2496 低溫活塞泵的設(shè)計

2496 低溫活塞泵的設(shè)計,低溫,活塞,設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）過程管理材料題 目 低溫活塞泵設(shè)計學(xué)生姓名 陸有波系部名稱 機電工程系專業(yè)班級 材料成型及控制工程 B03-64指導(dǎo)教師 袁正友職 稱 副教授教研室 職業(yè)技術(shù)學(xué)院起止時間 2007.3.12—2007.6.22教 務(wù) 處 制畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名 陸有波 系部 機電工程系 專業(yè)、班級 材料成型及控制工程 B03-64 班指導(dǎo)教師姓名 袁正友 職稱 副教授 從事專業(yè) 機械 是否外聘 □是□否題目名稱 低溫活塞泵的設(shè)計一、設(shè)計目的、意義1、設(shè)計目的：通過這次畢業(yè)設(shè)計，進一步增強對低溫活塞泵的理解，同時也能熟悉常用液壓設(shè)備的工作原理與特點、設(shè)備結(jié)構(gòu)和使用性能，以及活塞泵設(shè)計中各系統(tǒng)的具體設(shè)計工作過程，掌握機械設(shè)計及校核的一般方法，提高了設(shè)計能力和水平。2、設(shè)計意義：這次設(shè)計的低溫活塞泵，操作簡單，保持長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，容易達到最高輸送壓力。流量從小到大調(diào)節(jié)，實用效率高，由于應(yīng)用活塞泵的資源開發(fā)、石油化工及其它化工、重型機器制造、造紙、食品、醫(yī)藥、化學(xué)分析等各行業(yè)的發(fā)展需要，對活塞泵的需求日益增加,因此它將會有一個廣闊的前景。二、設(shè)計內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法）本課題以低溫活塞泵為設(shè)計對象，按以下要求進行設(shè)計：1. 方案的確定與整體設(shè)計，包括設(shè)計參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇及電動機的選擇；2. 液力端的設(shè)計，主要是活塞、吸入排出閥和缸體的結(jié)構(gòu)設(shè)計；3. 傳動端的設(shè)計，包括曲軸、連桿、十字頭、皮帶等部件的設(shè)計；4. 利用二維繪圖軟件 CAD 進行裝配圖與零件圖的繪制。5. 設(shè)計參數(shù)如下:結(jié)構(gòu)形式： 臥式活塞泵工作介質(zhì)： 液氧（液氮、液氬）泵的吸入壓力： P1=0.39MPa過冷度要求： 8℃泵的排出壓力： P2=15.2Mpa 允許 22Mpa泵的排出溫度： -182℃流量： 190 L/h 可調(diào)范圍： 70～200 L/hSY-025-BY-2三、設(shè)計完成后應(yīng)提交的成果（一） 計算說明部分設(shè)計說明書按照黑龍江工程學(xué)院的有關(guān)規(guī)定寫成，字?jǐn)?shù)在 1.5 萬字以上。（二） 圖紙部分裝配圖 2A0圖紙，零件圖 2A0圖紙。四、設(shè)計進度安排第 1～第 4 周: 查閱資料,方案的比較與確定,以及課題設(shè)計參數(shù)的確定；第 5～第 8 周: 方案的設(shè)計與泵的液力端和傳動端的設(shè)計；第 9～第 10 周： 傳動端零件的設(shè)計(連桿、十字頭、皮帶及皮帶輪)；第 11～第 13 周： 零件圖的繪制；第 14～第 15 周： 裝配圖的繪制和設(shè)計說明書的整理與補充。五、主要參考資料[1]朱俊華.往復(fù)泵及其它類型泵[M].北京：機械工業(yè)出版社，1982.[2]朱俊華，戰(zhàn)長松.往復(fù)泵[M].北京：機械工業(yè)出版社，1992.[3]I.J.卡拉?？说萚美].泵手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1983.[4]桅原滋美[日]，孫尚勇譯.泵及其應(yīng)用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1984.[5]沈?qū)W海.鉆井往復(fù)泵原理及其設(shè)計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1990.[6] 成大先.機械設(shè)計手冊單行本[M]. 潤滑與密封.聯(lián)結(jié)與緊固.機械制圖.極限與配合.化學(xué)工業(yè)出版社，2004[7]王之棟，王大康.機械設(shè)計綜合課程設(shè)計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.[8]濮良貴，紀(jì)明剛.機械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2001[9]范光榮.往復(fù)式低溫活塞泵[J].低溫工程，1989(2):35-38六、備注指導(dǎo)教師簽字：年 月 日教研室主任簽字： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計開題報告學(xué)生姓名 陸有波 系部 機電工程系 專業(yè)、班級 材料成型及控制工 程 B03-64 班.指導(dǎo)教師姓名 袁正友 職稱 副教授 從事專業(yè) 機械 是否外聘 □是□否題目名稱 低溫活塞泵設(shè)計一、 課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義1.課題的研究現(xiàn)狀低溫活塞泵廣泛的應(yīng)用于化工、礦業(yè)生產(chǎn)、石油、天然氣廠等領(lǐng)域中用泵傳送特種介質(zhì)，在國外的半導(dǎo)體、液晶顯示及光學(xué)薄膜等領(lǐng)域，大多采用低溫泵作為主泵。低溫泵工作壓力范圍寬、抽速大、清潔無油、無運動部件，并能抽除有毒有害氣體，特別對水蒸汽又有很高的抽氣能力，在美國電子行業(yè) 78%都是使用低溫泵，而其中大規(guī)模集成電路生產(chǎn)幾乎全部使用低溫泵，所以國外生產(chǎn)低溫泵廠家很多，并已形成完整系列。據(jù)統(tǒng)計分析，國際泵業(yè)市場產(chǎn)值年均增長率為 7.5%，國外泵類產(chǎn)品的發(fā)展日新月異，高新技術(shù)和特種泵產(chǎn)品不斷投放市場。國內(nèi)泵產(chǎn)值年增長率約為 10.5% ，隨著建筑、電力、鋼鐵、石化、環(huán)保工業(yè)的發(fā)展和向第三世界出口泵產(chǎn)品的增加，這種快速增長的形勢將保持幾年。2.選題的目的通過這次畢業(yè)設(shè)計，進一步增強對低溫活塞泵的理解，同時也能熟悉常用液壓設(shè)備的工作原理與特點、設(shè)備結(jié)構(gòu)和使用性能，以及活塞泵設(shè)計中各系統(tǒng)的具體設(shè)計工作過程，也能加強繪圖軟件的使用。3.選題的意義這次設(shè)計的低溫活塞泵，操作簡單，保持長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，容易達到最高輸送壓力。流量從小到大調(diào)節(jié)，實用效率高，由于應(yīng)用活塞泵的資源開發(fā)、石油化工及其它化工、重型機器制造、造紙、食品、醫(yī)藥、化學(xué)分析等各行業(yè)的發(fā)展需要，對活塞泵的需求日益增加,因此它將會有一個廣闊的前景。二、設(shè)計的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題本題以低溫活塞泵為設(shè)計對象,并對低溫活塞泵液力端的基本結(jié)構(gòu)及工作原理作系統(tǒng)的分析和說明, 然后制定合理方案,進行低溫活塞泵液力端的設(shè)計，活塞泵傳動端機構(gòu)設(shè)計及相關(guān)結(jié)構(gòu)的強度校核計算。SY-025-BY-3三、技術(shù)路線（研究方法）低溫液體泵是在極低溫下工作，為保證其正常、可靠地運轉(zhuǎn)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須考慮以下幾方面問題：(1)結(jié)構(gòu)的均勻性和對稱性，可保證低溫工作的零部件冷縮均勻性；(2)泵的進出口管路必須采用金屬波紋補償器，可避免熱脹冷縮引起管路拉裂；(3)常溫區(qū)和低溫區(qū)之間聯(lián)結(jié)零件應(yīng)選擇導(dǎo)熱率低的材料制造，可減少到熱損失；(4)為減少液體的汽化損失和縮短啟動時間，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計上必須盡量減少低溫區(qū)工作零部件的熱容量；(5)對于低溫工作且有相對運動的零件，當(dāng)選擇材料時必須注意它們之間線膨脹系數(shù)的匹配，這樣可以防止卡死（咬?。┈F(xiàn)象。四、進度安排第 1～第 4 周: 查閱資料,方案的比較與確定,以及課題設(shè)計參數(shù)的確定；第 5～第 8 周: 方案的設(shè)計與泵的液力端和傳動端的設(shè)計；第 9～第 10 周： 傳動端零件的設(shè)計(連桿、十字頭、皮帶及皮帶輪)；第 11～第 13 周： 零件圖的繪制；第 14～第 15 周： 裝配圖的繪制和設(shè)計說明書的整理與補充。