带保温装置的熔融纺丝计量泵的设计(共25页)

1、PAGE 毕 业 设 计（论 文）插座(chzu)外壳注塑模具设计系别： 专业名称：学生姓名： 学号：指导教师姓名、职称：完成(wn chng)日期 年 月 日 II I摘要(zhiyo) 论文(lnwn)根据工程实际的需要完成带保温(bown)装置的熔融纺丝计量泵的设计。在设计中采用的成型方式为一模一腔,论文中具体分析了产品的工艺性,确定了所采用齿轮的工艺参数和所采用的成型设备,确定了斜齿轮制作的总体方案,分析并解决了计量泵的总体结构和各工作部分的具体结构,并进行了一些必要的数据计算。论文中还对泵板、端盖、斜齿轮等机构进行了分析设计，完成了工件三维模型和工程图设计，圆满完成了模具设计所要求的

2、各项工作。 通过设计，综合应用了大学期间的多数基础和专业知识，加深所学知识体系，掌握了应用CAD软件进行带保温装置的熔融纺丝计量泵的设计方法和技巧，熟悉了工程应用设计。关键词 ： 熔融纺丝技术、计量泵。Melt spinning metering pump with insulation deviceAbstractIn this paper, by means of melt spinning technology and the present development situation of metering pump. Spinning gear metering pump is a

3、kind of can meet the demand of all kinds of strict process flow, flow can be adjusted within the range 0-100%, used for conveying liquid (particularly corrosive liquid) is a kind of special displacement pump. Metering pump, also known as quantitative pump or pump. Liquid metering pump belongs to a r

4、eciprocating positive displacement pump, used for precise measurement, usually require stability accuracy of metering pump is not more than plus or minus 1%.At this stage of melt spinning technology contains is a high amount of science and technology, the world a lot about melt spinning metering pum

5、p production has a very high level of precision, while our country produces melt spinning metering pump has the characteristics of the number of small, high cost.Keywords: melt spinning technology, metering pump. IV III目 录 TOC o 1-3 u 目 录 1绪论(xln)1.1带保温装置(zhungzh)的熔融纺丝计量泵设计(shj)发展的概况 带保温装置的熔融纺丝计量泵是可

6、以计量所输送液体的一种机械，通常也叫定量泵或比例泵。计量泵则是一种可以满足很多种严格的工艺流程需要，流量可以在0-100%范围内无级调节，用来输送液体（特别是腐蚀性液体）的一种特殊容积泵。计量泵也被称为定量泵或者比例泵。计量泵则是属于往复式容积泵，用于精确计量，通常所要求计量泵的稳定性精度不超过1%。随着现代化工业朝着自动化操作、远距离自动控制这一形势的不断发展，计量泵的配套性强、适应介质（液体）广泛的优势显得特别突出。1.2国内带保温装置的熔融纺丝计量泵的发展现状近年来我国引进了很多国际的先进技术和国外先进的加工设备，使带保温装置的熔融纺丝计量泵的制造水平比几年前进展了一大步，然而由于我国基

7、础薄弱、对引进技术的吸收、掌握，尚缺一定的时间，而且发展也并不是很平衡，所以，我国带保温装置的熔融纺丝计量泵总体水平与世界先进技术还存在着一定的差距。目前，国内生产的带保温装置的熔融纺丝计量泵已达到国外同类产品的水平。在带保温装置的熔融纺丝计量泵设计中采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型压缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线造型要求。带保温装置的熔融纺丝计量泵的设计制造水平也已接近国际水平。使用CAD三维设计、计算机模拟带保温装置的熔融纺丝计量泵机构设计新颖，对精密、复杂斜齿轮的制造水平提高起到了很大作用。虽然在这十多年中带保温装置的熔融纺丝计量泵工业取得了非常大的发展，但许多方面与工业发达国

8、家相比仍有明显的差距。精密加工设备在带保温装置的熔融纺丝计量泵加工设备中所占的比重还比较低，CAD/CAECAM技术的普及程度不高，许多先进的模具技术应用不广泛等。特别在大型、精密的齿轮泵技术上存在很大的差距，这些类型齿轮泵的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口，以满足国内需求。1.3国外带保温(bown)装置的熔融纺丝计量泵的发展(fzhn)现状 国外带保温装置的熔融(rngrng)纺丝计量泵制造行业的最基本特征是高度智能化、集成化、网络化和柔性化。追求的目标是提高产品质量及产品生产效率。国外发达国家带保温装置的熔融纺丝计量泵标准化程度已经达到，实现了部分资源的共享，大大缩短了

