150MPa手動液壓泵的設(shè)計及運(yùn)動仿真【含CAD圖紙、PROE三維】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 摘要 液壓泵是向液壓系統(tǒng)提供一定流量和壓力的油液的動力元件，它是每個液壓系統(tǒng)中不可缺少的核心元件，合理的選擇液壓泵對于液壓系統(tǒng)的能耗、提高系統(tǒng)的效率、降低噪聲、改善工作性能和保證系統(tǒng)的可靠工作都十分重要。 本設(shè)計對柱塞泵進(jìn)行了分析，主要分析了柱塞泵的分類,對其中的結(jié)構(gòu)，例如，柱塞的結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行了分析和設(shè)計，還包括它們的受力分析與計算。還有對缸體的材料選用以及校核很關(guān)鍵。該設(shè)計最后對柱塞泵的優(yōu)缺點進(jìn)行了整體的分析，對今后的發(fā)展也進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵詞：柱塞泵，高壓，運(yùn)動仿真。 Abstract Liquid's pressing a pump is the motive component of oil liquid which presses system to provide certain discharge and pressure toward the liquid, it is each core component that the liquid presses the indispensability in the system, reasonable of choice liquid's pressing a pump can consume an exaltation the efficiency of the system to lower a bad voice and an improvement work function and assurance system for liquid pressing system of dependable work all very important. This design filled a pump to carry on toward the pillar to the stalk analytical, mainly analyzed stalk to fill the classification of pump toward the pillar; as to it's win of structure, to carry on analysis and design, also include their is analyze by dint with calculation. The material which still has a body to the urn chooses in order to and school pit very key.That design end filled the merit and shortcoming of pump to carry on whole analysis toward the pillar to the stalk and also carried on an outlook to aftertime's development. Keyword: The pillar fills a pump, high presses, motion simulation 目錄 引言 1 第一章 超高壓液壓技術(shù)的特點 3 1.1超高壓技術(shù) 3 1.1.1超高壓小流量 3 1.1.2采用柱塞結(jié)構(gòu) 3 1.1.3要求專用的液壓介質(zhì) 3 1.1.4要求嚴(yán)格的密封 3 1.2超高壓液壓及其裝置 4 1.2.1超高壓泵 4 1.2.2密封材料 4 第二章 柱塞泵主要結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 2.1手動液壓泵的主要結(jié)構(gòu)與各部分的作用 5 2.2柱塞泵工作原理 5 2.3單級柱塞泵主要性能參數(shù) 6 2.4初步計算 6 2.5活塞設(shè)計 8 2.5.1穩(wěn)定性與強(qiáng)度校核 8 2.5.2柱塞均壓槽 8 2.5.3配合的選用 9 2.6缸筒計算 10 第三章 柱塞泵的其他零件設(shè)計與選擇 13 3.1活塞桿 13 3.2油箱 14 3.3快換接頭選擇 15 3.4溢流閥 17 3.5單向閥 19 3.6密封圈 20 3.7鎖緊螺母 22 3.8膠管 22 3.9 壓力表 24 第四章PRO/ENGINEER對手動液壓泵的仿真 25 結(jié)論 27 參考文獻(xiàn) 28 謝辭 29 引言 隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓傳動也越來越廣，而作為液壓傳動系統(tǒng)心臟的液壓泵就顯得更加重要了。在容積式液壓泵中，惟有柱塞泵是實現(xiàn)高壓﹑高速化﹑大流量的一種最理想的結(jié)構(gòu)，在相同功率情況下，徑向往塞泵的徑向尺寸大、徑向力也大，常用于大扭炬、低轉(zhuǎn)速工況，做為按壓馬達(dá)使用。而柱塞泵結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，另外柱塞泵易于變量，能用多種方式自動調(diào)節(jié)流量，流量大。