齿轮油泵分析报告-零部件测绘课程论.doc

本科课程论文 题 目 齿轮油泵分析报告 课 程 零部件测绘 专 业 机械制造及其自动化 班 级 2012级1班 学 号 姓 名 联 系 方 式 2015年5月6日1 油泵分类1.1齿轮油泵1.1.1齿轮油泵简介：齿轮油泵属于液压油泵的一种，是一种能量转换装置，可以将电动机输入的机械能转化为液体的压力能，向系统提供具有一定压力和流量的油液。齿轮油泵广泛应用于机床、工程机械液压系统，作为液压系统的动力源，也可以作为输油泵使用。1.1.2齿轮油泵分类：不锈钢齿轮泵,抽油泵,微型油泵,吸油泵,重油泵,化工泵,耐腐蚀泵,输送泵,铜轮泵,锅炉油泵,摆线油泵,转子泵,船用油泵,润滑油泵,浓浆泵,高黏度油泵。1.1.3 CB-B4型齿轮油泵1.1.3.1图例图1 CB-B4型齿轮油泵外型结构和基本尺寸图2 CB-B型的技术参数图3 CB-B4的三维结构图1.1.3.2 零部件：左泵盖、右泵盖、泵体、主动轴、从动轴、齿轮、轴套、油封座、骨架油封、胶塞、挡圈、内六角圆柱头螺栓、圆柱销、键。1.1.3.3工作原理：如图1所示：当一对齿轮在泵体里做高速啮合传动时，啮合区内右边吸入腔空间，由于齿轮的相互啮合、脱开，齿间容积增大，压力降低而产生局部真空，油池内的油在大气压的作用下进入油泵低压区内的吸油口。随着齿轮的转动，一个个齿槽中的油液不断地沿着图中的箭头所指的方向被带到左边的排出腔将油压出，并输送到机械中需要冷却或润滑的地方图4齿轮油泵的工作原理图1.1.3.4 CB-B4型齿轮油泵特点：它是一种无侧板，三片式结构的外齿合低压齿轮油泵。它没有径向力平衡结构和轴向间隙补偿装置，依靠间隙密封原理工作。该产品具有体积小、重量轻、结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便等优点，主要应用于各种机床液压系统及负载较少的液压传动系统中。1.1.3.5 CB-B4型齿轮油泵参数：额定流量：4L/min，额定压力：2.5Mpa，额定转速：1450r/min，容积效率：80，总效率：72，压力脉动：0.15，噪声值：62-65分贝，电机功率：0.21KW，重量：1.7Kg。1.1.4 KCB/2CY齿轮油泵1.1.4.1 工作原理 2CY、KCB 齿轮式输油泵在泵体中装有一对回转齿轮，一个主动，一个被动，依靠两齿轮的相互啮合，把泵内的整个工作腔分两个独立的部分。A为入吸腔，B 为排出腔。泵运转时主动齿轮带动被动齿轮旋转，当齿化从啮合到脱开时在吸入侧(A)就形成局部真空，液体被吸入。被吸入的液体充满齿轮的各个齿谷而带到排出侧(B)，齿轮进入啮合时液体被挤出，形成高压液体并经泵的排出口排出泵外。1.1.4.2 结构特点12CY、KCB 齿轮式输油泵是卧式回转泵，主要有泵体、齿轮、轴承座、安全阀、轴承及密封装置等机件组成。2泵体、轴承座等为灰铸铁件，齿轮用优质碳素钢材制作，亦可根据用户特殊需要用铜材料或不锈钢材料制作。3轴承座上有一填料函室，起轴向密封作用。2CYl003，2CYl203，2CYl503，KCB 一300960型泵采用骨架密封装置。轴承采用单列向心球轴承。KCB 一183833型泵采用三个耐油橡胶圈和中间衬隔的一个挡圈组成，调节压紧盖上的两只螺母来调节密封的程度，轴承采用铜基粉末含油轴承。另外，本系列泵均可采用填料密封以弹性好，耐高温和低温、化学性质稳定且有自润滑性能的柔性石墨做为填料。4泵内装有安全阀，当泵或排出管道发生故障或误将排出阀门完全关闭而产生高压和高压冲击时安全阀就会自动打开，卸除部分或全部的高压液体回到低压腔，从而对泵及管道起到安全保护作用。