴的上方或右侧。这样可以缩短箱体的长度，使结构紧凑。图（c）和（d）中采用两对齿轮传动，不仅可以使每一对齿轮的负荷减轻，而且曲轴受的扭矩也比较均匀。但结构比（a ） 、 （b）复杂。另外，图（ d）中将曲轴的曲柄与从动齿轮制成一体，也就是将曲柄扩大为圆柱齿轮，这种结构不但非常紧凑，还可以减小曲轴静不平衡的重径积，有利于曲轴的静、动平衡。这种结构虽然比较简单，但增加了加工工艺的复杂性。当齿轮或曲轴遭到磨损时，必须更换整个曲轴。当然，也可以将大齿轮做成齿轮圈，套装在曲柄圆盘上。采用蜗杆传动的乳化液泵如图 3.2 所示。这种结构用得较少。主要用于英12国。例如英国得 T50 型乳化液泵和 Dowty 液压支架的乳化液泵均为这种型式。在这种乳化液泵中，曲轴的曲柄也是制成圆盘形，将蜗轮装在中部曲柄上。这样做的目的也是为了改善曲轴的静、动平衡，并能起一定的飞轮作用，增加了运动的平衡性。蜗杆传动的传动比大，而结构紧凑，但效率低。为了提高啮合效率，必须增大蜗杆的螺旋升角。但大升角的蜗杆难于制造。图 3-2 乳化液泵蜗杆传动型式3.2.2 传动箱结构从国外同类型泵来看，传动箱的形式主要有两种：一是以 RB 为代表的沿着曲轴、齿轮中心线成斜开面解体式，其拆检方便，但大斜面需要刮削加工，并需加密封垫，而在高压下强度不够。二是以西德 KD-613G 为代表的封闭式，这种结构铸造困难，不好清砂，但为了确保高压下有足够的强度，本设计传动箱仍采用封闭式，其传动轴轴承孔采用专用镗床加工，并用双列向心圆柱滚子轴承，足以保证传动精度。3.3 传动机构各部件传动机构主要是由传动齿轮、曲轴、连杆、滑块、柱塞组成。在选择和设计传动机构时，应遵循以下原则：1、传动机构所属主要的零，部件必须满足该泵最大柱塞力下的强度和刚度的要求。2、传动机构的各运动副，必须是润滑可靠，满足比压，润滑油温升也应13限制在设计要求之内,必要时要有冷却设施。3、拆、装、检修方便。4、易损件及运动副应工作可靠，寿命长，更换方便。5、 加工、制造工艺好。3.3.1 传动齿轮、曲轴及轴瓦1.传动齿轮机械传动部分的减速直齿轮装在曲轴减速箱内，齿轮副的安装孔处于一个刚性箱体上，这样便于保证精度和刚度。小齿轮选择 40Cr，坯料锻造，正火处理，齿面离子氮化处理，氮化层深度0.3mm，硬度 HV850，采用齿轮轴结构；大齿轮选择 45 钢，坯料锻造，正火处理，齿面离子氮化处理。2.曲轴乳化液泵中常用的曲轴可分为曲拐轴、曲柄轴、偏心轮轴和“N”形轴等型式。其中曲拐轴是最常用的，其它几种型式是在某些特定的条件下才被采用。a) 两支承三曲拐曲轴，因其支承少，使机体的加工量减少，传动机构装配也简单。b) 曲柄轴，因传动齿轮和两支承夹在两曲柄销中间，使联间距跨度加大，增加了泵的体积和重量且主轴承拆换困难。c) 偏心轮轴克服了曲柄轴的缺点，使联间距减小。但因采用滚动轴承作为连杆大端轴承，径向尺寸较大，因此仍显笨重。d) “N”形轴，曲柄销受力则是在该轴轴线方向，当行程最大时，阻力矩最大。综合考虑，本设计采用两支承三曲拐曲轴，三个曲柄销互相间隔 120。选材选择 40Cr，正火处理，表面离子氮化，层深 0.3mm，轴柄销处硬度为HV560。3.轴瓦一般厚壁轴瓦都带有瓦口垫片，轴承磨损后可进行调整。薄壁轴瓦不带瓦口垫片，轴承磨损后不能调整。薄壁轴瓦贴合面积大、导热性能好，承载能力大，现在都趋向使用薄壁瓦轴承。本设计采用和汽车，拖拉机通用的钢背高锡铝合金轴瓦。3.3.2 连杆、滑块以及柱塞的连接连杆包括杆体和连杆盖两部分。连杆大端与曲轴连接，小端通过滑块与柱塞连接。连杆的截面有矩形、圆形和工字型等。圆形截面的连杆体，机械加工14方便，但在同样强度条件下，运动质量较大。工字型截面的连杆，在同样强度条件下，运动质量较小、毛坯可铸造。连杆小端轴承采用整体的青铜或黄铜轴套，使小端结构简化。大端轴承为双金属轴瓦。小端也可以采用球铰与滑块连接。本设计，连杆采用 QT40-10 整体铸造而成，工字型截面，小端定位，在小端轴套端面与滑块配合端面之间取较小的间隙（0.20.5mm） ，而在大端轴瓦两端面与曲柄销的配合端面之间采用较大的间隙（25mm） 。