试压泵关键部件的工程设计.doc

试压泵关键部件的工程设计柱塞泵是利用柱塞在缸体孔内的往复运动，使密封容积呈现周期性变化，来实现吸入介质和排出介质。柱塞泵具有结构紧凑，单位功率体积小，重量轻，工作压力高，容易实现变量等优点。这类泵多用于农林机械、起重运输设备、工程机械、船舶甲板机械、冶金设备、火炮和空间技术中。本装置试压单元中的试压装置选择采用柱塞泵产生高压，但由于传统的蜗轮蜗杆传动柱塞泵体积大、流量小，如SY350试压泵，流量在300L/h，泵体重量近两百公斤，不符合装置的设计要求。为便于野外使用，应尽可能减轻装置的重量，必须研发一款体积小、重量轻、效率高的新型柱塞泵。本文基于曲轴连杆机构的传动原理，研制的卧式三柱塞试压泵，具备结构简单、体积小、无极变量、压力高、噪音低，效率高，制造成本低，重量仅有17.5Kg。1.1试压泵主要技术参数1.1.1压力试压泵的主要作用是给固定输油管线机动式试压平台提供试验压力，而系统的试验压力定为10.0MPa，为确保试压泵能为系统提供稳定高压，试压泵的额定压力选定为20.0MPa。1.1.2流量针对在固定输油管线机动式试压平台中，试压泵的主要作用是通过向系统内注入少量试压介质，提高系统压力至试验压力，当系统压力达到试压压力时，试压泵即停止工作的特点，经综合考虑，试压泵的额定流量定为20L/min。1.1.3转速泵在流量一定的条件下，转速与泵的尺寸成反比，本文所研究的固定输油管线机动式试压平台应尽量减小体积和重量，从而满足装置设计要求，因此，试压泵的额定转速选择960r/min。1.1.4排量液压泵的排量是指液压泵在没有泄漏情况下，传动轴每转一转所排出的液体体积，通常用Bq表示，其单位为L/r（或mL/r）。液压泵的排量仅取决于它的结构几何尺寸，而与泵的工作载荷和转速无关。6.2292.09602010001000vBnQqml/r5.1式中Q泵的额定流量（L/min）n泵的额定转速（r/min）v容积效率，一般取98.085.0v，这里取92.0v1.1.5流量液压泵的理论流量是指在没有泄漏情况下，单位时间内排出液体的体积，通常用BtQ表示。液压泵的理论流量只与排量和转速有关，而与工作载荷是无关的。若液压泵的转速为Bn,则液压泵的理论流量为BBBtnqQ（5.2）21.696L≈21.7L1.1.6效率泵的效率指泵在能量转换过程中表达功率损失的系数，可用B表示。液压泵的效率分为2部分容积效率（记为BV）、机械效率（记为Bm）。液压泵的容积效率BV为泵的实际流量BQ与理论流量BtQ的比值，即BBHBtBBtBBtBtBBvnqLpQQQQQQQ11（5.3）可见，液压泵的容积效率Bv反映出泵容积损失大小，当液压泵的工作压力越高时，泵泄漏系数就越大，其排量就越小，转速越低，零件间隙越大，油液黏度越低，此时泵的容积效率就越低，损失就越大。液压泵的容积效率通常是指在额定压力和额定转速下的值。从泵的排量公式24bxfqdDZtg中得出，柱塞的直径zd﹑分布圆直径fD﹑柱塞数Z都是柱塞泵的固定参数，且原动机确定后传动轴转速bn也是固定。此时，要改变泵输出流量的大小和方向，只能改变斜盘倾斜角。对于柱塞泵，斜盘的最大倾斜角max15～20，该设计受机构限制，取下限，即15gO。BQ泵实际输出流量gbQ为gbQBBtQQ21.70.621.1（L/min）（5.4）式中BQ为柱塞泵泄漏流量。泵容积效率VB定义为实际输出流量gbQ与理论流量tbQ之比，即gbVBtbQQ0.97（5.5）柱塞泵容积效率一般为b0.94～0.98，故符合要求。泵的机械效率Bm是指理论输入功率BitN（不包含机械磨损消耗的功率）与实际输入功率BiN（包含机械磨损消耗的功率）之比值，即BBtBimBitBiBitBmMMNNNNN5.6式中mN机械磨损所消耗的机械功率BitN泵理论输入功率BiN泵实际输入功率BitM泵理论输入力矩BiM泵实际输入力矩Bm泵机械效率由此可见，泵机械效率Bm可以反映出泵机械损失的情况。液压泵的机械磨损主要是由轴与轴承和轴与密封件以及相对运动的零件产生的，如果增大它们之间的磨损，那么产生的机械功率损耗也将增大，机械效率也就越低。容积效率Bv与机械效率Bm的乘积即为液压泵的总效率B，即BmBvB（5.7）1.1.7功率泵的功率主要分为泵的理论输入功率、泵的理论输出功率和泵的实际输入功率及泵的实际输出功率。其中泵的理论输入功率和泵的理论输出功率是一致的，因为在理论上认为泵在工作中不存在任何消耗损失。泵的理论输出功率指在不考虑泵的容积损失的前提下，输出介质时所具有的液压功率，即BtBBQpNot（5.8）式中Bp泵输出液体的压力，PaBtQ泵的理论流量，sm/3BtN泵的理论输出功率，W理论输入功率是指在不考虑泵机械损失前提下，泵所输入的机械功率，即BBtBitwMN（5.9）式中BtM泵输入的理论转矩，NmBw泵的角速度，rad/sBtN泵的理论输入功率，W泵的实际输出功率是指在考虑泵的容积损失前提下，输出液体所具有的实际液压功率，即BBitBvBmBiBvBitBvBotBvBtBBBBNNNNQpQpNo（5.10）式中Bp泵输出液体的压力，PaBQ泵的实际流量，sm/3Bv泵的容积效率Bm泵的机械效率B泵的总效率BotN泵的理论输出功率，WBitN泵的理论输入功率，WBiN泵的实际输入功率，W泵的实际输入功率指包含泵的机械损失在内，泵输入的实际机械功率，即BBoBmBvBoBmBitBBmBtBBBiNNNwMwMN（5.11）式中BM泵输入的实际转矩，NmBw泵的角速度，rad/sBm泵的机械效率Bv泵的容积效率B泵的总效率BitN泵的理论输入功率，WBoN泵的实际输出功率，WBiN泵的实际输入功率，W