由于上述特點，柱塞泵被廣泛使用于工程機(jī)械、起重運(yùn)輸、冶金、船舶等多種領(lǐng)域。航空上，普遍用于飛機(jī)液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)及航空發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)中。是飛機(jī)上所用的液壓泵中最主要的一種型式。在使用配套油缸及專用工具的情況下，可以進(jìn)行各種作業(yè)，例如起重、彎形、校直、剪切、鉚合、裝配、拆卸及一些建筑施工、軍事施工等。泵站的主要特點是:高壓、手動、超小型，攜帶方便，操作簡單，應(yīng)用范圍廣。 高壓小流量手動泵以其體積小、操作簡單、使方便、安全性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于煤炭冶金、石化、電力、機(jī)械等行業(yè)，是一種簡單方便的液壓動力源。以前，在我國使用的手動泵多為中等壓力，高壓的最大壓力為70M Pa。為提高我國大型裝備的安裝水平，上世紀(jì)的90年代，我國機(jī)電行業(yè)引進(jìn)國外的先進(jìn)裝配和緊固技術(shù)，在大型設(shè)備的裝配與安裝中，利用液壓技術(shù)，采用高強(qiáng)度的液壓螺母、液壓拉緊裝置、液壓扳手和液壓調(diào)整器作為機(jī)電設(shè)備的緊固(件)和拆裝工具，作為液壓螺母和液壓拉緊裝置等的輔助工具的超高壓手動泵也同時引進(jìn)。這種泵工作壓力為150M Pa,排量為:1.6-26cm/次左右，帶油總重量為l0kg左右。使用表明這種泵靈活方便、勞動強(qiáng)度低、耐用事故率少，是一種理想的小流量超高壓液壓動力源。 柱塞式液壓泵是靠柱塞在柱塞腔內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動，改變柱塞腔容積實現(xiàn)吸油和排油的。是容積式液壓泵的一種。柱塞式液壓泵由于其主要零件柱塞和缸休均為圓柱形，加工方便配合精度高，密封性能好，工作壓力高而得到廣泛的應(yīng)用。泵的內(nèi)在特性是指包括產(chǎn)品性能、零部件質(zhì)量、整機(jī)裝配質(zhì)量、外觀質(zhì)量等在內(nèi)的產(chǎn)品固有特性，或者簡稱之為品質(zhì)。在這一點上，是目前許多泵生產(chǎn)廠商所關(guān)注的也是努力在提高、改進(jìn)的方面。而實際上，我們可以發(fā)現(xiàn)，有許多的產(chǎn)品在工廠檢測符合發(fā)至使用單位運(yùn)行后，往往達(dá)不到工廠出廠檢測的效果，發(fā)生諸如過載、噪聲增大，使用達(dá)不到要求或壽命降低等等方面的問題；而泵在實際當(dāng)中所處的運(yùn)行點或運(yùn)行特征，我們稱之為泵的外在特性或系統(tǒng)特性。 正如科學(xué)技術(shù)的發(fā)展一樣，現(xiàn)階段科技領(lǐng)域中交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科越來越豐富，跨學(xué)科的共同研究是十分普遍的事情，作為泵產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展亦是如此。以屏蔽式泵為例，取消泵的軸封問題，必須從電機(jī)結(jié)構(gòu)開始，單局限于泵本身是沒有辦法實現(xiàn)的；解決泵的噪聲問題，除解決泵的流態(tài)和振動外，同時需要解決電機(jī)風(fēng)葉的噪聲和電磁場的噪聲；提高潛水泵的可靠性，必須在潛水電機(jī)內(nèi)加設(shè)諸如泄漏保護(hù)、過載保護(hù)等措施；提高泵的運(yùn)行效率，須借助于控制技術(shù)的運(yùn)用等等。這些無一不說明要發(fā)展泵技術(shù)水平，必須從配套的電機(jī)、控制技術(shù)等方面同時著手，綜合考慮，最大限度地提升機(jī)電一體化綜合水平。 柱塞式液壓泵的顯著缺點是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零件制造精度高，成本也高，對油液污染敏感。這些給生產(chǎn)、使用和維護(hù)帶來一定的困難。 第一章 超高壓液壓技術(shù)的特點 1.1超高壓技術(shù) 1.1.1超高壓小流量 超高壓液壓技術(shù)主要發(fā)揮超高壓液壓壓力的優(yōu)勢，當(dāng)超高壓液壓機(jī)械或系統(tǒng)以一定的功率工作時,由于使用的壓力很高，所以流量就很小，其流量一般在1L/min左右。以極高的壓力在很小的流量下工作是超高壓技術(shù)的一大特征。 1.1.2采用柱塞結(jié)構(gòu) 超高壓壓力是對液體介質(zhì)實施強(qiáng)大的作用力產(chǎn)生的，無論在超高壓泵和增壓器中，升壓元件幾乎都采用柱塞副結(jié)構(gòu)。柱塞副對超高壓力下的密封也具備良好的適應(yīng)性。徑向柱塞泵是活塞或柱塞的往復(fù)運(yùn)動方向與柱塞缸中心軸垂直的柱塞泵。徑向柱塞泵是利用與傳動軸垂直的柱塞在柱塞孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動所產(chǎn)生的容積變化來進(jìn)行工作的。由于柱塞和柱塞孔都是圓形零件，加工時可以達(dá)到很高的精度配合，因此容積效率高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，流量均勻性好，噪聲低，工作壓力高等優(yōu)點。由于徑向泵結(jié)構(gòu)上的特點，確定了徑向柱塞泵比軸向柱塞泵耐沖擊、壽命長、控制精度高。