模塊化智能型雙缸隔膜電動(dòng)噴霧器的設(shè)計(jì)【全套含CAD圖紙】,全套含CAD圖紙,模塊化,智能型,隔膜,電動(dòng),噴霧器,設(shè)計(jì),全套,cad,圖紙 摘 要 目前，我國小型植保器械仍以手動(dòng)噴霧器為主，其生產(chǎn)效率低下，安全問題突出。隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，再加上目前農(nóng)村問題的復(fù)雜化，傳統(tǒng)的落后噴霧器械已經(jīng)越來越不適合目前的現(xiàn)狀。本論文以“如何促進(jìn)手動(dòng)噴霧器的更新?lián)Q代”這一目的，探討雙缸隔膜泵的設(shè)計(jì)問題，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： （1） 分析隔膜泵的工作原理，擬定不同的方案； （2） 對(duì)不同的方案進(jìn)行分析，確定隔膜泵的結(jié)構(gòu)模型； （3） 根據(jù)初步確定的模型，進(jìn)行優(yōu)化，確定集體外形參數(shù)； （4） 繪制非標(biāo)準(zhǔn)零件圖、裝配圖。 （5） 對(duì)隔膜泵進(jìn)行效率計(jì)算。 在完成雙缸隔膜泵的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，完成整體噴霧器的構(gòu)架設(shè)計(jì)，并繪制整體裝配圖。 關(guān)鍵詞：雙缸；隔膜泵；電動(dòng)；效率 ABSTRACT At present,our country small plant protection instrument still by manual sprayer primarily,its production efficiency low,the security problem is prominent.Along with the economical level development,extremely needs one kind of high productivity,the low power loss suitable homework small plant protection instrument.The present paper bu “the parallel bars mutual lack of understanding electrically operated sprayer structure,the principle of work,the efficiency takes the main research content by and its the operating characteristic” Revolves “how to promote the manual sprayer renewal” this goal,the discussion two-cylinder diaphragm pump design question,main content including following several aspects: (1)Analyzes the diaphragm pump the principle of draws up the different plan; (2)Caries on the analysis to the different plan,definite diaphragm pump structural model; (3)According to the preliminary determination model,carries on the optimization,definite collection contour parameter; (4)Draws up the non-standard letter detail drawing,the assembly drawing; (5)Carries on the efficiency computation to the diaphragm pump,the bearing carries on the life computation; In completes the two-cylinder diaphragm pump in the design foundation,complete the overall sprayer the skeleton design,and plan over all assembly drawing. Key words:Two-cylinder; Diaphragm pump;Electrically operated;Efficiency 目 錄 第一章 緒論 1 1.1 我國小型噴霧器械的現(xiàn)狀分析 1 1.1.1 我國目前小型噴霧器械的市場情況 1 1.1.2 目前小型噴霧器械存在的問題 1 1.2 本課題的研究范圍及目的 1 1.2.1 研究范圍 1 1.2.2 目前的研究現(xiàn)狀 2 1.2.3 研究要解決的問題和意義 3 1.3 前景展望 3 第二章 雙缸隔膜泵方案的確定 4 2.1 隔膜泵的基本原理 4 2.1.1 隔膜式液泵的構(gòu)造 4 2.1.2 隔膜式液泵的工作原理 5 2.2 方案的選擇 6 2.2.1 動(dòng)力系統(tǒng)的選擇 6 2.