二氧化碳液體泵設(shè)計(jì)按模板的樣子計(jì)算

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目：二氧化碳液體泵設(shè)計(jì)二氧化碳液體泵設(shè)計(jì)浙江工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院摘 要二氧化碳液體泵是往復(fù)式活塞泵的一種，是種低溫液化分離設(shè)備輸送高壓液體的專用機(jī)械。本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)參數(shù)為：最大出口壓力為10MPa，進(jìn)口壓力為1.52.4MPa，工作流量為1200L/h，功率為5.5KW。基于相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，本設(shè)計(jì)提出了低溫二氧化碳泵的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了二氧化碳泵的總體結(jié)構(gòu)，分析了性能參數(shù)，計(jì)算了零部件結(jié)構(gòu)的安全性以及部分工藝參數(shù)。關(guān)鍵詞：二氧化碳液體泵 低溫 高壓 往復(fù)泵The Design of Cryogenic Pump for Liquid CarbondioxideStudent:Liy

2、ong Xu Advisor:Dr. Lihua Liang Dr. Xiaogui.WangCollege of Mechanical Engineering Zhejiang University of TechnologyAbstractCryogenic pump for liquid carbon dioxide is one kind of reciprocating piston pump, which is used for separating low-temperature liquid and transporting high-pressure liquid.The d

3、esign parameters of the cryogenic pump for liquid carbon dioxide are 10MPa of the largest export pressure, 1.5 2.4MPa of the import pressure, 1200L/h of the flow flux, 5.5KW power. Base on the corresponding design parameters, the design scheme of the low-temperature carbon dioxide pump is presented

4、in this paper firstly. The structure and the performance parameters of carbon dioxide pump are then studied. Finally, the safety evaluation of the parts and components are made, as well as some technique parameters are designed.Keywords: Cryogenic pump for liquid carbon dioxide; Cryogenic; High pres

5、sure; Reciprocating pump目 錄摘 要iAbstractii第一章 緒論11.1 引言11.2 往復(fù)式活塞泵的工作原理及研究現(xiàn)狀11.3 方案設(shè)計(jì)2第二章 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇及原動(dòng)機(jī)的確定42.1 主要技術(shù)參數(shù)的原始資料42.2 基本尺寸的確定42.3 吸入和排出管內(nèi)徑的選擇42.4 原動(dòng)機(jī)功率的確定和電機(jī)的選擇5第三章 二氧化碳液體泵主要零部件設(shè)計(jì)73.1 液缸體73.2 泵閥設(shè)計(jì)83.2.1 泵閥選擇83.3 活塞、活塞桿和活塞環(huán)的設(shè)計(jì)說(shuō)明83.3.1 活塞的選擇83.3.2 活塞主要尺寸的確定和強(qiáng)度校核93.3.3 活塞桿103.3.4 活塞環(huán)133.3.5 柱塞及

6、其密封143.4 主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算153.5 帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算17第四章 設(shè)計(jì)總結(jié)20參 考 文 獻(xiàn)21致 謝22 第一章 緒論1.1 引言二氧化碳液體泵是往復(fù)式活塞泵的一種，是一種低溫液化分離設(shè)備輸送高壓液體的專用機(jī)械，用來(lái)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(jìn)行充灌鋼瓶。在這方面低溫活塞泵顯示出特有優(yōu)點(diǎn)，它結(jié)構(gòu)新，體積小，重量輕，使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作維護(hù)極為方便，能代替一臺(tái)活塞式壓縮機(jī)1。隨著大中型空分設(shè)備的發(fā)展，液態(tài)氣體產(chǎn)品產(chǎn)量與日俱增，與之配套的低溫液體的運(yùn)輸，貯存、充裝設(shè)備得到了高速發(fā)展。液態(tài)二氧化碳產(chǎn)品采用往復(fù)式低溫液體泵充裝，可以省去龐大的氣體壓縮機(jī)

