brw31531.5型乳化液泵站设计毕业论文

PAGEPAGEPAGEIIPAGEI题目：BRW315/31.5型乳化液泵站机电系机械设计制造及自动化专业姓名设计时间：评阅意见：成绩：指导教师：（签字）职务：200年月日毕业设计答辩记录卡机电系机械设计制造及其自动化专业答辩内容问题摘要评议情况记录员：（签名）成绩评定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。专业答辩组组长：（签名）200年月日PAGE42序言毕业设计是对学生在毕业之前所进行的一次综合设计能力的训练，是为社会培养合格的工程技术人员最后而有及其重要的一个教学环节。通过毕业设计可以进一步的培养和锻炼我们的分析问题能力和解决问题的能力，这对我们今后走向工作岗位有很大的帮助。我们这次设计是一个专题性的设计，涉及内容广泛，几乎四年所学知识或多或少涉及到。但重点是在乳化液泵零部件的设计和曲轴强度和刚度的较核。我的实际任务是首先是乳化液泵的设计，其次是乳化液泵曲轴校合、连杆滑块的设计和校合。这次设计画图集中于乳化液泵零部件的设计，曲轴设计、校合是这次的设计任务重点，这次设计我们将本着：独立分析，相互探讨，仔细推敲，充分吃透整体设计的整体过程，使这次设计反映出我们的设计水平，并充分发挥个人的创新能力。作为一名未来的工程技术人员，应当从现在开始做起，学好知识，并不断的丰富自己的专业知识和提高实际操作能力。在指导老师的精心指导下，我们较为圆满的完成了这次设计工作，由于学识和经验的不足，其中定会出现很多问题，不足之处恳请各位老师加以批评和指导。摘要本次毕业设计以乳化液泵为设计对象，主要任务有两项：第一项是乳化液泵的设计；第二项是乳化液泵中传动装置的设计。在乳化液泵的设计过程中，根据已知参数确定各零部件的结构，并对重要零件进行受力分析和校核。绘制相关装配图和重要零件图。在传动装置的设计中，对连杆的校合及对曲轴的校合涉及大量的数据,需要仔细的计算。此次设计，通过综合运用四年所学的知识，不仅巩固了所学的知识，同时，还增强了自己分析问题与解决问题的能力，为今后的学习和工作打下了坚实的基础。关键词：乳化液泵曲轴连杆校核AbstractThisgraduationprojectpumpstaketheemulsionasthedesignobject,theprimarymissionhastwoitems:Thefirstitemthedesignwhichistheemulsionpumps;Theseconditemistheemulsionpumpsthetransmissiondevicedesign.Pumpsintheemulsioninthedesignprocess,accordingtotheknownparameterdeterminedvarioussparepartsthestructure,andcarriesonthestressanalysisandtheexaminationtotheimportantcomponents.Drawsupthecorrelationassemblydrawingandtheimportantdetaildrawing.Ininthetransmissiondevicedesign,correctstotheconnectingrodandcorrectstothecrankinvolvesthemassivedata,needsthecarefulcomputation.Thisdesign,utilizestheknowledgethroughthesynthesiswhichfouryearsinstitutestudies,notonlyhasconsolidatedtheknowledgewhichstudies,simultaneously,butalsostrengthenedowntoanalyzethequestionwithtosolvethequestionability,hasbuiltthesolidfoundationforthenextstudyandthework.Keyword:TheemulsionpumpscrankConnectingrodExamination目录序言 1摘要 2Abstract 3第一章乳化液泵的总体设计 5第一节概述 5第二节乳化液泵的总体设计 5第三节齿轮和轴的设计及校核 10第四节连杆尺寸的初步确定 19第五节曲轴的设计与较核 21第六节柱塞的选择及计算 34第七节箱体的设计与计算 35第二章传动系统的设计 36第一节连杆的设计 36第二节十字头的设计 40第三章乳化液泵站的设计 45第一节乳化液泵站的组成及工作原理 45第二节BRW315/31.5型乳化液泵站 48总结 53参考文献 54外文资料 55致谢 63第一章乳化液泵的总体设计第一节概述综采工作面乳化液泵站一般配备两台乳化液泵组和一个乳化液箱。