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇 7 2.2.3 執(zhí)行系統(tǒng)的選擇 8 2.3 其他件的選擇 8 2.4 材料的選擇 9 第三章 雙缸隔膜泵的理論計(jì)算 9 3.1 泵的流量計(jì)算 9 3.2 雙缸隔膜泵的功率及效率計(jì)算 13 3.2.1 隔膜泵的容積效率 13 3.2.2 隔膜泵的功率以及總功率 13 結(jié)束語 16 致謝 17 參考文獻(xiàn) 18 附錄 19 第一章 緒論 1.1 我國小型噴霧器械的現(xiàn)狀分析 1.1.1 我國目前小型噴霧器械的市場情況 我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，九億農(nóng)民，18.27億畝耕地。主要實(shí)行家庭為主的生產(chǎn)方式，在大部分地區(qū)，每個(gè)從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)戶占有的土地只有2-3畝，多的地區(qū)也就不過十幾畝。植保器械對(duì)每一個(gè)農(nóng)戶來說都是不可缺少的生產(chǎn)工具。就數(shù)量而言，我國的小型噴霧器械的生產(chǎn)數(shù)量以及占有數(shù)量均處世界第一，但是，絕大部分的噴霧器屬于上世紀(jì)五六十年代的產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量問題突出，基本上未進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。已經(jīng)無法滿足現(xiàn)在的社會(huì)需求，目前，農(nóng)村從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)力普遍出現(xiàn)老齡化、婦女化的趨勢(shì)。 1.1.2 目前小型噴霧器械存在的問題 現(xiàn)在農(nóng)戶使用的絕大多數(shù)噴霧器都存在著“跑、漏、冒、滴”的現(xiàn)象，給操作者帶來直接的人身傷害，而且噴霧質(zhì)量不能得到保證，從而使病蟲害得不到有效的防治，藥液的泄漏，還直接污染土壤和水域。具體的表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面的問題： （1） 噴灑部件落后、型號(hào)品種單一，不能滿足不同作物、不同病蟲害防治的需要。用一種機(jī)型防治各種作物的病蟲草害、打遍百藥，常常造成農(nóng)藥用量過大、浪費(fèi)、農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留超標(biāo)、環(huán)境污染、作物藥害、操作者中毒等問題。 （2） 不能滿足農(nóng)藥科學(xué)使用的要求。我國平均用藥量是以色列、日本的1/8-1/4，是美國、德國的1/2，但農(nóng)產(chǎn)品的藥物殘留確實(shí)其他國家的數(shù)倍，甚至數(shù)十倍。還有就是噴頭的選擇不夠合理。究其原因是采用落后的植保機(jī)具和施藥技術(shù)不合理。 （3） 制造工藝粗糙，可靠性低，產(chǎn)品質(zhì)量差。我國市場上每年銷售的600余萬臺(tái)手動(dòng)噴霧器，大部分是手工坊式裝配為主生產(chǎn)的，既無生產(chǎn)圖紙，也無檢測手段，設(shè)備簡陋，偷工減料，大量采用再生產(chǎn)塑料生產(chǎn)。 1.2 本課題的研究范圍及目的 1.2.1 研究范圍 液泵是整個(gè)噴霧機(jī)械的“心臟”。它的功用在于：使藥液產(chǎn)生高壓，以克服藥液在管道流動(dòng)過程中的流動(dòng)阻力，供給液流霧化和噴射的能量，以及混勻和攪拌藥液的能量。 我國噴霧機(jī)械上常用的液泵有活塞式和柱塞式、離心式、滾子式和隔膜式四個(gè)大類型。現(xiàn)代噴霧器上又運(yùn)用了射流式液泵。