徑向結(jié)構(gòu)設(shè)計克服了如軸向柱塞泵滑靴偏磨的問題。使其抗沖擊能力大幅度提高。 1.1.3要求專用的液壓介質(zhì) 一般的液壓油在超高壓力下流動性銳減，體積壓縮量不可忽視，后者在極大程度上影響著系統(tǒng)的容積效率。所以一般壓力油在超高壓力下難以正常工作，應(yīng)該選用在超高壓力下具有良好流動性和最小體積壓縮量的特殊專用介質(zhì)。 1.1.4要求嚴(yán)格的密封 在超高壓力下要求所有的密封環(huán)節(jié)和元件具有高的強(qiáng)度，否則極易擊穿。由于液壓介質(zhì)在升壓過程中會釋放能量，致使密封環(huán)節(jié)和密封部位瞬時升溫，所以超高壓力下的密封必須具有良好的耐熱性。 1.2超高壓液壓及其裝置 1.2.1超高壓泵 當(dāng)壓力為35MPa時，一般的齒輪泵、葉片泵和柱塞泵就難以保證良好的工作性能，因此，這些泵不能作為超高壓泵使用。只有特殊設(shè)計的柱塞泵才能產(chǎn)生和保證100MPa以上的超高壓力。一般100MPa左右的液壓壓力可用閥配流式軸向或徑向柱塞泵產(chǎn)生，也可用單柱塞的手動泵建立，但手動超高壓泵的排量很小。每次手動僅能獲得數(shù)毫升的油液輸出。通常超高壓力為100MPa左右的閥配流式軸向或徑向柱塞泵以電機(jī)為動力，也有采用小型內(nèi)燃機(jī)為動力的。 　　液壓壓力超過120MPa的超高壓泵多采用曲柄連桿式軸向柱塞泵，但也有用徑向柱塞泵的。 1.2.2密封材料 在超高壓力下的密封材質(zhì)受到強(qiáng)烈的擠壓，易于產(chǎn)生塑性流變。升壓過程中液體介質(zhì)會發(fā)熱，由于超高壓升壓壓差大，瞬時溫升高，促使塑性流變加劇，造成密封材料變形量大甚至擊穿。而超高壓力下的密封材質(zhì)的彈性喪失也將使密封性能急劇下降。所以一般的密封材質(zhì)是難以承受苛刻的超高壓條件的。當(dāng)壓力在100MPa以下時，塑性材料如橡膠、皮革、氟塑料尚可使用。當(dāng)壓力高于100MPa時則需采用具有一定韌性的硬質(zhì)材料如鋁、紫銅、鉛鈹青銅等。 第二章 柱塞泵主要結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1手動液壓泵的主要結(jié)構(gòu)與各部分的作用 手動油泵由以下幾部分組成：1、泵體部分；2、手柄部分：3、油箱；4、注油和卸油裝置；5連接部分 1、泵體部分：泵體部分是油泵的主要部分，高壓工作腔、低壓工作腔、兩個單向閥 、高壓溢流閥(安全閥)、低壓溢流閥、油口等都在上面。各處孔有機(jī)地聯(lián)系在一起。兩個單向閥是防止壓力油回流。低壓閥和高壓閥的作用是壓力控制，分別將壓力控制在2MPa和150MPa。 2、手柄部分：主要由壓桿組成?？績蓚€銷子與泵體，靠滑套和銷與柱塞桿連接，進(jìn)而柱塞桿與柱塞螺紋連接。手動力作用在壓桿上，帶動柱塞作往復(fù)運(yùn)動，產(chǎn)生油液的壓力。 3、油箱：存儲油液 4、注油和卸油裝置：在后座或油箱上面裝有注油和卸油裝置，可以方便的注卸油液。 5、連接部分:是連接油泵和油缸輸送壓力油液的部件。在不使用時，快速連接頭與油缸脫開，油缸接頭處用接頭堵上，以防污物進(jìn)入油管和油缸。 2.2柱塞泵工作原理 如圖： 圖2-1 柱塞泵工作原理 當(dāng)手柄9運(yùn)動時帶動低壓泵2高壓泵l，同時供油，液壓油充滿工作腔后壓力逐漸升高，當(dāng)壓力升高到調(diào)定壓力時，溢流閥7開啟，低壓泵2的液壓油回到油箱。此時，液壓油基本充滿工作腔，由高壓柱塞繼續(xù)小流量地供油提高壓力當(dāng)壓力達(dá)到額定工作壓力時，安全閥5開啟，系統(tǒng)保持最高的工作壓力。 2.3單級柱塞泵主要性能參數(shù) 給定設(shè)計參數(shù)： 額定高壓壓力 額定排量 =1.6mL/次 額定低壓壓力 額定排量 =26mL/次 最大手搖力 2.4初步計算 如圖： 圖2-2 根據(jù)設(shè)計手冊： 手操作力=350N 根據(jù)體積小、攜帶方便的原因： 取， （2-1） （2-2） 為活塞高壓段直徑） 取 那么 取一次拉壓的角度為～ 所以其行程為 柱塞泵高壓額定是指壓桿從與水平位置50到0時，柱塞高壓腔所排出油液的容積，即 （2-3） 低壓柱塞直徑大，排量就大，工作強(qiáng)度小，工作效率高，當(dāng)直徑太大結(jié)構(gòu)不合理。 取低壓柱塞直徑 低壓腔排量 （2-4） 通過上述分析計算，可以綜合得出該手動泵性能參數(shù) 額定工作壓力/Mpa 150 高壓段直徑/mm 7.5 低壓段直徑/mm 25 手柄長度/mm 565 最大手搖力/N 350 2.5活塞設(shè)計 圖2-3 活塞 2.5.1穩(wěn)定性與強(qiáng)度校核 首先選擇材料，手動泵柱塞直徑非常小，只有7.5mm，承受壓力又較高（6600N），因此，必須選用高強(qiáng)度材料。 柱塞工作時，在缸筒內(nèi)要進(jìn)行多次往復(fù)運(yùn)動，要求柱塞有較高的硬度與耐磨性，從而保證良好的密封性能，選用合金鋼40Cr為為柱塞材料。 對于中小柔度桿，高強(qiáng)度鋼能提高其穩(wěn)定性，就不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核，只進(jìn)行壓縮強(qiáng)度校核即可。 根據(jù)材料查得： 取安全因素n=2.2 則 （2-5） 強(qiáng)度足夠，因此，取柱塞材料為40Cr合金鋼。 2.5.2柱塞均壓槽 高壓柱塞泵中往往在柱塞表面開有環(huán)行均壓槽，起均衡側(cè)向力﹑改善潤滑條件和存儲贓物的作用。均壓槽的尺寸常?。荷頷=0.3～0.7mm；間距t=2～10mm。