五、參考文獻[1]朱俊華.往復(fù)泵及其它類型泵[M].北京：機械工業(yè)出版社，1982.[2]朱俊華，戰(zhàn)長松.往復(fù)泵[M].北京：機械工業(yè)出版社，1992.[3]I.J.卡拉?？说萚美].泵手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1983.[4]桅原滋美[日]，孫尚勇譯.泵及其應(yīng)用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1984.[5]沈?qū)W海.鉆井往復(fù)泵原理及其設(shè)計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1990.[6] 成大先.機械設(shè)計手冊單行本[M]. 潤滑與密封.聯(lián)結(jié)與緊固.機械制圖.極限與配合.化學(xué)工業(yè)出版社，2004[7]王之棟，王大康.機械設(shè)計綜合課程設(shè)計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.[8]濮良貴，紀(jì)明剛.機械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2001[9]范光榮.往復(fù)式低溫活塞泵[J].低溫工程，1989(2):35-38六、備注指導(dǎo)教師意見：簽字： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）題目審定表指導(dǎo)教師姓名 袁正友 職稱 副教授 從事專業(yè) 機械 是否外聘 □是□否題目名稱 低溫活塞泵課題適用專業(yè) 材料成型及控制工程 課題類型 X.生產(chǎn)實際課題簡介：（主要內(nèi)容、意義、現(xiàn)有條件、預(yù)期成果及表現(xiàn)形式。）泵是輸送液體或使液體增壓的機械，它將原動機的機械能或其它外部能量傳送給液體，使液體能量增加。近幾年來，國內(nèi)外泵業(yè)已向大型化、高速化、機電儀一體化、高技術(shù)、高可靠性、長壽命和監(jiān)控自控等方面發(fā)展。低溫活塞泵是種低溫液化分離設(shè)備輸送高壓液體的專用機械，如在空分設(shè)備、石油化工、核工業(yè)、電訊工程以及深冷技術(shù)研究事業(yè)等領(lǐng)域，低溫活塞泵都有其不可取代的地位。隨著航天事業(yè)的發(fā)展，液氫、液氧等推進劑獲得進一步的應(yīng)用。本課題是以低溫活塞泵為設(shè)計對象，技術(shù)要求如下：1）結(jié)構(gòu)形式為臥式活塞泵2）工作介質(zhì)，液氧（液氮、液氬）3）泵的吸入壓力為 0.39MPa4）過冷度為 8℃5）泵的排出壓力為 15.2Mpa，允許 22Mpa6）泵的排出溫度為-182℃7）流量為 190 L/h，可調(diào)范圍 70～200 L/h現(xiàn)有條件：DYB50-800/165 型低溫液體泵， CDP100-1200/100 型二氧化碳液體泵成果形式：1） 完成低溫活塞泵裝配圖，零件圖(裝配圖 2 張 Ao 圖紙，零件圖 2 張 Ao 圖紙當(dāng)量)；2） 完成設(shè)計說明書。(>1.5 萬字)指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合度 □好 □較好 □一般 □較差2 對學(xué)生能力培養(yǎng)及全面訓(xùn)練的程度 □好 □較好 □一般 □較差3 選題與生產(chǎn)、科研、實驗室建設(shè)等實際的結(jié)合程度 □好 □較好 □一般 □較差4 論文選題的理論意義或?qū)嶋H價值 □好 □較好 □一般 □較差5 課題預(yù)計工作量 □較大 □適中 □較小6 課題預(yù)計難易程度 □較難 □一般 □較易教研室意見教研室主任簽字： 年 月 日系（部）教學(xué)指導(dǎo)委員會意見：負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日注：課題類型填寫 W.科研項目；X.生產(chǎn)（社會）實際；Y.實驗室建設(shè)；Z.其它。SY-025-BY-1黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計1第 1章 緒 論1.1 本課題研究目的、背景和意義近幾年來，國內(nèi)外泵業(yè)已向大型化、高速化、機電儀一體化、高技術(shù)、高可靠性、長壽命和監(jiān)控自控等方面發(fā)展。當(dāng)前，對泵的可靠性、壽命和監(jiān)控自控等方面發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，泵輸送固態(tài)物質(zhì)的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大，如污水污物、泥漿紙漿、灰渣、糧食淀粉、甜菜水果、魚蝦貝殼，等等。目前一些大量技術(shù)含量較低的泵在國內(nèi)市場上競爭激烈，并漸趨飽和，而一些技術(shù)含量較高、特殊用途、特殊材質(zhì)的各類特種泵發(fā)展前景廣闊。產(chǎn)品重點發(fā)展為超臨界火電機組配套用鍋爐給水泵、空冷火力發(fā)電機組用泵、核電站用泵，逐步填補油田、海上采油、煉油和油品、石化等方面的特殊用泵空白。但是我們與國外的動態(tài)差距并沒有縮小，形勢不容樂觀。與西方泵業(yè)相比，我國泵業(yè)有兩方面的優(yōu)勢。首先，低成本是中國泵業(yè)的競爭優(yōu)勢。中國勞動力的工資水平比西方平均每天少 3 美元。大多數(shù)企業(yè)從其他地方的農(nóng)村招募工人，廠房就是工人的宿舍，以減少成本。企業(yè)租賃廠房或建設(shè)廠房的費用也比在西方國家建廠低。再有，中國建筑、石油、石化、環(huán)保市場高速增長和重大調(diào)水工程也為中國泵業(yè)的發(fā)展提供了重要支撐?？梢哉f，中國持續(xù)增長的市場空間是中國泵業(yè)保持優(yōu)勢的先決條件。1.2 國內(nèi)外發(fā)展概況及發(fā)展前景在國外的半導(dǎo)體、液晶顯示及光學(xué)薄膜等領(lǐng)域，大多采用低溫泵作為主泵。低溫泵工作壓力范圍寬、抽速大、清潔無油、無運動部件，并能抽除有毒有害氣體，特別對水蒸汽又有很高的抽氣能力，對于制備高質(zhì)量的薄膜非常有利。在美國電子行業(yè) 78%都是使用低溫泵，而其中大規(guī)模集成電路生產(chǎn)幾乎全部使用低溫泵，所以國外生產(chǎn)低溫泵廠家很多，并已形成完整系列。目前國外知名低溫廠家有合資企業(yè)及國外企業(yè)如美國普萊克斯、APCI、英國 BOC 等。據(jù)美國《金融時報》報道，97 年國際泵業(yè)市場總銷售額為 264 億美元（約2156 人民幣） ，美國、日本、德國居泵業(yè)市場領(lǐng)先地位。據(jù)統(tǒng)計分析，國際泵業(yè)市場產(chǎn)值年均增長率為 7.5%，國外泵類產(chǎn)品的發(fā)展日新月異，高新技術(shù)和特種泵產(chǎn)品不斷投放市場。在我國據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計，96 年全國鄉(xiāng)及鄉(xiāng)以上獨立核算的泵生產(chǎn)廠共 1459黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計2家，其中國有企業(yè) 296 家。從事低溫泵生產(chǎn)的著名合資企業(yè)有杭州布朗、大連JCI、島津香港公司等，國內(nèi)大型知名企業(yè)如北京天海、上海亞聯(lián)、四川空分、溫州瑞氣、蘇州制氧機等。預(yù)計到 2005 年，工業(yè)泵工業(yè)總產(chǎn)值將達到 150 億元，可實現(xiàn)銷售收入 160 億元，是 1998 年的 125%。其中，工業(yè)總產(chǎn)值“十五”期間年增長率為 5%；2010 年，工業(yè)泵行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值預(yù)計達到 180 億元，銷售收入達 190 億元，是 2000 年的150%。行業(yè)經(jīng)濟效益將得到明顯的提高?！　?.3 泵的概述1.3.1泵的發(fā)展史泵是輸送液體或使液體增壓的機械，它將原動機的機械能或其它外部能量傳送給液體，使液體能量增加。泵主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。水的提升對于人類生活和生產(chǎn)都十分重要。古代就已有各種提水器具，例如埃及的鏈泵(公元前 17 世紀(jì))，中國的桔槔(公元前 17 世紀(jì))、轆轤(公元前 11 世紀(jì))和水車(公元 1 世紀(jì))。比較著名的還有公元前三世紀(jì)，阿基米德發(fā)明的螺旋桿，可以平穩(wěn)連續(xù)地將水提至幾米高處，其原理仍為現(xiàn)代螺桿泵所利用。公元前 200 年左右，古希臘工匠克特西比烏斯發(fā)明的滅火泵是一種最原始的活塞泵，已具備典型活塞泵的主要元件，但活塞泵只是在出現(xiàn)了蒸汽機之后才得到迅速發(fā)展。1840 年～1850 年，美國沃辛頓發(fā)明泵缸和蒸汽缸對置的、蒸汽直接作用的活塞泵，標(biāo)志著現(xiàn)代活塞泵的形成。