泵站夾具設計

1、目前井下安裝、拆除作業(yè)比較頻繁，泵站的檢修作業(yè)比較多，本單位的泵站檢修地點在西庫，和技改組和采煤機組同用一個天車起吊，檢修泵時，放在地上的泵箱比較低，檢修起來不太方便，一般會采用臨時道木襯墊，在裝軸時，箱體的下部有一突出小塊，加上泵箱相對而言比較窄，箱體沒有合適的起吊點，要想吊正得經(jīng)過數(shù)次調(diào)節(jié)，在道木上擺放平穩(wěn)得花一段時間，再加上和別的組共用天車，使檢修時間大大的增加。為了提高泵的檢修效率，特設計一檢修夾具，使泵檢修獨立起來，通過人來控制泵的旋轉(zhuǎn)，提高夾具的安全系數(shù)，使泵的檢修順利進行。夾具的設計1、夾具架的設計泵的實際尺寸如下：其中泵的高度為540mm.泵和座連接是通過泵箱下面的四個定位控用

2、螺栓連接，所以夾具的平臺也使用這種方法連接，做一個和泵箱底面等大的鐵板，鉆上四個和泵箱底座相匹配的通孔，泵的旋轉(zhuǎn)采用軸承式的旋轉(zhuǎn)，在平臺的對稱兩側(cè)制作兩個伸出的短軸，和軸承配合，做旋轉(zhuǎn)用，由于泵箱并不是唯一的，所以平臺和伸出軸的連接不采用焊接，而采用螺栓連接的辦法，平臺和伸出軸的設計如下：泵箱的高度為540mm，根據(jù)人的正常檢修習慣，泵的高度在1100mm比較合適，所以要在原來的基礎上提高560mm，去除板厚和銷軸的直徑，拖架中心的高度為500mm。拖架的設計如下：2、傳動裝置的設計1）傳動裝置的選擇選擇一：選擇簡單的定軸輪系傳動，通過人提供動力，詳細的圖如下：這種裝置的缺點是傳動比較簡單，但

3、是傳動比比較小，需要人的力的輸出比較大，而且外型尺寸比較大。選擇二：選擇千斤頂裝置，通過千斤頂提供動力，詳細的圖如下：此裝置的缺點是動力源難控制，遇到卡殼容易損壞設備，而且比較依賴液壓源，沒有電不能工作，局限性大。選擇三：選擇傳動比比較大的行星輪系傳動系統(tǒng)，通過人力提供動力，原理圖如下：該結(jié)構(gòu)傳動比大，比較省力，適合使用人力，外形尺寸小，便于安裝，在 條件下，將會自鎖。綜合以上三種選擇，相互比較，顯然第三種選擇比較合適，因此采用傳動比比較大的行星輪系傳動系統(tǒng)。2）行星輪系傳動系統(tǒng)的設計根據(jù)夾具架我們知道，行星傳動系統(tǒng)是以旋轉(zhuǎn)軸為中心，以地面為界限的一個圓柱型模型，中心高度為500，所以行星傳動

4、系統(tǒng)最大是一個半徑為500的圓柱物體。行星輪系有正號機構(gòu)和負號機構(gòu)兩種，當時為正好機構(gòu)，正號機構(gòu)的特點是：易獲得大的傳動比，且機構(gòu)的尺寸不至于過大；效率低甚至產(chǎn)生自鎖；適用于要求傳動比很大，傳遞動力不大的場合。當時為負號機構(gòu)，負號機構(gòu)的特點是：效率高、傳動比不太大；適用于動力傳動。泵體的最大重量為3000kg，使用過程中的最大扭距為，假設手把的長度為200mm,人的正常力量能達到50kg,輸入的扭距為， 假設傳動比為100，人輸出的最大力量為40.5kg，泵體需要旋轉(zhuǎn)90度，即人轉(zhuǎn)動手把25圈，比較結(jié)合實際，傳動比比較大，選擇正號機構(gòu)。1）由傳動比條件得：2）由同心條件得：3）由裝配條件得：齒

5、輪1和齒輪3的齒數(shù)之和是行星輪個數(shù)的整數(shù)倍，即（為行星輪的個數(shù)，為整數(shù)倍。）4）鄰接條件相鄰兩個行星輪的中心距大于行星輪齒頂圓的直徑根據(jù)尺寸限制，齒輪3得滿足選擇齒輪的大小按傳動比為100計算得出：齒輪嚙合時，有相同的模數(shù)m,設齒輪1、2的模數(shù)為，齒輪3、4的模數(shù)為。查齒輪的模數(shù)表可知只有當，適合標準模數(shù)，傳動機構(gòu)的半徑極限半徑為500，所以只能取1和1.25，選擇模數(shù)比較大的1.25齒輪的模數(shù)表模數(shù)標準系列（優(yōu)先選用）1、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12、14、16、20、25、32、40、50模數(shù)標準系列（可以選用）1.75、2.25、2.75、3.5、4.5、