取h=0.4mm；間距t=2mm，取3個槽。 實際上，由于柱塞受到的徑向力很大，均壓槽的作用并不明顯，還容易滑傷缸體上柱塞孔壁面。因此，目前許多高壓柱塞泵中的柱塞不開設(shè)均壓槽 2.5.3配合的選用 根據(jù)使用要求確定配合的類型：設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)具體的使用要求確定是采用間隙、過渡還是過盈配合?？?、軸之間有相對運(yùn)動要求時，一定要選擇間隙配合；孔、軸之間無相對運(yùn)動時，應(yīng)視具體的工作要求而確定是采用過盈還是過渡或間隙配合?；钊c活塞缸間的配合，由于活塞是合金鋼的，所以采用間隙配合。 確定基本偏差的方法有三種，試驗法、計算法和類比法。三種方法都有各自不同的優(yōu)缺點，在機(jī)械精度設(shè)計中，類比法就是以與設(shè)計任務(wù)同類型的機(jī)器或機(jī)構(gòu)中經(jīng)過生產(chǎn)實踐驗證的配合作為參考，并結(jié)合所設(shè)計產(chǎn)品的使用要求和應(yīng)用條件的實際情況來確定配合。該次設(shè)計為變型設(shè)計，所以采用類比法。活塞與活塞缸間的配合，在此我選用配合公差H8/f7 2.6缸筒計算 圖2-4 泵體 活塞直徑與缸筒內(nèi)徑一致。 缸筒是液壓缸的主要零件，它與通道，油口等構(gòu)成密封的容腔，用以容納壓力油液，同時它還是活塞的運(yùn)動“軌跡”。 制作缸筒采用45#調(diào)質(zhì)鋼 表2-1 合金鋼材料性能 鋼號 化學(xué)成分% 試樣毛坯尺寸/mm 力學(xué)性能 C 1MPa 1% 45 0.42~0.50 ～850 500 14 30 ～40 ～800 430 16 35 ～100 ～780 370 17 40 ～250 ～740 345 18 35 ～580 ～740 345 17 17 取>40~100 （2-6） 在不考慮公差和腐蝕余量的情況下，取徑向壁厚 （2-7） 故當(dāng)缸筒壁厚為10mm時，符合上式。 缸筒底部厚度為 （2-8） 取 (1) 缸筒內(nèi)徑D采用H7或H8級配合，表面粗糙度至一般為，都需要研磨。 (2) 熱處理，調(diào)質(zhì)，硬度 (3) 缸筒內(nèi)徑D的圓度、錐度、圓柱度不大于內(nèi)徑公差之半 (4) 缸筒直線公差在500mm長度上不大于0.03mm (5) 缸筒端面對內(nèi)徑的垂直度在直徑100mm上下不大于0.04mm，此外，還有通往油口的內(nèi)孔必須倒角，不允許有飛邊、毛刺，以免劃傷密封件 第三章 柱塞泵的其他零件設(shè)計與選擇 3.1活塞桿 圖3-1 活塞桿 活塞桿時液壓缸傳遞力的重要零件。它承受拉力、彎曲應(yīng)力和振動沖擊等多種作用力，必須有足夠的強(qiáng)度與剛度，由于本次采用人力為動力源，所以對液壓缸無速比要求。 活塞桿直徑～～ （3-1） 在此初步取 材料選40Cr （3-2） 故取 3.2油箱 圖3-2 油箱 油箱時液壓系統(tǒng)中不可缺少的元件之一，它除了儲油外，還起散熱和分離有中泡沫，雜質(zhì)等作用。油箱必須具有足夠大的容積，以滿足散熱要求，停車時能容納液壓系統(tǒng)所有油液，而工作時又保證適當(dāng)?shù)挠鸵阂?。為保持油液清潔，安裝位置要便于拆卸與清洗。吸油管應(yīng)插入油面以下，以防止吸油管吸空和回油沖濺產(chǎn)生氣泡。油箱底部要距地面150mm以上，易以便散熱、放油和搬移。為了防銹、防凝水，油箱內(nèi)壁應(yīng)涂耐油防銹涂料。 為了支撐手桿，根據(jù)手桿的長度和位置，設(shè)計油箱長430mm，高度125.5mm.油箱油口為了配合快速接頭，采用M10的螺紋。 注油孔放在油箱頂部，卸油口放在油箱側(cè)面底部，方便注油和卸油。 壁厚取5mm. 油箱一般為長六面體箱體，中小型油箱用鋼板直接焊成，大型油箱必須先用角鋼焊成骨架，然后在焊上鋼板制成。當(dāng)容量在100L以內(nèi)時，其壁厚為3毫米；容量在100~320L時，壁厚為3~4毫米；容量大于320L時，壁厚為4~6毫米。油箱的內(nèi)壁必須進(jìn)行處理。新油箱須經(jīng)過噴丸、酸洗和表面清洗等，其內(nèi)壁也可以涂一層與工作液相容的塑料薄膜或耐油涂料。油箱的容量應(yīng)能保證在設(shè)備的液壓系統(tǒng)內(nèi)充滿油液時，其液面（最低液面）高于濾油器上端200毫米以上；在設(shè)備的液壓系統(tǒng)停止運(yùn)動時，油箱的液面不應(yīng)超過油箱高度的80%；而當(dāng)液壓系統(tǒng)的油液全部返回油箱時，油液不可以溢出油箱外。 3.3快換接頭選擇 圖3-3 快換接頭 快速接頭，是一種不需要工具就能實現(xiàn)管路連通或斷開的接頭?？焖俳宇^可分為：空氣用快速接頭、氧氣燃料氣體用快速接頭、氣體液體共用快速接頭、油壓用快速接頭、惰性氣體用快速接頭、冷卻水溫油用快速接頭、半導(dǎo)體快速接頭。其特點時管件與接管連接，接管有借有還螺母扣壓在接頭體上，它們之間采用O形密封圈密封。接頭體采用圓錐用管螺紋與被連接體（元件安裝底板或管式元件的油口等）連接。接頭體的錐螺紋用聚四氟乙烯密封帶纏繞一至二層旋入被連接體內(nèi)。這樣，拆卸時松開螺母即可，不必卸下接頭體。這種管接頭結(jié)構(gòu)簡單、拆卸方便。 采用直通式管接頭JB/T 966-2005，管接頭時管件之間、管件與其它元件之間的可拆卸連接裝置。為了滿足各種管件和不同閥口連接，管接頭有各種各樣的型體和結(jié)構(gòu)形式。但是，不論什么結(jié)構(gòu)形式均應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、密封性好、足夠的強(qiáng)度以及與連接件相同的通徑。 