5用弹性联轴器直接与驱动电机联接，并安装在公共铸铁底盘上。1.1.4.3 应用1、KCB、2CY 系列齿轮式输油泵适用于输送各种油类，如重油、柴油、润滑油，配用铜齿轮可输送内点低液体，如气油、苯等，本单位还生产不锈钢齿轮泵可输送饮料和腐蚀性的液体。2、KCB、2CY 系列齿轮式输油泵不适用于含硬质颗粒或纤维的，适用粘度为5*10 -51.5*103m2/s。温度不高为70，如需输送高温液体，请使用耐高温齿轮泵，可输送300以下液体。1.1.4.4特性优点：12CY、KCB 齿轮式输油泵结构简单紧凑使用和保养方便，22CY、KCB 齿轮式输油泵具良好的自吸性，帮每次开泵前不须灌人液体，32CY、KCB 齿轮式输油泵的润滑是靠输送的液体而自动达到故日常工作时无须另加润滑液。4 利用弹性联轴器传递动力可以补偿因安装时所引起的微小偏差。在泵工作中受到不可避免的液压冲击时，能起到较号的缓冲作用。1.1.4.5安装尺寸图：KCB18.383.3与2CY1.15安装尺寸图型号电动1.1.4.6使用注意事项：1、安装a. 安装前应检查泵在运输中是否受到损坏，如电机是否受潮、泵进出口的防尘盖是否损坏而使污物进入泵腔内部等。b. 安装管道前应先对管道内壁用清水或蒸气清洗干净。安装时应避免使管道的重量由泵来承担，以免影响泵的精度及寿命。c. 油泵应尽量靠近油池；管道各联接部位不得漏气、漏液，否则会发生吸不上液体的现象。d. 为防止颗粒杂盾等污物进入泵内，应在吸入口安装金属过滤网，过滤精度为30目/in，过滤面积应大于进油管横截面积三倍以上。e. 进出口管路建议安装真空表及压力表，以便监视泵的工作状态。f. 当油池较深、吸油管路较长或介质粘度较高而造成真空度过高时，可将进油管加粗一挡。吸油管路较长时还应安装底阀。2、工作前的检查a. 泵的各紧固件是否牢固。b. 主动轴转动是否轻重均匀一致。c. 进出管道的阀门是否打开。d. 泵的旋转方向是否符合要求。e. 初次使用前应向泵内注入适量介质。3、工作时的维护a. 注意泵的压力表及真空表的读数应符合该泵所规定的技术规范以内。b. 当泵在运转中有不正常的噪音或温升过高时，应立即停泵检查。c. 一般情况下，不得任意调整安全阀，如需调整时，要用仪器校正。使安全阀的截止压力为泵d. 额定压力的1.5-2倍。4、泵的停止a. 切断电源。b. 关闭进出管道阀门。1.1.4.7故障原因及排除方法：现象产生原因排除方法不排油或排油量少1、吸入高度超过额定值2、吸入管道漏气3、旋转方向不对4、吸入管道堵塞或阀门关闭5、安全阀卡死或研伤6、液体温度低而粘度增大1、提高吸入液面2、检查各接合处，最好加密封材料密封3、按泵的所示方向纠正4、检查管道是否堵塞，阀门是否全开5、拆开安全阀清洗并用细研磨砂研磨阀孔，使之密合6、予热液体或降非出压力密封漏油1、密封圈磨损2、填料密封填料磨损3、机械密封磨损或有划痕等缺陷4、机械密封弹簧失效1、更换密封圈2、调节填料压盖松紧，使之不漏且轴能转动；补充填料3、更换动静环或重新研磨4、更换弹簧噪音或振动大1、吸入管或过滤网堵塞2、吸入管伸入液面较浅3、管道内进入空气4、排出管道阻力太大5、齿轮轴承或侧板严重磨损6、吸入液体的粘度太大7、吸入高度超过额定值1、消除过滤网上的污物2、吸入管应伸入液面以下3、检查各联接处，使其密封4、检查排出管道及阀门是否堵塞5、拆下清洗，并修整缺陷或更换6、加温降粘处理7、减少吸油高度及缩短吸油管长度声明1.2转子油泵转子式机油泵以其结构紧凑、外形小、重量轻、噪音低、不易产生“气穴”、容积效率较高等优点而得以广泛运用。