6、5.5、7、9、14、18、22、28、36、45模數(shù)標準系列（盡可能不用）3.25、3.75、6.5、11、30則齒輪1的齒數(shù)為210，直徑為262.5；齒輪2的齒數(shù)為189，直徑為236.25；齒輪3的齒數(shù)為190，直徑為237.5；齒輪4的齒數(shù)為209，直徑為261.25。此傳動機構(gòu)的效率根據(jù)行星輪系傳動效率公式當齒輪1主動時 公式1當H主動時 公式2此行星輪系中，傳動比，為H固定時，傳動系統(tǒng)的效率，兩個齒輪嚙合的效率為0.96，有兩級齒輪嚙合，所以將已知條件代入公式1得傳動效率不是很低由此得出 ，其中M為扭距，為旋轉(zhuǎn)角速度人需要輸出的最大力為44kg3）限位結(jié)構(gòu)的設計夾具有兩個工作狀態(tài)

7、，一個是水平位置，另一個是垂直位置，目前夾具有一個自由度，能自由得繞軸旋轉(zhuǎn)，不能滿足使用要求，特設計限位裝置，要求簡單使用。1、水平位置夾具的設計在水平位置，夾具的合力矩為零，容易受到未來力的影響而發(fā)生轉(zhuǎn)動，必須在夾具的正反旋轉(zhuǎn)方向上都設置限位件，如果限位件不能和軸上線水平，在使用過程中會發(fā)生震動，屬于一種缺陷，所以在正轉(zhuǎn)方向上采用死的限位，而在反方向上采用旋轉(zhuǎn)的活限位，在限位件與夾具接觸的表面采用楔型，由于限位物件比較窄，將楔型焊接到夾具平臺的接觸面上。楔型斜度的選擇楔塊對限位部件的正壓力楔塊對限位部件的摩擦力在水平方向上摩擦力的分量要大于壓力的分量 即鋼和鋼的動摩擦系數(shù)為0.17，所以a的

8、角度要小于10度，在這種情況下限位部件沒有水平的受力，取a的角度為10度，當水平長度為100mm時，垂直高度為17mm，能夠滿足高度調(diào)節(jié)。2、垂直限位部件的設計當夾具垂直放置時，在泵體自身重力的作用下，旋轉(zhuǎn)方向上受到比較大的扭距，因此在這種情況下，只需在旋轉(zhuǎn)趨勢的方向加一個永久性的擋塊即可，要求兩擋塊和家具平臺同時接觸受力，示意圖如下：強度校核對整個過程的兩個部位進行強度校核，一個是和平臺焊接的旋轉(zhuǎn)軸，對它進行彎曲強度校核，另一個是對傳動系統(tǒng)中的軸進行扭轉(zhuǎn)的強度和剛度校核。1、對平臺的旋轉(zhuǎn)軸進行彎曲校核泵體的重量為3000kg，軸上所受到的彎曲力為泵體重量的一半，即：已知支撐銷軸的鐵板的厚度為

9、30，假設銷軸的受力距離為50，銷軸的直徑為60。銷軸的受力示意圖如下：根據(jù)力矩的平衡得由力的平衡得由受力示意圖，得出銷軸上各點的受力圖和力矩圖如圖可知，在AB段有最大力，在B點有最大力矩銷軸在受力過程中，受到彎曲正應力和彎曲切應力銷軸受到的彎曲正應力為B點的上下表面，有公式其中 M為受到的力矩，； 為橫截面上到中性軸的最遠距離，； 為截面面積對中性軸的慣性距。銷軸受到的彎曲切應力在AB段截面積的中性軸上，有公式其中 F為銷軸上受到的剪切力，F(xiàn)=24500N； 為橫截面積上部分面積對中性軸的靜距； 為截面面積對中性軸的慣性距； b為截面寬度，在中性軸上為截面的直徑，b=d?；喌茫航?jīng)常使用的材

10、料為40Cr，查表得，取安全系數(shù)為2，能夠滿足要求。2、對傳動系統(tǒng)中的軸的強度和剛度進行校核1）對傳動系統(tǒng)中的軸的強度進行校核由上可以看出，傳動系統(tǒng)中最大的扭距為輸出扭距，軸通常使用的材料為40Cr,查表可得它的扭轉(zhuǎn)疲勞應力，輸出軸的直徑為D,根據(jù)扭轉(zhuǎn)時的切應力公式 其中 T為軸上受到的扭距，； 是軸的抗彎截面系數(shù)，。可得最小軸的直徑為27mm.2）對傳動系統(tǒng)中軸的剛度進行校核剛度核算公式其中 T為軸上的扭距，； G為切變模量；40Cr的； 為橫截面積的極慣性距，查表得一般軸的允許扭轉(zhuǎn)角為0.5°1°/m取軸的最大直徑為37mm結(jié)語：此裝置有優(yōu)點也有缺點，優(yōu)點是使用起來方便

11、，只需要使用天車將泵體吊到平臺上，其余的檢修過程都不在使用天車，而且使用人力作為動力，安全性也得到了提高，既加快了檢修的速度，又使安全性得到了提高，缺點是加工比較繁瑣，此裝置的主要部位在傳動裝置，要求的精度比較高，不適合零散使用，適合經(jīng)常性使用。參考文獻1 西北工業(yè)大學機械原理及機械設計教研組編，濮良貴 ，紀明剛主編.機械設計學習指南（第四版）北京：高等教育出版社，2001.2 西北工業(yè)大學機械原理及機械設計教研組編，李育錫 主編.機械設計作業(yè)集（1）（2）（第二版）北京：高等教育出版社，2001.3. 徐步云，王懿德 主編.CAD在機械設計領域的應用基礎.香港：開益出版社.19974. 譚浩強 編著.C語言程序設計.北京：清華大學出版社.1998.5. 劉炳文 編著.Quick