表3-1 d l L 扳手尺寸 S 11 8 16.5 24.5 17 19 其特點時管件與接管連接，接管有借有還螺母扣壓在接頭體上，它們之間采用O形密封圈密封。接頭體采用圓錐用管螺紋與被連接體（元件安裝底板或管式元件的油口等）連接。接頭體的錐螺紋用聚四氟乙烯密封帶纏繞一至二層旋入被連接體內(nèi)。這樣，拆卸時松開螺母即可，不必卸下接頭體。這種管接頭結(jié)構(gòu)簡單、拆卸方便。 不能用于流體以外的用途，不能用于適用流體以外的流體。使用時不能超過最高使用壓力。不能在使用溫度范圍以外使用，防止造成密封材料的變形，易導(dǎo)致形成泄露。不能在混入金屬粉或砂塵等地方使用，可以在此處使用快速接頭可以在很惡劣的工況下使用，并且保證使用壽命的長久。如附著雜物會造成工作不良或泄漏。 不能用于流體以外的用途，不能用于適用流體以外的流體。使用時不能超過最高使用壓力。不能在使用溫度范圍以外使用，防止造成密封材料的變形，易導(dǎo)致形成泄露。不能在混入金屬粉或砂塵等地方使用，可以在此處使用快速接頭可以在很惡劣的工況下使用，并且保證使用壽命的長久。如附著雜物會造成工作不良或泄漏。 3.4溢流閥 圖3-4 溢流閥 圖為直動式溢流閥的結(jié)構(gòu)。該溢流閥的最大調(diào)整壓力為2.5MPa。P是進(jìn)油口T為回油口，進(jìn)口壓力油經(jīng)閥芯4中的徑向孔f與中心阻尼小孔g，作用在閥芯底部端面上。當(dāng)進(jìn)油壓力較小時，閥芯在彈簧2的作用下處于下端位置，將P和T兩油口隔開。當(dāng)進(jìn)油壓力升高，在閥芯下端產(chǎn)生的作用力大于彈簧預(yù)壓力時，閥芯上升，閥口被打開，P腔和T腔接通，將多余的油排回油箱。閥芯上的阻尼孔g用來防止閥口壓力脈動時造成的閥芯動作過快，避免振動，提高閥工作的平穩(wěn)性。通過調(diào)節(jié)螺母1可以改變彈簧的壓緊力，這樣也就調(diào)整了溢流閥進(jìn)口處的油壓p除滑閥式結(jié)構(gòu)外，常用的還有錐閥型結(jié)構(gòu)。錐閥型結(jié)構(gòu)密封性好，但閥芯與閥座間的接觸引力大，常作先導(dǎo)式溢流閥中調(diào)壓閥、遠(yuǎn)程調(diào)壓閥和高壓閥使用?；y式閥芯用得較多，但其泄漏量較大。直動式溢流閥結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高，但壓力受溢流量的影響較大，不適于在高壓、大流量下工作。 圖3-5 溢流閥閥芯 （3-3） 是高壓溢流閥的閥芯直徑，即10mm 是高壓溢流閥彈簧的工作行程，即4mm 是高壓溢流閥彈簧剛度 （3-4） 是低壓溢流閥的閥芯直徑，即10mm 是低壓溢流閥彈簧的工作行程，即4mm 是低壓溢流閥彈簧剛度 3.5單向閥 圖3-6 單向閥 單向閥是流體只能沿進(jìn)水口流動，出水口介質(zhì)卻無法回流的裝置。 單向閥又稱止回閥或逆止閥。用于液壓系統(tǒng)中防止油流反向流動,或者用于氣動系統(tǒng)中防止壓縮空氣逆向流動。 單向閥有直通式和直角式兩種。直通式單向閥用螺紋連接安裝在管路上。直角式單向閥有螺紋連接、板式連接和法蘭連接三種形式。液控單向閥也稱閉鎖閥或保壓閥，它與單向閥相同，用以防止油液反向流動。但在液壓回路中需要油流反向流動時又可利用控制油壓，打開單向閥，使油流在兩個方向都可流動。液控單向閥采用錐形閥芯，因此密封性能好。在要求封閉油路時，可用此閥作為油路的單向鎖緊而起保壓作用。液控單向閥控制油的泄漏方式有內(nèi)泄式和外泄式二種。在油流反向出口無背壓的油路中可用內(nèi)泄式；否則需用外泄式，以降低控制油壓力。 普通單向閥的功能是控制油液只能從口進(jìn)入，從口流出，而不能反向流動。正向開啟時，要求壓力損失在0.03~0.1MPa左右，而方向關(guān)閉時無泄漏。系統(tǒng)中，普通單向閥主要用于隔離高低壓，因而閥的復(fù)位彈簧較軟。 屬于管式閥。閥芯是錐閥結(jié)構(gòu)，由閥體1、閥芯2和復(fù)位彈簧3等組成。閥芯在復(fù)位彈簧作用下壓在閥座上，使閥口關(guān)閉。當(dāng)油液從入口（口）進(jìn)入時，在閥芯上產(chǎn)出的液壓力時，閥芯向右移動，使閥口開啟，油液從出口（口）流出；當(dāng)出口壓力大于入口壓力時，閥口自動關(guān)閉。反向壓力越大，閥口關(guān)閉越緊。由于油液不能反向流動，故稱單向閥。這種單向閥特點時結(jié)構(gòu)簡單，復(fù)位好。 圖3-7 單向閥 3.6密封圈 圖3-8 O形密封圈1 圖3-9 O形密封圈2 O型密封圈是具有圓形截面的環(huán)行橡膠密封圈.主要用于機(jī)械部件在靜態(tài)條件下防止液體和氣體介質(zhì)的泄漏.在某些情況下. O型密封圈還能用做軸向往復(fù)運(yùn)動和低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的動態(tài)密封元件.根據(jù)不同的條件,可分別選擇不同的材料與之相適應(yīng). O型密封圈通常選用時要盡量選用大截面的O圈.在相同間隙的情況下. O型密封圈被擠入間隙的體積應(yīng)當(dāng)小于其被擠入的最大允許值。 對不同種類固定密封或動密封應(yīng)用場合，o型密封圈為設(shè)計者提供了一種既有效又經(jīng)濟(jì)的密封元件。o型圈是一種雙向作用密封元件。安裝時徑向或軸向方面的初始壓縮，賦予o型圈自身的初始密封能力。由系統(tǒng)壓力而產(chǎn)生的密封力與初始密封力合成總的密封力，它隨系統(tǒng)壓力的提高而提高。o型圈在靜密封場合，顯示了突出的作用。