我国的柴油机转子式机油泵，最早见于1962年前后的485柴油机上。随后其他的一些机型也相继采用【l】。但直至70年代末才形成JBZ系列型谱的初步方案O这些转子型谱的推出，大大方便了转子泵的设计。设计人员可以根据机型的所需流量，在标准中寻找相适用的转子。再配上相关泵体、泵盖既可。然而近年来随着发动机的设计越来越多样化，转子机油泵的规格、品种也随之日益增多，故相关部门取消了机油泵型谱的推荐参数标准，从而设计人员可根据实际情况来获得较大自由度的设计。因此如何提高机油泵的流量，转子的设计参数选择，绘制转子轮廓线就变得尤为重要。本文对本公司新开发的4102Z增压柴油机油泵设计，试图对转子式机油泵改进设计的关键过程提出合理的解决方案。1.3、叶片泵叶片泵转子旋转时，叶片在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在定子内表面上。这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积，先由小到大吸油后再由大到小排油，叶片旋转一周时，完成两次吸油与排油。叶片泵是转子槽内的叶片与泵壳(定子环)相接触，将吸入的液体由进油侧压向排油侧的泵。 叶片泵的管理要点除需防干转和超载、防吸入空气和吸入真空度过大外，还应注意： 1泵转向改变，则其吸排方向也改变叶片泵都有规定的转向，不允许反。因为转子叶槽有倾斜，叶片有倒角，叶片底部与排油腔通，配油盘上的节流槽和吸、排口是按既定转向设计。可逆转的叶片泵必须专门设计。 2叶片泵装配 配油盘与定子用定位销正确定位，叶片、转子、配油盘都不得装反，定子内表面吸入区部分最易磨损，必要时可将其翻转安装，以使原吸入区变为排出区而继续使用。 3拆装 注意工作表面清洁，工作时油液应很好过滤。 4. 叶片在叶槽中的间隙太大会使漏泄增加，太小则叶片不能自由伸缩，会导致工作失常。 5叶片泵的轴向间隙 对v影响很大。 1)小型泵-0.0150.03mm 2)中型泵-0.020.045mm 6油液的温度和粘度 一般不宜超过55，粘度要求在1737mm2s之间。粘度太大则吸油困难；粘度太小则漏泄严重。1.4、柱塞油泵柱塞泵是液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。液压系统中:轴向柱塞泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来进行工作的。由于柱塞和柱塞孔都是圆形零件，加工时可以达到很高的精度配合，因此容积效率高，运转平稳，流量均匀性好，噪声低，工作压力高等优点，但对液压油的污染较敏感，结构较复杂，造价较高。 柱塞泵的泵油机构包括两套精密偶件：柱塞（plunger）+柱塞套(barrel)构成柱塞偶件(plunger and barrel assembly)（图5-11）、出油阀（delivery valve）和出油阀座(delivery valve seat)构成出油阀偶件(delivery valve assembly 柱塞和柱塞套是一对精密偶件，经配对研磨后不能互换，要求有高的精度和光洁度和好的耐磨性，其径向间隙为0.0020.003mm 柱塞头部圆柱面上切有斜槽，并通过径向孔、轴向孔与顶部相通，其目的是改变循环供油量；柱塞套上制有进、回油孔，均与泵上体内低压油腔相通，柱塞套装入泵上体后，应用定位螺钉定位。 柱塞头部斜槽的位置不同，改变供油量的方法也不同。 