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第三章 泥浆泵整体及其关键部件的设计 3.1 BW-100型泥浆泵主参数的确定 主要技术参数：（1）曲轴箱变速：2级 （2）泵量(L/min) :18、23、28、35、43、53、72、90。 （3）泵压（MPa）: 5.6、5.6、5.6、5.6、5.4、4.5、3、.2.5； （4）驱动功率：5.5kw （5）缸径：60mm （6）活塞行程：65mm （7）活塞往复次数 （r/min）：38、47、57、70、87、106、147、181； （8）驱动方式：电动机离合器 四级变速箱 曲轴箱（刚性轴传动）。 3.2整体设计方案 单作用往复式泥浆泵，绝大多数是采用曲柄连杆传动的。本设计也采用此 种方案，它由动力端和液力端两大部分组成。 3.2.1动力端及其关键部件设计和解决方案 动力端的功能，是将动力机的回转运动转变为活塞(或柱塞)的直线往复运 动。它包括传动离合装置、变速减速装置和曲柄连杆。它们的相互位置与安排决定着泵的总体结构型式，决定着泵的驱动方案及结构方案的选择。动力端的主要零部件包括皮带轮，离合器曲轴箱体及其中的传动轴，齿轮副，曲轴，连杆及十字头滑块。按离合器的安排形式，动力端的结构方案为：利用拨叉式皮带带动中间装置上的空转轮和工作轮实现离合。按曲轴箱传动结构方式不同，动力端的结构方案为：曲轴箱内采用具有剖分式的曲拐轴方案，曲轴箱采用铸铁件。设计曲轴箱体时，使内部所有零部件安装、检修方便；有良好的润滑条件；加工时应保证驱动部分零件之间有精确配合，特别要保证液缸中心距的精度要求。 曲轴 曲轴是泥浆泵的重要部件，本设计中传动轴采用曲拐轴形式。如下图所示： 图3-1 曲轴 曲拐轴采用球墨铸铁制成，三个曲柄相互相位差为120度，两端与轴承相配合，中间用螺栓与齿轮箱连接，传递力和扭矩。因此曲轴是泥浆泵的重要组成部件 连杆
十字头 十字头是起起导向作用的连杆部件，本设计采用圆筒式结构，如上图所示一边连接连杆，另一边与活塞杆向连接，它传递交变应力 图5-4 十字头 3.2.2液力端及其关键部件设计和解决方案 液力端油泵头体、缸套、活塞、活塞杆吸入阀和排出阀等组成，它的作用是通过活塞在缸套中作往复运动形成液缸容腔变化，完成能量转化，实现吸入和排出液体。液力端中泵头体的设计：采用具有剖分式泵头的结构方案，即每一泵缸具有自己单独的泵头，再用螺栓连接成整体。这种剖分的单泵头体，体积小、铸造容易、检修方便。根据阀门箱的布置结构不同，液力端采用直通式结构，这样吸入阀和排出阀处在同一轴线上，结构紧凑、余隙容积小、质量轻。泵的液缸体采用灰铸铁铸造，吸入阀、排出阀之间液流通道要短而直，其内径很小。考虑为减小流道阻力损失，加大拐弯处的圆角，使内壁表面光滑。液缸内的形状不利于滞留空气。吸入、排出阀靠近缸体，减少了水利损失和余隙容积。方案使吸入、排出口便于同吸入、排出管道相连。 活塞 活塞由活塞座、橡胶密封皮碗、压盖及螺帽等组成。橡胶密封部分制成碗型，只在靠近排出端一侧有唇型密封皮碗，皮碗紧靠在尼龙塑料支撑环上。且为了避免皮碗与衬圈接触处产生撕裂或剥落，采用由聚酯与合成橡胶为材料的组合式活塞。如下图所示： 图3-5 活塞部件 1．活塞杆 2.活塞座 3.橡胶活塞 4.压盖 5. 缸套 6.紧定螺母 活塞是往复泵一个重要而又易损坏的部件，采用上述设计时可以收到很好的效果且有以下几个特点:1此活塞设计为可调部件，当皮碗外唇部磨损后，通过调整压紧装置，使皮碗中间部分压紧，唇部被挤压少许，仍能压紧缸套；2活塞与活塞杆的缩紧装置牢固可靠，运转时不会出现松扣现象；3皮碗损坏后应可以更换，其缸芯部分则可以继续使用；4皮碗唇部形状应有利于自封。活塞杆的设计及其密封 活塞杆是用来把十字滑块传来的作用力传递给活塞，它制成整体式结构。活塞杆由40Gr钢制成，它的密封放在单独的壳体内，有弹性的唇型密封圈组成，并永钢铁套筒和带两个双头螺栓得法兰压紧。缸套设计及密封：缸套用45号钢制成，正火处理后的硬度为HB200-270，内孔表面淬火硬度为HRC50-60，淬火表层厚度为1.2~1.7mm。采用聚酰胺挡圈和有自封性的唇形橡胶对缸套进行密封。泵阀采用钢球阀，原因是阀球和阀座直接靠近金属面密封，密封接触面小可以避免液体中的固体颗粒楔入密封面，它在启动中伴有旋转运动，球面磨损均匀，流道圆滑，液流阻力小，便于制造，互换性强，拆装方便，便于清洗。阀座又5Gr钢制成，整体淬火，淬硬层厚度为2-4mm。表面硬度HRC50-55以上，钢球材由合金钢制成。 3.2.3整体设计 动力端的曲轴上装三根相同连杆，连杆与十字头用十字头销轴连接。十字头的另一端通过丝扣于活塞杆连接。活塞杆通过两层密封圈后进入缸套。曲轴箱内的传动轴上装一对双联齿轮，可分别与曲轴上的大小齿轮箱啮合，得两组不同的速度，从而扩大泵的变量范围。泵头体与缸套做成分离件，钢制缸套裸露于外，用八根长螺栓把缸套紧固于泵头与曲轴箱之间，在曲轴上有导正套是缸套定位。泵头端用定位台阶和尼龙垫片，以保证泵头缸套及曲轴箱三者之间在同一中心线上并使泵头接触处密封。泵头的阀门结构为直通式，泵头的进水，拍水通道为三缸所共有，分别安装在泵头的上面和下面。每个通道两端结构相同，可以在任一端接进水管和排水管接。泵头内装六个尺寸相同的阀座，用40Gr钢制成，压装在泵头体上。阀座带四个导向爪，并装有钢球阀。缸盖带的短轴头限制吸入阀的升程，排出阀的升程有泵头体上的阀盖限制。采用橡胶件皮碗，与活塞座及压盖一起装在活塞赶上，橡胶活塞的直径稍大于缸套直径，产生密封。曲轴箱内采用飞溅润滑，油面采用量油尺测量，油箱底部安放油螺塞，曲轴箱盖采用铸铁制造。 | |
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