19 世紀(jì)是活塞泵發(fā)展的高潮時期，當(dāng)時已用于水壓機等多種機械中。然而隨著需水量的劇增，從 20 世紀(jì) 20 年代起，低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐漸被高速的離心泵和回轉(zhuǎn)泵所代替。但是在高壓小流量領(lǐng)域往復(fù)泵仍占有主要地位，尤其是隔膜泵、柱塞泵獨具優(yōu)點，應(yīng)用日益增多?；剞D(zhuǎn)泵的出現(xiàn)與工業(yè)上對液體輸送的要求日益多樣化有關(guān)。早在 1588 年就有了關(guān)于四葉片滑片泵的記載，以后陸續(xù)出現(xiàn)了其他各種回轉(zhuǎn)泵，但直到 19 世紀(jì)回轉(zhuǎn)泵仍存在泄漏大、磨損大和效率低等缺點。20 世紀(jì)初，人們解決了轉(zhuǎn)子潤滑和密封等問題，并采用高速電動機驅(qū)動，適合較高壓力、中小流量和各種粘性液體的回轉(zhuǎn)泵才得到迅速發(fā)展。回轉(zhuǎn)泵的類型和適宜輸送的液體種類之多為其它各類泵所不及。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計3利用離心力輸水的想法最早出現(xiàn)在列奧納多·達芬奇所作的草圖中。1689 年，法國物理學(xué)家帕潘發(fā)明了四葉片葉輪的蝸殼離心泵。但更接近于現(xiàn)代離心泵的，則是 1818 年在美國出現(xiàn)的具有徑向直葉片、半開式雙吸葉輪和蝸殼的所謂馬薩諸塞泵。1851～1875 年，帶有導(dǎo)葉的多級離心泵相繼被發(fā)明，使得發(fā)展高揚程離心泵成為可能。盡管早在 1754 年，瑞士數(shù)學(xué)家歐拉就提出了葉輪式水力機械的基本方程式，奠定了離心泵設(shè)計的理論基礎(chǔ)，但直到 19 世紀(jì)末，高速電動機的發(fā)明使離心泵獲得理想動力源之后，它的優(yōu)越性才得以充分發(fā)揮。在英國的雷諾和德國的普夫萊德雷爾等許多學(xué)者的理論研究和實踐的基礎(chǔ)上，離心泵的效率大大提高，它的性能范圍和使用領(lǐng)域也日益擴大，已成為現(xiàn)代應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的泵。隨著離心泵、轉(zhuǎn)子泵等的發(fā)展，它們在許多應(yīng)用領(lǐng)域取代了往復(fù)泵。受此影響，往復(fù)泵的技術(shù)基礎(chǔ)理論和設(shè)計、制造技術(shù)的研究發(fā)展工作長期停滯不前。但是往復(fù)泵所具有的一些性能上的特點和優(yōu)點是其他類型泵無法比擬的。因而它的應(yīng)用也不可被取代。除了上面提到的在泵壓變化的條件下可實現(xiàn)排量恒定外，還有能在嚴(yán)格條件下泵送特種介質(zhì)（腐蝕性、磨礪性、高粘度、高密度、高溫等） ，效率高，排出壓力高等特點。這些特點決定了往復(fù)泵在下列領(lǐng)域保留它的應(yīng)用：(1)在化工廠中用泵傳送特種介質(zhì)；(2)用于礦業(yè)生產(chǎn)中輸送煤漿、金屬礦漿等，包括遠(yuǎn)距離輸送作業(yè)；(3)用于石油、天然氣礦場的鉆井、固井、壓裂、注水等作業(yè)；(4)石化、藥品、食品等生產(chǎn)流程中的配料計量泵；(5)為水壓機等鍛壓機提供動力的高壓液壓泵。1.3.2泵的分類泵通常按工作原理分為容積式泵、動力式泵和其他類型泵，如射流泵、水錘泵、電磁泵、氣體升液泵。泵除了按工作原理分類外，還可按其它方法分類和命名。例如，按驅(qū)動方法可分為電動泵和水輪泵等；按結(jié)構(gòu)可分為單級泵和多級泵；按用途可分為鍋爐給水泵和計量泵等；按輸送液體的性質(zhì)可分為水泵、油泵和泥漿泵等。容積式泵是依靠工作元件在泵缸內(nèi)作往復(fù)或回轉(zhuǎn)運動，使工作容積交替地增大和縮小，以實現(xiàn)液體的吸入和排出。工作元件作往復(fù)運動的容積式泵稱為往復(fù)泵，作回轉(zhuǎn)運動的稱為回轉(zhuǎn)泵。容積式泵在一定轉(zhuǎn)速或往復(fù)次數(shù)下的流量是一定的,幾乎不隨壓力而改變，總的來說，容積泵的效率高于動力式泵。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計4動力式泵靠快速旋轉(zhuǎn)的葉輪對液體的作用力，將機械能傳遞給液體,使其動能和壓力能增加，然后再通過泵缸，將大部分動能轉(zhuǎn)換為壓力能來實現(xiàn)輸送。動力式泵又稱葉輪式泵或葉片式泵。離心泵是最常見的動力式泵。動力式泵在一定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的揚程有一限定值,揚程隨流量而改變；工作穩(wěn)定，輸送連續(xù)，流量和壓力無脈動；一般無自吸能力，需要將泵先灌滿液體或?qū)⒐苈烦槌烧婵蘸蟛拍荛_始工作；適用性能范圍廣；適宜輸送粘度很小的清潔液體，特殊設(shè)計的泵可輸送泥漿、污水或水融固體物。動力式泵主要用于給水、排水、灌溉、流程液體輸送、電站蓄能、液壓傳動和船舶噴射推進等。其他類型的泵是指以另外的方式傳遞能量的一類泵。例如射流泵是依靠高速噴射出的工作流體，將需要輸送的流體吸入泵內(nèi)，并通過兩種流體混合進行動量交換來傳遞能量；水錘泵是利用流動中的水被突然制動時產(chǎn)生的能量，使其中的一部分水壓升到一定高度；電磁泵是使通電的液態(tài)金屬在電磁力作用下，產(chǎn)生流動而實現(xiàn)輸送；氣體升液泵通過導(dǎo)管將壓縮空氣或其它壓縮氣體送至液體的最底層處，使之形成較液體輕的氣液混合流體，再借助管外液體的壓力將混合流體壓升上來。1.3.3低溫活塞泵1、往復(fù)泵往復(fù)泵是一種發(fā)展較早的動力之一。它適用于輸送流量較小，壓力較高的各種介質(zhì)，如低粘度、高粘度、腐蝕性、易燃易爆、劇毒等各種液體。特別適合流量小于 100m3/h，排出壓力大于 9.81MPa 時，更加顯示出它有較高的效率和良好的運行性能。而且往復(fù)泵有良好的自吸能力，即泵在一定的安裝高度下，不需要 1001H,活 塞 泵 軸 流 泵離 心 泵0圖 1.1 往復(fù)泵的應(yīng)用范圍黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計5灌泵就可以在規(guī)定時間內(nèi)啟動并達到正常工作狀態(tài)。還有往復(fù)泵的效率較高因此直到目前為止，仍廣泛用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域中。通常往復(fù)泵的應(yīng)用范圍如圖 1.1 所示。往復(fù)泵在各種應(yīng)用場合中，不但所要求的排量、壓力、功率和驅(qū)動、傳動型式相差甚遠(yuǎn)，而且為適應(yīng)各種不同的特種介質(zhì)和性能要求，泵的液力端結(jié)構(gòu)設(shè)計差別很大。從這個意義上來說，往復(fù)泵在今日已不再是一種“通用機械”了。在往復(fù)泵的研究和開發(fā)工作中也應(yīng)充分注意這一特點。在上世紀(jì)后半葉，由于應(yīng)用往復(fù)泵的資源開發(fā)、石油化工及其它化工、重型機器制造、造紙、食品、醫(yī)藥、化學(xué)分析等各行業(yè)的發(fā)展需要，對往復(fù)泵的需求日益增加，往復(fù)泵的基礎(chǔ)理論研究和新產(chǎn)品開發(fā)工作受到了一定程度的重視，對往復(fù)泵提出了更高的要求。在今后研究工作中應(yīng)特別注意以下問題：針對往復(fù)泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高的特點，要努力提高各類往復(fù)泵的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化水平。模塊化設(shè)計是一個方向，即以最少數(shù)量的液力端和傳動端的模塊組合成適應(yīng)范圍極廣的變型產(chǎn)品。還可以用同一尺寸的液力端改變材料后適應(yīng)不同的介質(zhì)和壓力，相同的傳動端并聯(lián)成不同缸數(shù)的泵等等。在提高標(biāo)準(zhǔn)化和通用化程度的基礎(chǔ)上，普及 CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用，加強可靠性的研究。提高曲軸、缸體、泵殼等復(fù)雜形狀零部件的設(shè)計、工藝水平，提高軸承、密封件等基礎(chǔ)元件的質(zhì)量，提高裝配工藝水平。還應(yīng)指出，往復(fù)泵多用來泵送特種介質(zhì)，因此，重視液力端水力過程機制的研究及其零件失效原因的研究，提高零件的使用壽命，減少停機修理時間，也是進一步發(fā)揮往復(fù)泵特長的重要課題。2、低溫活塞泵方案比較本次課題低溫活塞泵屬于往復(fù)泵中的一種。低溫活塞泵是種低溫液化分離設(shè)備輸送高壓液體的專用機械，如在空分設(shè)備、石油化工、核工業(yè)、電訊工程以及深冷技術(shù)研究事業(yè)等領(lǐng)域，低溫活塞泵都有其不可取代的地位。隨著航天事業(yè)的發(fā)展，液氫、液氧等推進劑獲得進一步的應(yīng)用。大型運載火箭低溫推進劑的加注量和加注速度往往是很大的，在這種情況下，采用泵加注加壓具有明顯的優(yōu)越性。低溫活塞泵按其結(jié)構(gòu)來分又可分為立式和臥式兩種。