两台泵可并联运行，也可一台工作，另一台备用。乳化液泵是往复式柱塞泵。往复式属于容积式泵，亦即它也是借助工作腔里的容积周期性变化来达到输送液体的目的；原动机的机械能经泵直接转化为输送液体的压力能，泵的流量只取决于工作腔的容积变化值及其在单位时间内的变化次数（频率），而（在理论上）与排出压力无关。往复泵是借助于柱塞在液压缸工作腔内的往复运动来使工作腔容积产生周期性变化的；在结构上，往复泵的工作腔是借助于密封装置于外界隔开，通过泵阀（吸入阀和排出阀）与管路沟通或闭合。往复泵性能和参数及总体结构特点是：瞬时流量是脉动的，平均流量（即泵的流量）是恒定的；泵的压力取决于管路特性，几乎不受介质的物理性能或化学性能限制；有良好的自吸性能。第二节乳化液泵的总体设计一．乳化液泵泵型及总体结构形式的选择１.根据设计要求在通常情况下，泵的总体设计应遵循下述基本原则：①.有i足够长的使用寿命（指大修期应长）和足够的运转可靠性（指被迫停车次数应少）；②.有较高的运转经济性（效率高，消耗少）；③.尽可能采用新结构、新材料、新技术；④.尽可能提高产品的“三化”（系列化、标准化、通用化）程度；⑤.制造工艺性能好；⑥.使用、维护、维修方便；⑦.外形尺寸和重量尽可能小。2.本次设计泵型为BRW315/31.5属于机动泵，即采用独立的旋转原动机（电动机）驱动的泵。因采用电动机驱动又叫电动泵。电动泵的特点是：①.瞬时流量脉动而平均流量（泵的流量）Q只取决于泵的主要结构参数n（每分钟往复次数）、S（柱塞行程）、D（柱塞直径）而与泵的排出压力几乎无关，当n、S、D为定值时，泵的流量是基本恒定的；②.泵的排出压力P是一个独立参数，不是泵的固有特性，它只取决于派出管路的特性而与泵的结构参数和原动机功率无关；③.机动泵都需要有一个把原旋转运动转化为柱塞往复运动的传动端，故一般讲，结构较复杂，运动零部件数量较多，造价也较昂贵；④.实现流量调节时，必须采用相应措施，或改变n、S、D或采用旁路放空办法来实现；⑤.结构变形较容易。3.在液力端往复运动副上，运动件上无密封件的叫柱塞。BRW315/31.5乳化液泵称为柱塞泵。柱塞泵的柱塞形状简单，且柱塞密封（填料箱）结构容易变形，因此：①.柱塞直径可制的很小，但不宜过大。目前柱塞泵直径范围大多在3-150mm，个别的达200mm。直径过小会加大加工工艺上的问题；直径过大，因柱塞自重过大，造成密封的偏磨。影响密封的使用寿命。②.由于结构上的原因，柱塞泵大多制成单作用泵，几乎不制成双作用泵。③.因柱塞密封（填料箱）在结构上易于变形，在材料选择上也比较灵活。故柱塞泵适用的排出压力范围较广泛。且宜制成高压泵。4.BRW315/31.5乳化液泵柱塞中心线为水平放置的泵，又称卧式泵。卧式泵的共同特点是：①便于操作者观察泵的运转情况，拆装，使用，维修；②机组高度方向尺寸小时，不需要很高的厂房，但长宽方向尺寸较大时，占地面积则较大；③.因为柱塞做往复运动时，密封件在工作时须受柱塞自重，容易产生偏磨，尤其当柱塞较重时，悬颈很长时，这种现象将更为严重。5.联数，缸数和作用数每一根柱塞以及该柱塞连接在一起的连杆等称为组合体，叫一联。一般将，该泵有几根柱塞就称几联泵。BRW315/31.5乳化液泵有五根柱塞；因此又可称为五联泵。只有当Z联泵的柱塞间相位差不同各柱塞的直径也不同，并且各联的排口连接在一起来经同一排出集合管排出时，才可同时称为Z联缸，否则只称Z联泵。柱塞每往复运动一次对介质吸入和排出的次数，叫做作用数。由BRW315/31.5型乳化液泵柱塞每往复运动依次，介质被吸入，排出各一次，因此又称单作用泵。联数是指相对泵的总体结构形式而言，缸数是指相对液力端排出流量脉动特性而言，作用数是相对柱塞在每一次往复运动中对介质的作用数而言的。二．液力端结构形式的选择1.在往复泵上把柱塞从脱开一直到泵的进口，出口法兰处的部件，称为液力端。液力端是介质过流部分，通常由液缸体，柱塞机器密封，吸入阀和排出阀组件，缸盖和阀箱盖以及吸入和排出集合管等组成。2.在选择液力端结构形式时，应遵循下述基本原则：①.过流性能好，水力损失小，为此液流通道应要求端而直，尽量避免拐弯和急剧的断面变化；②.液流通道应该利于气体排出，不允许死区存在，造成气体滞留。通常，吸入阀应置于液缸体下部，排出阀应置于液缸体顶部；③.吸入阀和排出阀一般应垂直布置，以利于阀板正常起动和密封，特别情况下也可以倾斜或水平布置；④.余隙容积应尽可能的小，尤其是在对高压短行程泵后当泵输送含气量大，易发挥介质时，更要求减小余隙容积；⑤.易损件，更换方便；⑥.制造工艺性好。3.BRW315/31.5为卧式单作用泵液力端由于BRW315/31.5液力端的每一个缸里吸，排阀中心线均为同一轴线。称为直通式液力端。这种泵液力端的特点是：过流性能好余隙容积小，结构紧凑，尺寸小。