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寧波大紅鷹學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)書 所在學(xué)院 機(jī)械與電氣工 程學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其 自動(dòng)化 班級(jí) 11 機(jī)自 1 班 學(xué)生姓名 袁星 學(xué)號(hào) 1121080540 指導(dǎo)教師 何潤琴 題 目 G60 1 單螺桿泵設(shè)計(jì) 一 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 工作內(nèi)容與基本要求 1 主要任務(wù)與目標(biāo) 1 英文翻譯 認(rèn)真查閱 18 篇以上專業(yè)文獻(xiàn) 其中外文資料不少于 2 篇 并翻譯一 篇中文字符 2000 字以上的外文文獻(xiàn) 2 畢業(yè)調(diào)研 完成文獻(xiàn)綜述 開題報(bào)告 3 完成 G60 1 單螺桿泵的總裝圖設(shè)計(jì) 完成主要零件 泵體 柱塞等 的設(shè)計(jì) 編寫設(shè)計(jì)說明書 1 萬字以上 4 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的其它工作 完成指導(dǎo)記錄 資料上傳網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)平臺(tái) 答辯 PPT 準(zhǔn)備 資料裝訂整理 2 主要內(nèi)容與基本要求 1 主要內(nèi)容 1 深入了解 G60 1 單螺桿泵的結(jié)構(gòu) 2 完成 G60 1 單螺桿泵的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 要求 1 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案合理 結(jié)構(gòu)緊湊 2 完成 2 張 A0 圖紙 折合 并要求 CAD 繪制 總裝圖一張 主要零件的零件 圖 3 撰寫設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容包括 課題的目的 意義 國內(nèi)外動(dòng)態(tài) 研究的主要內(nèi) 容 總體方案的擬定和主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 螺桿結(jié)構(gòu)的確定 設(shè)計(jì)主要零件 進(jìn)行 強(qiáng)度計(jì)算 條理清楚 計(jì)算有據(jù) 格式按寧波大紅鷹學(xué)院機(jī)電學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其 自動(dòng)化專業(yè)全日制普通本科生畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 規(guī)范化要求 文字在 1 萬字以上 5 其他要求 學(xué)生在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中 應(yīng)充分發(fā)揮自己獨(dú)立思考和創(chuàng)作設(shè)計(jì) 培養(yǎng)和鍛煉工程實(shí)際中的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力 反對(duì)盲從和抄襲行為 設(shè)計(jì)期 間應(yīng)完成以下工作 查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料 其中外文資料不少于兩篇 外文翻譯不低于 2000 字 英文翻譯必須注明出處 并提供原版 PDF 文件 3 設(shè)計(jì)參數(shù) 型號(hào) 公稱壓力 Mpa 必需汽蝕余量 m 公稱流量 mm3 h 允許最高轉(zhuǎn) 速 r min G60 1 0 6 5 22 960 4 主要參考文獻(xiàn) 相關(guān)課程教材 1 濮良貴 紀(jì)名剛主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 第八版 M 北京 高等教育出版社 2006 5 2 成大先主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第五版 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2008 3 3 郭宏亮主編 機(jī)械原理 M 北京 北京大學(xué)出版社 2011 12 4 李福天主編 螺桿泵 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2010 5 5 顧曉勤 劉申全主編 工程力學(xué) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 1 6 顧曉勤 劉申全主編 工程力學(xué) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 1 7 吳琰琨 液壓與氣動(dòng)技術(shù) M 北京 人民郵電出版社 2008 其他 1 韓國有 徐恒斌 宋玉杰 陳德海 采油用單螺桿泵排量的優(yōu)化設(shè)計(jì) J 石油礦場(chǎng)機(jī)械 2013 02 2 操建平 孟慶昆 高圣平 王向東 胡貴 影響螺桿泵密封性能的直接因素分析 J 石油礦場(chǎng)機(jī)械 2011 11 3 何希杰 勞學(xué)蘇 螺桿泵現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) J 水泵技術(shù) 2007 05 4 李增亮 石白妮 魯佳琪 趙傳偉 全金屬單螺桿泵結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) J 石油機(jī)械 2013 12 5 賀向東 吳恒安 劉合 曹剛 張勁 王秀喜 基于溫脹和溶脹特性的螺桿泵定子型線設(shè)計(jì) J 工程 力學(xué) 2011 07 6 梁娟 黃棟源 地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵抽油桿柱負(fù)載扭矩的計(jì)算 J 液壓與氣動(dòng) 2014 07 7 楊江 螺桿泵與離心泵及其他容積泵的優(yōu)勢(shì)比較 J 內(nèi)江科技 2014 06 二 畢業(yè)論文進(jìn)度計(jì)劃 序號(hào) 各階段工作內(nèi)容 起訖日期 備注 1 熟悉課題 了解螺桿泵的相關(guān)情況 確定課題起到 2014 10 10日 2 查閱國內(nèi)外相關(guān)研究資料 2014 10 11 2014 10 31 外文資料不少于兩篇 翻譯不低于 2000 字 提供原版 PDF 3 撰寫文獻(xiàn)綜述 2014 11 01 2014 11 07 4 撰寫開題報(bào)告 2014 11 08 2014 11 15 11 月 15 日之前 3 份資料的初 稿必須上交 11 月 30 日前上 傳定稿到指定網(wǎng)站 5 修改整理前期資料 2014 11 26 2014 11 30 6 確定螺桿泵的結(jié)構(gòu) 2014 12 01 2014 12 15 必要時(shí)去相關(guān)企業(yè)調(diào)查學(xué)習(xí) 7 繪制螺桿泵的結(jié)構(gòu)總圖 零件圖 2014 12 16 2015 01 21 8 撰寫畢業(yè)論文 2015 01 22 2015 02 21 9 修改 2015 02 22 2015 03 31 2015 3 31 前提交所有資料到網(wǎng)站 10 畢業(yè)答辯準(zhǔn)備 2015 04 01 2015 04 30 資料裝訂完善 上交 優(yōu)秀提交時(shí)間 2015 年 4 月 13 日 11 答辯 2015 04 25 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì) 2015 年 4 月 18日答辯 三 專業(yè) 教研室 審批意見 審批人 簽字 年 月 日 I 分 類 號(hào) 密 級(jí) 寧 寧波大紅鷹學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 G60 1 單螺桿泵設(shè)計(jì) 所 在 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 