RCB人字齒輪泵

1、一、緒論（一）液壓傳動的主要優(yōu)點有液壓傳動能方便地實現無極調速，調速范圍大。在相同功率下，液壓傳動能量轉換元件的體積較小，重量較輕。工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實現頻繁換向。便于實現過載保護，而且工作油液能使傳動零件實現自潤滑，故使用壽命長。操縱簡單，便于實現自動化。特別是和電氣控制聯合使用時，易于實現復雜的自動工作循環(huán)。液壓元件易于實現系列化，標準化和通用化。（二）液壓傳動的主要缺點如下液壓傳動中的泄漏和液體的可壓縮性使傳動無法保證嚴格的傳動比。液壓傳動有較多的能量損失（泄漏損失，摩擦損失等），故傳動效率不高，不宜作遠距離傳動。液壓傳動對油溫的變化比較敏感，不宜在很高的和很低的溫度下工作。依然

2、壓傳動時出現故障時不易找出原因。液壓傳動是依靠液體在密封容積變化中的壓力能實現運動和動力傳遞的。液壓傳動裝置本質上是一種能量轉換裝置，它先將機械能轉換為便于輸送的液壓能，后又將液壓能轉換為機械能做功。（三）液壓能傳動系統(tǒng)由以下五個部分組成：動力元件 動力元件即液壓泵，它將原動機輸入的機械能轉換為流體介質的壓力能，其作用是為液壓系統(tǒng)提供壓力油，是系統(tǒng)的動力源，本次設計的RCB人字齒輪油泵即為動力元件。執(zhí)行元件 執(zhí)行元件是指液壓缸或液壓馬達，它是將液壓能轉換為機械能的裝置，其作用是在壓力油的推動下輸出力和速度（或力矩和轉速），以驅動工作部件?？刂圃?包括各種閥類，如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥。這類元

3、件的作用是用以控制液壓系統(tǒng)中的油液壓力，流量、流動方向，以保證執(zhí)行元件完成預期工作，本次設計中用到了溢流閥，來控制油液的流量和壓力。輔助元件 包括油箱、油管、過濾器以及各種指示器和控制儀表。它們的作用是提供必要的條件使系統(tǒng)得以正常工作和便于監(jiān)測控制。工作介質 工作介質即傳動液體，通常稱液壓油，液壓系統(tǒng)就是通過工作介質實現運動和動力傳遞的。（四）對各類液壓泵的性能比較及應用：齒輪泵 工作壓力小于20Mpa，容積效率為0.700.50，總效率為0.600.85，不能進行流量調節(jié)，流量脈動率較大，自吸特性較好，對油的污染不敏感，噪聲大，單位功率造價低，應用于機床，工程機械，農機，航空，船舶，一般機械

4、。雙作用葉片泵 工作壓力在6.321Mpa之間，容積效率為0.800.95，總效率為0.750.85，不能調節(jié)流量，流量脈動率小，自吸特性較差，對油的污染敏感，噪聲小，單位功率造價中等，應用于機床注塑機、液壓機、起重運輸機械、工程機械、飛機。限壓式變量葉片泵 工作壓力小于等于7Mpa，容積效率0.800.90，總效率0.700.85，能進行流量調節(jié)，流量脈動率中等，自吸特性較差，對油的污染敏感，噪聲較大，單位功率造價較高，應用于機床注塑機。軸向柱塞泵 工作壓力2035Mpa，容積效率0。900.98，總效率0.850.95，能進行流量調節(jié)，流量脈動率中等，自吸特性較差，對油的污染敏感，噪聲大，

5、單位造價高，應用于工程機械、鍛壓機械、起重運輸機械、礦山機械、冶金機械、船舶、飛機。徑向柱塞泵 工作壓力1020Mpa，容積效率0.850.95，總效率0.750.92，能調節(jié)流量，流量脈動率中等，自吸特性差，對油的污染敏感，噪聲大，單位功率造價高，應用于機床、液壓機、船舶機械。螺桿泵 工作壓力小于10Mpa，容積效率0.750.95，總效率0.700.85，不能進行流量調節(jié)，流量脈動率很小，自吸特性好，對油的污染有很小的敏感度，噪聲很小，單位功率造價很高，應用于精度很高的機床，精密機械、食品、化工、石油、紡織等機械。（五）液壓傳動的應用和發(fā)展前景： 液壓傳動相對于機械傳動來說，是一門新的技術