立式活塞泵占地面積小，但是它所產(chǎn)生的噪音大，運行中對泵的沖擊大，故其運動部位磨損比較重。臥式活塞泵結(jié)構(gòu)緊湊，具有高可靠性，更因其產(chǎn)生的噪音比立式的小，所以本次課題黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計6采用臥式活塞泵。由于工藝流程設(shè)計的不同，所要求配備有相應(yīng)的液體（液氧、液氮、液氬、液氫、乙烯、甲烷等）輸送泵，用來循環(huán)液體或從貯槽中抽送液體。經(jīng)汽化后在規(guī)定壓力下輸送給用戶或進行充灌鋼瓶。在這方面低溫活塞泵顯示出其特有的優(yōu)點，它結(jié)構(gòu)新，體積小，重量輕，壓力、流量任意調(diào)節(jié)，使用壽命長，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作維護極為方便，在低溫工程領(lǐng)域中，被廣泛采用。由于應(yīng)用場合和處理液體介質(zhì)不同，要求抽送低溫液體活塞泵與之相匹配。在-270 攝氏度惡劣條件下，能經(jīng)受住長期穩(wěn)定正常工作。這是區(qū)別于其它常溫泵的唯一不同的要求。因而結(jié)構(gòu)設(shè)計特異，品種規(guī)格繁多，有單列、雙列、多列之分，但它們的零部件為一律式。低溫液化氣體特性見表 1.1。表 1.1低溫液化氣體的特性氧 O2 1.14 1.95 -18氮 N2 0.812 1.70 -19氬 Ar 1.40033 3.70 -18甲 烷 CH4 0.42 0.97 -16乙 烷 C2H4 0.5699 1.82 -10氫 H2 0.0708 0.12 -25氦 He 0.124 0.032 -26水(+4℃) H2O 1.00 15.6 +10注：表中列出了水在 4°C 時的物質(zhì)特性常數(shù)以供對比液化氣體幾乎總是在接近沸點時輸送。因此，低溫活塞泵的操作溫度約在-70°C～-269°C 之間。然而不僅僅是這樣，低的操作溫度迫使對泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計采取一定特殊措施。這些液化氣體的蒸發(fā)熱也極不一致，同樣也得引起注意。低溫活塞泵的主要特點是：(1)低溫活塞泵的主要優(yōu)點是操作簡單，保持長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，容易達到最高輸送壓力。流量從小到大調(diào)節(jié)，實用效率高。(2)低溫活塞泵最常用的是作灌沖泵使用，能代替活塞式壓縮機，將低溫液化氣體從一只貯槽中放出時是無壓力或壓力很低的，經(jīng)過活塞泵升高壓力，將液態(tài)輸送進一只蒸發(fā)器，進行汽化并沖灌注鋼瓶。這種方法主要用于氧、氮、氬等之類液化氣體。鋼瓶的沖灌壓力通常在 15MP 左右。使用的低溫活塞泵大多利用電控裝置全自動。(3)如果活塞泵作為工藝流程用泵或配料用泵在調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)使用，那么對活塞黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計7泵的要求就特別復(fù)雜。泵的流量應(yīng)當(dāng)是完全可調(diào)式的。根據(jù)操作條件要求有手控或遙控，但多種情況下都是自動調(diào)節(jié)的。根據(jù)壓力、溫度、流量的要求變化，例如化工、石油化工設(shè)備使用。輸送介質(zhì)乙烯、甲烷之類，也有氧化氮。流量及壓力是由工藝流程確定的，活塞泵大多配套使用，在一定類型的空分裝置中，低溫活塞泵同樣作為工藝流程用泵，主要輸送液氧、液氮、液氬。(4)低溫活塞泵也有用作于管道泵使用，將低溫液化氣體從一臺貯槽中輸送到幾公里以外的用戶那里去。這種輸送介質(zhì)幾乎只有碳?xì)浠衔?。在移動式高壓制氧車上同樣采用低溫活塞泵。結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般問題低溫液體泵是在極低溫下工作，為保證其正常、可靠地運轉(zhuǎn)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須考慮以下幾方面問題。(1)結(jié)構(gòu)的均勻性和對稱性，可保證低溫工作的零部件冷縮均勻性。(2)泵的進出口管路必須采用金屬波紋補償器，可避免熱脹冷縮引起管路拉裂。(3)常溫區(qū)和低溫區(qū)之間聯(lián)結(jié)零件應(yīng)選擇導(dǎo)熱率低的材料制造，可減少到熱損失。(4)為減少液體的汽化損失和縮短啟動時間，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計上必須盡量減少低溫區(qū)工作零部件的熱容量。(5)對于低溫工作且有相對運動的零件，當(dāng)選擇材料時必須注意它們之間線膨脹系數(shù)的匹配。盡可能選擇線膨脹系數(shù)相近或相同的材料。一般來說包絡(luò)零件的線膨脹系數(shù)需小于或等于被包絡(luò)零件的線膨脹系數(shù)。這樣可以防止卡死（咬?。┈F(xiàn)象。(6)對于低溫工作下的重要零件，特別對那些有相對運動的，而且配合要求很嚴(yán)的零部件必須在最后精加工之前進行深冷處理。這種處理時的溫度一般應(yīng)等于或低于零件的工作溫度。處理時間一般達 4 小時左右，一定將零件內(nèi)部中心區(qū)冷透。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計8第 2章 低溫活塞泵的整體設(shè)計2.1 方案設(shè)計本設(shè)計采用往復(fù)泵，它適用于輸送流量小，壓力較高的各種介質(zhì)，并且有較高的效率、卓越的運行性能和良好的自吸能力。低溫活塞泵屬于往復(fù)泵中的一種，是種低溫液化分離設(shè)備輸送高壓液體的專用機械，如在空分設(shè)備、石油化工、核工業(yè)、電訊工程以及深冷技術(shù)研究事業(yè)等領(lǐng)域，低溫活塞泵都有其不可取代的地位。隨著航天事業(yè)的發(fā)展，液氫、液氧等推進劑獲得進一步的應(yīng)用。大型運載火箭低溫推進劑的加注量和加注速度往往是很大的，在這種情況下，采用泵加注加壓具有明顯的優(yōu)越性。在設(shè)計方面的要求：(1)一方面要求向小流量、微流量和高壓、超高壓領(lǐng)域發(fā)展。另一方面也向高壓大流量、大功率方向發(fā)展。(2)要求往復(fù)泵的體積小，重量輕，壽命長，這主要是提高往復(fù)泵的轉(zhuǎn)速即解決提高轉(zhuǎn)速后出現(xiàn)的各種問題。(3)要求往復(fù)泵更好的適應(yīng)各種介質(zhì)的性質(zhì)和狀況。 (4)發(fā)展新品種。2.2 參數(shù)選擇低溫活塞泵的總體設(shè)計原則是使往復(fù)泵應(yīng)有足夠長的使用壽命和運轉(zhuǎn)的可靠性，具有較高的運轉(zhuǎn)經(jīng)濟性，盡可能地采用新結(jié)構(gòu)，新材料，新技術(shù)和新工藝，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計9提高產(chǎn)品的三化程度且泵的使用維修方便，體積和重量盡可能小。泵主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇應(yīng)滿足往復(fù)泵性能參數(shù)的要求，從泵的性能可知，一般泵的流量與排出壓力無關(guān)。主要取決于泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，而泵的排出壓力取決于裝置特性和結(jié)構(gòu)強度、液力端的密封質(zhì)量及電動機的額定功率有關(guān)。2.2.1 設(shè)計參數(shù)低溫活塞泵的主要設(shè)計參數(shù)是泵設(shè)計中的主要參考，關(guān)系到泵的實際工作質(zhì)量，影響泵結(jié)構(gòu)的設(shè)計和材料的選擇?，F(xiàn)分別介紹如下：1、流量 液體流動時，單位時間內(nèi)流過任一過流斷面的液體的體積成為流量。若任一過流斷面的面積為 A,平均流速為 v，則有Q=vA （2.1）2、排出壓力 活塞泵排出壓力是指泵出口處的液體壓力，在有些樣本和技術(shù)文件中規(guī)定的排出壓力是指最大的排出壓力。在實際應(yīng)用中，必須使排出壓力小于額定的排出壓力。3、吸入壓力 活塞泵吸入壓力是指泵入口處的液體壓力。4、結(jié)構(gòu)形式 活塞泵的結(jié)構(gòu)形式大體上可以分為兩種，即臥式泵和立式泵。5、工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是活塞泵中的活塞等零件工作的工作環(huán)境，即其所傳輸?shù)哪繕?biāo)。6、泵的排出溫度 排出溫度是活塞泵所排出液體的溫度，要求低于該物質(zhì)的沸點。泵設(shè)計參數(shù)的具體數(shù)據(jù)如表 2.1。表 2.1 泵的設(shè)計參數(shù)結(jié)構(gòu)形式 臥式活塞泵工作介質(zhì) 液氧（液氮、液氬）泵的吸入壓力 MPa10.39P?過冷度要求 8℃黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計10泵的排出壓力 MPa 允許 22 MPa215.P?