老 師 2015 年 3 月 31 日 II 誠 信 承 諾 我謹(jǐn)在此承諾 本人所寫的畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 G60 1 單螺桿泵設(shè)計(jì) 均系本人獨(dú)立完成 沒有抄襲行為 凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料 均作 了注釋 若有不實(shí) 后果由本人承擔(dān) 承諾人 簽名 年 月 日 III 摘 要 G60 1 單螺桿泵是一種新型的內(nèi)嚙合回轉(zhuǎn)式容積泵 具有效率高 自吸能力強(qiáng) 適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn) 對(duì)各種難以輸送的介質(zhì)都可用本泵來輸送 它主要由螺桿 襯套 萬向聯(lián)軸器 傳動(dòng)軸和泵軸等零部件組成 靠螺桿與襯套之間的內(nèi)嚙合相對(duì)運(yùn)動(dòng) 使 嚙合密封腔沿軸向運(yùn)動(dòng) 從而完成輸液過程 為更好的滿足特定工作條件的需要 本論文詳細(xì)闡述了單螺桿泵的工作原理和結(jié) 構(gòu)特點(diǎn) 并在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論體系基礎(chǔ)上 利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)手段和工具 根據(jù)給定的 流量 壓力來設(shè)計(jì)和選取合適的單螺桿泵結(jié)構(gòu)參數(shù) 完成對(duì)單螺桿泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 主要性能計(jì)算和影響因素分析 在此基礎(chǔ)上利用 AutoCAD 制圖軟件繪制了 G60 1 單螺 桿泵的裝配圖和主要零件圖 通過本次設(shè)計(jì)鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí) 掌握了螺桿泵的設(shè)計(jì)方法并能熟練使用 AutoCAD 制圖軟件 關(guān)鍵詞 單螺桿泵 設(shè)計(jì)校核 軸 IV Abstract G60 1 single screw pump is a new type of internal meshing rotary positive displacement pumps With high efficiency strong self absorption capacity a wide range of advantages difficult to transport a variety of media are available to transport this pump It mainly consists of screws bushings universal coupling drive shaft and the shaft and other component parts relying on internal engagement between the screw and the bushing relative motion so that the axial movement of the engagement in the sealed chamber thus completing the infusion process To better meet the needs of specific working conditions this paper elaborates single screw pump working principle and structure characteristics and basic design theory in the traditional system the use of existing design methods and tools based on a given flow pressure to design and select the appropriate structural parameters of single screw single screw to complete structural design calculations key performance computing and influencing factors on the basis of the use of AutoCAD drawing software to draw a single screw assembly drawing G60 1 and major parts diagram By this time the university is designed to consolidate expertise master screw design methods and can skillfully use AutoCAD drawing software Keywords Single screw pump Design verification Axis V 目 錄 摘要 III Abstract IV 第 1 章 緒論 1 1 1 研究背景及意義 1 1 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)況 1 1 2 1 國外螺桿泵的研究現(xiàn)狀 1 1 2 2 國內(nèi)螺桿泵的研究現(xiàn)狀 2 1 3 單螺桿泵簡(jiǎn)介 2 第 2 章 單螺桿泵的總體設(shè)計(jì) 4 2 1 設(shè)計(jì)要求 4 2 2 結(jié)構(gòu)和工作原理分析 4 2 2 1 G 系列單螺桿泵結(jié)構(gòu) 4 2 2 2 工作原理分析 5 2 3 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 9 2 4 性能參數(shù)分析 9 第 3 章 螺桿與襯套的設(shè)計(jì) 11 3 1 螺桿和襯套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 3 1 1 螺桿和襯套尺寸的確定 11 3 1 2 螺桿和襯套的型線設(shè)計(jì) 13 3 2 螺桿和襯套材料的選用 17 3 3 螺桿和襯套的加工制造 19 3 3 1 螺桿的加工 19 3 3 2 橡膠定子的加工 19 第 4 章 其他主要零部件的設(shè)計(jì)與選擇 21 4 1 電機(jī)的選擇 21 4 2 軸的設(shè)計(jì) 21 4 3 軸承的選擇與校核 23 VI 4 4 進(jìn)出油口尺寸設(shè)計(jì) 24 4 5 油封的選擇 25 4 5 1 密封端面間液體壓力分布規(guī)律 25 4 5 2 載荷系數(shù)和平衡系數(shù) 25 總 結(jié) 27 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 29 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 1 第 1 章 緒論 1 1 研究背景及意義 在我國的國民生產(chǎn)和生活中 泵作為一種輸送液體的心臟倍受各行各業(yè)所重視 單螺桿泵輸送流量 壓力穩(wěn)定 無脈動(dòng) 單螺桿泵輸送變轉(zhuǎn)速即可改變輸出流量 可 用作計(jì)量投加 吸入能力強(qiáng) 工作噪聲小 無泄漏 無溫升 單螺桿泵輸送適應(yīng)范圍 廣 可輸送一切流動(dòng)介質(zhì)甚至非流動(dòng)物料 單螺桿泵能輸送高固體含量的介質(zhì) 流量 均勻壓力穩(wěn)定 低轉(zhuǎn)速時(shí)更為明顯 流量與泵的轉(zhuǎn)速成正比 因而具有良好的變量調(diào) 節(jié)性 一泵多用可以輸送不同粘度的介質(zhì) 泵的安裝位置可以任意傾斜 適合輸送敏 感性物品和易受離心力等破壞的物品 體積小 重量輕 噪聲低 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 維修方 便 正是由于上述特點(diǎn) 使得單螺桿泵應(yīng)用廣泛 領(lǐng)域涉及石油工業(yè) 化工及制藥 環(huán)境工程 礦產(chǎn)工程 食品工業(yè) 造紙行業(yè) 在國內(nèi) 螺桿泵的使用時(shí)間短 對(duì)其研究起步相對(duì)較晚 因此在生產(chǎn)中還有許多 管理上和技術(shù)上的問題需要解決 