以下做簡要介紹： （1） 活塞式和柱塞式泵 這類泵能產(chǎn)生較高的壓力，應(yīng)用最為廣泛。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、加工要求高。手動(dòng)噴霧器和機(jī)動(dòng)噴霧器上的液泵，一般都采用這種類型。 （2） 離心式液泵 這類泵自吸能力、流量較大，但由于液泵轉(zhuǎn)速高，在與動(dòng)力配套時(shí)，往往需要用皮帶輪或齒輪箱增速，不屬于本次設(shè)計(jì)內(nèi)容。 （3） 滾子式液泵 這種類型的液泵結(jié)構(gòu)簡單，所產(chǎn)生的壓力較低。適用于大流量無漂移噴霧作業(yè)。 （4） 隔膜式液泵 按其工作原理應(yīng)從屬于往復(fù)式液泵。但由于它是利用彈性隔膜的變形往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生液壓，故另歸一類。隔膜泵有杠桿式和活塞式?；钊礁裟け糜挚煞謫胃?、雙缸和多缸等幾種。 （5） 射流式液泵 主要用于混藥和攪拌以及液箱灌水，植保機(jī)械一般使用液體射流泵。而射流式液泵主要作為輔助用泵。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要著手于隔膜泵的設(shè)計(jì)問題，關(guān)于噴霧器的主要問題就集中在泵的類型及其選擇。關(guān)于隔膜泵的具體原理將在后面做具體介紹。 1.2.2 目前的研究現(xiàn)狀 隔膜泵的核心技術(shù)主要是由隔膜設(shè)計(jì)基本理論及制造、進(jìn)、出料閥的設(shè)計(jì)基本理論及制造技術(shù)、進(jìn)、出料補(bǔ)償基本理論、活塞密封的制造技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)等組成。其中隔膜設(shè)計(jì)基本理論及制造、活塞密封的制造技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)與平常所見的往復(fù)式泵不同。 隔膜設(shè)計(jì)基本理論及制造技術(shù)由隔膜的幾何、隔膜的受力狀態(tài)控制、隔膜的材質(zhì)三部分組成。顯然，隔膜的技術(shù)涉及學(xué)科很多。在設(shè)計(jì)方面，有隔膜材料的力學(xué)性能計(jì)算、實(shí)驗(yàn)測試，隔膜的受力狀態(tài)的監(jiān)測、檢測。無論是設(shè)計(jì)、制造、元件的選型，均會(huì)影響到隔膜的使用壽命，從技術(shù)角度而言，難度及復(fù)雜性都是很高的。 隔膜泵在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用及推廣至今已有幾十年的歷史，但得到廣泛的應(yīng)用只是近幾十年。目前，國內(nèi)外對(duì)隔膜泵的技術(shù)參數(shù)及材料的選擇理論研究的文獻(xiàn)很少。 1.2.3 研究要解決的問題和意義 由于經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，再加之目前農(nóng)村問題的復(fù)雜化，傳統(tǒng)的落后的噴霧器械已經(jīng)越來越不適應(yīng)目前的現(xiàn)狀。社會(huì)需要全面提高手動(dòng)噴霧器的質(zhì)量，更需要對(duì)手動(dòng)噴霧器進(jìn)行全面的更新?lián)Q代。 背負(fù)式機(jī)噴霧器作為統(tǒng)防統(tǒng)治的主要藥械，社會(huì)保有量明顯提高，質(zhì)量也有了長足的進(jìn)步。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是設(shè)計(jì)一臺(tái)背負(fù)式噴霧器，要求它能夠滿足體積合適，效率較高，污染較少，適合與農(nóng)村多方面使用。 隔膜泵的一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)在于，隔膜泵將藥液與傳動(dòng)部件和動(dòng)力部件通過隔膜片良好的隔絕，即大大提高了這些部件的抗腐蝕性，提高了這些易損部件的壽命。 背負(fù)式電動(dòng)噴霧器的意義在于推動(dòng)我國農(nóng)村植保機(jī)械的機(jī)械化進(jìn)程速度，推動(dòng)手動(dòng)噴霧器的更新?lián)Q代，順應(yīng)農(nóng)業(yè)清潔能源的需求。 1.3 前景展望 隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)的不斷進(jìn)步，農(nóng)業(yè)機(jī)械化潮流將變的不可逆轉(zhuǎn)，傳統(tǒng)的手動(dòng)式噴霧器問題越來越突出。