泵的排出溫度 -182℃流量 190 L/h可調(diào)范圍 70～200 L/h2.2.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)1、活塞平均速度 Vm 的選擇Vm 的選擇要合適，較大會使摩擦副的磨損加快，引起泄漏加快，流量下降，使排出壓力達不到額定的值，平均速度 Um 的值過大會使吸入管路內(nèi)的慣性水頭增加，使吸入性能變壞。而 Vm 選得過小會相應(yīng)的使活塞直徑 D 增大，使液力端的徑向尺寸增加，相應(yīng)零部件尺寸、總體尺寸和重量都要增大。所以活塞平均速度 Vm的選擇對泵的性能有直接的影響。2、活塞直徑 D的計算據(jù)公式 D= ???zkUmQ8（2.2）其中 Q——流量，190 L/h；z——液缸數(shù)， z=1；k——作用數(shù)， k=1；τ ——排擠系數(shù)， =0.15；?α——流量系數(shù)， α=0.90。代入公式得 D=22mm3、計算行程比 （2.3）09.1?Ds?ψ 在 1.0～3.5 范圍內(nèi)，尺寸方案合適。(1)活塞往復(fù)次數(shù) 當(dāng)往復(fù)次數(shù)增加，活塞的行程容積減小，即可減小活塞的直徑 D 或行程 s。減小活塞直徑不僅可使液力端的徑向尺寸減小，同時可減小活塞力，也可使傳動端的受力和傳動端零部件的尺寸減小?？梢娞岣咄鶑?fù)次數(shù) n 對減小泵的總體尺寸和重量都很明顯，但提高往復(fù)次數(shù)受到許多因素的限制。如：隨著往復(fù)次數(shù)增加，損失增加，同時閥的阻力損失增黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計11加，使泵的吸入性能變壞；往復(fù)次數(shù)提高后，相應(yīng)零件的磨損要增加，降低易損件的壽命。所以選 n=175～275 rpm(2)活塞行程 活塞行程和泵總長 L 的關(guān)系如下：L≈(8～16) s可見減小行程后可大幅度地減小泵的總長度。代入數(shù)據(jù)得 mm 2430?nUms（2.4） (3)行程缸徑比 λ =0.9092.3 驅(qū)動形式的選擇2.3.1驅(qū)動的分類驅(qū)動部分是低溫活塞泵系統(tǒng)的重要組成部分，低溫活塞泵常用的驅(qū)動形式主要分為機動泵、直動泵、手動泵三種基本類型。1、機動泵用獨立的旋轉(zhuǎn)原動機驅(qū)動的泵稱為機動泵。機動泵通常由獨立旋轉(zhuǎn)的原動機、減速器、傳動端以及其他設(shè)備所組成。 機動泵的特點是：(1)順勢流量脈動、平均流量和往復(fù)次數(shù)、活塞行程和直徑有關(guān)。理論上和往復(fù)泵的排出壓力無關(guān)。(2)往復(fù)泵的排出壓力與排除管路的阻力損失、排出端壓力、液力端的密封質(zhì)量有關(guān)。而排出壓力 取決于往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)強度、液力端的密封質(zhì)量和原動機的2p額定功率。(3)機動泵需要有一個將原動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運動的傳動端，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格也較昂貴。(4)電動往復(fù)泵的動力來源較方便，不像直動泵那樣需要另外配備鍋爐、氣源或液壓源。但在流量調(diào)節(jié)時必須配備變速原動機、變速機構(gòu)或采用改變活塞行程等方法來實現(xiàn)，不如直動泵方便。(5)結(jié)構(gòu)變形容易，可以根據(jù)使用情況做成單缸、雙缸、多缸、雙作用、立式、臥式等各種型式。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計122、直動泵液力端活塞與動力端活塞用同一活塞桿連接，動力端可以用有壓蒸汽、空氣、氣體或液體直接驅(qū)動活塞做往復(fù)運動的泵，稱為直接作用泵，或簡稱為直動泵。直動泵通常由液力端、動力缸、配汽（液）機構(gòu)和其它輔助設(shè)備所組成。不需要獨立的原動機和減速機構(gòu)，直動泵根據(jù)所用動力介質(zhì)分為蒸汽直動泵、氣動直動泵和液壓直動泵等幾種。它們共同的特點是：(1)瞬時流量脈動小平均流量和直動泵的排出壓力、往復(fù)次數(shù)n、活塞行程s、活塞直徑D及活塞桿直徑d有關(guān)。在直動泵中，往復(fù)次數(shù) n或活塞泵平均速度 一mu般來說不是一個恒定的值，特別是對蒸汽、氣動直動泵更為明顯，當(dāng)排出壓力增加時，活塞平均速度 或往復(fù)次數(shù)n隨之降低，平均流量也相應(yīng)減少。因此，直動mu泵不易過載，比較安全。同時當(dāng)輸送介質(zhì)的粘度變化時，流量也隨之變化，粘度增加時，排出壓力增高而流量減小，仍能保持良好的吸入性能。(2)直動泵往復(fù)次數(shù)n或活塞的平均速度 和動力介質(zhì)的流量大小有關(guān)，即直mu動泵的流量取決于動力介質(zhì)的流量。因此，直動泵實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)容易，只要通過閥門控制動力介質(zhì)的流量，就可以調(diào)節(jié)泵的流量。(3)直動泵活塞死點換向時慣性力很大，并隨往復(fù)次數(shù)增加而加大。通常直動泵的往復(fù)次數(shù)較低，大多在n=10～100 之間。1in?(4)直動泵需要有壓動力介質(zhì)作為動力源，而造成有壓動力介質(zhì)需要專門的設(shè)備，因此，有關(guān)的設(shè)備較多。而且直動泵的動力介質(zhì)只能在活塞的排出行程時做功，在回程時，則不能利用已被壓縮的介質(zhì)做功，能量損失較大，動力介質(zhì)的壓力越高，損失也越大。(5)直動泵作為高壓、超高壓、增壓泵時，其超載安全閥可設(shè)在低壓動力介質(zhì)管路系統(tǒng)上，比較安全。同時不會因原動機啟動或運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生火花而引起燃燒、爆炸等危險。3、手動泵用人力操作杠桿機構(gòu)驅(qū)動活塞做往復(fù)運動的泵，通稱為手動泵。手動泵主要用在小型水壓試驗、噴灑農(nóng)藥設(shè)備等場合。本次設(shè)計驅(qū)動形式選用原動機驅(qū)動，原動機選用電動機驅(qū)動。機械裝置的原動機應(yīng)按照其工作環(huán)境條件、機器的結(jié)構(gòu)和相關(guān)的運動和動力參數(shù)要求選擇。原動機的類型主要有內(nèi)燃機、電動機、氣動和液壓件等。電動機是一種標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，它具有效率高、價格低、選用方便等特點。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計132.3.2 驅(qū)動電機的選擇電動機有直流電動機和交流電動機兩類。常用的交流電動機有三相異步電動機(或感應(yīng)電動機)和同步電動機.異步電動機結(jié)構(gòu)簡單,維護容易,運行可靠,價格便宜,具有較好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性,因此,它是工業(yè)中使用最為廣泛的一種電動機.1、機械傳動效率 輸入到泵軸上的功率要經(jīng)過曲柄連桿機構(gòu)、填料箱等各m?種傳動機構(gòu)及摩擦副，要消耗一部分功率。在這里 取 0.97。m?2、泵的總效率 泵的總效率等于有效功率 與軸功率 N 之比，即 eN?（2.5）取用 0.8。3、泵的軸功率 輸入到泵軸上的功率1NkW （2.6）211.07eNQP???4、型號 Y 系列三項異步電動機 JB/T 52715、電動機轉(zhuǎn)速 1440r/min6、功率 4kW2.4 本章小結(jié)本章對低溫活塞泵的整體設(shè)計作了系統(tǒng)的分析和說明，詳細(xì)地介紹了驅(qū)動形式的選擇并詳盡的說明了設(shè)計參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與計算。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計14第 3章 低溫活塞泵的液力端的設(shè)計液力端是直接輸送液體，把機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，是介質(zhì)的過流部分。液力端包括液缸體、吸入閥、排出閥、活塞、填料箱及其密封等主要零部件。3.1 液力端的結(jié)構(gòu)及工作原理液力端包括液缸體、吸入閥、排出閥、活塞和缸套和填料箱及密封等主要零部件。往復(fù)泵液力端的結(jié)構(gòu)主要取決于液缸數(shù)、液缸的位置、作用數(shù)及吸入閥、排出閥的布置型式等。3.1.1液力端結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則(1)過流性好，水利損失少；(2)過流部分應(yīng)有利于氣體的排出，不允許有氣體滯留的死區(qū)；(3)余隙容積盡可能小；(4)易損件壽命長，拆裝方便；(5)加工工藝性好。