隨著螺桿泵應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬 對(duì)螺桿泵技術(shù)要 求也越來越高 為適應(yīng)螺桿泵在其應(yīng)用領(lǐng)域快速發(fā)展的要求 有關(guān)螺桿泵的研究方向 和內(nèi)容呈現(xiàn)出比較活躍的趨勢(shì) 工業(yè)的發(fā)展對(duì)單螺桿泵提出了更高的要求 某些特定的行業(yè)用單螺桿泵的工作條 件十分惡劣 如何提高單螺桿泵易損件的工作壽命 更好的滿足需要 是單螺桿泵設(shè) 計(jì)和校核的關(guān)鍵 針對(duì)螺桿泵理論和結(jié)構(gòu)上存在的問題 在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論體系基礎(chǔ) 上 利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)手段和工具 設(shè)計(jì)出一種較為合理的單螺桿泵 緩減或解決螺桿 泵在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用中所存在的具體問題 提高螺桿泵的壽命和效率 降低成本 1 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)況 1 2 1 國外螺桿泵的研究現(xiàn)狀 單螺桿泵是 1932 年由法國工程師 Moineau 發(fā)明 并由德國 PCM 泵公司制成產(chǎn)品 加拿大約 40 的重油井使用螺桿泵采油 其中一石油公司采用 PCM IFP 聯(lián)合公司生產(chǎn) 的 Rodemip 地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油系統(tǒng) 井下部分連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)了兩年 地面部分 5 年 投 資與維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用均較低 發(fā)展大流量和高壓力的單螺桿潛油泵是國外螺桿泵的主要 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 2 發(fā)展趨勢(shì) 發(fā)展這種產(chǎn)品主要是為了滿足一些大流量且含油水混合物的小口徑深油井 的需要 單螺桿泵廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有約 60 年的歷史 但歐洲直到 1985 年前后才開始利用這種泵進(jìn)行深井采油 目前 單螺桿泵的最大壓力已經(jīng)達(dá)到 200bar 英國 AG 泵公司和法國 PCM 泵公司均生產(chǎn)這種高壓?jiǎn)温輻U泵 流量范圍 20 500 h 級(jí)數(shù) 1 20 級(jí) 由于這種高壓?jiǎn)温輻U泵具有結(jié)構(gòu)緊湊 效率高 耐磨3m 性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) 因此國外越來越多地使用這種螺桿泵來開采含有大量固體顆粒 高粘度 的原油 1 2 2 國內(nèi)螺桿泵的研究現(xiàn)狀 我國螺桿泵的發(fā)展起步較晚 原天津市工業(yè)泵廠于 20 世紀(jì) 60 年代初期研制成功 船用高壓小流量三螺桿泵 此后逐步發(fā)展成為單 雙 三螺桿泵的專業(yè)生產(chǎn)廠 60 年 代中期 原沈陽水泵廠開始生產(chǎn)雙螺桿泵和三螺桿泵 70 年代研制成功五螺桿泵 1984 年 6 月 天津工業(yè)泵總廠與世界著名的德國阿爾維勒公司簽定三螺桿泵制造技術(shù) 轉(zhuǎn)讓合同 1992 年 2 月 與德國鮑曼公司簽定合同 引進(jìn)單 雙螺桿泵制造技術(shù) 1989 年 湖北石首水泵廠引進(jìn)原捷克斯洛伐克西格瑪公司單螺桿泵制造技術(shù)及空心管 壓制單螺桿泵轉(zhuǎn)子設(shè)備 目前 我國對(duì)螺桿泵地面裝置進(jìn)行了改進(jìn) 使螺桿泵的轉(zhuǎn)速 排量可在一定范圍 內(nèi)調(diào)整 以適應(yīng)不同井況的需要 但是時(shí)至今日 國內(nèi)產(chǎn)品基本上局限于小型單螺桿 泵 缺乏大型單螺桿泵產(chǎn)品 且在泵的結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)等方面有待于改進(jìn)和提高 并 普遍存在泵性能和可靠性不高的問題 1 3 單螺桿泵簡(jiǎn)介 單螺桿泵于 1932 年由法國工程師莫諾 MoiNeau 發(fā)明 并由法國 PCM 泵業(yè)分 公司首先生產(chǎn) 故也被稱為莫諾泵 MONO 莫諾泵還被稱為偏心螺桿泵 轉(zhuǎn)子偏心 泵 曲桿泵 濃漿泵和蛇泵等 在我國按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以正式定名為單螺桿泵 它既適合輸送低粘度如水等介質(zhì) 還尤其適合輸送含有輸送含有固體顆?；蚨汤w 維的懸浮液 以及粘度非常高的介質(zhì) 它廣泛地用于石油 化工 建筑 環(huán)保 船舶 紡織 冶金 采礦 印刷與造紙業(yè) 食品 釀造 醫(yī)藥和日用化工等領(lǐng)域 發(fā)展前景 遠(yuǎn)大 目前莫諾泵輸送固體顆粒的最大尺寸為不超過轉(zhuǎn)子的偏心距 含量已可達(dá)到介 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 3 質(zhì)的 60 左右 粉狀顆粒可達(dá)到 70 和最長纖維長度不超過 0 4 倍轉(zhuǎn)子螺距 它成功 地輸送了其他泵難以完成的諸如水泥漿 陶土糊 水煤漿 水泥涂料和膨潤土等含固 體顆粒比例很高 粘度又大的介質(zhì) 水煤漿技術(shù)作為潔凈煤工程和煤漿加工的一種新 途徑 它的制備和輸送越來越受到重視 但是由于水煤漿不僅流動(dòng)性差 而且成分為 65 的煤粉 30 為水和 5 為添加劑 煤粉中還含有大量硬顆粒礦物 很多使用場(chǎng)合 要求排出壓力達(dá) 1 8 2 4mpa 甚至更高些 盡管由于嚴(yán)重的磨蝕等因素影響到主要零 件定子和轉(zhuǎn)子的壽命 通常定子壽命僅 200h 轉(zhuǎn)子也僅 800h 左右 但運(yùn)行可靠 且我 國至今尚無可替代的設(shè)備 因此在水煤漿廠和發(fā)電廠螺桿泵選型時(shí)單螺桿泵仍得到廣 泛應(yīng)用 下圖是單螺桿泵的機(jī)構(gòu)示意圖 圖 1 1 單螺桿泵結(jié)構(gòu)示意圖 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 4 第 2 章 單螺桿泵的總體設(shè)計(jì) 2 1 設(shè)計(jì)要求 1 主要內(nèi)容 1 深入了解 G60 1 單螺桿泵的結(jié)構(gòu) 2 完成 G60 1 單螺桿泵的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 要求 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案合理 結(jié)構(gòu)緊湊 3 設(shè)計(jì)參數(shù) 型號(hào) 公稱壓力 Mpa 必需汽蝕余 量 m 公稱流量 mm3 h 允許最高轉(zhuǎn) 速 r min G60 1 0 6 5 22 960 2 2 結(jié)構(gòu)和工作原理分析 2 2 1 G 系列單螺桿泵結(jié)構(gòu) G 系列單螺桿泵是一種新型的內(nèi)嚙合回轉(zhuǎn)式容積泵 具有效率高 自吸能力強(qiáng) 適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn) 對(duì)各種難以輸送的介質(zhì)都可用本泵來輸送 因此單螺桿泵在國外 被稱為萬能泵 它主要由螺桿 襯套 萬向聯(lián)軸器 傳動(dòng)軸和泵軸等零部件組成 靠 螺桿與襯套之間的內(nèi)嚙合相對(duì)運(yùn)動(dòng) 使嚙合密封腔沿軸向運(yùn)動(dòng) 從而完成輸液過程 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 5 圖 2 1 G 系列單螺桿泵結(jié)構(gòu) 2 2 2 工作原理分析 單螺桿泵屬于轉(zhuǎn)子式容積泵 它是依靠螺桿與襯套相互嚙合在吸入腔和排出腔產(chǎn) 生容積變化來輸送液體的 它是一種內(nèi)嚙合的密閉式螺桿泵 主要工作部件由具有雙 頭螺旋空腔的襯套 定子 