目前，我國生產(chǎn)背負(fù)式手動(dòng)噴霧器的企業(yè)有400多家，年產(chǎn)藥械800多萬臺(tái)（其中出口25000臺(tái)）。這些手動(dòng)噴霧器的有20多個(gè)品種、80多個(gè)型號(hào)，每年平均出現(xiàn)6次以上故障。 但另一方面，我國生產(chǎn)背負(fù)式機(jī)動(dòng)噴霧器的企業(yè)只有20多家，年產(chǎn)不過40萬臺(tái)，其中出口15臺(tái)?？梢韵胂?，這個(gè)市場有多么的吸引人。隨著農(nóng)村科學(xué)知識(shí)的普及，收入的增加，越來越多的機(jī)械化農(nóng)具將走進(jìn)普通家庭。目前以柴油為動(dòng)力的機(jī)動(dòng)噴霧器存在啟動(dòng)性能不好、油耗高、噪聲大的缺點(diǎn)。而我們這次進(jìn)行的是電動(dòng)式的能源供給，應(yīng)該說，市場潛力巨大。 第二章 雙缸隔膜泵方案的確定 2.1 隔膜泵的基本原理 2.1.1 隔膜式液泵的構(gòu)造 隔膜式液泵屬于容積式泵，隔膜式液栗有單缸、雙缸、多缸之分。它由泵體、 泵蓋、隔膜、進(jìn)、出水閥、偏心軸、空氣室、調(diào)壓閥等部件組成。圖2-1，為雙缸隔膜泵的軸視簡圖。 圖2-1 隔膜式液泵 1-泵蓋 2-隔膜 3-進(jìn)、出水閥組件 4-調(diào)壓閥組件 5-泵體 6-空氣室組件 7-連桿 （1）泵體是泵的主體，其上有缸體、隔膜座、進(jìn)、出水閥槽、左右的進(jìn)出水孔、調(diào)壓閥座等結(jié)構(gòu)。 （2）泵蓋（雙缸中共有2個(gè)），安裝在泵體的兩側(cè)，它與泵體及隔膜構(gòu)成泵室，端部有進(jìn)、出水道。 （3）隔膜是用橡膠制成，成碗型，起能量轉(zhuǎn)換作用。通過螺釘與隔膜壓板固定與連桿頂部，被強(qiáng)制進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 （4）進(jìn)、出水閥二者的結(jié)構(gòu)完全相同，均有閥座、閥體支架、和閥球組成，只是安裝部位與安裝方法不同而已。 （5）空氣室由氣室座、氣室、墊片等組成，用于穩(wěn)定泵的工作壓力。 （6）調(diào)壓閥是由閥座、調(diào)壓彈簧、支撐架、隔膜等組成。用于調(diào)節(jié)液泵的工作壓力。 2.1.2 隔膜式液泵的工作原理 隔膜式液泵的工作原理如圖2-2 所示，它是利用改變隔膜與泵蓋所構(gòu)成的泵腔的容積，以達(dá)到吸液和排液的目的。泵腔容積的改變，是通過隔膜的往復(fù)運(yùn)動(dòng)形成的變形來實(shí)現(xiàn)的。 12 3 4 5 圖2-2 工作原理簡圖 如圖所示，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其中1為活塞缸形式，2、3為導(dǎo)桿和連接部分，即傳動(dòng)部分。4為隔膜片，由于隔膜片的彈性特征，被強(qiáng)制進(jìn)行壓縮和拉伸的運(yùn)動(dòng)。5為進(jìn)、出水閥，負(fù)責(zé)進(jìn)、出水的控制。其具體的一次行程如下： 0°.一一180.°滑塊推動(dòng)活塞向前運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)部分推動(dòng)隔膜片做壓縮運(yùn)動(dòng)，此時(shí)泵腔容積減少，進(jìn)水閥被迫關(guān)閉，出水閥被彈開，位于泵腔中的液體通過出水閥被壓出，從而形成一個(gè)噴射過程； 180°一一360°曲柄處于回程階段，拉動(dòng)活塞向后運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)部分拉動(dòng)隔膜片，迫使其拉伸，此時(shí)泵腔容積增大，由于真空度，出水閥被迫關(guān)閉，進(jìn)水閥打開，進(jìn)水口的液體進(jìn)入泵腔，這就是吸水過程，等待下一個(gè)噴射過程的到來。 如此往復(fù)，即形成了不間斷的噴射過程。 2.2 方案的選擇 2.2.1 動(dòng)力系統(tǒng)的選擇 機(jī)動(dòng)液泵的選擇有以下幾個(gè)要求： （1）提供給噴頭一定的流量和壓力。 （2）具有耐腐蝕和耐磨損的特性。 （3）具有較高的容積效率并且具有自吸能力。 （4）結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、可靠性較好。 傳統(tǒng)的機(jī)動(dòng)噴霧器均選用汽油機(jī)，但汽油機(jī)存在的問題相當(dāng)明顯。