大端采用剖分式结构，小端采用圆柱销与滑块连接。滑块用 ZL108 铸造而成，其与缸套间采用飞溅润滑，活塞环密封。滑块与柱塞采用半圆环连接。3.3.3 其他1、高压缸套根据泵的使用情况，高压缸套采用三道 V 型密封圈，密封效果良好。2、吸、排液阀及泵头阀体是矿用乳化液柱塞泵的重要零件之一。常用的卧式三柱塞矿用乳化液泵一直沿用传统的整体阀体结构，即将 3 组缸套组件、3 组吸液阀组和 3 组排液阀组安装在同一只阀体零件上。这种整体阀体零件的结构尺寸较大、工艺性较差，且存在着严重的过定位现象。随着煤矿综合机械化采煤技术的发展,要求矿用乳化液泵的流量不断增大。卧式三柱塞矿用乳化液泵主要是依靠增加柱塞直径的方法来增大泵的流量的，这就使得整体阀体零件的结构尺寸越来越大，结构缺陷也越来越突出，客观上促进了人们去探索阀体零件的新结构。上世纪 90 年代末期，我国自行研制了卧式五柱塞矿用乳化液泵。它一改过去靠增加柱塞直径来增大泵的流量的传统方法，而采用增加柱塞数目的方法来增大泵的流量。这种卧式五柱塞矿用乳化液泵，采用了分离式的阀体结构。这种分离式阀体结构是在一只阀体零件上只安装一组缸套组件，即一组吸液阀组和一组排液阀组，使阀体零件的结构尺寸大大减小，具有显著的经济效益。(1) 分离式阀体的优点a) 材料性能得到改进整体阀体和分离阀体的材料通常都用 45 钢,但二者的材料毛坯不同。整体阀体通常采用横截面尺寸在 250mm250mm 以上的方钢作为毛坯材料。这种大截面的方钢多采用铸造钢锭直接锻造而成，尽管在工艺上安排了切除铸锭的料头和料尾，毛坯材料中仍会残存着较多的铸造组织缺陷，如气孔、缩松及晶粒粗大等。而分离阀体通常采用 150mm 的热轧圆钢作为毛坯材料。这种热轧圆15钢一般要由铸造钢锭经过 2 次轧制而成，可以消除铸造钢锭中的某些缺陷，如气孔、缩松等。它能被较好地压合，材料的组织致密度能得到改善，可使铸态金属中的粗大枝晶和柱状晶破碎，材料的机械性能得到提高。故分离阀体的毛坯材料在组织和性能上优于整体阀体的毛坯材料。b) 锻造工艺得到改进整体阀体和分离阀体的零件毛坯都是采用自由锻造的工艺成形的，但二者的锻造工艺要求不同。整体阀体属于高度小、截面大的方形盘类零件，锻造工艺以镦粗工序为主，即减低工件材料高度，增大其截面积，锻造压力主要沿一个方向进行。分离阀体属于长而截面小的方形轴类零件，锻造工艺以延伸工序为主，即缩小工件材料截面积、增加其长度，锻造压力沿垂直于长度方向的两个方向进行。故分离阀体的材料塑性优于整体阀体的材料塑性。c) 加工质量得到保证1）整体阀体和分离阀体都是以孔类尺寸要求作为主要加工内容的，但二者的设计要求和加工要求有所不同。整体阀体由于安装有 3 只缸套,且这 3 只缸套又要与箱体上的 3 个缸套孔相配合，形成了过定位结构。为尽量减小过定位干涉现象，整体阀体零件相邻缸套孔的位置尺寸需给出足够精度的误差要求，并在加工中予以保证。而分离阀体只安装 1 只缸套，相邻缸套间无刚性联系，其相互位直至由箱体零件尺寸要求保证即可，故分离阀体不存在相邻缸套孔位置尺寸要求。2）阀体零件上的孔类尺寸大部分是在普通车床上加工的，特别是吸液阀组压盖或排液阀组压盖采用螺纹压紧结构时，由于阀体上的螺纹孔直径较大，必须在普通车床上车制螺纹，以保证螺纹的精度和承载能力。整体阀体零件上有 3 组孔类尺寸，其中有 2 组孔类尺寸是不对称分布的，因而在车加工时必须使用一个结构复杂且笨重的有 3 个工位的车夹具，使整体阀体零件的加工精度受到较大的累计误差影响；而且由于零件和夹具的不对称性，虽采取一些配重措施，仍会有不平衡的惯性离心力使得整体阀体零件的孔类尺寸，包括内螺纹尺寸出现椭圆误差。而分离阀体零件只有一组孔类尺寸，且呈对称分布，在单件小批生产条件下，可直接在四爪卡盘上找正定位进行车加工，在大批量生产条件下只需采用一个工位的车夹具即可进行车加工，使累计误差的影响减小，惯性离心力的影响消失。d) 装配质量得到保证整体阀体由于过定位干涉，在阀体、缸套和箱体零件间产生装配应力。这种装配应力降低了阀体零件的承载能力，加剧了缸套零件的疲劳破坏，是阀体16零件微观裂纹扩展的主要原因之一。