和在定子腔內(nèi)與其嚙合的單頭螺旋螺桿 轉(zhuǎn)子 組成 當(dāng) 輸入軸通過萬向節(jié)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繞定子中心作行星回轉(zhuǎn)時(shí) 定子 轉(zhuǎn)子副就連續(xù)地嚙合 形成密封腔 這些密封腔容積不變地作勻速軸向運(yùn)動(dòng) 把輸送介質(zhì)從吸入端經(jīng)定子 轉(zhuǎn)子副輸送至壓出端 吸入密閉腔內(nèi)的介質(zhì)流過定子而不被攪動(dòng)和破壞 螺桿具有單頭螺紋 其任意截面皆為半徑為 R 的圓 截面的中心位于螺旋線上且 與螺桿的軸心線偏離一個(gè)偏心距 e 繞軸旋轉(zhuǎn)且沿軸向移動(dòng)而形成的襯套內(nèi)表面具有雙 螺紋 其任意截面為一長圓 兩端是半徑為 R 等于螺桿截面半徑 的半圓 中間是 長為 4e 的直線段 襯套的任意截面都是相同的長圓 只是彼此互相錯(cuò)開一個(gè)角度 螺桿裝入襯套后 螺桿表面與襯套內(nèi)螺紋表面之間形成一個(gè)個(gè)封閉的腔室 同時(shí)任 意截面也被分成上下兩個(gè)月牙形工作室 當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí) 靠近吸入室的第一個(gè)工作室 的容積逐漸增大 形成負(fù)壓 在壓差的作用下液體被吸入工作室 隨著螺桿的繼續(xù)轉(zhuǎn) 動(dòng) 工作腔容積不斷增至最大后 這個(gè)工作室封閉 并將液體沿軸向推向壓出室 與 此同時(shí)上下兩個(gè)工作室交替循環(huán)地吸入和排出液體 因此液體被連續(xù)不斷地從吸入室 沿軸向推向壓出室 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 6 常見單螺桿泵螺桿的形狀如圖 2 2 所示 它的外表面是由半徑為 R 的圓 其圓心 O 以偏心距 e 螺距 t 繞螺桿中心線 O2 做螺旋運(yùn)動(dòng)形成的單頭外螺紋表面 圖 2 2 單螺桿泵螺桿的形狀 圖 2 3 襯套的形狀 襯套內(nèi)表面是雙頭內(nèi)螺紋表面 其橫截面呈長圓形 見圖 2 3 兩端為半徑也等于 R 的半圓 兩半圓圓心間的距離為 4e 螺距也為 t 因是雙頭螺紋 其導(dǎo)程 T 2t 具有 如上形狀的螺桿與襯套相互嚙合的情況 如圖 2 4 所示 圖 2 4 a b 給出的是在 時(shí)刻二者的嚙合狀況 圖 2 4c 則為 時(shí)刻的狀 況 由圖 2 4 可見 在一個(gè)導(dǎo)程 T 內(nèi)取的 9 個(gè)與襯套軸線垂直的斷面上 皆有螺桿與 襯套表面接觸的點(diǎn)或線 時(shí)刻 在 1 斷面上 二者沿圓弧線 接觸 在 2 斷面上 1CAB 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 7 則僅在 兩點(diǎn)接觸 若將所有相鄰斷面的接觸點(diǎn)依次連接起來 則得一條閉合2 CB 的空間嚙合曲線 此嚙合曲線將襯套與螺桿間的空31A89BC123 間隔離成 和等 空腔 是螺桿 點(diǎn)處襯套壁面之間的閉合空DLQ RAQ 19 8A 腔 若 時(shí)刻螺桿剛好在 5 斷面處緊靠襯套壁面上的 點(diǎn) 則用 表示 5 斷面左邊的 5DDLQ 螺桿與 處襯套壁面間的非閉合空腔 用 表示 5 斷面右邊的螺桿與12 R 處襯套壁面間的非閉合空腔 各空腔間互不相通 它們被所述嚙合曲569 線分隔開或封閉起來 圖 2 4 單螺桿泵工作原理示意圖 螺桿在襯套中轉(zhuǎn)動(dòng) 經(jīng) 時(shí)刻后 各斷面中螺桿與襯套間的相互位置變成圖 2 4c 所示的狀況 由圖 2 4 可見 此時(shí)在 2 斷面中 螺桿已移至該斷面 端的極限 腔的2AAQ 嚙合線左端位置 即包圍 腔的嚙合線左端位置 已由 時(shí)刻的 移至 時(shí)AQ 1CB 刻的 若被輸送液體從嚙合副左端進(jìn)人襯套 且假設(shè)襯套的軸向長度剛好等于2CAB 導(dǎo)程 T 則經(jīng) 時(shí)間后 腔的軸向長度比 時(shí)刻的 T 減小了 為 1 2 斷面 A l l 間的軸向距離 或者說 時(shí)刻的 腔的軸向位置向右移動(dòng)了 且其右端已與泵的 壓出室相通 隨著 時(shí)間的增大 腔向右移動(dòng)得更多 即襯套內(nèi)的 腔容積更小 AQAQ 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 8 從而使與之相通的整個(gè)壓出空間的容積逐漸減小 壓力升高 產(chǎn)生了排液作用 在 時(shí)刻 1 斷面內(nèi)的螺桿位于緊靠 點(diǎn)的極限位置 形成了 腔的斷面面積最 1ADL 大 此時(shí) 位于距此斷面一個(gè)螺距 t 的 5 斷面上的圓弧線 既是 腔的右端5CB 密封線 又是 腔的左端密封線 經(jīng) 時(shí)間間隔后 該密封線己從 5 斷面右移 使DRQ 與泵吸人室相通的 腔容積增大 腔中壓力下降 從而吸人液體 與此同時(shí) 與泵L 壓出室相通的 腔容積減小 和 腔一道排液 DRAQ 螺桿連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) 螺桿與襯套間的嚙合密封線就不斷生成 且不斷由吸人端向壓出 端移動(dòng) 泵的吸 排液過程就連續(xù)不斷地進(jìn)行了 由上述工作過程可知 螺桿與襯套的嚙合長度不能小于一個(gè)導(dǎo)程 泵揚(yáng)程越高 導(dǎo)程數(shù)目越多 螺桿與襯套的長度也越長 為消除零件加工誤差對(duì)嚙合線密封效果的不良影響 保證螺桿與襯套的嚙合線能 承受壓出室與吸人室之間的壓差 單螺桿泵的襯套一般用耐磨橡膠等彈性材料制成 以使螺桿與襯套間的配合有微量過盈 圖 2 5 螺桿在襯套中的運(yùn)動(dòng) 單螺桿泵螺桿在襯套中的運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜 在泵的任意一個(gè)橫斷面上 圖 2 5 螺桿 繞其軸心線 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 其斷面圓的中心 必定要在經(jīng)過襯套斷面中心 O 的直線人2O1O 上運(yùn)動(dòng) 這種運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象 只能在 繞 轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)必須還要有 繞 的轉(zhuǎn)動(dòng)才AD2 2 能產(chǎn)生 因?yàn)?軸是泵軸軸線通過的固定軸線 則連接泵軸和螺桿的傳動(dòng)軸必定要通 過萬向聯(lián)軸器 才能將動(dòng)力傳遞給螺桿 由圖 2 5 可見 當(dāng)螺桿斷面圓之圓心從其極端位置 向 D 方向運(yùn)動(dòng)至某一位置AO1 時(shí) 螺桿軸心線從 變到 在這個(gè)過程中 始終有 則襯套1OAO22 eA 212 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 9 中心與螺桿軸心間的連線 必定要從 向與螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 相反的方向 以角速AO2 度 偏轉(zhuǎn)至 即 要偏離 AD 直線 w2O2 圍繞 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng) 由螺桿與襯套在極端點(diǎn) A 接觸時(shí) 螺桿斷面中心 點(diǎn)無切向運(yùn)AO1 動(dòng)線速度 即01AC 2 1 12oAew 所以有 2 2 2 這表明 螺桿軸線繞襯套軸線旋轉(zhuǎn)的角速度 等于螺桿繞自身軸線旋轉(zhuǎn)角速度 w 值的一半 w 2 3 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 根據(jù)以上分析選定的 G60 1 單螺桿泵結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖如下 圖 2 6 單螺桿泵 1 壓出管 2 襯套 3 螺桿 4 萬向聯(lián)軸器 5 吸入管 6 傳動(dòng)軸 7 軸封 8 托架 9 軸承 10 泵軸 2 4 性能參數(shù)分析 1 流量 螺桿泵流量與泵轉(zhuǎn)速 泄流量和介質(zhì)粘度有關(guān) 式中 為理論流量 QT T 為泄流量 式中 n 為轉(zhuǎn)速 q 為流量 轉(zhuǎn) 壓差 P 越大 