然而，在動態(tài)的適當(dāng)場合中，o型圈也常被應(yīng)用，但它受到密封處的速度和壓力的限制 O型密封圈適用于裝在各種機(jī)械設(shè)備上，在規(guī)定的溫度、壓力、以及不同的液體和氣體介質(zhì)中，于靜止或運(yùn)動狀態(tài)下起密封作用。在機(jī)床、船舶、汽車、航空航天設(shè)備、冶金機(jī)械、化工機(jī)械、工程機(jī)械、建筑機(jī)械、礦山機(jī)械、石油機(jī)械、塑料機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、以及各類儀器儀表上，大量應(yīng)用著各種類型的密封元件。O型密封圈主要用于靜密封和往復(fù)運(yùn)動密封。用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動密封時，僅限于低速回轉(zhuǎn)密封裝置。O型密封圈一般安裝在外圓或內(nèi)圓上截面為矩形的溝槽內(nèi)起密封作用。 O型密封圈在耐油、酸堿、磨、化學(xué)侵蝕等環(huán)境依然起到良好密封、減震作用。因此，O型密封圈是液壓與氣壓傳動系統(tǒng)中使用最廣泛的一種密封件 （1） 富有彈性和回彈性； (2)適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，包括擴(kuò)張強(qiáng)度、伸長率和抗撕裂強(qiáng)度等。 (3)性能穩(wěn)定，在介質(zhì)中不易溶脹，熱收縮效應(yīng)（焦耳效應(yīng)）小。 (4)易加工成型，并能保持精密的尺寸。 (5)不腐蝕接觸面，不污染介質(zhì)等。 選的O密封圈放入柱塞和缸體之間，而的O密封圈放入快速接頭中。 3.7鎖緊螺母 圖3-8 鎖緊螺母 螺母的工作原理是采用螺母和螺栓之間的摩擦力進(jìn)行自鎖的。但是在動載荷中這種自鎖的可靠性就會降低。在一些重要的場合我們就會采取一些防松措施，保證螺母鎖緊的可靠性。其中用鎖緊螺母就是其中的一種防松措施。 鎖緊螺母也有兩種，一種是用兩個一樣的螺母擰在同一支螺栓上，在兩個螺母之間附加一個擰緊力矩，使得螺栓連接可靠。 所以用它來使活塞桿和活塞之間放松。 3.8膠管 高壓鋼絲纏繞膠管結(jié)構(gòu)主要由內(nèi)膠層、中膠層、四層或多層交替纏繞的鋼絲增強(qiáng)層和外膠層組成。 內(nèi)膠層具有使輸送介質(zhì)承受壓力，保護(hù)鋼絲不受侵蝕的作用，外膠層保護(hù)鋼絲不受損傷，鋼絲（ф0.3-2.0增強(qiáng)層）層是骨架材料起增強(qiáng)作用。 高壓鋼絲纏繞油管（高壓油管）用途：高壓鋼絲增強(qiáng)液壓油管主要用于礦井液壓支架、油田開發(fā)，適宜于工程建筑、起重運(yùn)輸、冶金鍛壓、礦山設(shè)備、船舶、注塑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、各種機(jī)床以及各工業(yè)部門機(jī)械化、自動化液壓系統(tǒng)中輸送具有一定壓力（較高壓力）和溫度的石油基（如礦物油、可溶性油、液壓油、燃油、潤滑油）及水基液體（如乳化液、油水乳濁液、水）等和液體傳動，最高耐工作壓力可達(dá)70-160Mpa。 高壓鋼絲纏繞油管（高壓油管）工作溫度：-40℃～120℃ 液壓膠管按材料分橡膠材質(zhì)和橡塑材質(zhì)兩大類。按生產(chǎn)工藝分鋼絲編織膠管、鋼絲纏繞膠管、線編織膠管和夾布膠管。 一、液壓膠管結(jié)構(gòu)：主要由耐液體的合成橡膠內(nèi)膠層、中膠層、多層增強(qiáng)層、耐天候的合成橡膠外膠層組成。 內(nèi)膠層具有使輸送介質(zhì)承受壓力，保護(hù)鋼絲或線纖維不受侵蝕的作用，外膠層保護(hù)增強(qiáng)層不受損傷，增強(qiáng)層是骨架材料，作用是保證膠管的使用壓力。 二、液壓膠管用途：主要用于礦井液壓支架、油田開發(fā)，適宜于工程建筑、起重運(yùn)輸、冶金鍛壓、礦山設(shè)備、船舶、注塑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、各種機(jī)床以及各工業(yè)部門機(jī)械化、自動化液壓系統(tǒng)中輸送具有一定壓力和溫度的石油基（如礦物油、可溶性油、液壓油、燃油、潤滑油）及水基液體（如乳化液、油水乳濁液、水）等和液體傳動。橡塑材料的液壓膠管也稱橡塑膠管，是一種新型膠管，其耐腐蝕和節(jié)能效果明顯。 三、液壓膠管工作溫度：-40℃～120℃四、產(chǎn)品規(guī)格范圍：DN2.5mm～DN305mm。由于膠管品種復(fù)雜，結(jié)構(gòu)多樣，加之使用條件不一，因此膠管使用壽命長短，不僅決定于質(zhì)量的好壞，同時也決定于正確使用保養(yǎng)。所以即使產(chǎn)品有極高的質(zhì)量，如不能正確地使用和保養(yǎng)，也會嚴(yán)重影響其使用質(zhì)量和壽命，甚至發(fā)生不 應(yīng)有的嚴(yán)重事故，對財物造成損失?，F(xiàn)提供以下幾點使用注意事項： 1、膠管及膠管總成只能用于輸送所設(shè)計的物料，否則會減少使用壽命或失效。 2、正確使用膠管的長度，膠管在高的壓力下長度發(fā)生變化（-4%-+2%）以及機(jī)械運(yùn)動引起的長度變化。 3、膠管及膠管總成不應(yīng)在超過設(shè)計工作壓力的壓力（包括沖擊壓力）下使用。 4、膠管及膠管總成所輸送的介質(zhì)溫度正常情況下，不應(yīng)超過-40℃-+120℃，否則會減少使用壽命。 5、膠管及膠管總成不應(yīng)在小于膠管最小彎曲半徑下使用，避免在靠近管接頭處發(fā)生彎曲或折曲，否則會阻礙液壓傳遞及輸送物料或損壞膠管組合件。 