3.1.2 結(jié)構(gòu)及原理低溫活塞泵的結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示，采用開路方法：活塞泵中的活塞不再是一個實心的活塞，而是一個空心的活塞，且液體將從活塞兩端同時進入，使活塞成為黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計151.排出閥 2.吸入閥 3.活塞 4.中間桿 5.十字頭 6.連桿 7.曲軸圖 3.1 活塞泵工作原理圖通路，也就是開路。把吸入閥置于活塞中，使得結(jié)構(gòu)緊湊，減小了液缸的尺寸和余隙容積。在吸入行程中，十字頭通過中間桿帶動活塞向右移動，液缸 a 內(nèi)容積增大，壓力降低小于 b 中壓力，在壓力差的作用下克服吸入管路和吸入閥 2 的阻力損失，使吸入閥 2 遠(yuǎn)離 B 口，B 口打開，液體從 C 口進入活塞腔 b 中，再從 B 口通過 2的邊槽充入液缸 a 內(nèi)。在排出行程中，十字頭帶動中間桿使活塞向左運動，液體被擠壓，液缸 a 中的液體壓力急劇增加，在這一壓力作用下，吸入閥 2 向右滑動，封住 B 口，而排出閥 1 被打開，液缸內(nèi)液體在壓力差作用下被排送到排出管路中去。3.2 液力端的設(shè)計3.2.1液力端材料的選取由于介質(zhì)物性的決定，要滿足低溫環(huán)境下能長期工作，所有制造零件：泵缸（套） 、活塞（柱塞） 、環(huán)等材料在低溫下不發(fā)生脆性變化，仍能滿足機械性能。對絕熱低溫部件，如泵缸、活塞體、環(huán)、活門等，在滿足強度前提下，結(jié)構(gòu)設(shè)計一定要輕巧，配合要適宜。低溫泵的過流部分與低溫流體相接觸。當(dāng)泵低溫工作時，就必然對材料有所要求。一般金屬材料在低溫下冷脆，故不能選用。碳鋼的強度隨溫度的降低而降低，同時塑性也減小，且變得更脆。相反，鋁合金在低溫狀態(tài)下其強度會增加。能供選用的材料有奧氏體不銹鋼、鋁合金、銅合金以及鎳合金等。凡與液氧接觸的主要零件材質(zhì)選定如下：泵殼體、液缸體為鋁合金，活塞桿等為奧氏體不銹鋼。目前已開發(fā)并成功地使用了較高強度的 18/8 奧氏體鋼，且ba 3B 4 6 71 2 B C 5黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計16奧氏體鋼在低溫下其基本性能保持不變?？紤]到在液氧低溫下材料收縮變形較大，為此上述零件在精加工前均在液氧中進行冷處理以使尺寸穩(wěn)定。有配合的部位均要考慮材料冷縮的協(xié)調(diào)性和低溫下工作時的合理間隙。此外，盡量使零件結(jié)構(gòu)上軸對稱。低溫泵與其它普通泵一樣，都存在著汽蝕余量和汽蝕問題，但由于受低溫結(jié)構(gòu)材料和輸送液體特性等因素的影響，使得低溫泵還具有其特殊性。3.2.2液缸體材料的選用與尺寸的確定活塞在工作時，液缸體內(nèi)承受工作內(nèi)壓力；由于液缸體內(nèi)相關(guān)某些零件以及沖擊載荷的作用，使液缸壁內(nèi)產(chǎn)生附加應(yīng)力；活塞泵輸送低溫液體時，由于液缸壁內(nèi)外存有溫差，相應(yīng)產(chǎn)生溫差應(yīng)力；且液缸內(nèi)流道中存在交叉點，在這些交叉點處存在局部應(yīng)力。為保證液缸體能正常安全工作，液缸體材料的選擇與壁厚大小的選取要合適。1、缸體材料的選用液缸體的毛坯采用鑄件，其重量輕，材料消耗少，機械加工量少且成本低。鑄件的組織不均勻和殘余應(yīng)力等缺陷應(yīng)通過熱處理或時效處理消除。為提高液缸體的疲勞強度，要對液缸體進行表面強化或涂保護層措施。2、 液缸體主要尺寸的確定由于液缸體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，再加上液缸以內(nèi)液體壓力的脈動，使液缸體的受力復(fù)雜，給設(shè)計帶來較大的困難。我們把液缸體看成一個壓力容器，泵在工作時由于液缸體內(nèi)受工作內(nèi)壓力、壁內(nèi)產(chǎn)生的附加應(yīng)力、溫差應(yīng)力及應(yīng)力集中，這就對液缸體的強度有一定要求。液缸體鋼套壁厚為：cpr???6.0][1??（3.1）式中 δ——液缸體的壁厚；——工作內(nèi)壓力，既排出壓力， =15.2 MPa；2p2——液缸體的內(nèi)半徑，11mm；1r[σ ]——液缸體材料的許永應(yīng)力，泵缸材料鋁合金；c——考慮到所輸送介質(zhì)的腐蝕和由于鑄造造成的偏心的壁厚附加量，即腐蝕余量，c 選取 3mm；得缸套計算壁厚 6.4mm；黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計17設(shè)計壁厚取 8mm；氣缸外壁設(shè)計壓力 = ；p?2其外壁計算壁厚 =5.2mm；1s則 外壁設(shè)計壁厚 =6mm。3.3 密封及其它3.3.1密封密封是低溫泵研制的技術(shù)關(guān)鍵，它直接影響到泵的可靠性。其型式有填料式、機械密封和迷宮式等，本低溫泵采用的是填料式?；钊c液缸體內(nèi)壁組成一對動密封，密封元件組裝在活塞上。此次設(shè)計選用脹緊式活塞。脹緊式活塞是靠裝配狀態(tài)活塞環(huán)對缸套內(nèi)壁的彈力實現(xiàn)密封的，磨損后可自行補償。這種結(jié)構(gòu)簡單，活塞環(huán)可更換，應(yīng)用廣泛?；钊麠U與中間桿連接處密封采用軟填料密封。雖然采用多種方法對泵的液力端進行密封，但是仍會產(chǎn)生泄漏。1、泄漏點主要有五處(1)軸套與軸間的密封；(2)動環(huán)與軸套間的密封；(3)動、靜環(huán)間密封；(4)對靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封；(5)密封端蓋與泵體間的密封。2、產(chǎn)生泄漏時，一般為以下泄漏原因(1)安裝靜試時泄漏。機械密封安裝調(diào)試好后，一般要進行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較小，多為動環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題；泄漏量較大時，則表明動、靜環(huán)摩擦副間存在問題。(2)試運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的泄漏。泵用機械密封經(jīng)過靜試后，運轉(zhuǎn)時高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，會抑制介質(zhì)的泄漏。因此，試運轉(zhuǎn)時機械密封泄漏在排出軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。(3)引起摩擦副密封失效的因素主要有：l）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異?，F(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離；2）對安裝機械密封時壓縮量過大，導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損、擦傷；3）動環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動環(huán)的軸向浮動量；黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計184）靜環(huán)密封圈過松，當(dāng)動環(huán)軸向浮動時，靜環(huán)脫離靜環(huán)座；5）工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運轉(zhuǎn)中進人摩擦副，探傷動、靜環(huán)密封端面；6）設(shè)計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質(zhì)冷縮性較大等。上述現(xiàn)象在試運轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)，有時可以通過適當(dāng)調(diào)整靜環(huán)座等予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換密封。由上述的原因可見，在出現(xiàn)泄漏時，要對密封進行改進。3.3.2摩擦及潤滑低溫活塞泵的摩擦顯然存在，就是程度不同而已，由于該設(shè)備以氣體為主，如果缸套活塞頻繁磨損，勢必影響設(shè)備的主要性能。尤其是高壓小流量更難以對付。因此活塞環(huán)（導(dǎo)向環(huán)）以及活塞桿的密封應(yīng)選用耐磨性好、摩擦系數(shù)小的聚四氟乙烯。經(jīng)多種配方用特定工藝處理研制而成。減小摩擦可采取了以下幾種方法：1、提高液體的過冷度，保證活塞在缸套內(nèi)作運動時，有充分的液體加以潤滑，以減少缸套與活塞間的磨損。2、改進密封結(jié)構(gòu)，在缸套活塞磨損到一定程度后，仍能靠一定的密封結(jié)構(gòu)繼續(xù)工作一段時間，延長缸套活塞的壽命。3、改進泵的結(jié)構(gòu)，是缸套活塞工作時，缸套于活塞間產(chǎn)生液墊或氣墊，減少磨損。低溫活塞泵由于工作性質(zhì)的決定，在運轉(zhuǎn)時其低溫部分不允許有潤滑油污染。因為：(1)多數(shù)潤滑劑在低溫時便應(yīng)失去其潤滑性能。(2)輸送介質(zhì)不允許污染。(3)輸送液氧為了安全起見，不允許使用潤滑劑。