7、。以氧為例，液氧泵能耗僅是氧壓機(jī)的l10左右。利用低溫泵充裝，可大幅度降低氧氣中的水含量，從而提高了氧氣質(zhì)量。用低溫泵充裝的氧氣可達(dá)到國(guó)標(biāo)GB898288和GB8983-88的要求2。1.2 往復(fù)式活塞泵的工作原理及研究現(xiàn)狀低溫二氧化碳液體泵最常用的是作灌充泵使用，能代替活塞式壓縮機(jī)，將低溫液化二氧化碳?xì)怏w從一只貯槽中放出是無(wú)壓力或壓力很低的，經(jīng)過(guò)活塞泵升高壓力，將液態(tài)輸送進(jìn)一只蒸發(fā)器，進(jìn)行汽化并充灌注鋼瓶。這種方法鋼瓶的充灌壓力通常在15MPa左右。使用的低溫活塞泵大多利用電控裝置全自動(dòng)。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(duì)活塞泵的要求就特別復(fù)雜。根據(jù)操作條件要求有手

8、控或遙控，但在多種情況下都是自動(dòng)調(diào)節(jié)的根據(jù)壓力、溫度、流量的要求變化但是由于往復(fù)式泵周期性工作的特性，必然會(huì)對(duì)設(shè)備和管道產(chǎn)生脈動(dòng)式?jīng)_擊，引起振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐稍O(shè)備故障或事故。因此，了解往復(fù)式泵工作原理、振動(dòng)的原因、危害及消除與預(yù)防措施是非常有必要的。由往復(fù)式泵工作原理可知，往復(fù)泵是借助于活塞在液缸工作腔內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)使工作腔容積產(chǎn)生周期性的變化，通過(guò)泵閥來(lái)向管路輸送液體的，因?yàn)橐后w的吸入與排出過(guò)程（即容積變化過(guò)程）是交替進(jìn)行的，且活塞在移動(dòng)過(guò)程中的速度又是在不斷變化的，所以，泵的瞬時(shí)流量是隨時(shí)間變化而變化，不是連續(xù)的，往復(fù)式泵的流量輸出是脈沖式的，必然會(huì)對(duì)吸入管道和排出管道產(chǎn)生脈動(dòng)沖擊，引

9、起振動(dòng)，導(dǎo)致原動(dòng)機(jī)的負(fù)載不均勻，對(duì)泵及管道的正常工作也有影響，設(shè)備長(zhǎng)期在此狀態(tài)下運(yùn)行必然會(huì)引發(fā)故障或損壞，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，在往復(fù)式泵的排液管路安裝脈沖緩沖器是消除往復(fù)式泵設(shè)備和管道內(nèi)流量脈動(dòng)的一個(gè)很有效的裝置，在空分系統(tǒng)中的往復(fù)式低溫泵巧妙地依據(jù)了低溫液體的特性，利用脈沖阻尼器的原理，在它的出口管路裝一氣室型脈沖阻尼器。為保證氣室中存有一定量的氣體，使泵的壓力波動(dòng)保持在允許的范圍內(nèi)，脈沖阻尼器的上半部分未做絕熱處理，低溫液體便在其頂部汽化形成一個(gè)氣體囊，從而起到脈沖阻尼器的作用3。劉連文等人對(duì)于往復(fù)式低溫泵進(jìn)排液閥的改進(jìn)設(shè)計(jì)也值得參考4。采用高壓往復(fù)泵系統(tǒng)的虛擬設(shè)計(jì)，尤其是關(guān)鍵零部件如泵閥

10、的虛擬設(shè)計(jì)5，6，它不僅實(shí)現(xiàn)了往復(fù)泵的零件參數(shù)化設(shè)計(jì)、參數(shù)化繪圖和虛擬裝配，以及裝配體的仿真和干涉檢查，而且有利于往復(fù)泵設(shè)計(jì)的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。采用質(zhì)地柔軟，韌性和回彈性好，無(wú)水解作用，摩擦系數(shù)低，抗腐蝕性能好，耐高溫的戈?duì)柋P根作為高壓柱塞泵的填料比較理想，依據(jù)填料密封機(jī)理，設(shè)計(jì)填料與銅環(huán)的規(guī)格，逐圈減壓。選用雙重壓蓋式填料密封結(jié)構(gòu)，可有效延長(zhǎng)往復(fù)泵填料使用壽命5。往復(fù)泵介桿密封的密封效果和壽命取決于密封裝置的結(jié)構(gòu)、密封元件的材料及型式和幾何尺寸同時(shí)還要受到泵的技術(shù)參數(shù)、機(jī)殼及相關(guān)零件制造精度的影響，在使用中由于變形和磨損這些影響還會(huì)加大密封盒的設(shè)計(jì)就是要使之適應(yīng)以上復(fù)雜工況并使之有良好效果和較