泄流量 也越Q T 大 與液體的粘度成比例 對(duì)于螺桿泵 液體的粘度越大 泵的泄流量 越小 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 10 單螺桿泵的流量等于襯套與螺桿橫截面積之差 即泵的過流面積 與液體的軸向運(yùn)動(dòng)速度 及泵容積效率的乘積 vveDTq 240 式中 為螺桿泵有效體積流量 m3 h e 為偏心距 m 為螺桿橫截面直徑 m v D 為導(dǎo)程 為螺距 的 2 倍 m 為泵軸轉(zhuǎn)速 r min 為泵容積效率 Ttnv 2 壓差 螺桿泵的工作壓力差 由排放載荷決定 排放阻力越大 工作壓差 越大 p p 3 揚(yáng)程 螺桿與襯套嚙合后 在長度等于導(dǎo)程 T 的每一段嚙合副上形成的嚙合線承受壓差 即為單級(jí)壓力 p 或單級(jí)揚(yáng)程 H 常用橡膠襯套泵的 p 為 0 4 0 6MPa 潛水式螺桿泵的 襯套一般選用天然橡膠 NR 或丁睛橡膠 NBR 選定額定揚(yáng)程為 H 50m 單螺桿泵的 理論流量一理論揚(yáng)程 qv T HT 曲線是一條直線 流量不隨揚(yáng)程變化而變化 即 qvT 為 常數(shù) 但實(shí)際上隨著壓力的增大 通過螺桿一襯套副的漏損是增大的 所以單螺桿泵 的實(shí)際流量是隨著泵揚(yáng)程的增大而減小的 其 qv H 曲線呈與離心泵 旋渦泵等的 qv H 曲線類似的下降型拋物線 其流量一軸功率 qv P 曲線呈與離心泵相反 與旋渦泵相 同的下降型拋物線 其中 qv 0 時(shí)達(dá)到 Pmax 值 故螺桿泵一般要求出口開閥啟動(dòng) 螺 桿泵的漏損可看成是與流量反方向的圓環(huán)流動(dòng) 由流體力學(xué)伯努力方程和達(dá)西公式等 可推出一個(gè)導(dǎo)程內(nèi)總流動(dòng)損失 和 其中 為液體的密度 gpihf gvhf2 為總阻力系數(shù) 為泄漏速度 則可推得泵揚(yáng)程 其中 為綜合系數(shù) 由 kHk 此可以推斷單螺桿泵滿足或近似滿足揚(yáng)程相似定律 比轉(zhuǎn)速這個(gè)綜合特征系數(shù)的概念 亦適用于單螺桿泵 4 轉(zhuǎn)速與比轉(zhuǎn)速 單螺桿泵的轉(zhuǎn)速選擇范圍較大 筆者統(tǒng)計(jì)到的產(chǎn)品轉(zhuǎn)速范圍 n 200 3000r min 離心 泵比轉(zhuǎn)速范圍 30 300 旋渦泵 7 30 而螺桿泵的比轉(zhuǎn)速下限更小 筆者統(tǒng)計(jì)到的 sn sn 單級(jí)最小比轉(zhuǎn)速 1 641 一般單螺桿泵比轉(zhuǎn)速范圍 1 5 30 sn 5 軸功率 螺桿泵軸功率包括液力功率 和摩擦功率 N 當(dāng)壓力和流量一定時(shí) 液力功率是th 確定的 摩擦功率由運(yùn)動(dòng)件的摩擦產(chǎn)生 摩擦功率隨工作壓力的升高而增加 流體的 粘度也增加摩擦功率的消耗 確定了介質(zhì)粘度 泵的工作壓力與流量 就可得出泵所 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 11 需的軸功率 N 6 泵效率及泵容積效率 螺桿泵的效率和泵機(jī)械效率 水力效率及容積效率相關(guān) 其中與容積效率關(guān)系最 為密切 GB9064 88 規(guī)定 在額定轉(zhuǎn)速下 規(guī)定壓力點(diǎn)的體積流量與零壓點(diǎn)的體積流量 之比為泵容積效率 襯套與螺桿之間的配合間隙又是影響容積效率的最主要因素 第 3 章 螺桿與襯套的設(shè)計(jì) 螺桿和襯套是螺桿泵的主要工作元件 是影響螺桿泵性能 效率和使用壽命的關(guān) 鍵元件 同時(shí)也是設(shè)計(jì)難度最大的元件 主要是根據(jù)給定的流量 壓力和所輸送介質(zhì) 性質(zhì) 如重度 粘度和溫度及氣體和固體含量 參考現(xiàn)有的螺桿泵來計(jì)算和選擇螺桿和襯 套的主要尺寸 如螺桿橫斷面的直徑 d 偏心距 e 螺距 t 以及螺桿和襯套的長度 L 等 3 1 螺桿和襯套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1 1 螺桿和襯套尺寸的確定 1 單螺桿基本尺寸 單螺桿泵的設(shè)計(jì)是根據(jù)給定的流量和壓力來計(jì)算和選取螺桿與襯套的尺寸 在確定螺桿直徑時(shí)可以根據(jù)泵的流量來確定 即 3 1 vtenQd 480 式中 t 一螺桿的輾距 m e 一偏心距 m Q 一流量 h 3 一容積效率 對(duì)于螺桿一襯套副具有過盈時(shí)可以取 80 一 85 對(duì)于螺桿一襯套副具有間 隙時(shí) 取 70 現(xiàn)有單螺桿泵的 T d 及 T e 比值 T 為襯套螺距 T 2t e 為偏心距 一般處于下列范 圍內(nèi) 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 12 3 1 一 2 35 20 eT 3 1 一 3 1d 但前蘇聯(lián) BHTM 全蘇水力機(jī)械研究院 認(rèn)為 時(shí)泵的吸人條件最好 初5 3 dT 步設(shè)計(jì)時(shí) 參考已有泵的參數(shù) 選取 T d 和 T e 值 然后根據(jù)公式 3 3 推導(dǎo)出下列公 式 從而求出螺桿與襯套的基本參數(shù) 螺桿直徑 d 襯套螺距 T 偏心距 e 螺桿直徑 d 3 1 1 3240 v TQedn 式中 d 一螺桿直徑 m Q 一泵流量 時(shí) h 3 n 一泵轉(zhuǎn)速 inr 一容積效率 v 襯套螺距 T 3 1 2 3240v Qedn 偏心距 e 3 1 3 3240 v Tdne 根據(jù)已知的 e t 及 T 和給定的泵的壓力 P 參考已有相近的泵的參數(shù) 確定螺桿 和襯套的螺紋扣數(shù) L t 和 L T 從而確定螺桿和襯套的長度 L 2 襯套長度 L 將螺桿與襯套嚙合后 在長度等于導(dǎo)程的每一段嚙合副上形成的嚙合線承受的壓 差皆視為 稱為單級(jí)壓力 常用橡膠襯套泵的 為 0 4 0 6MPa 則全壓力為 的ip ipP 泵所需的嚙合副總長度 即襯套長度的最小值 應(yīng)為minL 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 13 3 1 4 TpLi min 襯套實(shí)際長度 L 應(yīng)稍大于 螺桿長度又要大于襯套長度 L 對(duì)高壓泵 所需襯min 套的導(dǎo)程總數(shù) 又稱為泵的級(jí)數(shù) 為i 3 1 5 minipT 根據(jù) G60 1 螺桿泵設(shè)計(jì)參數(shù)要求 型號(hào) 公稱壓力 Mpa 必需汽蝕余 量 m 公稱流量 mm3 h 允許最高轉(zhuǎn) 速 r min G60 1 0 6 5 22 960 通過公式 3 1 1 3 1 2 3 1 3 取 80 a 取 T e 20 T d 5 v 得出 螺桿直徑的 d 47 2 取 d 48mm 襯套螺距 T 239 3 取 T 240 螺桿螺距 t T 2 120mm 偏心距 e 5 7mm 取 e 6mm 根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參考相近類型泵參數(shù) 取襯套長度 L 240mm 即螺桿有效長度 L 360mm 3 1 2 螺桿和襯套的型線設(shè)計(jì) 1 螺桿型線 螺桿外表面型線 見圖 3 1 是正弦曲線 abcd 繞中心線轉(zhuǎn)動(dòng) 同時(shí)沿中心線移動(dòng)而形 成的 其任意截面都是半徑為 R 的圓 螺桿截面中心線 對(duì)中心線 有一個(gè)偏心距 e 1O 當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí) 母曲線軸向移動(dòng)的距離等于螺桿螺距 t 360 根據(jù)圖 3 1a b 可求出螺桿表面的參數(shù)方程 圖 3 1 螺桿的型線 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 14 圖 3 2 a 螺桿橫截面 圖 3 2 b 螺桿橫截面 圖 3 2 a 中 螺桿截面中心 q 對(duì)螺桿輪廓中心的位移量等于 1 個(gè)偏心距 e 所形成的軌跡 沿以 為圓心以 e 為半徑的圓上轉(zhuǎn)動(dòng) 且沿 Z 軸移動(dòng) 在確 y 定1O12O 坐標(biāo)系中 用下列參數(shù)方程表示 11sin eXo cy 當(dāng) 時(shí) 點(diǎn)正好轉(zhuǎn)動(dòng) 112 tZotz1O 360 