9、设计周期和制造周期，大大降低了生产成本最大限度地提高了带保温装置的熔融纺丝计量泵制造业的应变能力，满足了用户的需求。 带保温装置的熔融纺丝计量泵企业在技术上实现了专业化，在带保温装置的熔融纺丝计量泵企业的生产管理方面，也有越来越多的采用以设计为龙头、按工艺流程安排加工的专业化生产方式，降低了对带保温装置的熔融纺丝计量泵工人技术全面性的要求，完成了专业化的发展。国外注塑成型技术在也向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。因此，带保温装置的熔融纺丝计量泵正在向高精度复杂、多功能的方向发展。1.4国内外带保温装置的熔融纺丝计量泵的发展差距我国带保温装置的熔融纺丝计量泵行业与其发展需要和国外

10、先进水平相比，主要存在五大问题：1.发展不平衡，产品总体水平较低，虽然有个别企业的部分产品已达到或接近国际水平，但总体来看，带保温装置的熔融纺丝计量泵的精度、型腔表面粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。2.工艺装备落后，组织协调能力差，虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已比较先进，但大部分企业工艺装备仍比较落后。企业的组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。3.多数企业(qy)开发能力弱，一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少，观念落后，对开发不够重视。4.供需矛盾一时(ysh)还难以解决，2012年

11、国产(guchn)带保温装置的熔融纺丝计量泵国内市场满足率只有43%，其中大型、精度、长寿命带保温装置的熔融纺丝计量泵满足率还要低，估计不足50%。市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。5.体制和人才问题的解决尚待时日，在带保温装置的熔融纺丝计量泵这样竞争性行业中需依赖于特殊用户，需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制和经营机制已越来越显得不适应。人才的数量和素质水平也跟不上行业的快速发展。各地都重视这两问题，解决尚待时日。2外啮合齿轮泵的工作原理 由于齿轮两端面与泵盖的间隙以及齿轮的齿顶与泵体内表面的间隙都很小，因此，一对啮合的轮齿将泵体、前后泵盖和齿轮

12、包围的密封容积分隔成左、右两个密封的工作腔。当原动机带动齿轮旋转时，右侧的齿轮不断退出啮合，其密封工作腔容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经泵的吸油口进入这个密封油腔吸油腔。随着齿轮的转动，吸入的油液从齿间转移到左侧的密封工作腔。左侧进入啮合的轮齿使密封油腔压油腔容积逐渐减小，把齿间油液挤出，从压油口输出，压入液压系统。这就是齿轮泵的吸油和压油过程。齿轮连续旋转，泵连续不断的吸油和压油。3齿轮泵的安排和流量计算齿轮泵排量和流量的严密计算比较复杂。因为齿轮旋转时，齿轮的不同啮合点工作容腔容积的变化率是不一样的，所以在每一个 瞬间所排出的油液量也不同，因此，所采用的计算方法

13、为近似计算法。齿轮泵的排量V相当于一对齿轮所有齿槽容积之和。假设齿槽容积大致等于齿轮的体积，那么齿轮的排量等于 一个齿轮的齿槽容积和齿轮体积的总和，即（h=2m）： V=DhB=2zm2B式中，D为齿轮分度圆直径(zhjng)，D=zm；h为有效齿高，h=2m；B为齿轮宽；m为齿轮模数；z为齿数。但实际上齿槽的容积要比轮齿(ln ch)的体积稍大，所以常以3.33代替(dit)，则： V=6.66zm2B那么，齿轮泵的流量q=6.66zm2Bn式中，n为齿轮泵的转速；为齿轮泵的容积效率。实际上 ，齿轮泵的输油量是有脉动的，所以上式所表示的是泵的平均输油量。4计量泵控制方式的发展 4.1早期的发

14、展早期，客户在使用计量泵产品时往往只要求具备手动调节流量的功能。随着生产自动化水平的提高，越来越多的用户倾向于使用带外部控制功能的计量泵，比如，用脉冲信号，420mA电流信号或现场总线技术等等来调节计量泵的冲程长度或频率。此外，还可以选配变频电机，结合变频器通过调节冲程频率来调节流量。值得注意的是，早期，有的泵厂家或用户，采用了把普通电机加大功率当作变频电机使用的办法。这种方式虽然可以降低成本，但存在着调频范围窄并且在低频情况下容易烧坏电机的问题，越来越多的客户也认识到这一点，现在这种情况已经越来越少了。而采用变频电机加变频器的方式实现外控与采用泵本身微电路设计实现的外控也存在区别，后者控制精