6、。如果從1795年世界上第一臺水壓機誕生算起，液壓傳動已有200年的歷史。然而，液壓傳動的真正推廣使用是最近50多年的事。特別是本世紀前大概是上世紀60年代以后，隨著科學原子能科學，空間技術，計算機技術的發(fā)展，液壓技術也得到了很大的發(fā)展，滲透到了國民經濟的各個領域之中，在工程機械、冶金、軍工、農機、汽車、輕紡、船舶、石油、航空和機床工業(yè)中，液壓技術得到了普遍的應用。當前，液壓技術正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低耗能、經久耐用、高度集成化等方向發(fā)展；同時，新型液壓元件的應用，液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計，計算仿真和優(yōu)化，微機控制等工作，也日益取得顯著的成果。我國的液壓工業(yè)開始于上世紀50年

7、代，其產品最初用于機床和鍛壓設備，后來又用于拖拉機和工程機械。自1964年開始從國外引進液壓元件生產技術，同時自行設計液壓產品以來，我國的液壓件生產已形成系列，并在各種機械設備上得到了廣泛使用。目前，我國機械工業(yè)在認真消化，推廣從國外引進的先進液壓技術的同時，大力研究開發(fā)國產液壓件新產品（如中高壓齒輪泵，比例閥，疊加閥及新系列中高壓閥），加強產品質量可靠性和新技術應用的研究，積極采用國際標準和執(zhí)行新的國標，合理調整產品結構。對一些性能差的不符合國標的液壓產品進行淘汰，可以看出，液壓傳動技術在我國的應用與發(fā)展已進入一個嶄新的歷史階段。（六）零件圖內容零件圖一般包括四個以下方面的內容1 圖形 用一

8、組圖形包括局部視圖，剖面圖，局部放大圖和簡化畫法等準確清楚和簡便地表達出零件的結構形狀。2 尺寸正確完整清晰合理地表達出組成零件各種形狀的大小及相對位置尺寸。即使提供制造和檢驗零件所需的主要尺寸。3 技術要求將制造零件要達到的質量要求（如表面處理等）。用規(guī)定的符號數字或文字，準確簡明地表達出來以便用代號標準在圖中的技術要求，可用文字寫在標題欄的上方或左右。4 標題欄標題欄在圖樣的右下面可以填寫零件的名稱、數量、比例、圖號及設計審核，批準人員的簽名、日期等二 、RCB人字齒輪油泵工作原理及技術參數（一）工作原理人字齒輪的兩端皆由端蓋罩住，泵體、端蓋和齒輪之間形成了密封容腔，并由兩個齒輪的齒面接觸

9、線將左右兩腔隔開，形成了吸、壓油腔。當齒輪按順時針方向旋轉時，座車吸油腔內的輪齒相繼脫開嚙合，使密封容積增大，形成局部真空，油箱中的油在大氣壓力作用下進入吸油腔，并被旋轉的輪齒帶入右側。右側壓油腔的輪齒則不斷進入嚙合，使密封容積減小，油液被擠出，通過壓油口排油。（二）技術參數:人字齒輪油泵型 號公稱流量 l/min公稱壓力 Mpa轉 數r/min容積效率 %吸入高度 mmRCB-25250.6396090750人字齒輪油泵裝置（電動機）型 號功率 kw轉數 r/min總量 kgY90L-61.191062.5三、人字齒輪各參數確定1. 模數:mt=(0.40.6) mt=2.5mmmn=mt

10、cos36°=2.5×0.81=2mm 擴大mn使mn=5mm以提高輪齒抗彎曲程度.2.齒數:Z=123.分度圓直徑: 4.齒輪寬度:b/d=d=(0.90.4)b=6730mm取b=50mm5.中心距:6.齒頂圓直徑:da=d+2mn=74+10=84mm7.齒根圓直徑:df=d-2df=74-2×1.25mn=61.58.卸除困油溝槽尺寸:C=C¯mn=1.71×5=8.55mmY=3×10×5×25×960=0.36mm9.齒輪油泵單位齒寬每轉理論輸油率(cm³/min):=89.15&#