整体阀体的过定位干涉常会集中表现在某1 只缸套上，使相关零部件轴线的误差较大，造成缸套密封的早期失效，以及柱塞与柱塞密封间严重偏磨等现象。分离阀体彼此间没有刚性连接，阀体缸套孔中心距要求不复存在，消除了整体阀体的过定位干涉现象。每个分离阀体零件只安装 1 组缸套组件，装入阀体零件中的缸套组件可以顺利地装入箱体零件的缸套孔中，使阀体、箱体、缸套、柱塞及柱塞密封等具有良好的对中性。因此,分离阀体使产品的装配质量比整体阀体更易于保证和提高。(2) 分离阀体应用推广的技术效果与经济效益a) 阀体的微观裂纹倾向得到消除阀体的微观裂纹倾向，是整体阀体零件失效的主要原因。这种微观裂纹倾向起因于阀体材料本身的微观组织缺陷，在高压交变应力的作用下，随着应力循环次数的增加，材料的疲劳极限值下降，诱使微观组织缺陷扩张，形成微观裂纹倾向。阀体的微观裂纹倾向具有随机性。尽管阀体零件的生产过程已普遍采用无损探伤检验，但潜在的微观组织缺陷仍难以避免，遇外部载荷条件适宜，便可发育成微观裂纹倾向。一般说来，泵的工作压力越高，阀体零件的几何尺寸越大，越易于形成微观裂纹倾向。分离阀体的轮廓尺寸较小，其体积只有相应三柱塞乳化液泵整体阀体结构的 1/3，阀体的微观裂纹倾向得到有效消除。事实上，分离阀体结构在五缸乳化液泵中应用至今，尚未发现微观裂纹倾向。b) 阀体的制造成本得到降低整体阀体零件为了保证相邻缸套孔的位置精度要求，常常需要在镗床上进行孔系尺寸的精加工；而分离阀体零件不存在相邻缸套孔的位置要求，孔系尺寸只需在车床上加工即可。此外, 整体阀体零件的尺寸要求较多，有一个尺寸超差就会造成一个零件的报废；而分离阀体减少了同一零件上尺寸要求的数量。在同样的尺寸超差的概率条件下，分离阀体比整体阀体可减少废品损失约2/3。因此，分离阀体结构使制造成本得到降低。c) 整机性能得到提高d) 整体阀体结构由于过定位干涉，在阀体、缸套和箱体零件间产生装配应力，降低其使用寿命,并使乳化液泵产品的整机性能受到很大影响。采用分离阀体结构由于消除了过定位干涉和装配应力的影响，使装配质量明显提高，促进了产品整机性能的提高。此外,由于分离阀体重量较轻，加工、装配、维护亦很方便。e) 泵的噪声小运行平稳在检验过程中发现，与整体式三柱塞泵比较，分离式阀体结构的五柱塞泵17具有压力平稳，流量均匀，互换性好，噪声小等显著优点。(3) 结论分离阀体结构已成功用于卧式五柱塞矿用乳化液泵。该泵已在全国几十家大型矿务局推广使用并出口，取得了十分显著的技术效果和经济效益。吸、排液阀采用下导向锥形阀，密封面为 2 =90的锥面。既方便安装又具有互换性。阀上盖兼有升程限制器的作用。泵头采用 45 锻钢整体加工，一侧排液口处装有弹簧式安全阀，它的开启压力应调节在卸荷阀卸荷压力的 110左右，其作用是当自动卸荷阀失灵压力升高由它来卸荷，对泵起安全保护作用。在使用时要经常检查，确保阀中各件不锈蚀，各件不允许有扭卡等不正常现象，防止失灵。3.4 乳化液泵站的典型液压系统1、XRB2B 型18图 3-3 XRB2B 型乳化2、HA60/200图 3-4 HA60/200 型乳化液泵站系统193、T80/315 型图 3.5 T80/315 型乳化液泵站系统204、T 50 型图 3-6T50 型乳化液泵站系统21第 4 章 各主要零件的设计计算4.1 齿轮设计计算齿轮属于该泵传动系统中的主要承载零件之一，本设计采用由一对齿轮构成的乳化液泵减速箱，电动机驱动，经一级齿轮减速带动曲轴旋转。为使结构紧凑，工作中无轴向分力，选择直齿圆柱齿轮传动。曲轴转速 =456 rpm,电2n机转速 =975 rpm，则 ，i=2.13 1(4.1)由于泵转速较高，且齿轮箱局部发热较严重，因而需要齿轮有较高的强度和齿面硬度。故选择齿轮轴材料 40Cr，渗碳淬火，齿面氮化处理。大齿轮为45 钢，齿面氮化处理。按实际情况来看，齿轮副多以齿面接触疲劳破坏，所以本设计以接触疲劳强度设计，以弯曲疲劳强度校核。4.1.1 齿面接触疲劳强度计 计算项目 计算内容 计算结 果1.