通常是吸入阀安装不方便。直通式液力端按液缸体的结构特点又可分为四通体和三通体两种。BRW315/31.5乳化液泵采用四通体通式液力端，柱塞可以从液缸前盖处拆装比较方便。但是在液缸体内部存在十字交孔，两垂直孔相交处应力集中较大，常因此而导致液缸体疲劳开裂，特别是当输送强腐蚀性介质时，更容易引起开裂。BRW315/31.5乳化液泵代用下导向锥形四通体式液力端。阀板上装有橡胶或聚酯密封圈以减轻关闭冲击。导翼采用冲压件以减轻重量。为使阀板关闭时不产生偏斜，采用偏置流道。阀座采用大直径螺纹压盖压紧，便于拆装，但阀箱体尺寸更大一些。液缸前段可以伸进较长的螺堵，这样既可增加缸盖刚度，又可减少缸内的余隙容积。同时螺堵中没有放气螺钉，以放尽该腔空气。三传动端结构形式选择1.往复泵上传递动力的部件叫传动端。对机动泵，传动端是指从十字头起一直到曲轴伸出端为止的部件。如果是泵内减速的，则传动端包括减速机构。机动泵的传动端主要由机体，曲轴，连杆，曲柄，十字头及润滑，冷却等辅助设备组成。2.在选择和设计传动端时，通常应遵循下面的基本原则：（1）.传动端所需要的零部件必须满足该泵最大柱塞力下的刚度和强度要求。(2）.传动端内各运动副，必须是润滑可靠，满足比压和PV允许值，润滑油温升也应限制在设计要求内，必要时应有冷却措施。(3).在结构和尺寸要求允许的范围内，应力求减少连杆比λ（R/l），这样不仅能减少十字头处的比压，而且可减少惯性力的影响。从而可改善泵阀的工作条件和吸入性能。(4).要合理选择液缸中心线的夹角，曲柄间的错角，力求使机械的惯性力和惯性力矩得到平衡，减轻对起初的挠度载荷。(5).传动端，尤其是立式泵传动端，因考虑重心的稳定性。(6).拆，装，检修方便，大型泵的传动端还应考虑到传动段的各零部件的起吊方式和措施。(7).易损件及运动副应工作可靠，寿命长，更换较为方便。(8).加工，制造工艺性好。3.BRW315/31.5乳化液泵采用的是两支点五拐曲柄连杆机构传动端。这种传动端的曲轴为五拐轴且只有两个支承，分别在前后主轴颈上。这种传动端的特点及机构特点选择注意事项是：（1）.该传动端的曲轴通常为整体铸，锻件，五拐的曲柄间交错为72度惯性力和惯性力矩能得到较好的平衡，曲轴加工量较少，支承少，拐间距（或泵的液缸间距）小，泵的总体结构紧凑，尺寸小，重量轻。（2）.两支点五拐曲轴受力情况复杂，一般不能简化为简单的平面力系或简支梁。曲轴在工作时的最大挠度和两主轴颈处偏转角均较大。为此，主轴承常采用转角较大的调心滚子轴承。为了保证曲轴最大活塞力的要能够满足，并保证主轴承能够正常工作，曲轴必须有足够的强度和刚度。（3）.连杆大头采用剖分式，否则无法装配。为此连杆大头轴承多采用剖分式薄壁轴瓦，大头与连杆采用连杆螺栓连接，技术要求高，加工量也较大。（4）.由于曲轴为整体铸、锻件（毛坯）再经车削加工面而成，故曲轴半径不易过大，亦即这种传动端组成的五联泵，柱塞行程不宜过大。BRW315/31.5乳化液泵的传动端机体为整体式，刚性好，在机体上方和前后方各开一个孔供拆，装检修用。四BRW315/31.5型乳化液泵结构参数的选择与确定由于已知主要结构参数，因此可以计算出它的其他参数。主要技术参数如下：额定工作压力：P=31.5MPa额定流量：Q=315L/min泵主轴的转速：n=650L/min柱塞直径：Ф=45mm柱塞行程：S=66mm电机功率：P=200KW由以上已知数可计算出以下参数：泵的理论流量：容积效率：活塞的平均速度：路径比：原动机的选择：1.泵的有效功率由已知泵的2.原动机功率为200KW泵的效率：五.原动机的选择原则：1.原动机必须满足要求的功率；2.选择原动机时应注意转差率；3.因注意原动机的起动力矩和起动电流；4.要注意输送介质和操作环境的易燃，易爆性；5.原动机外形尺寸与原动机搭配合适，机组外形美观，便于安装和检修。因电机功率为200KW，且本乳化液泵多用于井下，为保安全，故选择YB315L2-4型防爆电机,转速1480r/min。第三节齿轮和轴的设计及校核一.一级变速的计算及校核齿轮传动的失效形式主要是齿的折断和齿面的损坏。齿面的破坏又分为齿面的点蚀，胶合，磨损，塑性变形等。由于乳化液泵的齿轮封闭带箱体中，并得到良好的润滑，因此属于封闭传动。在封闭齿轮传动中，齿轮的失效形式主要是齿面点蚀，齿面胶合，齿轮折断。齿轮齿面胶合强度的计算是以限定接触处的瞬时温度的温升，保证润滑不失效为计算准则，目前只在汽轮机，船舶等高速，重载传动中试用，尚有待进一步的验证和完善。故对一般的闭式齿轮传动目前只以保证齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳极限强度为计算准则。为防止过载折断和轮齿塑性变形，还要进行短期过载的静强度计算。接触疲劳强度计算应以节点为计算依据，因此节点处的综合曲率半径值不是最小值，但该处一般只有一对齿啮合，而且在节点方向附近的齿根往往先发生点蚀。