15、度更高并且可以同时实现脉冲信号控制而前者只能接受模拟电流信号控制。目前，国外注重技术研发的泵厂家如普罗名特，德帕姆已经可以提供自身集成了外部控制功能的计量泵产品，不仅有脉冲和电流信号，甚至可以集成PROFIBUS、CAN-BUS控制功能，这些产品赢得了越来越多注重提高生产工艺自动化水平的客户的青睐。这也是未来泵产品的发展方向。4.2适用范围适用于高压、低压、强(弱)腐蚀性且计量精确度高的场合；比如(br),用于石油工业中添加剂的投加以及天然气的开采；化工工业用于投加有比例的化学介质；用于环保上工业水处理的投加泵；用于热电厂的锅炉作净化水处理的加药泵等等.4.3适用(shyng)行业石油工业,天

16、然气开采(kici),化工,炼油,热电厂,工矿锅炉,食品,制药,科研,印染,造纸,环保,水处理工业等。计量泵的调节形式可手动调节、电动调节、变频调节.5 带保温装置的熔融纺丝计量泵通过以上计量泵的种类，本次设计所选择的计量泵为带保温装置的熔融纺丝计量泵，该泵属于相当复杂、难度系数大、对各个购件技术要求精密的一种，各个重要构件设计如下：5.1 基本框架设计本设计考虑(kol)到计量泵自身的对温度的要求，以及齿轮泵的特点，所设置的基本框架如上。5.2 齿轮泵的设计(shj)在设计齿轮泵之前(zhqin)，对齿轮泵的参数进行计算，得出最佳参数，如下表：主动齿轮参数：从动(cngdng)齿轮参数：齿轮

17、泵：齿轮泵的概念是很简单的，即它的最基本形式就是两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互(xingh)啮合旋转，这个壳体的内部类似“8”字形，两个齿轮装在里面，齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。来自于挤出机的物料(w lio)在吸入口进入两个齿轮中间，并充满这一空间，随着齿的旋转沿壳体运动，最后在两齿啮合时排出。齿轮泵是容积(rngj)泵的一种，由两个齿轮、泵体与前后盖组成两个封闭空间，当齿轮转动时，齿轮脱开侧的空间的体积从小变大，形成真空，将液体吸入，齿轮啮合侧的空间的体积从大变小，而将液体挤入管路中去。吸入腔与排出腔是靠两个齿轮的啮合线来隔开的。齿轮泵的排出口的压力完全取决于泵出处阻力的

18、大小。5.3主动(zhdng)齿轮：5.4从动(cngdng)齿轮：齿轮泵工作时，主动轮随电动机一起旋转并带动从动轮跟着旋转。当吸入室一侧的啮合齿逐渐分开时，吸入室容积(rngj)增大，压力降低，便将吸人管中的液体吸入泵内；吸入液体分两路在齿槽内被齿轮推送到排出室。液体进入排出室后，由于两个齿轮的轮齿不断啮合，便液体受挤压而从排出室进入排出管中。主动齿轮和从动齿轮不停地旋转，泵就能连续不断地吸入和排出液体。5.5齿轮泵：齿轮泵的特点是：体积小、重量轻、结构简单、制造成本低、工作稳定可靠、自吸性能(xngnng)好、对油液污染不敏感、维护方便等。齿轮泵的困油现象(xinxing)及卸荷：困油现象

19、的危害： 使闭死容积中的压力急剧升高，使轴承受到很大的附加载荷，同时产生功率损失及液体发热等不良现象；溶解于液体中的空气(kngq)便析出生气泡，产生气蚀现象，引起振动和噪声。消除困油现象：在齿轮泵的侧板上或浮动轴套上开卸荷槽。非对称式，必须保证在任何时候都不能使吸油腔(yu qin)与压油腔相互串通；这样的齿轮泵不能反转。齿轮泵的泄漏(xilu)及补偿措施：齿轮泵存在着三个产生泄漏的部位：齿轮端面(dunmin)和端盖间；齿顶和壳体内孔间以及齿轮的啮合处。其中齿轮端面和端盖间泄漏量最大，占总泄漏量的7580。提高外啮合齿轮泵压力的措施：端面间隙自动补偿原理：利用特制的通道把齿轮泵内压油腔的压