11、長(zhǎng)壽命雙保險(xiǎn)密封圈組合式介桿密封裝置及新型全浮動(dòng)式介桿密封裝置具有可補(bǔ)償磨損、調(diào)整密封間隙、調(diào)整同軸度、密封效果好和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用6。45鋼的綜合力學(xué)性質(zhì)較好，經(jīng)過(guò)分析比較，確定45鋼作為主軸材料。陳連善7提出的關(guān)于低溫液體泵的設(shè)計(jì)和制造在泵泄漏量的控制、泵容積效率的提高、正確的安裝、使用等方面提出的建議，也值得采納。日本原子能研究所氚過(guò)程實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)為氚的使用研制出一種大型無(wú)油循環(huán)泵。這種循環(huán)泵用碳化聚酰亞胺膜合成活塞環(huán)和活動(dòng)金屬做成的風(fēng)箱密封11，這為我們的泵設(shè)計(jì)時(shí)的密封關(guān)系提供的參考的依據(jù)。1.3 方案設(shè)計(jì)往復(fù)式低溫泵由泵體和原動(dòng)機(jī)兩大部分組成8，其中泵體又可以分成兩

12、大部分：液力端和傳動(dòng)端。液力端（又可稱泵頭）的作用就是在泵體內(nèi)壓縮低溫液體，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體的壓力能，使排出的液體的壓力升高。傳動(dòng)端的作用，就是將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)減速機(jī)構(gòu)輸入，并通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動(dòng)。工作原理如圖1所示。圖1 往復(fù)式活塞泵的原理圖當(dāng)活塞（或柱塞）從左向右移動(dòng)時(shí)，泵缸內(nèi)部的容積就增大，壓力隨著降低，進(jìn)入管路的液體壓力大于泵缸中的壓力時(shí)，液體在壓差作用下，打開吸入閥而進(jìn)入泵缸內(nèi)。在傳動(dòng)箱的曲柄轉(zhuǎn)過(guò)180度后，活塞向左移動(dòng)。由于低溫液體基本是不可壓縮的，低溫液體立即被活塞壓縮而壓力迅速升高，同時(shí)從密封部分（從活塞與活塞環(huán)或柱塞與泵缸的間隙中）泄露的低溫液體量也增加，

13、會(huì)使泵缸中的壓力升高的速度變得小一點(diǎn)，但壓力還是一直在升高。直到泵缸中的液體壓力大到足夠打開排出閥時(shí)，低溫液體經(jīng)過(guò)排出閥向排液管道輸出。當(dāng)活塞被曲柄拉動(dòng)又向右移動(dòng)時(shí)，重復(fù)以上過(guò)程。往復(fù)式低溫泵前半個(gè)周期是吸入低溫液體，后半個(gè)周期是排出低溫液體。排液是間斷式的，不是連續(xù)性的。液力端主要包括排出閥、吸入閥（或吸液窗口）、泵缸和缸套、活塞（或柱塞）、密封器、各種連接管及補(bǔ)償管。這部分零件都接觸到低溫液體，一般都采用銅、不銹鋼和聚四氟乙烯等低溫材料，并注意去除油脂、防水、防止異物進(jìn)入。圖2是本設(shè)計(jì)的二氧化碳液體泵的設(shè)計(jì)總圖，主要由電機(jī)通過(guò)皮帶輪40和41將扭矩傳遞給軸33。軸上的曲柄33帶動(dòng)活塞桿18