主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： (1)啟動(dòng)性能不佳，汽油機(jī)的啟動(dòng)需要電火花，在環(huán)境復(fù)雜惡劣的情況下常常打不上火，耽誤時(shí)間，影響正常的植保計(jì)劃。 (2)油耗情況值得注意，有一些質(zhì)量不太好的汽油機(jī)不僅會(huì)加大油耗量，而且存在漏油的情況，目前市場油價(jià)也較高，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，其尾氣的排放不僅污染環(huán)境、農(nóng)作物，更容易傷害噴霧操作者的身體健康。 (3)噪聲較大，由于釆用了汽油機(jī)，汽油機(jī)內(nèi)的曲柄和活塞的高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生了巨大的噪聲污染，嚴(yán)重的影響到操作者的聽力和心理健康。這方面的問題越來越得到各方面的重視。 目前，以電力作為動(dòng)力來源的物品越來越多，諸如電瓶車、電動(dòng)汽車等。本次設(shè)計(jì)本著“以人為本”的原則，決定選用電瓶作為動(dòng)力供給設(shè)備。綜合來講，以電力作為能源能夠有效的解決汽油機(jī)存在的問題，同時(shí)存在著巨大的優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)在：體積的縮小、能源的清潔、噪聲的降低、隨時(shí)啟動(dòng)使用，可以卸下電瓶做另外使用等。 考慮到目前我國大多數(shù)農(nóng)戶的占有耕地為2-3畝。多的有十幾畝，考慮到操作者的因素以及一般的工作時(shí)間，對(duì)于一般耕地估計(jì)兩個(gè)小時(shí)能夠噴灑完畢，為了更好的工作將電瓶一次工作的時(shí)間值確定為4-5小時(shí)，以滿足突發(fā)事件的發(fā)生。目前電瓶的電壓值為12V，因此，電瓶的容量約為8Ah。 與電瓶配套的電機(jī)選擇相當(dāng)重要，因?yàn)楦裟け每勘粔嚎s的微小行程進(jìn)行藥液的吸入、噴射，因此，電機(jī)的轉(zhuǎn)速要達(dá)到一定的水平。目前，小型的電機(jī)轉(zhuǎn)速已可達(dá)到3000 轉(zhuǎn)/分的水平。能夠滿足壓力和流量的要求，故釆用市場上已經(jīng)成熟的電機(jī)產(chǎn)品。 2.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇 從機(jī)構(gòu)學(xué)的角度來講，傳動(dòng)部件的作用就是將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦裟て耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)。以下是兩種常見的將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)： (1)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖2-3所示，1為原動(dòng)件，通過鉸接B，將角速度轉(zhuǎn)變?yōu)闂U件2的擺動(dòng)，鉸接C使滑塊3在固定桿4的軌道上往復(fù)滑行。即完成轉(zhuǎn)變過程。 B 圖2-3 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) （1）凸輪機(jī)構(gòu)，按原理來說，凸輪機(jī)構(gòu)能夠完成所有的變化方式，其機(jī)構(gòu)簡圖如2-4所示，其中1為運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件，3為凸輪，由于存在偏心距，3的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)構(gòu)架1的上下運(yùn)動(dòng)，構(gòu)架1在導(dǎo)軌2中做直線往復(fù)移動(dòng)，以滿足要求。 傳統(tǒng)的隔膜式液泵往往釆用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如圖2-3所示，對(duì)于大型的嘖霧器來說，其是最佳選擇，但我們?cè)O(shè)計(jì)的是背負(fù)式電動(dòng)噴霧器，其體積的大小有一定的限制，故不易采用過多的傳動(dòng)部件。凸輪機(jī)構(gòu)能夠滿足這個(gè)要求。