齿根弯曲疲劳强度计算是以受拉力为计算依据，因为当齿轮长期工作后，在受拉力和压力将先后产生疲劳裂纹，裂纹发展、速度前者较慢，后者较快，故轮齿疲劳折断通常是从受拉力开始发生。为了对轮齿的弯曲疲劳强度进行理论分析和计算，必须先确定齿根危险截面的位置。确定齿根危险部分的剖面的方法有很多，其中以两直线与齿根圆角曲线相切，连接两切点的剖面即为齿根的危险剖面。下面就是对乳化液泵齿轮进行强度较核。因传动力矩较大，批量较小，故小齿轮用42SiMn，调质处理，硬度229--286HBS，，大齿轮用35SiMn，调质处理，硬度196--255HBS，精度8级。齿宽系数由《机械设计》表6—10=1.2。由已知：该齿轮是闭式直齿圆柱传动，i=u=,受中等冲击，单向工作，（一天24小时），工作情况如下：一天24小时，每天200天，使用年限一年。取二.齿面接触疲劳强度计算1.初步计算转矩=98116N.mm齿宽系数由《机械设计》表6-22取=1接触疲劳强度极限由《机械设计》图6-22(i)=750MPa=700MPa小齿轮应力循环次数；大齿轮应力循环次数；查《机械设计》表6-11初选接触强度计算寿命系数，最小安全系数为，初步计算接触许用应力[]由图6—23查取工作硬化系数=因电机驱动工作机载荷平稳，查《机械设计》表3-1得使用系数由《机械设计》表6-7=1.25动载系数=1.15齿向载荷分布系数齿间载荷分配系数则查《机械设计》图3-11，表3-2得，取传动比i=初步计算小齿轮直径d取初步计算齿宽b取小齿宽大齿宽m=取m=6.2.校核计算齿轮节圆直径圆周速度（7）切向力由表4-5查得（8）输入扭矩（9）在坐标z向的投影（10）在坐标y向的投影（11）轴前端C点处的载荷（由传动方式造成的附加载荷）（12）轴前端A点的支反力（13）轴尾端B点的支反力（14）支反力在垂直于曲柄中线方向的投影（15）支反力在平行于曲柄中线方向的投影（16）在垂直于曲柄中线方向的投影（17）在平行于曲轴中线方向的投影（18）在垂直于曲柄中线方向的投影（19）在垂直于曲拐中线方向的投影（20）在平行于曲柄中线方向的投影（21）在平行于曲拐中线方向的投影（22）在垂直于Ⅰ，Ⅱ曲柄销中线连线方向的投影（23）在垂直于Ⅰ，Ⅱ曲柄销中线连线方向的投影由以上公式计算数据列入下表得300.302-150.151-150.151-150.151-150.151334.895334.895334.895-150.151-150.151-8042.48-8042.480-150.151-150.1510-7742.178-8192.63-150.151-150.151-150.151300.302-7742.17850665.4-1163-150.151-150.1512268037046.7-851-150.151-150.151013524.02-2377.815328.1-2566.7-43519.4-50585.7-2355.49-62071.8-3155.547110015995-20542-63294426832575-4817-6329-106881701620953-14625481735929-4074525802-3061815995-13478-2516-2054247901575244268-26305-1796332575-20458-1211600-376894079-322821759-2355-176321759-2355-23553.曲轴的校核由于曲轴是承受交变载荷，其破坏形式多半是由疲劳引起的，因此，在通常的情况下，应按疲劳强度校核。为了简化计算过程，往往把曲轴所受载荷看成是内应力幅等于最大内应力的对称循环载荷，略去应力集中和尺寸系数对计算结果的影响而代之以选用较大的安全系数，这样一来，就可使复杂的疲劳强度校核具有静强度校核的简单形式，即用静强度校核代替疲劳强度校核；由于曲轴上各轴颈与曲柄相接的过度圆角处存在着高度的应力集中，也是曲轴最容易产生疲劳破坏的地方，因此，在类似于这些地方，有是就必须采用包括考虑应力集中系数和尺寸系数在内的疲劳强度校核了。（1）静强度校核静强度校核的一般式为两支点五拐曲轴轴颈上各截面应力计算有如下特点：没有轴向()绕z轴和绕y轴的抗弯断面模数相等且与绕x轴的抗扭断面模数存在这样的关系：上式中因此静强度校核一般式写为式中——分别是校核截面绕y轴绕z轴的弯矩和绕x轴的扭矩；——分别是校核截面绕z轴的抗弯断面模数和绕x轴的抗扭断面模数。==——曲轴材料的对称弯曲疲劳强度，当曲轴材料为45号钢时，；由以上数据计算得。（2）疲劳强度校核对于曲轴上必须考虑应力集中的截面，应校核疲劳强度。对于9点截面，内力大，也有过渡圆角，下面对9点截面计算疲劳强度校核。