3.3.3氣體回收及絕熱眾所周知，用泵輸送液體，液體的溫度隨效率降低而升高，在一定情況下有可能發(fā)生兩相流，為此在設(shè)計上應(yīng)考慮氣體的排放問題。因液化氣體很昂貴，活塞泵工作時的漏損應(yīng)盡可能小。即使蒸發(fā)的液化氣體是以氣態(tài)回收的，但如此冷損依然很大。本設(shè)計回收氣體方法如圖 3.1 所示。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計19排 出 管 路 排 氣吸 入 管 路圖 3.1 回收氣體的方法3.3.4絕熱低溫泵輸送的介質(zhì)是低溫液化氣體，為減少低溫介質(zhì)損耗，泵的質(zhì)量應(yīng)盡可能小而且有適當(dāng)?shù)谋亟^熱措施。而且使冷卻的量盡可能小些，它倆之間的溫差約 300℃左右，應(yīng)有一定的措施將它傳熱隔離開來。泵殼、吸入管道、排出管道等以聚氨酯發(fā)泡絕熱。低溫活塞泵與周圍絕熱法1、絕熱對低溫活塞泵是十分必要的，特別對泵進口部分顯得尤其重要。但對不同絕熱方法的成本及效果也就不同，見表 3.1。因此不同低溫泵就須選擇不同的絕熱方法。對工作溫度很低的介質(zhì)，一般多采用粉末真空后多層絕熱。絕熱結(jié)構(gòu)必須把傳導(dǎo)熱和輻射熱減少到最小程度。表 3.1 不同絕熱方法比較序號絕熱方法 絕熱效果 重量制造難易要求真空度穩(wěn)定性附加熱容量價格1 氣泡材料 差 輕 易 良 大 極便宜2 高真空 優(yōu)良 —— 難 1.3×10-4Pa 尚良 最小 較貴3 粉末真空 良 輕 易 1.3×10-1Pa 良 大 便宜4粉末真空+金屬粉優(yōu)良 重 難 1.3×10-1Pa 良 大 貴5 保冷管襯 優(yōu)良 重 難 1.3×10-1Pa 良 較小 貴6 多層絕熱 優(yōu)良 根輕 難 1.3×10-2Pa 優(yōu)良 小 貴把傳導(dǎo)熱和輻射熱減少到最小程度。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計203、對采用氣泡材料絕熱方法，其絕熱效果很大程度上取決于材料本身的導(dǎo)熱度和填裝密度與層厚，常見絕熱導(dǎo)熱材料如表 3.2 所示。表 3.2 絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)3.4 本章小結(jié)本章對低溫活塞泵液力端的基本結(jié)構(gòu)及工作原理作了系統(tǒng)的分析和說明，詳細(xì)地介紹了低溫活塞泵液力端的設(shè)計。第 4章 低溫活塞泵的傳動端設(shè)計低溫活塞泵傳動端是泵中傳遞動力的部件，是將電動機的運動轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運動的部件。4.1 傳動端的工作原理傳動端其實就是帶有減速裝置的曲柄連桿機構(gòu)。如圖 4.1 所示材料名稱 λ(kJ/m2 ˙ h˙ ℃) 材料名稱 λ(kJ/m2 ˙ h˙ ℃)聚苯乙烯泡沫塑料 0.09～0.0243(-160 ℃) 脲甲醛泡沫塑料0.05～0.109(-196℃)聚氯乙烯泡沫塑料 0.155～0.167(-200 ℃) 礦 渣 棉 0.155～0.188碳酸鎂(γ=131kg/m 3) 0.092(-150℃)0.075(-200℃)玻 璃 棉 0.01珠光砂( γ=80kg/m 3) 0.067～0.105 白 霜 13黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計21曲柄 1 以 ω 的角速度順時針旋轉(zhuǎn)時，當(dāng)從 A 轉(zhuǎn)到 B 連桿 2 帶動十字頭 3 向右移動，使活塞 5 也向右移動，進入吸入行程；當(dāng)從 B 到 A 時，進入排出行程。當(dāng)曲柄以角速度 ω 不停的旋轉(zhuǎn)時，低溫活塞泵就不斷地吸入和排出液體。4.2 傳動端的結(jié)構(gòu)設(shè)計低溫活塞泵的傳動端主要包括有曲軸、連桿、十字頭、軸承、軸瓦等部件，且配有皮帶減速裝置。泵的傳動端在選擇和設(shè)計時，應(yīng)遵循的原則是：1、傳動端的零部件必須滿足泵的強度和剛度的要求；2、傳動端內(nèi)各運動副必須滿足比壓和 pv 值，且潤滑可靠；3、在結(jié)構(gòu)和尺寸要求的允許范圍內(nèi)，應(yīng)力求減小徑長比 λ ，以減小十字頭出比壓和減小慣性水頭的影響，從而改善了泵閥的工作條件和泵的吸入性能；4、合理選擇液缸中心線夾角、曲柄間錯角，力求使機組的慣性力和慣性力矩得到平衡，減輕對基礎(chǔ)的撓力載荷；5、拆裝、檢修方便；6、易損件及運動副應(yīng)工作可靠、壽命長；7、加工工藝性好。傳動端主要結(jié)構(gòu)如 4.2 圖所示：1.曲柄 2.連桿 3.十字頭 4.中間桿 5.活塞圖 4.1 曲柄連桿結(jié)構(gòu)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計22除了本設(shè)計采用的曲柄連桿機構(gòu)，現(xiàn)在很多人都在關(guān)注其它結(jié)構(gòu)，如今凸輪機構(gòu)引起廣泛的關(guān)注。凸輪機構(gòu)運動規(guī)律是等加速-等速-等減速運動規(guī)律的組合，能實現(xiàn)恒流量輸出，無剛性沖擊的存在，無壓力波動，這是曲柄連桿機構(gòu)無法解決的問題。但凸輪機構(gòu)有柔性沖擊，加速度有突變，必然導(dǎo)致運動件慣性力突變，特別是轉(zhuǎn)速越高，突變幅度越大，柔性沖擊越嚴(yán)重，不宜做高速運動，需要進一步修正和改進運動規(guī)律。4.3 曲軸的設(shè)計曲軸是往復(fù)泵的重要運動件，它將電動機的功率經(jīng)連桿、十字頭傳給活塞，推動活塞作往復(fù)運動并做功。曲軸在工作時承受著周期性的交變載荷，是曲柄連桿機構(gòu)中最重要的受力零件。曲軸的形式有：曲拐軸、曲柄軸、偏心輪軸及 N 型軸等幾種形式。本低溫活塞泵采用的是偏心輪軸，采用這種結(jié)構(gòu)，偏心輪為整體鑄或鍛件，心軸為簡支梁，主軸承安在心軸兩端。當(dāng)偏心輪直徑大于主軸承軸徑時，連桿大頭可為整體結(jié)構(gòu)，連桿結(jié)構(gòu)可簡化。該傳動端可獲得較大的曲柄半徑。由于支撐在兩端，故液缸間距較小。4.3.1曲軸主要尺寸的初步確定1.連桿 2.曲軸箱 3.中間桿 4.擋油傘 5.十字頭 6.十字頭銷 7.十字頭襯套 8.曲軸 9.大帶輪圖 4.2 低溫活塞泵傳動端黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計23曲軸的連桿軸頸直徑 D 可按經(jīng)驗公式得1max)0753.~4.(F?（4.1）ax2maxPDF?（4.2）式中 ——最大活塞力，單位 N；maxFD——活塞直徑，單位 mm；——泵的最大排出壓力，單位 N/㎡。maxp得 mm901?主軸徑 D 選取為 70mm24.3.2曲軸強度校核危險截面的選?。簩B桿軸徑校核力作用點截面；主軸頸校核主軸頸與連桿軸徑交接截面。據(jù)彎矩、扭矩計算找出各危險截面相應(yīng)最大彎矩和最大扭矩值，作為強度計算的依據(jù)。曲軸的載荷分析如圖 4.3 所示，從圖中可知 C 面是危險截面，需要進行強度校核。軸所受扭矩： T=9550000 =9550000 =27477Nmm （4.3）nP3507.1作用在偏心輪上的支反力： F=2T/d=T/r=17477/12=2290N （4.4）彎矩： M=F×52/2=5953Nmm （4.5）則危險截面上的計算應(yīng)力MPa （4.6）22()0caTW?????黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計24式中 α ——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，取 1；W——抗彎截面系數(shù)， W≈0.1 。3d曲軸材料選用的是碳素鋼，經(jīng)計算 ，故安全。][1???caW——抗彎截面系數(shù)，W ≈0.1 3d曲軸材料選用的是碳素鋼，經(jīng)計算 ，故安全。][1???ca4.4 連桿的設(shè)計連桿是曲柄連桿機構(gòu)中連接軸和十字頭的部件。連桿體截面形狀有圓形、工字形、矩形和十字形。本設(shè)計選用的是鑄成的工字體形，其運動質(zhì)量小，即材料消耗最少，應(yīng)用廣泛。連桿大頭采用整體式結(jié)構(gòu)，a)軸的結(jié)構(gòu) b)計算簡圖 c)受力分析 d)彎矩圖 e)扭矩圖 f)合力矩圖圖 4.3 軸的載荷分析圖黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計25其強度和剛度較好，工作可靠。連桿小頭亦制成整體式。小頭與十字頭的連接選用銷連接。在連桿大頭和小頭上分別設(shè)計相應(yīng)的進油孔，利用甩油器實現(xiàn)飛濺潤滑。4.4.1連桿體截面最小強度校核連桿體與小頭聯(lián)接的過渡截面為最小截面，該截面可看作承受單純的拉伸或壓縮作用，其最大應(yīng)力 1y?=40MPa≤[σ] minaxina1AFcy??（4.7）式中 ——最大連桿力,單位：N maxcF——連桿最小截面面積,單位：m ；inA2——連桿體材料許用應(yīng)力,單位：MPa。???碳素鋼的 =120 MPa，故安全。