可以將電機(jī)軸直接偏心安裝，至于左右方向無用的運(yùn)動(dòng)如何抵消，隔膜片是由合成橡膠制成的具有高彈性的膜狀物品，由于偏心距的距離較小，為了考慮到連桿的可制造性及加工便利性，故可以將凸輪機(jī)構(gòu)中構(gòu)件1做成一個(gè)和構(gòu)件3進(jìn)行間隙配合的內(nèi)圓環(huán)。具體結(jié)構(gòu)形式見附圖。 圖2-4 凸輪機(jī)構(gòu) 2.2.3 執(zhí)行系統(tǒng)的選擇 隔膜液泵所涉及到的執(zhí)行機(jī)構(gòu)即是連桿和與它相連的隔膜片，由于釆用了類似凸輪結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)件，故連桿的結(jié)構(gòu)尺寸基本確定，連桿主要考慮的是如何與隔膜片的連接，要保證密封性能。一是要定位，連桿兩端均要安裝隔膜片，通過連桿頂端表面的兩個(gè)小定位點(diǎn)進(jìn)行定位;二是壓緊，通過壓板將隔膜片緊壓在連桿上。由于隔膜片采用了碗狀結(jié)構(gòu)，其本身的髙彈性，故能夠很好的完成密封作用。 2.3 其他件的選擇 其它附件主要集中在空氣室和各種閥的選擇。 （1）空氣室 由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速高達(dá)3000轉(zhuǎn)/分，隔膜片的每一次行程都較短，故啟動(dòng)后，只有開始一小段時(shí)間會(huì)出現(xiàn)噴射壓力變化較大的情況，當(dāng)正常工作后，這種波動(dòng)幾乎可以忽略，故空氣室的釆用的主要作用已經(jīng)體現(xiàn)在對(duì)壓力的控制方面，因此，空氣室的尺寸值就可以做的比較小。 (2）進(jìn)、出水閥 由于進(jìn)、出水閥均是單向閥，為了方便安裝，以及方便制造，故進(jìn)水閥與出水閥的形式釆用同一種閥體。利用液體的壓力控制球閥的開關(guān)。 （3）調(diào)壓閥 調(diào)壓閥負(fù)責(zé)出水口壓力的控制，當(dāng)出水口的壓力超過額定值時(shí)，調(diào)壓閥能夠打開卸載。調(diào)壓閥的壓力控制通過彈簧給定的壓力值來保證，彈簧的長度調(diào)節(jié)由螺釘通過彈簧支承板調(diào)節(jié)。 2.4 材料的選擇 材料的選擇體現(xiàn)在隔膜片、泵體、泵蓋、閥的材料等幾個(gè)方面。其中隔膜片的材料選擇是最關(guān)鍵的，也是核心的技術(shù)。目前知道的只是其采用了合成橡膠，至于橡膠的成分還不太確定。泵體材料的選擇主要考慮到其外形的復(fù)雜程度和市場上較為普篇釆用的材料這兩個(gè)方面著手。因此，綜合考慮，決定泵體和泵蓋均采用尼龍材料。進(jìn)、 出水閥的材料選擇，閥球選用常見和易加工的玻璃制成，閥座和限制架依然采用尼龍。 第三章 雙缸隔膜泵的理論計(jì)算 3.1 泵的流量計(jì)算 現(xiàn)研究隔膜式液泵的排液過程。在研究隔膜泵的排液過程之前，首先作兩個(gè)假設(shè)： （1）假?zèng)]活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中隔膜是緊貼在活塞端面上，那么活塞的運(yùn)動(dòng)速度就是隔膜的運(yùn)動(dòng)速度。 （2）假設(shè)隔膜在工作過程中厚度不變，活塞端面運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱面與泵缸端面重 合，且隔膜緊貼于活塞端面上。在連桿長度遠(yuǎn)大于曲柄半徑的情況下，活塞速度 y接近于正弦曲線，即 （3-1） 則活塞隔膜泵的瞬時(shí)流量為 （3-2） 式中 F——活塞運(yùn)動(dòng)過程中的隔膜斷面積（m2 ）； r——曲柄半徑（m）； ——曲柄角速度（rad/s）； t——時(shí)間參數(shù)（s）； 由式（3-1）可以看出瞬時(shí)流量Q隨時(shí)間按正弦規(guī)律在變化。式中的F值，在曲柄運(yùn)轉(zhuǎn)位于不同象限時(shí)呈周期性突變。 　　　活塞隔膜泵的平均理論流量為 (3-3) 式中 ——活塞隔膜泵的平均理論流量（L/M）； i——泵的缸數(shù)； F——隔膜泵工作面積； S——隔膜片的行程； n——電機(jī)的轉(zhuǎn)速； 下面介紹一個(gè)流量不均勻系數(shù)的概念 (3-4) 表3-1列出了不同缸數(shù)的隔膜泵的流量不均勻系數(shù)。雖然多剛泵的流量較均勻，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以缸數(shù)不宜過多。 