14、做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞管向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，泵缸內(nèi)部的容積就增大，壓力隨著降低，二氧化碳液體通過(guò)進(jìn)液閥10進(jìn)入泵體，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)過(guò)180度后，活塞桿18向左，將液體通過(guò)軟管1排除。圖2 二氧化碳液體泵的設(shè)計(jì)總圖第二章 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇及原動(dòng)機(jī)的確定2.1 主要技術(shù)參數(shù)的原始資料最大出口壓力：10MPa進(jìn)口壓力：1.52.4MPa工作流量：1200L/h功率：5.5KW2.2 基本尺寸的確定設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果缸徑、活塞行程和曲軸轉(zhuǎn)速的確定初選缸徑D58mm，活塞行程S40mm。由流量的計(jì)算公式：式中，Q為泵的實(shí)際流量，（m3/s）；為活塞的橫截面積（m2）；n為曲軸轉(zhuǎn)速（rpm）或活塞的每分鐘往復(fù)次數(shù)（s

15、pm）；Z為泵的聯(lián)數(shù)（活塞數(shù)）。本次設(shè)計(jì)中，取Z=1。由提供的原始資料可知（見2.1節(jié)）：Q1200L/h=20L/min故計(jì)算可得： rpm由文獻(xiàn)9的表2-5知，二氧化碳液體泵應(yīng)選擇 n=120985?？梢妌=189rpm在允許范圍內(nèi)，故所取的D和S為合適值。缸徑D58mm活塞行程S40mm曲軸轉(zhuǎn)速n=189rpm2.3 吸入和排出管內(nèi)徑d1、d2的選擇吸入和排出管內(nèi)徑d1、d2的確定這兩值的選取主要取決于吸入、排出管內(nèi)介質(zhì)的流速v1和v2。由文獻(xiàn)9知， v1=12m/s v2=1.52.5m/s初選v1=1.6m/s v2=2m/s m則 根據(jù)總體尺寸需要，圓整為d1=16mm v1=1.

16、66m/s m則根據(jù)總體尺寸需要，圓整為d2=14 mmv2=2.17m/sd1=16mmv1=1.66m/sd2=14 mmv2=2.17m/s2.4 原動(dòng)機(jī)功率的確定和電機(jī)的選擇泵的有效功率的確定泵的軸功率N和泵的總效率的確定電機(jī)的選擇泵的有效功率kW式中p=p2-p1P為泵的壓力差(MPa)； p1為泵的排出壓力(MPa)； p2為泵的吸入壓力(MPa)； Q為泵的實(shí)際流量(MPa)。由提供的原始資料可知（見2.1節(jié)）：p1=1.5MPap2=10MPaQ1200L/h=20L/min故計(jì)算可得：kW泵的軸功率式中為泵的效率由文獻(xiàn)9知，故計(jì)算可得：kW本設(shè)計(jì)選擇型號(hào)為YCT200-4A電

17、磁調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，其性能參數(shù)如下：額定功率：5.5kW調(diào)速范圍：1251250rpmNe=4.63kWN=5.45kWYCT200-4A電磁調(diào)速三相異步電動(dòng)第三章 二氧化碳液體泵主要零部件設(shè)計(jì)3.1 液缸體液缸體材料選擇液體缸體構(gòu)型的選擇液缸體的材料選用性能較好的1Cr18Ni9Ti，其材料特性如下屈服強(qiáng)度：=20抗拉強(qiáng)度：=54熱處理方法：鍍鉻同填料接觸部分的表面硬度：HRC5055硬化層厚度：0.10.15mm使用場(chǎng)合：強(qiáng)腐蝕介質(zhì)因T型交孔(如下圖b)要比十字形交孔(如下圖a)的液缸體壽命長(zhǎng)一些。故本設(shè)計(jì)選擇吸入閥和排出閥相互垂直S布置的液體缸體(下圖b)。選為1Cr18Ni9Ti選擇

18、吸入閥和排出閥相互垂直S布置的液體缸體圖3 兩種常用的液缸體結(jié)構(gòu)3.2 泵閥設(shè)計(jì) 泵閥選擇圖4 泵閥的結(jié)構(gòu)泵閥的結(jié)構(gòu)泵閥的選擇泵閥通常由以下幾個(gè)部分組成：閥座1、閥板2、閥導(dǎo)向桿3、彈簧4、升程控制器5等零件，見圖4。由文獻(xiàn)9泵閥設(shè)計(jì)的一般原則，本設(shè)計(jì)的泵閥選擇適用于高壓和超高壓上的錐形閥。選為錐形閥3.3 活塞、活塞桿和活塞環(huán)的設(shè)計(jì)說(shuō)明 活塞的選擇活塞材料的選擇活塞構(gòu)型的選擇選為1Cr18Ni9Ti選擇活塞為漲緊式活塞因漲緊張式活塞中的雙端面活塞，有兩個(gè)端面承受活塞力，它有較高的剛度和強(qiáng)度，可用于壓力較高的泵。如下圖1Cr18Ni9Ti選為漲緊式活塞圖5 漲緊式活塞基本結(jié)構(gòu) 活塞主要尺寸的確