20、力油引到浮动轴套的外侧，作用在一定形状和大小的面积上，产生液压作用力，使轴套压向齿轮端面，这个力必须大于齿轮端面作用在轴套内侧的作用力，才能保证在各种压力下，轴套始终自动贴紧齿轮端面，减小齿轮泵内通过端面的泄漏，达到提高压力的目的。径向不平衡力危害:径向不平衡力很大时能使轴弯曲，齿顶与壳体接触，同时加速轴承的磨损，降低轴承的寿命。措施:为了减小径向不平衡力的影响，通常采取减小压油口的办法。减少齿轮的齿数，这样减小了齿顶圆直径，承压面积减小。适当增大径向间隙。5.6柱塞式计量泵柱塞式计量泵主要有普通有阀泵和无阀泵两种。柱塞式计量泵因其结构简单和耐高温高压等优点而被广泛应用于石油化工领域。针对高粘

21、度介质在高压力工况下普通柱塞泵的不足，一种无阀旋转柱塞式计量泵受到愈来愈多的重视，被广泛应用于糖浆、巧克力、水泥助磨剂和石油添加剂等高粘度介质的计量添加。因被计量介质和泵内润滑剂之间无法实现完全隔离这一结构性缺点，柱塞式计量泵在高防污染要求流体计量应用中受到诸多限制。5.6.1柱塞式计量泵的特点：1、价格较低2、流量可达76米3/时，流量在百分之十到百分之百(bi fn zh bi)的范围内，计量精度可达百分之一，压力最大可达350兆帕。出口压力变化时，流量(liling)几乎不变。3、能输送(sh sn)高粘度介质，不适于输送腐蚀性浆料及危险性化学品。4、轴封为填料密封，有泄漏，需周期性调节

22、填料。填料与柱塞易磨损，需对填料环作压力冲洗和排放。5、无安全泄放装置。5.6.2结构原理与特性泵的结构：该泵由电机、传动箱、缸体等三部分组成。传动箱部件是由弓型连杆凸轮机构、行程调节机构和速比蜗轮机构组成;通过旋转调节手轮来实行高调节行程，从面改变弓型连杆前后距离来达到改变柱塞(活塞)行程的目的。缸体部件是由泵头、吸入阀组、排出阀组、柱塞赫填料密封件组成。工作原理:电机经联轴器带动蜗杆并通过蜗轮减速使主轴和偏心轮作回转运动，由偏心轮带动弓型连杆的滑动调节座内作往复运动。当柱塞向后死点移时，泵腔内逐渐行程真空，吸入阀打开，吸入液体;当柱塞向前死点移动时，此时吸入阀关闭，排出阀打开，液体在柱塞向

23、进一步运动时排出。在泵的往复顺还工作形成连续有压力、定量的排放液体。流量调节特性:泵的流量调节是靠旋转调节手轮，带动调节螺杆转动，从而改变弓型连杆间的距离，改变柱塞(活塞)在泵腔内移动行程来决定流量的大小。调节手轮的刻度决定柱塞行程，精确率为95%。 6温控调节(tioji)系统的设计6.1温度调节(tioji)系统设计原则熔融(rngrng)纺丝计量泵的的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状和尺寸精度都有很重要的影响。熔融纺丝计量泵中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制熔融纺丝计量泵温度，使纺丝加工具有良好的产品质量和较高的生产率。因此，在此次设计中，对计量泵的上下壳进

24、行温度调节系统的设计是必要的。在设计时综合考虑以下选用原则： 保温油道截面尺寸应尽量大； = 2 * GB3 保温油道至齿轮泵表面距离应尽量相等； = 3 * GB3 中处加强保温； = 4 * GB3 保温油道出入口温差尽量小； = 5 * GB3 保温油道应沿着塑料收缩的方向设置。此外，保温水道的设计还必须尽量避免接近纺丝的熔接部位，以免产生熔接痕，保温油道要易于加工清理，一般油道直径为5mm或7mm左右；保温油道的设计要防止保温油的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等。6.2保温装置回路的布置分析此带保温装置的熔融纺丝计量泵，因为凹模采用的是整体嵌入式的，且凹模较窄长，故对保温系统要求不是很