表3-1 幾種泵的流量不均勻系數(shù) 泵類型 缸數(shù) 1 2 3 4 活塞泵 活塞隔膜泵 法國PM系列泵 意大利BP系列泵 聯(lián)邦德國R系列泵 因?yàn)楸敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)是針對(duì)雙缸的，故由公式可得 (3-5) 圖3-1是流量合成圖： 圖3-1 雙缸隔膜泵的流量圖 現(xiàn)在來計(jì)算其具體數(shù)值，在理想狀態(tài)下，隔膜在吸液和排液時(shí)的變形應(yīng)該是充分的。隔膜的理想變形狀態(tài)可以分為兩處極限位置。如圖3-2所示，隔膜片一個(gè)行程所排出液體的體積是一個(gè)斷面不規(guī)則的幾何形狀。 圖3-2 隔膜片的極限位置 為了方便計(jì)算，我們決定采用差值的方法來估算隔膜片的平均工作面積。隔膜片的具體外形尺寸見附圖經(jīng)過測量得到 （3-6） (3-7) （3-8） 其中，r=0.75cm，D=1cm,d=2r,l=1cm，R=1.2cm，L=1.3cm. 最后得 F=4.4 將式3-8的結(jié)果代入式3-3 得到該隔膜泵的理論平均流量為 其中 i=2，S=1.5mm,n=3000rad/m，F(xiàn)=4.4 最后得 即隔膜泵空載時(shí)的平均流量為4.0l/m。 因?yàn)殡p缸隔膜泵的流量不均勻系數(shù) 所以 3.2 雙缸隔膜泵的功率及效率計(jì)算 3.2.1 隔膜泵的容積效率 首先，明確容積效率的定義，所謂容積效率就是指實(shí)際的排液量與理論計(jì)算的排液量之間的比值，它的大小的意義表現(xiàn)為在一次行程中藥液的損失量。是一個(gè)重要的性能指標(biāo)。 即 (3-9) 其中的值需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來確定，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測得實(shí)際的流量值為3.8L/m。故容積效率為 3.2.2 隔膜泵的功率以及總功率 掌握了隔膜泵的實(shí)際流量之后，便可以求得隔膜泵的功率。隔膜泵的有效功率可由下式確定： (3-10) 式中 ——液泵的有效功率（） ——液泵的實(shí)際排液量（ ） ——液泵的壓力頭以水柱高計(jì)（） ——液體的容量（） 下面，說下壓頭的計(jì)算式中的為： （3-11） 式中 ——出口壓力頭；——進(jìn)口壓力頭 當(dāng)小于大氣壓取正值即真空度，當(dāng)大于大氣壓取負(fù)值。 我們?cè)O(shè)計(jì)的隔膜泵的進(jìn)水頭壓力為0，即沒有增壓，也沒有負(fù)壓。出水口的壓力為0.3Mpa,即3個(gè)大氣壓。其中一個(gè)大氣壓的水柱高度約為10米。所以 其中水的比重是，混入藥液后，其數(shù)值變化不大，故采用水的比重以近似計(jì)算。將上述得到的數(shù)值代入公式3-10得到： 下面介紹軸功率，軸功率的計(jì)算公式為： （3-12） 式中 M——電機(jī)軸在額定轉(zhuǎn)速下扭矩； n——電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 已知電機(jī)的轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，將上述數(shù)據(jù)代入公式3-12得 下面求隔膜泵的總效率 （3-13) 式中的總效率是三個(gè)效率的乘積，即 （3-14） 式中 ——水利效率； ——容積效率； ——機(jī)械效率。 結(jié)束語 本文的主要任務(wù)是進(jìn)行雙缸隔膜泵的設(shè)計(jì)問題，經(jīng)過兩個(gè)月的設(shè)計(jì)計(jì)算，基本完成了任務(wù)，得到以下的幾點(diǎn)結(jié)論： （1） 雙杠隔膜泵釆用電瓶、電機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)，不僅簡化了動(dòng)力系統(tǒng)，縮減了噴霧器的整體體積，而且使用的是清潔能源，減少了對(duì)農(nóng)作物的二次污染，同時(shí)也保護(hù)了環(huán)境； （2） 由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速相對(duì)較高，隔膜片的一次往復(fù)行程距離大大縮短，因此空氣室的作用己經(jīng)大大弱化，這也就為空氣室體積的縮減奠定了基礎(chǔ)，所以本次設(shè)計(jì)的空氣室只是一個(gè)過度作用； （3） 電機(jī)軸與連桿之間的連接，以往的隔膜泵大多釆用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，而本次設(shè)計(jì)釆用的是類似于凸輪機(jī)構(gòu)的一種形式，將電機(jī)軸與連桿通過一個(gè)小偏心塊和一個(gè)軸承進(jìn)行間隙配合。