6、膠管及膠管總成，不應(yīng)在扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下使用。 7、膠管及膠管總成應(yīng)小心搬運(yùn)，不應(yīng)在鋒利和粗糙的表面上拖拽，不應(yīng)折曲和壓扁。 8、膠管及膠管總成應(yīng)保持清潔，內(nèi)部應(yīng)沖洗干凈（特別是輸酸管、噴霧管、灰漿管）。防止外來物體進(jìn)入管腔，阻礙輸送流體，損壞設(shè)備。 9、超過服役期限或貯存期的膠管及膠管總成要進(jìn)行實驗鑒定后方可繼續(xù)使用。 3.9 壓力表 圖3-9 壓力表 壓力表（英文名稱：pressure gauge）是指以彈性元件為敏感元件，測量并指示高于環(huán)境壓力的儀表。壓力表的應(yīng)用極為普遍，它幾乎遍及所有的工業(yè)流程和科研領(lǐng)域。在熱力管網(wǎng)、油氣傳輸、供水供氣系統(tǒng)、車輛維修保養(yǎng)廠店等領(lǐng)域隨處可見。尤其在工業(yè)過程控制與技術(shù)測量過程中，由于機(jī)械式壓力表的彈性敏感元件具有很高的機(jī)械強(qiáng)度以及生產(chǎn)方便等特性，使得機(jī)械式壓力表得到越來越廣泛的應(yīng)用。 壓力表接頭接入出油口，與之用螺紋連接。 第四章Pro/Engineer對手動液壓泵的仿真 Pro/E簡介Pro/Engineer是一套由設(shè)計至生產(chǎn)的機(jī)械自動化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化、基于特征的實體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能。 1． 參數(shù)化設(shè)計和特征功能 Pro/Engineer是采用參數(shù)化設(shè)計的、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活。 2． 單一數(shù)據(jù)庫 Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不象一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設(shè)計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應(yīng)在整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應(yīng)在整個三維模型上。這種獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)合起來。這一優(yōu)點，使得設(shè)計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。 Pro／Engineer Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實體零件及組裝造型，三維上色實體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖（三維造型還可移動，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。Pro/Engineer是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計專用功能來實現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持Postscript格式的彩色打印機(jī)。Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語言編程，以增強(qiáng)軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下(沒有任何附加模塊)具有大部分的設(shè)計能力，組裝能力(人工)和工程制圖能力(不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS標(biāo)準(zhǔn))，并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀(HP，HPGL)和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。Pro/Engineer功能如下： 1． 特征驅(qū)動（例如：凸臺、槽、倒角、腔、殼等）； 2． 參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）； 3． 通過零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來進(jìn)行設(shè)計。 4． 支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(規(guī)則排列的系列組件，交替排列，Pro／PROGRAM的各種能用零件設(shè)計的程序化方法等)。 5． 貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性(任何一個地方的變動都將引起與之有關(guān)的每個地方變動)。其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 Pro／ENGINEER的基本功能. 