疲劳强度校核的一般式为：校核截面在曲轴旋转一周的过程中绕z轴的最大弯矩、最小弯矩和绕x轴的最大扭矩和最小扭矩：对于截面9对应的相位是对应相位是由《往复泵设计》表5-13得则则对应的相位是对应的相位是则=-105975.62则由以上计算得由表5-14得45号钢由《往复泵设计》图5-41得由图5-40得由《往复泵设计》表5-12得45号钢由以上计算数据得把得截面9的疲劳强度符合要求，此处的截面应力最大，因此其他截面与此相似，符合要求。第六节柱塞的选择及计算一.柱塞密封材料、尺寸的选择由《中国机械设计大典》表26.1-1和表26.4-1选取软填料密封中的积层填料密封，其特点是石棉或帆布涂橡胶后叠合或卷饶加热加压成型，其密封性能好，主要用作往复泵和阀杆的密封，也可用于水压机的柱塞杆密封。由《中国机械设计大典》表26.4-4。泵类产品选用封液式密封箱。已知柱塞直径，由《中国机械设计大典》表26.4-5可得填料截面宽度由表26.4-6得因为往复柱塞的压力=31.5MPa，所以填料圈数选选用有封液环的填料箱，填料箱深度：填料压盖法兰厚度：由《中国机械设计大典》表26.4-8可得压盖螺栓载荷：（石棉类填料：）压盖螺栓直径：（z是螺栓数目，一般为2-4个；为螺杆许用应力，对低碳钢螺栓（性能等级3.6）取20-25MPa，时取高直）因选用石棉类填料介质，取则填料箱长度二．柱塞长度及质量的确定柱塞长度柱塞的材料选用40Cr，其密度为柱塞的体积柱塞质量第七节箱体的设计与计算箱体壁厚箱盖壁厚箱体加强肋厚箱盖加强肋厚箱座分箱面凸缘厚箱盖分箱面凸缘厚平凸缘底座厚地脚螺栓轴承螺栓接分箱面的螺栓地脚螺栓数轴承边缘至轴承螺栓轴线的距离箱体壁的距离箱座深度圆角半径箱体内壁圆角半径第二章传动系统的设计机动往复泵传动端主要由机体、曲轴（主轴）、连杆、十字头等主要零、部件所组成。对于泵内减速的机动往复泵，传动端内还有减速机构（齿轮传动、蜗杆传动等），泵内减速的，因减速机独立，不属于传动端。型乳化泵传动端主要由曲轴、连杆、滑块等主要零、部件所组成。曲轴的选择和校核在上一章已完成，下面主要对连杆和滑块的尺寸选择、结构设计和强度校核。第一节连杆的设计连杆是传动端曲柄连杆机构中连接曲轴和十字头的部件。它与曲轴相连的一头称为大头，与十字头相连的一头称为小头。通常连杆由连杆体，连杆盖，大头轴瓦，小头衬套以及连杆螺栓，连杆螺母等所组成。一连杆的结构设计1.连杆大头，小头，打头轴瓦，小头衬套尺寸在第一章中已经确定，在这不作重复介绍；2.连杆体中间截面尺寸：Hm=连杆体采用工字钢结构，如图5，则图5二.连杆强度和稳定性校核1.连杆小头衬套比压校核式中——小头衬套最大比压——最大柱塞力——小头衬套内径——小头衬套宽度。2.连杆体的强度和稳定性校核（1）杆体最小截面强度核杆体根部与小头连接的过渡截面为最小截面。此截面可看做承受单纯的拉伸或压缩作用力，其最大应力为：连杆体平均截面面积由《往复泵设计》连杆体最小截面面积则杆体最小截面应力（2）连杆体稳定性计算连杆摆动平面内的杆体中间截面惯性半径垂直与摆动平面内的杆体中间截面惯性半径连杆摆动平面的柔度（3）连杆体中间截面的强度校核杆体中截面应按压缩、弯曲联合作用进行强度校核，杆体中截面对轴的惯性矩杆体中截面对轴的惯性矩连杆摆动平面内的弯曲应力垂直于连杆摆动平面内的弯曲应力(,45钢)杆体中截面的压缩应力在连杆摆动平面的总参数在垂直于连杆摆动平面的总参数则总应力(4)连杆大头强度校核计算时把大头盖看做是自由支撑在连杆螺栓轴线上,在曲柄销直径D长度上作用着均匀载荷的梁,如图6所示:危险截面A-A按单纯弯曲应力校核:其中为A-A截面的抗弯断面模数则危险截面B-B按弯曲、拉伸、剪切联合作用校核:其中弯曲应力拉伸应力剪切应力则由计算连杆强度满足要求.第二节十字头的设计十字头在其滑道里做直线往复运动,具有导向作用.通过十字头把作摇摆运动的连杆和作往复运动的柱塞以铰链形式连接起来并起着力的传动作用.一.十字头的结构设计1.十字头材料选用球墨铸铁,正火处理;粗加工后再做调质处理.十字头和连杆之间采用销连接,与柱塞之间采用刚性连接中的螺纹连接2.十字头体主要尺寸的确定尺寸标住如图7,由《往复泵设计》得:颈部截面A-A面积其中十字头销采用空心销外径，内径二.十字头强度校核及比压计算(1)十字头销与连杆小头衬套比压校核（d为十字头销直径，为小头衬套宽度）(2)十字头销与十字头体配合处比压校核销、体配合处比压（为十字头销直径，为十字头销在一侧销孔座内的支承长度）因十字头销孔座没有加强筋，则必须同时校核十字头孔座截面剪切应力（为销孔座外径，为销孔座内径，）（3）十字头销的强度校核校核十字头销强度时，可把十字头销看做是两端自由支承在销孔座接触部位中点的简支梁，在连杆小头衬套宽度上作用一均匀载荷，如图8所示。在销的中间截面Ⅰ-Ⅰ有最大弯应力，在截面Ⅱ-Ⅱ处产生剪切。中间截面Ⅰ-Ⅰ处的弯应力校核截面Ⅱ-Ⅱ的剪切应力校核十字头强度满足要求三.