19、定和強(qiáng)度校核圖6 活塞基本形狀活塞直徑的確定活塞總高(或總長(zhǎng))的確定形狀的確定活塞環(huán)槽及外環(huán)尺寸的確定活塞環(huán)數(shù)確定活塞直徑、總高(或總長(zhǎng))和形狀，最終須與缸套和液力端在總體設(shè)計(jì)時(shí)一起確定。但活塞總高(或總長(zhǎng))H，一般不應(yīng)小于下述值： cm由提供的原始資料可知（見2.1節(jié)）：缸徑D=58mm 故取活塞直徑為 Dh=57mm故計(jì)算得：式中，D-活塞直徑，cm故活塞總高不應(yīng)小于37.0585.5，取為112mm活塞基本形狀如圖7所示由文獻(xiàn)9知：活塞環(huán)外槽軸向?qū)挾萮取與活塞環(huán)軸向?qū)捦担浜贤ǔＨ9/f9。第一道外環(huán)至活塞頂部軸向?qū)挾龋阂来?活塞環(huán)數(shù)主要取決于密封壓差，一般可由下式或下表選定：本設(shè)計(jì)

20、中=10-（1.52.4）=7.68.5故取環(huán)數(shù)為H=112mm表2 活塞環(huán)數(shù)選擇密封壓差 MPa活塞環(huán)數(shù)52353035301205103.3.3 活塞桿圖7 活塞桿基本尺寸活塞桿材料的選擇活塞桿尺寸確定活塞桿穩(wěn)定性校核選用材料為1Cr18Ni9Ti活塞桿一端連接活塞，另一端連接十字頭并經(jīng)十字頭把動(dòng)力傳給活塞。其尺寸初定為如圖所示因活塞桿是一細(xì)長(zhǎng)桿。因此，除對(duì)其連接進(jìn)行強(qiáng)度校核外，還應(yīng)校核活塞桿的穩(wěn)定性。穩(wěn)定校核時(shí)，一般取十字頭銷中心到活塞中心為活塞的桿長(zhǎng)l，并近似的看做為等截面細(xì)長(zhǎng)壓桿。壓桿柔度為：式中u為壓桿長(zhǎng)度系數(shù)，他與邊界條件有關(guān)，當(dāng)活塞桿為兩端固定連接時(shí)，系數(shù)；l為活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度(

21、cm)；imin-斷面最小慣性半徑(cm)；(cm)；Ar近似認(rèn)為活塞桿為等截面細(xì)長(zhǎng)壓桿的估計(jì)截面積；。此處d即為估計(jì)等截面直徑(cm)；J為截面慣性矩(cm4)。對(duì)于圓截面為：；對(duì)于圓形截面則有： cm 本設(shè)計(jì)中初選d=37mm l=223mm故可計(jì)算得：cm4 選為1Cr18Ni9Ti尺寸初選為如圖所示d=37mm l=223mmimin=9.25cm4上表中n為安全系數(shù)Pmax為最大活塞力(N)Ar為活塞桿計(jì)算平均截面積(cm2)L為活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度(cm)；E為材料彈性模量；為材料允許抗拉應(yīng)力(MPa)；為壓桿柔度；J為斷面慣性矩(cm4)；u為長(zhǎng)度系數(shù)，這里；n為許用安全系數(shù)由以上計(jì)算