角變化范圍從 0 n 為正整數(shù) 螺桿型線點(diǎn) M x y 坐標(biāo) 在定坐標(biāo)系 和動(dòng)坐標(biāo)系 中 以 角和 角做yxo21yox 1 為函數(shù) 構(gòu)成螺桿表面參數(shù)方程如下 112cosins tzeRyx 為求螺桿的軸向截面曲線型線即 abcd 曲線 可用平面 將螺桿從中心線截開 zyo2 即可得出軸截面型線 根據(jù)圖 3 1 b 中 和 角的變化即可算出在 y 軸上 A 點(diǎn)BO12 的各個(gè)值 1 11221122 cossincos2 tz eReRBOAy 當(dāng) 轉(zhuǎn)一周 時(shí) 螺桿截面中心 也轉(zhuǎn)一周則 z 正好為一個(gè)螺距 見圖 3 31O 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 15 圖 3 3 螺桿軸截面型線 2 襯套及其軸向截面型線 襯套是具有雙頭內(nèi)螺旋表面的空心圓柱體 襯套內(nèi)的螺旋線的節(jié)距 T 等于螺桿節(jié) 距的 2 倍 即 T 2t 見圖 3 4 圖 3 4 襯套 襯套橫截面是半徑為 R 的 2 個(gè)半圓形 圓心距為 4e 襯套空心截面面積等于 2 個(gè) 半圓面積和矩形面積之和 24ReS 襯套橫截面周邊上的各點(diǎn)描繪成螺旋線 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角 時(shí)則該截面軸向移動(dòng) 1 2 個(gè)節(jié)距 T 即 2Tz 為便于制造 必須給出襯套軸向截面型線方程 圖 3 5 襯套橫截面 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 16 由于襯套是由二段直線和二段半圓組成的雙頭螺旋面 不可能用單值連續(xù)函數(shù)表 示出來 所以下面將分別敘述之 1 圖 3 4 中襯套工作表面在 KL 圓弧段上 向量半徑 OA 值為 cos2ReCAO 在 中 1 ein2sin1 根據(jù)公式 co22 則 222 sin1sin Re 2cos1ie 則 2sin1coss ReeROA 角變化范圍是 artg20 2 在 LM 直線段上 在直線段上小角變化為 sinA maxin 2 RrctgrctgeOAL 圖 3 6 襯套軸截面型線 當(dāng) 時(shí) 則 的大小數(shù)值一定以 對(duì)稱中心前后重復(fù) 下半部圓弧2 OA 2 段 MD 上的 OA 各點(diǎn)也一定和上半部半圓弧各點(diǎn)重復(fù) 半圓弧上 OA 各點(diǎn)構(gòu)成的曲線 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 17 和直線段 LM 上 各點(diǎn)構(gòu)成的曲線連線則成為襯套的軸向截面 z 軸 型線 見圖 3 6 OA 因向量半徑 OA 和 OA 就是轉(zhuǎn)到 Y 軸上各點(diǎn)的值 所以 OA 和 就是 y 坐標(biāo)上的值 OA 襯套軸向截面方程如下 圓弧段 從 2sin1cos2 Reey 0eRarctg2 直線段 從 si t t 取值按上邊二段線段相應(yīng)取 2Tz 3 2 螺桿和襯套材料的選用 單螺桿泵的主要工作部件是螺桿轉(zhuǎn)子和與其相配合的橡膠襯套 部件的材質(zhì)是根 據(jù)輸送介質(zhì)的特性確定的 單螺桿泵的轉(zhuǎn)子通常采用炭鋼 鍍硬鉻 滲氮鋼 1Cr18Ni9Ti 鍍硬鉻 及欽金屬等 材料 為了提高螺桿轉(zhuǎn)子的耐磨性 應(yīng)對(duì)螺桿表面進(jìn)行鍍硬鉻處理 鍍層一般為 0 06 0 08mm 襯套的內(nèi)襯絕大多數(shù)采用各種牌號(hào)的橡膠制造 特殊情況下也可采用塑料 聚四 氟乙烯或金屬制造 襯套所用的橡膠牌號(hào)應(yīng)根據(jù)輸送介質(zhì)的化學(xué)性能 所含雜質(zhì)的多 少及泵的壓力和轉(zhuǎn)速等因素進(jìn)行選擇 建筑機(jī)械由于介質(zhì)中含有顆粒和雜質(zhì) 一般選 擇彈性大 硬度低的橡膠 定子材料有天然橡膠 丁納膠 丁晴膠 氯丁膠 丁基膠 三元乙丙膠 氟化膠 聚乙烯 聚酸醋和聚氨醋膠等 襯套為橡膠制品 也是單螺桿 泵的一個(gè)易損件 它的選擇好壞 直接影響襯套的壽命 一般正常情況下襯套的壽命 為 3 6 個(gè)月 如果選用不當(dāng) 襯套可能從鋼管中脫落或橡膠掉塊 所以要求我們對(duì)橡 膠的基本特性及橡膠對(duì)各種不同介質(zhì)的適應(yīng)性有所了解 根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)列出表 3 1 表 3 2 表 3 1 橡膠基本特性 橡膠特性 丁晴橡膠 NBR 氯丁橡膠 CR 氟橡膠 PPM 乙丙橡膠 EPDM 耐最高溫度 120 C 110 C 200 C 150 C 耐磨性 優(yōu) 很好 優(yōu) 很好 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 18 耐老化性 很好 很好 優(yōu) 優(yōu) 耐臭氧 不行 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 耐蒸汽 很好 不行 優(yōu) 優(yōu) 耐燃性 很好 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 表 3 2 單螺桿泵的襯套常用橡膠 橡膠的適應(yīng)性 乙丙橡膠 EPDM 氟橡膠 PPM 氯丁橡膠 CR 丁晴橡膠 NBR 水 污水 很好 很好 很好 很好 植物油 一般 很好 一般 很好 礦物油 不行 很好 一般 很好 氨水 一般 不行 不行 很好 芳香族溶劑 不行 很好 不行 不行 濃堿 很好 不行 很好 很好 濃硝酸 不行 一般 不行 不行 冰醋酸 不行 很好 不行 很好 稀硫酸 很好 很好 不行 很好 濃硫酸 一般 很好 不行 不行 稀鹽酸 很好 很好 很好 很好 濃鹽酸 很好 很好 不行 很好 熱水 很好 不行 不行 一般 汽油 不行 很好 一般 很好 甲苯 不行 很好 不行 不行 二甲苯 不行 很好 不行 不行 乙醇 很好 很好 很好 一般 煤油 不行 很好 很好 很好 柴油 不行 很好 不行 很好 氯化烴 不行 一般 不行 不行 含酮類物料 很好 不行 不行 不行 含醇類物料 很好 很好 很好 很好 含脂類物料 很好 不行 不行 不行 含醚類物料 很好 不行 不行 不行 泥漿 很好 一般 一般 很好 磷酸 很好 一般 很好 一般 碳酸鈉 很好 不行 很好 很好 糖醛 很好 一般 一般 一般 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 19 苯 100 不行 很好 不行 不行 丙酮 很好 不行 不行 不行 亞麻子油 很好 很好 很好 很好 二硫化碳 不行 很好 不行 不行 泵的過流部件如吸入管 壓出管和間隔套等零件的材料一般為鑄鐵 球墨鑄鐵或 奧氏體不銹鋼等材料制造 3 3 螺桿和襯套的加工制造 3 3 1 螺桿的加工 螺桿泵螺桿的加工可以采用成型車刀 刨刀 盤狀刀具 即成型銑刀 滾刀 剃齒 刀 旋風(fēng)切削或者砂輪磨削加工 最經(jīng)常采用的方法是盤狀刀具和磨削加工 國內(nèi)外螺 桿泵制造商大部分采用圓盤成型銑刀精加工螺旋型面 對(duì)于精度要求高的螺桿 則采 用研磨和成型磨削 對(duì)于泵套三孔精加工 小直徑采用組合拉刀拉削 大直徑采用幢 削加工 文獻(xiàn) 9 中介紹了旋風(fēng)切削與盤狀刀具的基本原理及盤狀刀具齒廓的計(jì)算 螺桿泵螺旋面加工方法 歸納起來有以下幾種 1 在車床上用成型刀具加工 2 利用圓盤銑刀 指形銑刀和擺線成型滾刀銑削 3 在專門機(jī)床上采用旋風(fēng)切削 4 用專用刨刀的刨削 5 利用專用磨床進(jìn)行研磨和成型磨削 20 世紀(jì) 80 年代中期德國一家螺桿泵生產(chǎn)廠采用一種新的螺桿加工方法 即爆炸成 型法 采用管件作為螺桿毛坯 管件內(nèi)裝有炸藥棒 管件中一段依靠炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生 的高內(nèi)壓形成所需的螺桿形狀 這種方法可以使螺桿重量減輕 降低成本 25 同時(shí) 減少制造時(shí)間 提高了螺桿泵使用壽命和效率 英國 Mon 公司安裝一套先進(jìn)的柔性制造系統(tǒng) FMS 能在一次裝卡中實(shí)現(xiàn)對(duì)螺桿 泵零件的五面加工 銑 鉆 幢 磨和攻絲等同時(shí)進(jìn)行 提高了生產(chǎn)率 使交貨期從 原來 6 周縮短為 6 天 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 20 3 3 2 橡膠定子的加工 定子有雙頭內(nèi)螺紋 定子的導(dǎo)程為轉(zhuǎn)子螺距的 2 倍 它是在金屬殼體內(nèi)襯橡膠作 彈性材料制成 1 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 定子是中空產(chǎn)品 成型時(shí)需要芯模 芯?？