具體的仿真步驟如下： 進(jìn)入裝配環(huán)境，首先泵體“固定”，手桿和泵體用“銷釘”連接裝配，手桿和滑套用“圓柱”連接裝配，滑套和活塞桿用“銷釘”連接裝配，活塞桿和活塞用“剛體”連接裝配。 裝配完畢后，進(jìn)入“應(yīng)用程序”中的“機(jī)構(gòu)”，選“電機(jī)”，“運(yùn)動軸”選手桿上銷孔的軸線，再進(jìn)入“機(jī)構(gòu)分析”，設(shè)置“終止時間”20，“幀數(shù)”10，把手桿的水平位置設(shè)為“初始位置”。選擇“動畫”，“播放”，“捕獲”為視頻。 結(jié)論 超高壓手動泵的設(shè)計，最重要的是對于高壓的設(shè)計，超高壓液壓技術(shù)對密封要求極為嚴(yán)格，一方面由于間隙相同時超高壓力下的泄漏比常用壓力下大幾倍甚至幾十倍；另一方面由于超高壓液壓裝置流量較小，一般僅為1L/min左右，因而即便是微量的泄漏也會產(chǎn)生很大的影響，特別是對液壓系統(tǒng)的升壓和保壓性能的影響尤為突出。但它與一般的液壓密封還是大同小異，因此傳統(tǒng)的密封方式是可以參考的。需要特別指出的是，由于超高壓液壓技術(shù)常用于尖端科學(xué)技術(shù)研究、試驗和生產(chǎn)中，如水射流加工、金剛石合成、高溫條件下三軸儀等，其密封型式有很強(qiáng)的針對性和局限性，所以密封常常是特殊設(shè)計的，可供選擇的超高壓密封元件很少。對于大多數(shù)超高壓液壓系統(tǒng)來說，參考已有的傳統(tǒng)的密封型式，結(jié)合超高壓液壓系統(tǒng)的獨特要求，進(jìn)行專用密封型式的設(shè)計和制造是解決超高壓密封的主要途徑和方法 本人設(shè)計超高壓密封雖然有它的獨特管路設(shè)計，通過在一個泵體中將進(jìn)出油口、輸出端、各個溢流閥、各個單向閥之間的通道有機(jī)連接起來，實現(xiàn)各自的功能，結(jié)構(gòu)比較緊湊，也是設(shè)想中的難點。通過克服空間的限制，來達(dá)到最終的目的。 參考文獻(xiàn) [1] 許福玲，陳堯明，主編 液壓與氣壓傳動第三版 北京：機(jī)械工業(yè)出版社2007.5（2011.6重?。? [2] 成大先 機(jī)械設(shè)計手冊 [單行本液壓傳動]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [3] 謝家瀛 主編 組合機(jī)床設(shè)計簡明手冊 第一版 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1994.2 [4] 液壓缸 臧克江 主編 實用液壓技術(shù)叢書 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.10 [5] 機(jī)床液壓傳動系統(tǒng)圖識圖技巧 袁國義主編 —北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2005（試圖技巧叢書） [6] 劉會英，于春生 主編 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社1997 [7] 李天無，簡明機(jī)械工程設(shè)計手冊 云南科技出版社，1988 [8] 吳宗澤，機(jī)械設(shè)計實用手冊 化學(xué)工業(yè)出版社，1999.1 [9]Experiments for derived factors with application to hydraulic gear pumps C. J. sexton university of Southampton，1999 [10]Dynamic simulation and optimal control strategy for a parallel hybrid hydraulic excavator Xiao Lin, 2007 [11] Layered clustering multi-fault diagnosis for hydraulic piston pump S. M. Lewis 1998 謝辭 三個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，短短三個個月的學(xué)習(xí)讓自己收獲頗豐。也對自己的專業(yè)知識有了顯著的提高。對于以前學(xué)過的機(jī)械設(shè)計和精度設(shè)計等進(jìn)行了重新鞏固和梳理，也對以前沒有接觸過的手動泵知識有了充分的了解。掌握了一些課堂上學(xué)習(xí)不到的知識。看到課題，去圖書館和網(wǎng)上找了很多相關(guān)資料，一開始的時候只是迷茫。對于手動泵的原理、構(gòu)造都不甚了解，隨著不斷的去老師那里詢問與老師的耐心講解，不斷的去圖書館和上網(wǎng)查詢資料，設(shè)計的輪廓也在腦海里慢慢成形。并且畫工程圖很能鍛煉一個人的耐心，大片的數(shù)據(jù)不能漏掉一個，不能看錯一個，不能標(biāo)錯一個，曲線要一個點一個點的描出然后連接成光滑的曲線。而且在不斷學(xué)習(xí)的同時，自己的畫圖能力也慢慢的提高了，畫圖規(guī)范的很多，CAD的操作水平也提高了不少。但是設(shè)計過程中也出現(xiàn)了不少的問題，幸好在老師的提醒下很快的糾正了錯誤。指導(dǎo)老師對我們是按畢業(yè)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)要求的，對我們的指導(dǎo)仔細(xì)、認(rèn)真。這讓我們學(xué)到不少東西，也積累了大量經(jīng)驗。我想通過畢業(yè)設(shè)計的鍛煉，對于明年的畢業(yè)設(shè)計有很大的幫助。 28