22、得壓桿穩(wěn)定校核公式選擇第三個(gè)即小柔度壓桿這里遇到問題 Pmax 怎么算N故5<n<8n=58符合表3 壓桿穩(wěn)定性校核公式壓桿柔度范圍大柔度壓桿歐拉公式：中柔度壓桿泰特邁爾-雅辛斯基公式：小柔度壓桿 活塞環(huán)活塞環(huán)結(jié)構(gòu)型式選擇主要尺寸確定及強(qiáng)度校核徑向厚度的確定軸向高（寬）度h活塞環(huán)多為灰鑄鐵制成，但也有用鋼，銅，夾布膠木或塑料制成的。對(duì)于非金屬制成的活塞環(huán)，為了增加彈力，需加彈性圈?；钊h(huán)均需開口，在自由狀態(tài)下，其外徑略大于缸套內(nèi)徑，使其在裝配狀態(tài)下具有彈力?；钊_口有直口、斜口（45°或者60°）和搭口三種形式，前兩種在密封性方面無(wú)明顯差異，后一種密封性較好，但

23、制造工藝復(fù)雜且裝配時(shí)易折斷。斜口工藝性居中。一般多采用直口徑向厚度t一般?。篶m式中D為活塞環(huán)外徑(cm)；故mm根據(jù)大直徑活塞取取小值，小直徑活塞取大值。取t=3.6mm一般?。篶m根據(jù)大直徑活塞取取小值，小直徑活塞取大值。取h=1.8t故 經(jīng)圓整為取為h=6mm軸向?qū)挾萮對(duì)密封性影響不大，故為了減小摩擦力，h值不宜過(guò)大。但h增加時(shí)，活塞環(huán)彈力也增加，易于克服環(huán)與槽的摩擦，使環(huán)與缸套內(nèi)壁貼合較緊，因此當(dāng)壓差較大時(shí)，h值可取大些。t=3.6mmh=6mm 柱塞及其密封圖8 柱塞的基本尺寸表4 柱塞常用材料及熱處理方法材料名稱屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度熱處理方法同填料接觸部分的表面硬度硬化層厚度mm使用場(chǎng)

24、合1Cr18Ni9Ti2054鍍鉻HRC50550.10.15強(qiáng)腐蝕介質(zhì)柱塞材料的選擇柱塞連接與十字頭連接方式選取柱塞尺寸的確定柱塞穩(wěn)定性校核柱塞最小界面壓應(yīng)力校核其材料選為：1Cr18Ni9Ti本設(shè)計(jì)采用螺紋連接的方式將柱塞和十字頭連接在一起。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，拆裝方便。柱塞直徑，長(zhǎng)度和形狀需與總體設(shè)計(jì)及液力端設(shè)計(jì)一起確定，其基本尺寸如上圖9。當(dāng)總體設(shè)計(jì)和液力端設(shè)計(jì)時(shí)，大體上確定了柱塞的尺寸、長(zhǎng)度和形狀后，即應(yīng)校核穩(wěn)定性安全系數(shù)。計(jì)算長(zhǎng)度l取自與十字頭連接的端面至柱塞導(dǎo)向套中點(diǎn)。然后可參照活塞桿穩(wěn)定性校核進(jìn)行計(jì)算。由于連接需要，要出現(xiàn)最小截面。最小截面壓應(yīng)力 MPa式中 為最大柱塞力(

25、N)為最小截面面積(cm2) MPa為柱塞材料的屈服強(qiáng)度(MPa) N為安全系數(shù)由以上計(jì)算知(見) N cm2MPa故柱塞符合要求采用螺紋連接一般取n=34符合3.4 主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算圖9 主軸的基本結(jié)構(gòu)軸的材料的確定計(jì)算彎距、扭距的值受力圖剪力圖彎矩圖扭矩圖校核強(qiáng)度初選軸的材料選為45鋼查表得許用應(yīng)力 MPa其中P的效率為0.9根據(jù)整體尺寸的需要和軸的選取，將最小直徑取為40mm 為了滿足各個(gè)零件的裝配要求，軸的結(jié)構(gòu)初定如上圖9。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。再根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎距圖、扭距圖和計(jì)算彎距圖。是考慮扭距和彎距的加載情況及產(chǎn)生應(yīng)力的循環(huán)特征差異的系數(shù)，因扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)