出油阀和出油阀座也是一对精密偶件，配对研磨后不能互换，其配合间隙为0.01mm 。 出油阀是一个单向阀，在弹簧压力作用下，阀上部圆锥面与阀座严密配合，其作用是在停供时，将高压油管与柱塞上端空腔隔绝，防止高压油管内的油倒流入喷油泵内。 出油阀的下部呈十字断面，既能导向，又能通过柴油。出油阀的锥面下有一个小的圆柱面，称为减压环带，其作用是在供油终了时，使高压油管内的油压迅速下降，避免喷孔处产生滴油现象。当环带落入阀座内时则使上方容积很快增大，压力迅速减小，停喷迅速。 工作时，在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下，迫使柱塞作上、下往复运动，从而完成泵油任务，泵油过程可分为以下三个阶段。 进油过程 当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧力的作用下，柱塞向下运动，柱塞上部空间（称为泵油室）产生真空度，当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后，充满在油泵上体油道内的柴油经油孔进入泵油室，柱塞运动到下止点，进油结束。 供油过程 当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时，柱塞弹簧被压缩，柱塞向上运动，燃油受压，一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。当柱塞顶面遮住套筒上进油孔的上缘时，由于柱塞和套筒的配合间隙很小（0.0015-0.0025mm）使柱塞顶部的泵油室成为一个密封油腔，柱塞继续上升，泵油室内的油压迅速升高，泵油压力出油阀弹簧力+高压油管剩余压力时，推开出油阀，高压柴油经出油阀进入高压油管，通过喷油器喷入燃烧室。 回油过程 柱塞向上供油，当上行到柱塞上的斜槽（停供边）与套筒上的回油孔相通时，泵油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通，油压骤然下降，出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭，停止供油。此后柱塞还要上行，当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧的作用下，柱塞又下行。此时便开始了下一个循环。 结论：通过上述讨论，得出下列结论 柱塞往复运动总行程L是不变的，由凸轮的升程决定。 柱塞每循环的供油量大小取决于供油行程,供油行程不受凸轮轴控制是可变的。 供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。 转动柱塞可改变供油终了时刻，从而改变供油量。 1.5、人字齿YCB油泵主要用于各种机械设备中的润滑系统中输送润滑油，适用于输送粘度为510-61.510-3m2/s (5-1500cSt)，温度在200以下的具有润滑性的油料。1.6、G螺杆油泵3G螺杆泵船用泵的安装形式有卧式和立式两种、原动机为交、直流船用电动机。寿命长：三螺杆泵的主动螺杆由电动机驱动，主、从杆之间没有机械接触，而由所输压力液体驱使从悍绕轴心线自转，主，从杆之间、螺杆与衬套之间皆有一层油膜保护，因而泵的机械摩擦极小，寿命堪称半永久性。2 拆装与测绘2.1拆装拆装工具：细铜棒锤子、内六角扳手（5号）、平口螺丝刀、铁钳。