11、215;10³×5=11.143cm³/min10.齒輪油泵理論輸油率: =bn=50×960×11.43×10=54.86L/min11.齒輪齒側間隙:=0.08mn=0.08×5=0.4mm12.油泵驅動功率:N=1.1kw13.驗算齒輪圓周速度是否在允許范圍內:V=D1n/1000×60=3.14×960×84/1000×60=4.22m/s(合格)14.嚙合角:=30°15.螺旋角:=36°單個斜齒輪主要參數如下:mnZdbadadf512745074846

12、1.536°30°三、各零件強度的校核及設計（一）人字齒輪的校核1 齒輪材料的確定 為了使傳動結構緊湊，選用硬齒面的齒輪傳動，齒輪材料為20CrMnTi滲碳淬火，HRC=58.因為是普通傳動由表6-13（機械設計基礎）選8級精度，要求齒面粗糙度Ra3.26.3m.圓周速度v10m/s.人字齒輪的強度校核 校核齒面接觸疲勞強度，按下面公式校核 H =3.17ZE H許用接觸應力 H H= N/mm2由圖6-27查得H=1500 N/mm2計算應力循環(huán)次數N1=1.5X108，由圖6-28查得壽命系數ZN=1.1，由表6-10查得SH=1.25,由表6-7查得ZE=189.9所

13、以 H= =1320N/mm2。故H=3.17189.9=1010.98 H 斜齒輪圓周速度：因此選用8級精度合適。結構圖見圖3-1 。圖3-1 （二）傳動軸的設計及校核選擇軸的材料并確定許用應力 選用45鋼正火處理，由表12-1（機械設計基礎）查得強度極限 B=600 N/mm2，由表12-3查得起許用彎曲應力 B=55 N/mm2確定軸輸入端直徑 按扭轉強度估算走輸入端直徑由表12-2取c=110,則d=11.5mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=11.5X(1+5%)=12mm 和聯軸器相配合長度定為28mm軸的結構設計 輸入軸的設計及校核第一段：即和聯軸器相配合長度為28mm，直徑為

14、12mm倒角C1=2mm，但因其穿過端蓋，所以取其長為65mm。第二段：取其直徑為18mm，車有螺紋，與之配合的是圓螺母GB810-88 M18X1.5，考慮軸承于與螺母應有一定距離使之發(fā)生干涉的可能性消除，則取套筒長度為7mm，該段軸長度為20mm。第三段：取直徑為25mm，長為7mm。初選GB276-89深溝球軸承，其內徑為25，寬為9mm。第四段：取直徑為27mm，長為12mm第五段：取直徑為30mm，長為98mm第六段：取直徑為34mm，長為10mm第七段：取直徑為25mm，長為7mm第八段：取直徑為18mm，長為20mm由上述軸各段長度可計算出軸的總長度為： L=65+20+7+27

15、+98+10+7+20+0=254mm結構圖見圖3-2 。圖3-2（三）軸承的選擇及校核： 因人字齒輪只受徑向載荷，所以可以選用深溝球軸承（GB276-89），查得Cr=5.65kn,Cor=3.68kn 計算當量動負荷p:因為A=0，取fp=1，由式（11-1）得p=fpXR=1X1X211.04=211.04N 計算軸承壽命Lh：因軸承工作溫度正常由式（11-5a）,可得軸承壽命Lh為: Lh= ( )3=333208h軸承基本額定壽命大于預期壽命，可以不必重新選型。（四）鍵的選擇及校核 平鍵的類型和尺寸的選擇a. 對于第一段軸，根據軸直徑d=12mm,從表12-4中查得鍵截面尺寸為b=4