26、循環(huán)應(yīng)力，故取=0.6故在安全系數(shù)取為2的情況下，安全3.5 帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算確定計(jì)算功率選擇V帶的帶型初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑驗(yàn)算V帶速度計(jì)算大輪的基準(zhǔn)直徑確定中心距a，并選擇V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld計(jì)算相應(yīng)的帶長(zhǎng)Ld0選擇V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld計(jì)算中心距a及其變動(dòng)范圍驗(yàn)算小帶輪上的包角確定帶的根數(shù)z確定初拉力F0計(jì)算壓軸力Fp查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知，在KA=1.4故取小帶輪轉(zhuǎn)速為800rpm選擇B型V帶，其參數(shù)為節(jié)寬bp=14.0mm 頂寬b=17.0mm 高度h=11.0mm 橫截面積A=143.0mm2 楔角小帶輪的基準(zhǔn)直徑為d1=125mm故rpm 將其圓整為d2=500mm此時(shí)傳動(dòng)比i修改為4根據(jù)總體尺寸要

27、求或限制條件，結(jié)合公式： 計(jì)算得Ldo=2052.1mm帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld由表選取為2000mm傳動(dòng)實(shí)際中心距近似為計(jì)算得a=474mm因考慮到帶輪的制造誤差、帶長(zhǎng)誤差、帶的彈性以及因帶的松弛而產(chǎn)生的補(bǔ)充張緊的需要，常給出中心距的變動(dòng)范圍：本設(shè)計(jì)中中心距允許變動(dòng)范圍為因小帶輪上的包角小于大帶輪上的包角。而小帶輪上的總摩擦力相應(yīng)的小于大帶輪上的摩擦力。因此，打滑只可能發(fā)生在小帶輪上。為了提高帶傳動(dòng)的工作能力，應(yīng)使本設(shè)計(jì)中 查表得 經(jīng)圓整得z=4符合推薦值525m/s符合推薦值i=25初定中心距為500.Ldo=2052.1mma=474mm中心距允許變動(dòng)范圍為符合要求z=4皮帶符合要求第四章 設(shè)計(jì)

28、總結(jié)從開始接觸二氧化碳液體泵的設(shè)計(jì)到現(xiàn)在基本完成主體設(shè)計(jì)，也已經(jīng)過(guò)大半年的時(shí)間。從工作原理的確定到總體方案的設(shè)計(jì)，從結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇到主要零部件的確定，其中走了很多次很多次的彎路。自己從中學(xué)到了很多課內(nèi)外知識(shí)，也鞏固了一些所學(xué)知識(shí)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己在一些專業(yè)知識(shí)上的薄弱與盲點(diǎn)。學(xué)會(huì)了查閱文獻(xiàn)，學(xué)會(huì)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，同時(shí)也在制圖過(guò)程中更加熟悉了制圖軟件，這次設(shè)計(jì)讓我能夠應(yīng)用已學(xué)的知識(shí)，同時(shí)擴(kuò)展的新的知識(shí)面，受益良多。本次設(shè)計(jì)基本完成二氧化碳液體泵，基本達(dá)到了預(yù)期的各項(xiàng)任務(wù)要求，理論上已經(jīng)可以制造、生產(chǎn)和投入使用。希望本次的設(shè)計(jì)能夠真正有所用，并且能夠在實(shí)踐中對(duì)本次設(shè)計(jì)的二氧化碳液體泵進(jìn)行改進(jìn)，使其

29、更有效率地工作。參 考 文 獻(xiàn)1 范光榮. 往復(fù)式低溫液體泵J. 低溫工程, 1989，42(2)2 萬(wàn)景隆. 正確使用往復(fù)式低溫液體泵的幾個(gè)問題J. 深冷技術(shù), 1994, (5)3 崔書海. 脈沖阻尼器在往復(fù)式泵中的應(yīng)用J. 河北化工,2008,31(7):51524 劉連文,毛捍東,丁玉慧,夏玉才. 往復(fù)式低溫泵進(jìn)排液閥的改進(jìn)設(shè)計(jì)J. 深冷技術(shù), 2000, 25 許喜紅, 雷杰, 劉家懿. 高壓往復(fù)泵填料泄漏分析及改造J. 流體機(jī)械, 2008, 36(1)6 姚春東, 譚英杰, 張勇. 往復(fù)泵介桿密封裝置J. 潤(rùn)滑與密封, 2001, 57 陳連善, 李松青. 往復(fù)式低溫液體柱塞泵設(shè)計(jì)制造之我見J.深冷技術(shù), 2000, 28 潘