十字头与柱塞连接校合(1)螺纹静力强度校合为螺纹静力强度安全系数为柱塞材料的屈服强度，查《往复泵设计表》3-17取=700MPa为螺纹工作时产生的正应力为旋转时产生的剪切应力剪应力（2）螺纹疲劳强度校合（2）十字头螺母拉伸应力校和（3）十字头螺母与十字头体接触面挤压应力校合十字头采用螺纹连接满足要求。第三章乳化液泵站的设计第一节乳化液泵站的组成及工作原理乳化液泵站系统的组成和参数不同，是由配套的液压支架或单体液压支柱的参数特性不同所决定的。乳化液泵站系统的选用和组成主要考虑两方面的问题，一是根据工作面实际情况（如是高档普采还是综采等）来确定选用多大参数的乳化液泵及泵站元件。泵的参数选的过大会加大成本，过小会影响生产。二是根据工作面现场情况（如巷道的高、宽、周围、压力情况等）确定液泵站系统的组成。一．对乳化液泵站系统的要求一个完整的乳化液泵站系统，必须具备以下条件：能满足所有用液的液压执行元件的需要。能保证有足够的流量和压力。1.工作面液压执行元件不需液时，泵站系统能自动卸载运行。在工作面需要用液时能自动恢复供液并保证执行元件所需压力。2.在系统有堵塞时能自动卸荷保证泵的安全使用。3.泵站系统处要有足够的清洁水源，能满足工作面用液。4.有足够容积的液箱，能满足配液和回液的要求。5.有减少脉动的蓄能装置。6有观察泵输出压力的仪表。7.必须有2台以上液压泵组成泵站，一台工作，一台备用，以保证连续供液。二．泵站组成应注意的事项1.乳化液泵排出的乳化液压力，必须按照液压支架的初撑力来确定，并且留有佘地。2.乳化液泵排出的乳化液流量必须满足液压支架要求，并要充分考虑到系统的漏税损和临时要求。3.配套电机的选用应充分考虑临时超载运行的需要，其功率、电压及其他参数必须和井下的电网参数等状况相符合。4.乳化液泵站系统必须根据实际需要组成，每种液压元件的性能质量必须稳定可靠。系统的组成必须留有佘地。5.组成乳化液泵站系统的乳化液泵及全部液压元件的压力流量要相符。例如，自动卸载阀的卸载压力应和泵排出的液压力相符，自动卸载阀通过的流量要和泵排出乳化液流量相符。有减压站的泵站系统，一级减压站的进口压力应和泵的排出乳化液压力相符，其出口压力应和所需供给液压设备的压力相符。乳化液泵配套的安全阀开启压力，应当是乳化液泵排出乳化液压力的110%。乳化液泵的排液高压管路，应设高压过滤器，高压过滤器允许通过的流量值，不得小于乳化液泵的排出流量值，其过滤精度不得低于125，确保输送到液压支架系统中的乳化液为清洁的工作液。6.磁力启动器应按乳化液泵所配电机合理选择容量。三．乳化液泵站系统的组成通常一套乳化液泵站系统由2台乳化液泵（一台工作，一台备用）和1台乳化液箱及管路和比较完善可靠的控制装置组成。也可以由二套以上，多套乳化液泵组和一套乳化液箱（或数个液箱）及管路、附件等组成集中泵站，安设在井下专用的乳化液泵站房内，同时向几个工作面提供高压乳化液，这种乳化液泵站叫做集中泵站。采用何种泵站，要根据井下采区条件合理确定。乳化液泵站排出的乳化液的压力和流量，应当和工作面配套的液压支架，单体液压支柱或者其他的液压执行设备所需要的乳化液的压力和流量相符。如果需要两个不同压力等级的乳化液时，在乳化液泵的高压排液管路上，设置一套减压站，由减压站排出的乳化液压力值由减压阀调定，此压力值低于乳化液泵直接排出乳化液的压力值。乳化液泵站可以降低或升高压力使用。但是，升高的乳化液压力不得超过设计规定的泵的最大压力值。通用乳化液泵站该系统由2台乳化液泵，1台乳化液箱及2套相同部件组成的双路系统。其主要零部件的作用如下：（1）吸液断路器组件通过内设的粗过滤网芯，保证泵吸液时得到过滤。同时在需要检修而拆吸液管时保证液箱内液体不流出。（2）高压过滤器具使泵排出的高压液得到过滤，保证泵输出液体的清洁。（3）蓄能器具减少输出系统的脉动，保证供液平稳。（4）卸载阀使泵能自动卸载。当工作面不用液时保证空载运行；当工作面用液时又能及时恢复供液，并能调定乳化液泵的工作压力。（5）安全阀当泵压超过其调定压力110%时卸载，保证泵不损坏。（6）压力表指示乳化液泵当时压力。（7）回液断路器具保证检修时液箱液体不外露。（8）过滤网和磁性过滤器其作用是对乳化液进行过滤，并将水中的铁屑吸出，保证水清洁。（9）截止阀其作用是开、闭系统输出管路，使泵站按需要供液。2．通用乳化液泵站系统的供液打开手动卸阀，一台乳化液泵正常运转，此时卸载回液断路器的回液量等于泵的排液量，泵空载运行。关闭手动卸载阀，泵压升高，由于截止阀截止，输出液体没有进入输出管路向工作面供液，泵的压力为卸载阀调定压力（卸载阀在达到调定压力时自动卸载使泵空载运行）。由于泵和阀的内泄和其他压力损失阀还会自动恢复供液压力，达到压力时还会卸载，这就是阀频繁动作的原因（自动卸载阀的工作频率越低，说明内泄越小）。当泵运行平稳后可打开截止阀向工作面供液，这时压力表显示的是工作面液压执行机构的工作阻力。