4.4.2銷連接小頭強度校核危險截面 A-A 的強度校核，如圖 4.4 所示。按兩端自由支承在側(cè)壁重心點的梁受均布載荷的彎曲應(yīng)力和兩端固定支承在側(cè)壁重心點的梁受均布載荷的平均彎曲應(yīng)力計算，即16MPa≤[σ] （4.8）??WdlFA16)3(?式中 F——最大作用力；l——兩端壁重心間距離，l=52mm；d——小頭襯套內(nèi)徑，d=44mm；——截面 A-A 抗彎截面系數(shù)， =1200mm ；AWAW3——許用應(yīng)力，碳素鋼 =70MPa。??????故安全。危險截面 B-B 按彎曲和拉伸聯(lián)合作用進行強度校核：PBWB???黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計26（4.9）其中 BWBAF2??（4.10）BPBZFl8??（4.11）式中 ——截面 B-B 面積， mm ；BA240BA2l——兩側(cè)壁重心間距離，l=52mm；——截面 B-B 抗彎截面系數(shù)，等于 ；BWAW合格。??????MPa62連桿大頭校核方法同上，經(jīng)驗算，各危險截面均滿足強度要求，故合格。 B4.5 十字頭的設(shè)計十字頭在滑道里作直線往復(fù)運動，起導(dǎo)向作用。它的作用是把連桿的搖擺運動轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運動，把連桿傳來的機械能傳遞給活塞。獅子頭的材料要求具有一定的耐磨性，有一定的強度。本次設(shè)計采用的材料為優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的 45 號鋼。近年來發(fā)展起來一種新材質(zhì)即貝氏體球鐵。由于這種材質(zhì)具有較高的耐磨性能、強韌性能和耐腐蝕性能，因此被廣泛用作耐磨材料，尤其在濕磨條件下顯示出比普通耐磨鋼和高鉻鑄鐵更大的優(yōu)越性。鑄態(tài)貝氏體球鐵是通過加入適當(dāng)?shù)暮辖鹪?，使球鐵在凝固后直接形成貝氏體組織。這種工藝的優(yōu)點是由于取消了淬火熱處理，特別適合于生產(chǎn)形狀復(fù)雜，不宜熱處理的鑄件，如泥漿泵殼等。但是由于具體性能和經(jīng)濟性等方面考慮未被選用。圖 4.4 危險截面強度校核黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計27圖 4.5 十字頭銷計算簡圖十字頭與連桿小頭聯(lián)接選用銷連接，與活塞桿連接通過中間桿連接，且連接方法選用剛性連接，即圓柱螺紋連接。其優(yōu)點為結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，但由于十字頭與活塞桿承受交變載荷，會產(chǎn)生松動，故需要加鎖緊螺母以防松。十字頭銷是連接十字頭與連桿小頭的連接件，承受交變載荷。因此要有足夠的強度和剛度。工作表面要有一定的硬度，使其在工作時變形小而耐腐蝕性好。十字頭銷強度校核計算簡圖如下：強度校核時，把十字頭銷看作是兩端自由支撐在銷孔座接觸部位中點的簡支梁，在連桿稱套長度上作用一均布載荷如圖 4.5 所示。在 A-A 截面上有最大彎曲應(yīng)力，在 B-B 截面處產(chǎn)生剪切。A-A 截面處彎曲應(yīng)力較核：????????2)(4.040maxxBbLdF?（4.12）——最大活塞力， =8358N；maxFmaxFd——十字頭銷直徑，d=40mm；——空心銷孔徑， ＝16mm；00dL——十字頭銷兩支撐點間距，L = 60mm；黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計28——連桿小頭套襯長度， =32mm；xbxb[σ ]——許用彎曲應(yīng)力，碳素鋼：[ σ ]=70MPa。=15 MPa≤[σ] 故安全。B?B-B 截面的剪切應(yīng)力：MPa （4.13）max204()Fd????式中[ τ ]——許用剪切應(yīng)力，碳素鋼[τ]=50Mpa， τ ≤[ τ ]安全。4.6皮帶及其它4.6.1皮帶傳動設(shè)計電動機與曲軸間用皮帶相連，以達到減速的目的。在帶傳動中，常用的有平帶傳動、V 帶傳動、多楔帶傳動和同步帶傳動等，V帶傳動應(yīng)用最廣。據(jù)槽面摩擦原理，在同樣的張緊力下，V 帶傳動能產(chǎn)生較大的摩擦力，且 V 帶傳動允許的傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊。而且 V 帶多已標(biāo)準(zhǔn)化并大量生產(chǎn)，對于維修，更換方便。帶傳動的主要失效形式即為打滑和帶的疲勞破壞。因此帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則應(yīng)為：在保證帶傳動不打滑的條件下，具有一定疲勞強度和壽命。1、 確定計算功率 caP得工作情況系數(shù) ，故4.1?AKkW 1.45.6caApKP???（4.14）2、確定帶輪基準(zhǔn)直徑得主動輪基準(zhǔn)直徑 mm125d從動輪基準(zhǔn)直徑 mm 21.82530di???（4.15）取 mm235d?式中 ——傳動比i驗算帶的速度smndv3042.9106????（4.16）黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計29帶的速度合適。3、確定 V 帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距據(jù) ，初步確定中心距 450mm????210217.0dda??? ?0a計算帶所需的基準(zhǔn)長度mm 210120()()6834dddL????（4.17）選帶的基準(zhǔn)長度 1600mmd計算實際中心距 amm 0427dLa????（4.18）4、輪上的包角 1???? 105.780121 ????ad（4.19）主動輪上的包角合適。5、計算 V 帶的根數(shù) z??LcaKPz?0???（4.20）由 、 mm、 ，得min/140rn?125d?8.ikW0.PkW46?又因 ， ，則82.??K1.L3?z取 根。4z6、力 0F2015.qvKvzPFca??????????（4.21）黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計30得 ，故mkgq/17.0?N0167F?7、作用在軸上的壓軸力 PN （4.22）102sin23.4z?4.6.2其它本次設(shè)計軸承選用的是調(diào)心滾子軸承，其能自動調(diào)心，且具有較大的徑向承載能力。4.7 本章小節(jié)本章對低溫活塞泵的傳動端的基本結(jié)構(gòu)和工作原理作了系統(tǒng)的分析和說明，詳細(xì)地介紹了曲軸、連桿、十字頭及傳動件皮帶輪的計算及對一些重要部件進行了強度校核。結(jié) 論往復(fù)泵是一種很古老的發(fā)明，它是把自然能轉(zhuǎn)變成有用功的最早發(fā)明，而且世界上泵的產(chǎn)量僅次于電機。隨著時代的變遷，泵在一些基礎(chǔ)行業(yè)仍煥發(fā)著魅力，在一些新的行業(yè)中也越來越活躍。這次設(shè)計使我對活塞泵有了新的認(rèn)識。本論文結(jié)合理論與實踐，主要完成了以下幾方面的工作。1、對泵的發(fā)展過程及低溫活塞泵的特點進行了詳細(xì)地介紹，并對其發(fā)展的未來進行了描述。2、對低溫活塞泵的整體進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，選出符合設(shè)計要求的主要參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)和電動機，為以下具體部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計做好充分的準(zhǔn)備3、對低溫活塞泵的主要部件進行結(jié)構(gòu)上的設(shè)計和驗算。其中以活塞泵的液力端和傳動端為主。液力端中除了液缸體進行了主要分析和計算，還對液缸體中的密封、潤滑、活塞及桿件的摩擦、氣體的回收和絕熱等情況進行了深入地探討，對應(yīng)采取的措施也作了一定的介紹。在活塞泵的傳動端中，對傳動系統(tǒng)中的重要部件如：曲軸、十字頭等除了確定了尺寸還對他們進行了安全校核，使其具有一黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計31定的強度等。通過本課題的研究發(fā)現(xiàn)，為進一步提高低溫活塞泵的性能，需要對其完善以下幾種功能：1、對活塞泵的基本結(jié)構(gòu)的改進，使活塞泵在滿足性能的前提下結(jié)構(gòu)趨于簡單化，使泵的總體體積縮小；整機趨于標(biāo)準(zhǔn)化，可便于用戶的選用;2、應(yīng)進一步加強研究液力端的密封、氣體回收等問題，進一步提高活塞泵的效率;3、傳動結(jié)構(gòu)應(yīng)繼續(xù)改進，以進一步減小流量的脈動為努力方向。參考文獻[1]朱俊華.往復(fù)泵及其它類型泵[M].北京：機械工業(yè)出版社，1982.[2]朱俊華，戰(zhàn)長松.往復(fù)泵[M].北京：機械工業(yè)出版社，1992.[3]I.J.卡拉?？说萚美].泵手冊[M]. 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