梢罁?jù)轉(zhuǎn)子的尺寸定做 芯模在軸向的 定位是定子與轉(zhuǎn)子匹配的關(guān)鍵 單螺桿泵實(shí)際上是多級(jí)泵 它的每個(gè)閉腔容積相當(dāng)于 一級(jí)泵 在閉腔容積內(nèi)的液體壓力隨著液體從吸入腔向壓出腔方向推移而逐級(jí)提高 每級(jí)壓差為 轉(zhuǎn)子與定子嚙合時(shí) 每 2 個(gè)螺距構(gòu)成一個(gè)閉腔容積 因此 單螺桿泵p 的轉(zhuǎn)子一定子副的最小嚙合長度不能小于 2 倍螺距 即定子螺旋孔的一個(gè)導(dǎo)程 否則吸 入腔與壓出腔相通而不能工作 2 配方設(shè)計(jì) 彈性內(nèi)襯材料承受的負(fù)荷有轉(zhuǎn)子對(duì)它的擠壓和高速度的滑動(dòng)摩擦 滑動(dòng)速度高達(dá) 2 5 3 0m s 轉(zhuǎn)子繞定子軸線行星回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力對(duì)定子內(nèi)襯的沖擊以及由于摩擦 和沖擊的機(jī)械能變成熱能 使內(nèi)襯溫度升高 故彈性內(nèi)襯材料要求具有良好的耐磨 耐沖擊 耐熱和耐腐蝕等性能 因此主體材料選用 NBR 當(dāng)輸送的液體中含有雜物時(shí) 彈性內(nèi)襯材料的硬度宜低些 當(dāng)輸送的液體是純液體時(shí) 彈性內(nèi)襯材料的硬度宜高些 最后確定的橡膠定子配方為 NBR 100 硫黃 1 5 防老劑 2 5 粘合劑 Chemlok 608 4 8 氧化鋅 5 硬脂酸 1 炭黑 50 軟化劑 7 促進(jìn)劑 1 5 其它 0 15 膠料 物理性能 為 邵爾 A 型硬度 72 度 拉伸強(qiáng)度 11 Mpa 扯斷伸長率min30 147 C 280 耐油性能為 3 標(biāo)準(zhǔn)油 70 24h 體積變化率 15 3 生產(chǎn)工藝 單螺桿泵定子是由金屬外殼內(nèi)襯彈性材料構(gòu)成 由于橡膠 彈性材料 在金屬殼體的 里面 采用一般的模壓硫化方法很難保證定子的內(nèi)在質(zhì)量 必須采用注壓的方法才能 達(dá)到滿意的效果 為保持在轉(zhuǎn)子的高速運(yùn)轉(zhuǎn)下單螺桿泵定子的使用壽命 本研制采用 3 種方法提高 橡膠與金屬的粘合力 定子金屬殼體有內(nèi)螺紋 增大橡膠與金屬的粘合面 選擇 噴砂工藝有利于粘合 涂刷 Chemlok 608 膠粘劑使粘合更好 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 21 第 4 章 其他主要零部件的設(shè)計(jì)與選擇 4 1 電機(jī)的選擇 泵的軸功率 KwgQHP 28 36075 1092810 原動(dòng)機(jī)功率 KwKtg 式中 余量系數(shù) 查 現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè) 關(guān)醒凡編著 表 7 10 取 1 1 原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)效率 查 現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè) 關(guān)醒凡編著 表 7 11t 取 直聯(lián) 0 1 t 所以選擇 11Kw 的電動(dòng)機(jī)可滿足要求 查 機(jī)械零件手冊(cè) 吳宗澤主編 選擇 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 Y160L 6 4 2 軸的設(shè)計(jì) 1 求輸入軸上的功率 轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩1p1n1T 11kW 960r min 109 4N mP 2 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì) 根據(jù)課本表 15 3 取 得10 A 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 22 mnPAd25 96012330min 低速軸的最小值顯然是安裝聯(lián)軸器的直徑 因軸上有兩個(gè)鍵槽 故直徑增大 5 10 故 md281 3 各段軸尺寸設(shè)計(jì) 由圖可得 為整個(gè)軸直徑最小處選 28mm12d12 為了滿足鏈輪的軸向定位 取 d32 根據(jù)鏈輪寬度及鏈輪距箱體的距離綜合考慮取 ml6012 l5023 初步選擇滾動(dòng)軸承 因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力 故選用深溝球軸承 參照 工作要求并根據(jù) 由指導(dǎo)書表 15 1 中初步選取 03 基本游隙組 標(biāo)準(zhǔn)12dm4367 精度級(jí)的單列深溝球軸承 6307 其尺寸為 218035 BDd 所以 35mm3467 這對(duì)軸承均采用套筒進(jìn)行軸向定位 由表 15 7 查得 6307 型軸承的定位軸肩高度 因此取 md425 去安裝支持圓柱齒輪處直徑 48mm md4256 56l 4 軸上的周向定位 聯(lián)軸器的周向定位采用平鍵連接 按 由課本表 6 1 查得平鍵截面12 hb78 鍵槽用鍵槽銑刀加工 長為 50mm 同時(shí)為保證聯(lián)軸器與軸配合有良好的對(duì)中性 故選擇聯(lián)軸器與軸的配合為 滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過盈配合來保證的 67mH 此處選軸的尺寸公差為 r6 5 求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖 做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 支承從軸的結(jié)構(gòu)圖 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 23 計(jì)算出的圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面處的 及 的值列于下表HMV 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反 力 F NN5 318 H202 NFN2 5361 V4 彎矩 M m 94mMv 7 132 總彎 矩 N 4 7 132 扭矩 T 109 3N m1T 6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力 取 軸的計(jì)算應(yīng)力 0 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 24 MPaWTMca 31 2421 0506733232 前已選定軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 由課本表 15 1 查得許用彎曲應(yīng)力 a61 因此 故安全 1 ca 4 3 軸承的選擇與校核 在 4 2 軸的設(shè)計(jì)過程中以選定軸承為 6307 下面對(duì)該軸承進(jìn)行校核計(jì)算 已知 960r min1n NFt5 89 r8 30 NFa9 5 6C0rK2 4r e 0 37 Y 1 6 1 求相對(duì)軸向載荷對(duì)應(yīng)的 e 值和 Y 值 相對(duì)軸向載荷 0 136358 9F0a 比 e 小 23 859Fra 2 求兩軸承的軸向力 NY59 268 1 5 89 1td 430F2r Nda 61942 3 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 和1P2 e0 38596 Fr1a 48000 hCnLh 6366 109 25 840101 故可以選用 4 4 進(jìn)出油口尺寸設(shè)計(jì) 查閱資料得出現(xiàn)有 G60 1 單螺桿泵參數(shù)如下 型號(hào) 轉(zhuǎn)速r min 流量m3 h 壓力MPa 電機(jī) KW 