序号内容数量工具零件信息注意问题1去掉主动轴保护胶套，卸下键1无键：标准件，A型保存好键2拆卸定位销5细铜棒锤子圆柱销：标准件需记录原始安装深度位置和拆卸方向以便安装3拆卸紧固螺钉4内六角扳手（5号）紧固螺钉：标准件，内六角圆柱头螺钉安装较紧，注意安全4分离泵体和左右泵盖3平口螺丝刀一般零件动作要轻，以免破坏接触面5拆卸左泵盖1一般零件拆卸轴套2细铜棒锤子一般零件动作要轻，以免破坏接触面6拆卸右泵盖1一般零件取出轴（带齿轮）2对无拆卸主动轴孔外侧骨架油封（内带弹簧）1细铜棒锤子（可不拆）标准件动作要轻，不要破坏零件；若不拆卸也可直接识别结构参数和类型拆卸轴套2细铜棒子锤一般零件记住原始位置（距接触端面0.5mm左右）和拆卸方向以便安装拆卸油封座1一般零件不拆，直接测量7拆卸主动轴1一般零件拆卸挡圈2卡簧钳标准件另一侧也可不拆取下主动齿轮及钢珠2无主动齿轮：常用件 钢珠：标准件A型8拆卸从动轴1一般零件拆卸挡圈2卡簧钳标准件另一侧也可不拆取下从动齿轮及钢珠2无从动齿轮：常用件 钢珠：标准件，A型2.2 测绘测绘工具：精度为0.02游标卡尺、圆角测量匙（1）首先认真阅读测绘指导书，明确测绘要求、步骤、方法；准备好要用到的测量工具。（2）测量左泵盖、泵体、右泵盖、主动轴、从动轴等零件的基本尺寸、定位尺寸。用千分尺测量封口等的直径，用游标卡尺测量一些大直径和一些内径，用R规测一些圆弧半径。（3）测量键、销、螺钉等标准件的主要尺寸，在通过查阅机械设计手册来确定相关参数。例如内六角螺钉的测量。测绘方法及注意事项：M6内六角圆柱头螺钉属于标准件，因此只需要通过测量它的公称直径和公称长度就可以确定其参数。注意：测量值会存在误差，其标准尺寸应根据测量结果通过查阅机械设计手册来确定。（4）绘制所有零件（除标准件）的草图，以检验是否把要尺寸测全。（5）在测量过程中，应多次测量取平均值以减小误差，应尽量从基准出发避免误差的积累。2.2.1建模a左泵盖图5左泵盖三维模型左泵盖的建模思路是先画草图，再拉伸草图，然后建一些基准平面来定位打孔，由于很多是对称的，所以可以考虑用镜像特征来做。对于管螺纹，在建模时按普通螺纹打孔（不拔锥）、攻螺纹，制图时再标注清楚。b泵体图6泵体三维模型对于泵体，同样采用草图的方法，然后拉伸。遇到的问题是草图的约束，由于我是把所有草图放在同一个平面上作的，这就导致了约束时关系多，容易出现过约束问题，所幸，经过我多次尝试，还是把它完全约束了。或许建模之后再进行边倒圆的方法会更好些。还有就是对与沟状油槽的处理，而是用草图绘制轮廓线，约束完全后拉伸偏置再边倒圆来做。c右泵盖图7右泵盖三维模型右泵盖在建模时，主要遇到的问题是螺纹配合问题，一开始是用草图拉伸求差的方法把右泵盖的孔给做出来，但等到打螺纹的时候发觉孔不能随着螺纹改变成适当大小，最后还是改用打孔的方式把孔做出来。还有就是油孔问题，利用建造合适的基准面，然后在基准面打孔，把油孔打出来。d齿轮图8齿轮啮合模型图齿轮的建模可以说是整个建模中的一个难点，一开始是完全没有思路，根本不知从何下手，后来还是李晓达老师提醒可以用分度圆相切代替齿轮啮合的方法来建模，于是按照书本就把齿轮给做出来了。不过上图是由标准库的标准件制作的。f轴套图9轴套三维模型利用wave几何连接器抽取主动轴、从动轴轴孔边缘曲线作为轴套外径曲线，然后对曲线进行偏置拉伸再倒角就出来了，这个倒没遇到什么问题。g油封座图10油封座三维模型这一个零件的做法和轴套一样，直接wave几何连接器抽取沉头孔的边缘曲线，拉伸偏置再倒角。h油封图11油封三维模型当时没注意没进行拆卸与测绘，后来用标准库的标准件制作的i主动轴与从动轴图12主动轴图13，从动轴主动轴与从动轴的建模倒没遇到多大的问题，就是沟槽的操作性的知识点忘了，找了课件才做出来的。 