在一般情况下一台乳化液泵工作就能满足工作面液压执行设备的需要。另一台乳化液泵处于备用状态，当工作中的乳化液泵出现故障时，它应能立即投入运行。如果需要2台乳化液泵都投入工作时，先打开系统中全部截止阀再启动泵。2台泵都运转正常后再关闭手动卸载阀。使用2台泵同时供液所排出的乳化液压力不变，而流量加1倍，这就加快了液压支架移架速度。对泄漏量大的系统补充流量，稳定了压力。乳化液泵站系统中的各种液压元件是不能缺少的，它的作用是保证泵可靠工作和自动卸载。由于各泵站系统在零件结构和设计特殊性的不同，所组成的乳化液泵站系统在结构和工作特性上就有所不同，但它们的作用没有变。集中泵站和通用泵站的区别集中泵站的组成和通用乳化液泵站系统的组成原理基本相同。不同之处是：通用乳化液泵站系统是由两套乳化液泵组、两组安全阀、两组自动卸载阀等双套液压元件，一套乳化液箱，以及相应的管路、管路附件等组成。而集中泵站系统由三套以上的乳化液泵（包括安全阀自动卸载阀等）和一套乳化液箱及配套的附件等组成。通用乳化液泵站系统中的两套乳化液泵组配两套高压过滤器，而集中泵站可以建立一套高压乳化液过滤及低压乳化液过滤器。通用乳化液泵站系统向一个采煤工作面供液，只需一条输液管和一条回液管路；而集中泵站系统需要向两个以上的工作面供液，需要一条总的输送高压乳化液管路和一条总回液管路及多个送液支路和回液支路。因为各工作面作业情况不同，集中供液要设多个支路截止阀，所以要尽量采用自动控制操作。第二节BRW315/31.5型乳化液泵站一．BRW315/31.5型乳化液泵站BRW315/31.5型乳化液泵站由两套XRB2B型乳化液泵组和一套XRXTA乳化液箱组成。此型号乳化液泵站有三个压力等级，目前主要用于高档普采工作面。1.主要技术特征这种泵站的液压系统的特点是：泵站设两台乳化液泵，并设置两套压力控制装置；液压系统可用一台泵供液，一台泵备用，以确保支架正常运行。必要时可两台泵同时运行，以获得更大的流量；有比较完善的过滤系统。乳化液的循环线路如图所示。BRW315/31.5乳化液的循环线路图液压系统在正常工作时的供液线路如图所示。BRW315/31.5供液线路方框图2.BRW315/31.5型乳化液泵站的组成BRW315/31.5型乳化液泵站的液压系统包括吸液断路器、乳化液泵、安全阀、卸载阀、胶囊蓄能器、交替双进液阀、压力表开关、回液断路器及乳化液箱等。乳化液泵起动后，乳化液箱内贮存的乳化液经吸液断路器过滤后被吸入乳化液泵内升压排出，并经卸载阀分成三路：第一路冲开单向阀，经交替双进液阀、蓄能器送往支架管路系统；第二路通过手动卸载阀（若此时该阀打开）经过回液断路器回到乳化液箱；第三路绕过手动卸载阀，通过主阀的节流孔到达先导阀而形成一条控制液路。图2—3是BRW315/31.5型乳化液泵站的液压系统图。BRW315/31.5型乳化液泵站液压系统图从图中可看出BRW315/31.5型乳化液泵站系统，除交替双进液阀，大蓄能器，乳化液箱中有关附件外，泵站中其他元件均为两件，组成双路系统。一套乳化液泵组进入工作时和其相应的一路系统同时进入工作。另一套泵组和相应系统停止工作，处于备用或检修状态。当需要两套乳化液泵同时工作时，交替双进液阀的钢球处于阀的中心位置。从阀两端地的高压乳化液会同时从中间孔排到输液管路中，向工作面供压力相等、流量增1倍的乳化液。二．RX315/25型乳化液箱结构RX315型乳化液箱是与公称流量315L/，公称压力31.5MPa的BRW315/31.5型乳化液泵配套使用的通用乳化液箱。是贮存、回收、过滤乳化液的装置，它配有乳化液泵正常工作必须的液压控制系统，它和乳化液泵等到组成乳化液泵站系统。主要技术参数如下：工作液室容积2500L蓄能器的充气压力泵站额定压力54%自动卸载阀的调压范围10MPa~35MPa自动卸载阀的恢复压力调定压力的60%左右工作液液压支架用乳化液BRW315/31.5乳化液箱主要是由箱体、自动卸载阀、交替双进液阀，压力表及开关、蓄能器、磁性过滤器、过滤槽、吸液断路器、回去液断路器及管路附件等组成。乳化液箱箱体由工作液室、磁性过滤室、沉淀室三部分及上盖、液标等组成。从采煤工作面支架回来的乳化液，由回液管接头回到沉淀室，在回液管接头的弯头下方设有挡板，回液流落在挡板上经过缓冲后，不致于因为回液的速度快，把沉淀室底部脏物翻起。经过沉淀的乳化液通过第一道隔板后再经隔板、磁过滤器把含有金属的脏物吸附，乳化液再经磁性过滤器室沉淀后流入过滤槽，经过滤槽网过滤后流入工作室中。工作液室中的乳化液再次经过过滤，过滤后的清洁乳化液经过吸液管路到乳化液泵的吸液腔，供乳化液泵工作。工作液室、磁性过滤室、沉淀室的下部各设有放液堵，卸下放液堵可以放掉各箱内的乳化液分别进行清洗。吸液断路器、交替双进液阀、自动卸载阀、溢流管、手动卸载阀、压力表及开关都安装在乳化液箱端头面板上。