揚(yáng)程 m 進(jìn)口 mm 出口 mm G60 1 螺桿 泵 960 30 0 6 11 60 125 100 因此 G60 1 單螺桿泵的 進(jìn)油口尺寸為 125mm 出油口尺寸為 100mm 4 5 油封的選擇 正確地設(shè)計(jì)過流部件和選用材料是保證離心泵性能和壽命的重要條件 在泵的所有零部件中 在運(yùn)轉(zhuǎn)中最容易發(fā)生問題的是軸封部件 軸承潤滑部件 和冷卻部件 旋轉(zhuǎn)的泵軸和固定的泵體間的密封簡(jiǎn)稱軸封 必須合理選用軸封結(jié)構(gòu)才 能保證離心泵安全運(yùn)行 離心泵中常用的軸封結(jié)構(gòu)有 有骨架的橡膠密封 填料密封 機(jī)械密封和浮動(dòng)環(huán) 密封 該泵的軸采用機(jī)械密封 密封選用 152a 型機(jī)械密封 此機(jī)械密封件為外裝 外流 單端面 多彈簧結(jié)構(gòu) 其彈簧被一特制聚四氟乙烯套所保護(hù) 動(dòng)環(huán)靠由剖分式壓緊環(huán) 加緊的聚四氟乙烯波紋管傳動(dòng) 安裝方便 4 5 1 密封端面間液體壓力分布規(guī)律 密封介質(zhì)在液體的情況 端面摩擦副的最佳工作狀態(tài)是半液體摩擦 液體處于全 部接觸面積中 并認(rèn)為摩擦副間隙內(nèi)液體流動(dòng)的阻力沿徑向不變 這樣間隙內(nèi)的壓力 按線性變化 壓力分布為直角三角形 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 26 實(shí)際上間隙內(nèi)部液體質(zhì)點(diǎn)由于繞軸旋轉(zhuǎn)作用有慣性力 當(dāng)該力方向與液體流動(dòng)方 向相反時(shí) 內(nèi)流式 其壓力分布呈內(nèi)凹形式 當(dāng)慣性力方向與液體流動(dòng)方向一致時(shí) 外流式 其壓力分布呈外凸形式 液體的粘度對(duì)壓力分布也有影響 低粘度液體 液態(tài)丙烷 丁烷 氨 壓力分布是外凸的 高粘度液體 重潤滑油 壓力分布是內(nèi) 凹的 泄漏量對(duì)壓力分布也有影響 泄漏量極少時(shí)壓力分布呈凹形 較大時(shí)呈凸形 4 5 2 載荷系數(shù)和平衡系數(shù) 1 載荷系數(shù) K8 021 d密 封 端 面 接 觸 面 積 效 面 積動(dòng) 環(huán) 承 受 介 質(zhì) 壓 力 的 有 2 平衡系數(shù) 2 01 K密 封 端 面 接 觸 面 積減 荷 面 積 平衡系數(shù) 表示介質(zhì)產(chǎn)生的比壓 在接觸端面上的減荷程度 通過改變 可使端 面比壓控制在合適的范圍內(nèi) 以擴(kuò)大密封使用的壓力范圍 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 27 總 結(jié) 單螺桿泵屬于轉(zhuǎn)子式容積泵 它是依靠螺桿與襯套相互嚙合在吸入腔和排出腔產(chǎn) 生容積變化來輸送液體的 它是一種內(nèi)嚙合的密閉式螺桿泵 主要工作部件由具有雙 頭螺旋空腔的襯套 定子 和在定子腔內(nèi)與其嚙合的單頭螺旋螺桿 轉(zhuǎn)子 組成 因 此 單螺桿泵單螺桿轉(zhuǎn)子與橡膠定子的設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算便成了整個(gè)單螺桿泵的設(shè)計(jì)的 核心 本文在介紹單螺桿泵的基本結(jié)構(gòu) 性能參數(shù) 工作原理及應(yīng)用特點(diǎn)的基礎(chǔ)上 設(shè) 計(jì)了一單螺桿泵 用于某城市污水處理廠 通 過 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 使 我 對(duì) 泵 的 基 本 工 作 原 理 水 泵 設(shè) 計(jì) 步 驟 的 關(guān) 鍵 環(huán) 節(jié) 等 有 了 一 個(gè) 詳 細(xì) 的 認(rèn) 識(shí) 了 解 了 它 的 設(shè) 計(jì) 過 程 學(xué) 會(huì) 了 查 閱 相 關(guān) 資 料 和 各 種 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 翻 閱 理 論 課 程 書 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 是 需 要 細(xì) 心 和 耐 心 的 一 項(xiàng) 工 作 要 求 設(shè) 計(jì) 人 員 能 夠 在 設(shè) 計(jì) 的 過 程 中 有 條 理 一 絲 不 茍 并 且 要 有 一 定 的 耐 心 來 培 養(yǎng) 自 己 做 設(shè) 計(jì) 的 信 心 這 樣 才 能 有 利 于 設(shè) 計(jì) 切 不 可 在 設(shè) 計(jì) 過 程 中 有 半 點(diǎn) 的 煩 躁 心 理 否 則 便 會(huì) 事 倍 功 半 通 過 這 次 設(shè) 計(jì) 使 我 明 白 了 我 們 無 論 做 什 么 事 情 都 要 使 自 己 有 濃 厚 的 興 趣 以 嚴(yán) 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 28 謹(jǐn) 持 之 以 恒 的 態(tài) 度 來 面 對(duì) 這 樣 才 能 把 一 件 事 情 做 好 參考文獻(xiàn) 1 劉宇星 單螺桿泵使用中的問題探討 礦業(yè)研究與開發(fā) 1996 16 2 45 47 2 葉衛(wèi)東 宋玉杰 韓道權(quán) 杜秀 華單螺桿泵定子有限元分析 石油礦場(chǎng)機(jī)械 2008 37 4 42 44 3 張克危 流體機(jī)械原理 下冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 4 姜民政 朱君 鄭福全 等 單螺桿泵特性試驗(yàn) 石油礦場(chǎng)機(jī)械 1999 28 2 30 32 5 李福天 單螺桿泵溢流作用的探討 流體工程 1989 3 3 10 6 何存興 單螺桿泵設(shè)計(jì)中若干理論問題探討 水泵技術(shù) 1995 3 3 10 7 秦昊春 王義 螺桿轉(zhuǎn)子的數(shù)控加工 化工之友 2006 2 31 32 8 任希鋒 單螺桿泵加工簡(jiǎn)介 泵業(yè)動(dòng)態(tài) 1999 2 19 25 9 馬利明 單螺桿泵用橡膠定子的選配 中國螺桿泵 1994 1 6 8 10 宋玉杰 單螺桿泵螺桿 襯套幅型線研究 大慶 大慶石油學(xué)院 2008 11 藤田稔 螺桿泵概論 流體工程 1976 12 9 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 29 12 蔣梓顎 單螺桿泵的應(yīng)用 中國螺桿泵 1994 2 19 25 13 趙恒楓 螺桿泵的應(yīng)用與節(jié)能 中國螺桿泵 1994 2 19 25 14 Wegener J Cozza W E 單螺桿泵 雙螺桿泵和三螺桿泵設(shè)計(jì) The 2nd International Pump Symposium 1985 15 Saveth KJ The Progressing Cavity Pump Principle and Capabilities SPE 1998 4 2 14 24 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 30 致 謝 四年大學(xué)生活即將結(jié)束 畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教育的一個(gè)重要的關(guān)鍵性的環(huán)節(jié) 能順 利地完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)離不開各位老師和同學(xué)的幫助 首先 應(yīng)該感謝我的指導(dǎo)老師 通過這次設(shè)計(jì)使我意識(shí)到遇到問題首先應(yīng)該獨(dú)立 思考問題并解決問題 同時(shí)在此過程中還讓我明白了一些做人的道理 在此表示真誠 的感謝 同時(shí)也感謝在設(shè)計(jì)過程中幫助過我的老師和同學(xué) 其次 感謝我的同窗好友 四年來我們朝夕相處 共同進(jìn)步 感謝你們?cè)诖髮W(xué)四 年里給予我的所有關(guān)心和幫助 最后 我要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱 評(píng)議和參與本人論文答辯的各位 老師表示感謝