初步计算转矩 1T NmnN5616 10.9753.205.05.9 601T1000Nmm齿宽系数 d查文献，取 =0.6d0d.6接触疲劳极限 limH查文献得=1limH1210MPa 2limH=710 MPa初步计算的许用接 查文献 0.9 得，Hlim =1H22触应力H1089 MPa 2H=639 MPa值dA查文献得 =85dA初步计算的小齿轮直径 d1d1 (式 12.14)132dHTi85 329.150.7取d1132 mm初步齿宽b b= d1 =0.6132b=80 mm2.校核计算计算项目 计算内容 计算结 果圆周速度v= =106nd10697532=6.7vm/s精度等级 查文献得 选 7 级精度齿数 和z模数 m初取齿数 =30, = 2.1830=661z2m= / =130/30=4.71,dZ查文献得，取 4m4m=301z=712使用系数 AK查文献得 =1.6AK动载荷系 查文献得 =1.0V23数 VK 7齿间载荷分配系 HFt = N15.9246136021dTmbFtA /0/.80 =1.88-3.2(1/ +1/ )cos 1z2=1.88-3.2(1/30 +1/64)=1.74由式 12.10，得= = =0.87Z347.=1/ =1/0.87HK22=1.74 0.87Z=1.HK1齿向载荷分布系数 H 310bABCbd= 80167. 3 =1.HK17计算项目 计算内容 计算结果弹性系数 EZ查文献得 =189.8EZMPa节点区域系数 H查文献得 =2.5H接触最小安全系数 limS查文献得 =1.25limS总工作时间 ht 3.0160 =14400hht应力循环次数 LN10 10 则指数 m=8.787LN9由式 12.13，得 =2.551LN802411max60/nLviiNtT8.71ax/nhihiitt3.02.50.2049767888. 原估计应力循环次数正确。= /i=2.55 /2.13=1.452LN1881=1.192LN810接触寿命系数 NZ查文献得=1.18Z=1.252N许用接触应力H = /1H1limNZliHS=12101.18/1.25 =1142 MPa1H = /22lili=7101.25/1.25 =710 MPa2计算项目 计算内容 计算结果= HEZ12()KTubd=189.82.50.87 13.2913806.22 =173.7 HMPa 2实际分度圆直径 d=m =433=132 mm1z =132 mm1d=m =470=365 mm2 =280 mm225中心距 a a=( + )m/2=（33+70）4/21z2a=206 mm齿宽 bb=80mm =80 mm1b=90 mm2重合度系数 Y=0.25+0.75/ =0.25+0.75/1.74Y 0.69Y齿间载荷分配系数 FK1/ 1.45FK齿向载荷分配系数 Fb/h=150/（2.255）=13.3由图 12.14 =1.14F载荷系数 = =1.61.071.11.14VAFK=2.1469K齿形系数 FY查文献得 = 2.471FY=2.252应力修正系数 SY查文献得 =1.651SY=1.762计算项目 计算内容 计算结果弯曲疲劳极限 limF查文献得=870 MPa1limF=600 MPa2li弯曲最小安全系数 minFS查文献得=1.1minFS26应力循环次数 LN3 NL10 ，则指数 m=49.91610101vni hiihtTt191.4max/3.02.50.20967569141491.4 =1.12101LN8原估计应力循环次数正确N 13.2812iL 720.5L弯曲寿命系数 NY查文献得 =0.931NY=0.952尺寸系数 xY查文献得=1.0xY许用弯曲应 F查文献得 = / 1F1limNYXminFS=8700.931/1.1 =735MPa1F = / 2Fli2XinF=6000.951/1.1 =518.8MPa2F验算 查文献得 111FFSKTYbdm5.439868.072605.2171 MPa1F