16、mm，h=4mm，L=20mm,t=2.5mm。b. 對于第五段軸，根據軸直徑d=30mm,從表12-4中查得b=8mm,h=7,L=80mm.t=4mm校核擠壓強度：由式 p= p 對于第一段軸中的鍵l=L-b=20-4=16mm，由表12-5查得許用擠壓應力 p=100120N/mm2，則p=56.98N/mm2< p 對于第五段軸中的鍵l=L-b=80-8=82mm p=2.54N/mm2 故兩鍵擠壓強度足夠 詳見下表：平 鍵輸入軸第二根軸bXhXLXtbXhXLXtbXhXLXt4X4X20X2.58X7X80X48X7X80X4（五）軸的尺寸參數的修訂因考慮裝配精度及裝拆軸上零

17、件和定期檢修軸承的需要，對原始人字齒輪泵的結構進行了一些改進，所以軸上的一些尺寸參數有些相應的修訂，詳細參數如下表：輸入軸參數段號直徑121825274830272518長度652072149722720（六）深溝球軸承的參數：深溝球軸承（GB276-89）軸承型號dDBCr(kw)Cor(kw)1000905254295.653.68（七）彈簧的設計及計算 選用熱卷壓縮彈簧(RY)GB1239.6-92,材料為60Si2Mn. 旋繞比C的推薦值確定 C=5 彈簧許用應力p: 0.5b=0.5X1422=711彈簧絲直徑的確定 K=+=1.31 d1.61=2.38 d取4。有效圈數的確定 n

18、=7.5彈簧自由高度H0: 壓縮彈簧兩端磨平。 H0=pn+d=6.25X7.5+4=50.86總圈數n1的確定 H1= H0-f1=49.05 H1= H0-f2=50.86-5.7=45.16彈簧參數表如下±彈簧（GB1239.6-92）剖面直徑（d）4彈簧中徑（D）20有效圈數（n）7.5總圈數（n1）9.5±0.5節(jié)距（p）6.25壓縮到的高度49.3彈簧總高55±1（八）泵體的結構設計泵體是齒輪泵的主要零件，在它的內部裝有主動齒輪軸、從動齒輪軸等零件、軸上裝有齒輪；泵體在主動齒輪軸的伸出端有填料盒，用壓蓋壓緊；另一端有泵蓋等零件。泵體的結構可分為泵體、進

19、油口、出油口、從動軸支承、填料盒、底板等幾個部分。（1）泵體：為了容納兩嚙合齒輪與泵體相配合，泵體內腔作成中空圓柱體；為了減少加工面，與泵蓋接觸的一面作成凸臺，該面上配置八個螺釘孔連接泵蓋，并用兩個側板定位。泵體見圖3-3。圖3-3（2）進、出油口：齒輪工作時，一邊進油、一邊出油，因此集油腔兩側要配置進出油口，其形狀為中空圓柱體，用法蘭連接。進出油口見圖3-4。圖3-4 （3）填料盒：為了防止液體外溢和污物進入泵體，在主動齒輪軸伸出泵體外作一個填料盒，兩旁有連接螺紋孔，內腔為圓柱孔，填料放與其中，經壓蓋壓緊后起密封作用。填料盒見圖3-5，壓蓋見圖3-6。圖3-5圖3-6（4）底板：泵體底部配置

20、一塊底板該板旁邊有螺栓孔和沉孔，以便用螺栓把齒輪固定在機器上，底板呈長方形，底面中部有凹槽以減少加工面，并有長方形空腔，目的是減+輕重量，使壁厚不致相差太大。底板見圖3-7。 圖3-7 溢流閥：溢流閥的主要功能是自動控制泵的卸荷或加載。鑒于卸荷溢流閥的功用，要求卸荷壓力與加載壓力之間存在一定差別。差值過小，則泵的卸荷與加載動作過于頻繁；差值過大，則系統(tǒng)壓力變化太大。（Pa） （524） 式中，Ac為先導閥座孔的面積（m2）；Ky、Kx分別為主閥和先導閥彈簧的剛度（N/m）；y0、x0分別為主閥和先導閥的預壓縮量（m）；y、x分別為主閥和先導閥閥口的開度（m）；Ff為主閥與閥體間的摩擦力（N）；G為主閥芯自重（N）。溢流閥體見圖3-8，3-9。閥芯見3-10。圖3-8圖3-9圖3-10四、參考文獻1、互