這一方式的運(yùn)用又大大縮減了傳動(dòng)系統(tǒng)的體積。 （4） 本次隔膜泵設(shè)計(jì)中用到的調(diào)壓閥屬于可控類型，利用預(yù)緊力將進(jìn)、出水腔隔開。預(yù)緊力的調(diào)節(jié)只需通過對(duì)調(diào)壓螺母的位置進(jìn)行設(shè)定。 （5） 對(duì)本次設(shè)計(jì)的雙杠隔膜泵進(jìn)行了流量、功率以及效率的計(jì)算，具體的結(jié)果和各種參數(shù)的涵義詳見第三章。 本次設(shè)計(jì)存在的問題： （1） 由于設(shè)備不足，加上時(shí)間緊迫，有些具體的實(shí)驗(yàn)沒有做，諸如電機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩的測定，壓頭的測定等； （2） 本論文中在有些參數(shù)的設(shè)定過程中使用了各種假設(shè)，并將條件理想化,故不論是理想平均流量的計(jì)算，還是效率的計(jì)算，其結(jié)果和實(shí)際情況會(huì)有所偏離，所以需要在實(shí)驗(yàn)過程中不斷修正，使之更加合理化； （3） 由于能力又限，本次設(shè)計(jì)的隔膜泵還存在著各種各樣的錯(cuò)誤，希望老師指正。 總結(jié)這兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)生活，對(duì)我個(gè)人而言，收獲相當(dāng)?shù)拇?，可以說是大學(xué)四年里收獲最大的一個(gè)階段。首先，通過這次設(shè)計(jì)掌握了一些繪圖軟件，學(xué)到了實(shí)實(shí)在在的本領(lǐng)；其次，也是最重要的，培養(yǎng)了獨(dú)立思考、分析問題的能力，這個(gè)能力的培養(yǎng)將是收益終生的。所有這些都將為以后的工作打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 致 謝 光陰似箭、日月如梭，四年時(shí)間轉(zhuǎn)瞬即逝。在整個(gè)本科生學(xué)習(xí)期間，濃濃的親情、師情和友情始終伴隨在我的身邊，本人在學(xué)習(xí)上、工作中和生活上的收獲都非常大。在本論文即將完成之際，本人在此向在四年的學(xué)習(xí)、工作和生活過程。中關(guān)心、支持、幫助過我的人表示由衷的謝意。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我要衷心的感謝我的導(dǎo)師龐偉副教授。龐老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和對(duì)我們的關(guān)心將使我們受益匪淺，在理論方面給與了我們很大的幫助。本論文是在龐老師的悉心指導(dǎo)下完成的，我們自始自終都得到他們盡心盡力的指導(dǎo)。 另外，還要感謝學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們生活和學(xué)習(xí)方面的關(guān)心指導(dǎo)。 最后，我還要感謝同班同學(xué)們，他們也給予了我工作和學(xué)習(xí)方面巨大的幫助，是他們讓我的學(xué)習(xí)和生活充滿了歡樂、溫馨。 再次衷心感謝每一個(gè)幫助過我、支持過我的人，謝謝大家！ 參考文獻(xiàn) 【1】王光亮，李羊林.植物保護(hù)機(jī)械的使用與維護(hù) .科學(xué)出版社，1998: 52-112. 【2】王榮.植保機(jī)械學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990: 29—230 . 【3】申永勝.機(jī)械原理教程.北京：清華大學(xué)出版社，2002:7.38--219. 【4】濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社，2000: 271-344. 【5】王之櫟，王大康.機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003: 89-156. 【6】呂勞富，梁貴敏，趙清.我國背負(fù)式藥械現(xiàn)狀及對(duì)策^植物保護(hù)安全.323-325. 【7】索榮.國內(nèi)植保存在三大安全問題，農(nóng)機(jī)市場，2005: 22-23 . 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