25、高。综上所述，保温装置设置成单层的即可，布置如图4-20所示。根据凹模壁厚，设计油道孔径为6mm。对于嵌入式凹模，需要注意凹模与模板间的保温油道泄漏和管道加工精度。故此设计中采用延伸接头，穿过模具直接连在嵌入凹模上。7带保温装置(zhungzh)的熔融纺丝计量泵的工作(gngzu)过程带保温装置(zhungzh)的熔融纺丝计量泵的（如图所示）工作原理： 如图所示，外啮合(nih)齿轮泵由装在壳体内的一对齿轮所组成，齿轮两侧有端盖，壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔。当齿轮旋转时，右侧吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作容积逐渐增大，形成部分真空，因此油箱中的油液在外界大气压

26、力的作用下，经吸油管进入吸油腔，将齿槽间的缝隙(fngx)充满，并随着齿轮旋转，把油液带到左侧压油箱内。在压油区一侧，由于齿轮在这里逐渐进入啮合，密封工作腔容积不断减小，油液便被挤出去，从压油腔输送到压力管路中去。原料经过主动齿轮(chln)方向进，从动齿轮方向出，完成纺丝过程；而热媒从保温装置热煤进口处进，从热煤出口处出，完成保温过程。齿轮计量泵是通过一对相互啮合的齿轮，其中一个是主动齿轮，另外一个是被动齿轮，由主动齿轮带动啮合旋转。齿轮于泵的壳体直接留有较小的间隙。当齿轮旋转时，在轮齿逐渐脱离啮合的吸液腔中，齿间密闭容积增大，形成局部真空，液体在压差作用下吸入吸液室，随着齿轮旋转，液体分两

27、路在齿轮与壳体之间被齿轮推动前进，送到排液腔，在排液腔中两齿轮逐渐啮合，容积减少，齿轮间的液体被挤压至排液口。因为齿轮计量泵的加工精度要求非常高，不论是齿轮的齿面精度，还是齿轮和壳体，齿轮和齿顶的配合精度都要求非常高，因此齿轮计量泵的但转排量是一定的，换言之，齿轮每旋转一圈，排出的液体的体积是一定的，因此随着调整齿轮计量泵的转速，齿轮计量泵就能够排出相应数量的液体。8总结我国的带保温装置的熔融纺丝计量泵工业正在飞速发展，带保温装置的熔融纺丝计量泵的应用已经深入到国民经济的很多部门，带保温装置的熔融纺丝计量泵的设计是机械加工工艺过程中的重要组成部分，是机械加工工业中不可缺少的环节。这次设计中我主

28、要完成了以下设计任务：（1）完成了产品图的设计；（2）认真完成了产品的工艺性分析；（3）完成了齿轮泵结构的设计；（4）带保温装置的熔融纺丝计量泵的结构分析。毕业设计也让我对自己有了一个更加清醒的认识(rn shi),在大有收获的同时,也看到了自己的不足之处,综合运用知识的能力、独立分析解决问题的能力以及实践经验等都需要在今后的工作中进一步加强。在这次设计(shj)中,本人也发现还有很多需要进一步讨论或改进的地方。（1）在产品设计方面,是否能在满足使用功能和外型美观的前提(qint)下,将内部结构设计地更加简单；（2）在齿轮泵机构设计方面,对于外啮合斜齿轮,有了进一步的认识和理解；（3）在泵板方

29、面，选用一个更大的可能会更好，里面的各类零件排布用不着这么拥挤，更易加工、装配。总之,在毕业设计中我得到了极大的收获,也发现了自己还存在的不足。尽管毕业设计的结束已经标志着大学学习生活即将结束,但是在今后的工作中我还将以一个学生的姿态去不断加强专业知识的学习和实践经验的培养以弥补不足.9参考文献1 赵波.UG CAD实用教程M.北京：清华大学出版社，20022 陆劲昆. 带保温装置的熔融纺丝计量泵设计M.北京：北京大学出版社，20023 冯炳尧. 带保温装置的熔融纺丝计量泵设计与制造简明手册M.上海：上海科学技术出版社，19984 奚永生.精密带保温装置的熔融纺丝计量泵设计M. 北京：中国轻工业出版社，19975 带保温装置的熔融(rngrn