端头面板正上方设有液位观察窗，左下方安装有溢流管，当乳化液箱内乳化液面高于溢流管的上端时，乳化液从溢流管溢出。自动卸载阀的进液口和乳化液泵的排液口相接，自动卸载阀的高压出口与交替双进液阀相接，其正面出口与采煤工作面系统管路相接。自动卸载阀后面卸载回液口与回液断路器相接。回液断路器的作用就是在检修拆卸自动卸载阀时，封闭液箱中的乳化液，保证乳化液不外流。交替双进液阀位于液箱的前端面板中间，左、右进液口分别与两组自动卸载阀的高压出口相连接，交替双进液阀的高压出口与蓄能器相接，蓄能器8水平装在乳化液箱工作液室里面专设的密封长箱内。打开乳化液上的上盖可拆装磁性过滤器和过滤，并可清除乳化液箱内脏物。三．BRW315/31.5型乳化液泵站工作原理自动卸载阀的作用就是保证泵站能在工作需要乳液时满足供液要求，不需要乳液时泵能自动卸载，当工作面再次需要乳液时，能自动恢复供液。液体通过吸液断路器，进入泵的吸液腔。打开手动卸载阀，泵可以启动。启动磁力启动器，电机旋转，通过连轴器驱动小齿轮轴旋转，小齿轮和大齿轮啮合，经一级减速后使曲轴旋转,曲轴带动连杆做往复运动.连杆和滑块、柱塞是组合在一起的。所以柱塞在密封腔内往复运动，使密封腔容积发生变化，乳化液箱内液体在大气压力下，使液体进入泵吸液腔，吸液阀被打开，液体进入密封腔（由于五柱塞的安装互为，所以吸排液的时间是不同的）。当密封腔变小时，开始排液。电动机连续工作，五柱塞快速的连续运动，完成了不断的连续吸、排液。排出的液体经管路进入自动卸载阀，同时进入蓄能器。进入自动卸载阀的液体，经手动卸载阀回液箱，泵空载运行。当泵运转正常时，关闭手动卸载阀。这时泵排出的高压液体分为两路：一路直接打开单向阀b腔进入c腔向工作面供液，同时给小顶杆一个向上的力；第二路经手动阀芯的锥形面上给主阀芯一个向上的开启力，同时经主阀芯7、节流小孔8进入主阀上腔g，对主阀上腔形成压力并在主阀弹簧力共同作用下使主阀关闭。进入主阀上腔的乳化液被封在主阀上腔，使主阀关闭的更严。当系统中的压力没有达到先导阀的调定压力时，泵排出的液体经单向阀进入系统。这时如液压执行元件阻力达到卸载阀的调定压力时，或工作面不需要用液时，系统压力增高，泵压升高，经主阀芯进入主阀后腔的液压也升高，当超过先导阀的调定压力时，泵排出的液体经先导阀芯回乳化液箱，压力液体经过主阀节流孔造成主阀前后腔的压力差。作用在主阀锥形面上的压力液，使主阀芯抬起，泵排出的压力液经主阀回液箱。泵空载运行时，由于前后腔的压力差而导致单向阀迅速关闭。系统的压力作用在c腔，小顶杆上升，顶住先导阀芯。只有在系统压力下降到先导阀调定压力的70%时，先导阀在弹簧作用下关闭，主阀后腔和前腔的压力平衡，在弹簧力作用下主阀关闭。泵的压力开始上升，并打开单向阀向系统供液。从泵站的工作原理，可以清楚的看出，乳化液泵的作用只是把液体吸入和排出，排出液体的流量是和曲轴转速、柱塞行程、柱塞截面积及柱塞数量成正比，泵的公称压力和使用的电动机功率、泵体结构有关。总结至此，全部设计任务均已完成，共绘制装配图，零件图编写说明书，完成了乳化液泵及其泵站的设计，典型零件分析设计，工装设计三项任务。通过这次设计，对四年所学专业课程以及基础课等均有了比较系统，全面的认识。同时也发现了许多过去存在的问题，例如：计算与较核齿轮，查有关手册等等，经过同学之间相互帮助，以及知道老师认真帮助讲解，终于克服了设计中的许多问题，顺利完成了设计任务。同时养成了查资料的良好习惯，树立起严肃求实的科学作风。因此这次设计增加了我们综合运用所学知识，解决实际问题的能力。通过这次设计，使自己树立了正确的设计思想，严谨求实的工作作风，培养了分析问题，提出问题，解决问题的能力，为我们将来顺利地步入工作岗位打下了许多坚实的基础，使我们更好地成为合格的工程技术人员，为我国的机械行业作出贡献。参考文献1.吴宗泽.机械零件设计手册.北京：机械工业出版社，2003.112.中国机械设计大典编委会.机械设计大典.南昌：江西科学技术出版社，2002.13.薛彦成.公差配合与技术测量.北京：机械工业出版社，1999.104.机械设计手册编委会.机械设计手册.北京：机械工业出版社，2004.85.陈立德.机械设计基础课程设计.高等教育出版社，20036.往复泵的设计.机械工业出版社.北京：1987.27.邱宣怀.机械设计.北京：高等教育出版社，19978.杨连生.内燃机设计.吉林：中国农业机械出版社，1984致谢作者在设计期间都是在赵金录老师全面、具体指导下进行完成的。无论是理论问题，还是实践问题，老师对我们都耐心细致地指导、分析及解决。同时对我们也提出了严格的要求，改正了许多我们存在的问题，这对我们以后的学习和工作有很大的帮助。对此表示由衷的感谢。此外感谢其他老师在设计期间给予的支持与帮助。感谢我的学友对我的关心和帮助。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究\t"_b