2.2.2装配与爆炸1.装配三维图（1）在开始装配时一定要创建非主模型，且要与各个零件放在同一个文件夹中，否则将打不开。（2）充分利用各种配对关系进行约束，如配对、对齐、平行、垂直、相切、距离等。（3）进行装配时也遇到很多问题，其中最主要的还是尺寸数据问题，比如齿轮与轴、齿轮与键的配对，因为尺寸数据的不对应，导致配合不上，最后还是得通过改变尺寸才能配合好。再者就是一开始用“对齐”方式不能把轴套边缘弄到与齿轮边缘对齐的位置，最后改成用“距离”的方式完成。 油封 油封座 键 销 球键 挡圈 主动齿轮螺钉 右泵盖 泵体 主动轴 从动轴 轴套 从动齿轮 左泵盖图15装配爆炸图2.2.3绘制零件图由建模的三维图形转换为零件图，最主要的问题就是三维模型的尺寸问题以及所选择的表达方案。细节就包括了尺寸的标注问题，如：粗糙度的添加、指引线的方向、行位公差的标注、局部剖的选择等等。另外，一些基本国标设置还有环境变量的设置也是在制图前要准备的。1.左泵盖进出油口里面的管螺纹，用到了向下的剖视图。主要遇到的问题是部分粗糙度的标注（不水平、不垂直的成一角度的指引线上的），它不能选择在指引线上创建，后来经过不断尝试不同的操作发现可以选择创建带指引线的注释，同时指引线类型选择对齐指引线，就可以把这种类型的粗糙度标出来了，之后再把指引线隐藏（或者删除也行）。2.右泵盖右泵盖因为油孔、螺纹和沉头孔的存在，所以采取了其他剖的方法，另外加了个半剖和局部剖使安装孔和沉头孔能被清晰的表达出来。3.泵体采用一个普通视图和全剖，并对沟槽采用局部放大图。遇到的问题也是粗糙度的标注问题，当然还有一些小问题，如：箭头只有一半的标注问题。不过在经过多次尝试和观看视频课件之后还是把问题解决了。4.齿轮 齿轮一开始没发现什么错误，当老师检查时，经老师提醒，我知道了还没标上尺寸上下偏差和圆跳动公差和对称度公差，经过查书对照，我补上了缺少的标注。5.主动轴与从动轴因为主动轴上有键槽结构，所以采用端面剖视图，另外对球形沟槽采用局部放大图处理。主要遇到的问题是两条指引线指出来标注粗糙度不会标，后来经同学指导才知道把指引线类型改成双箭头类型，并在指引线上创建即可。2.2.4绘制装配图装配图是设计和装配机器或部件时用到的图样，主要表达机器或部件的工作原理、零件间的装配关系、各零件的主要结构形状以及所需要的尺寸和技术要求，因此只需标出一些必要的尺寸和技术要求。如：特征尺寸、装配尺寸、安装尺寸、外形尺寸和其他重要尺寸以及重要的配合等。绘制装配工程图的基本步骤如下：（1）软件环境的设定；（2）绘制图框、标题栏与明细栏；（3）绘制视图并标注必要的尺寸；（4）标注技术要求以及填写标题栏与明细栏的内容。绘制工作：在绘制装配图前，应先分析齿轮油泵的结构和工作原理。齿轮油泵用了主视图来表达工作原理和零件的主要结构，在主视图中采用了局部剖把键与轴的关系表达出来，同时主视图也是采用了一个旋转剖得出的，但有部分零件如轴、键、销、螺钉、胶塞、封口等是不可以剖的，应把它们选为非剖切部件。这样问题就出来了，它与上面的局部剖是相互矛盾的，所以正常情况下那个局部剖功能就不能选上了，为此，采用了手工添加的方法解决。另外齿轮啮合的五条线，由于一开始是用分度圆代替实际齿轮，用分度圆相切代替齿轮啮合，剖切时自然投不出规定画法的五条线，所以采用草图画线的方法。标出必要的尺寸，如标注反映齿轮油泵的性能、规格和安装情况以及重要的配合等重要尺寸。绘制标题栏、明细栏以及填写里面的信息还有技术要求。