裝配圖高壓均質(zhì)機傳動端的設(shè)計及運動仿真(1)
裝配圖高壓均質(zhì)機傳動端的設(shè)計及運動仿真(1),裝配,高壓,均質(zhì)機,傳動,設(shè)計,運動,仿真
江南大學(xué) 繼續(xù)教育 學(xué)院（系） 數(shù)控技術(shù) 專業(yè)畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書一、題目及專題：、 題目 高壓均質(zhì)機傳動端的設(shè)計及運動仿真 、專題 二、課題來源及選題依據(jù)高壓均質(zhì)機是食品加工工業(yè)的重要設(shè)備之一，在提高乳制品如牛奶、冰淇淋和果汁等的質(zhì)量方面，重要性尤為突出。此外，高壓均質(zhì)機還廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和化工生產(chǎn)。目前，國內(nèi)對均質(zhì)機的研究還很不夠，生產(chǎn)的機型也較為陳舊。為此選擇高壓均質(zhì)機作為畢業(yè)設(shè)計課題，能綜合提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。 高壓均質(zhì)機較國外落后了近八十個年頭。水平相對比較低，無論是材料選擇，加工精度、使用壽命、規(guī)格品種、應(yīng)用領(lǐng)域及能源消耗，都與國際先進水平有著不小的差距，這顯示我國均質(zhì)機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展任重而道遠。 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達到的要求：1.設(shè)計技術(shù)圖樣折合A0不少于二張。 2.設(shè)計說明書一份，字?jǐn)?shù)不少于10000字。 3.了解均質(zhì)原理，比較均質(zhì)形式。 4.高壓均質(zhì)機的設(shè)計計算。 5.高壓均質(zhì)機的總體設(shè)計，高壓端結(jié)構(gòu)和均質(zhì)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 數(shù)控70202 班 姓名 李雅 五、開始及完成日期：自 2007 年 10 月 15日 至 2007 年 11 月 23日六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）：指導(dǎo)教師簽名 簽名 教研室主任學(xué)科組組長研究所所長簽名 院長(系主任) 簽名2007年 11 月 23日 編號 畢 業(yè) 設(shè) 計題目：高壓均質(zhì)機傳動端的設(shè)計及運動仿真 繼續(xù)教育 學(xué)院 數(shù)控技術(shù) 專業(yè)學(xué) 號： 20051482 學(xué)生姓名： 李 雅 指導(dǎo)教師： 裘 子 劍 07年11月大專（脫產(chǎn)）畢業(yè)設(shè)計開題報告書 題 目高壓均質(zhì)機傳動端的設(shè)計及運動仿真姓 名李雅學(xué) 號20051482專 業(yè)數(shù)控技術(shù)指導(dǎo)教師裘子劍職 稱 2007 年 10 月課題來源 高壓均質(zhì)機是食品加工工業(yè)的重要設(shè)備之一，在提高乳制品如牛奶、冰淇淋和果汁等的質(zhì)量方面，重要性尤為突出。此外，高壓均質(zhì)機還廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和化工生產(chǎn)。目前，國內(nèi)對均質(zhì)機的研究還很不夠，生產(chǎn)的機型也較為陳舊。為此選擇高壓均質(zhì)機作為畢業(yè)設(shè)計課題，能綜合提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應(yīng)用前景等） 高壓均質(zhì)機較國外落后了近八十個年頭。水平相對比較低，無論是材料選擇，加工精度、使用壽命、規(guī)格品種、應(yīng)用領(lǐng)域及能源消耗，都與國際先進水平有著不小的差距，這顯示我國均質(zhì)機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展任重而道遠研究內(nèi)容目前要解決如下問題：傳動端、液力端結(jié)構(gòu)形式的選擇，確定泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，原動機的選擇，動力端曲軸和連桿的設(shè)計以及液力端泵閥的設(shè)計和計算?，F(xiàn)基本以機械設(shè)計為主，其它為輔。 擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析按照設(shè)計任務(wù)，根據(jù)調(diào)查研究所提供的權(quán)據(jù)和有關(guān)技術(shù)資料，進行以下工作：進行數(shù)據(jù)計算、繪制有關(guān)圖紙（總裝圖、曲軸、連桿、泵閥等），編寫技術(shù)文件等。其基本內(nèi)容如下： 1）總裝圖的設(shè)計。 2）零件圖的設(shè)計。 3）按規(guī)定格式編制設(shè)計計算說明書。研究計劃及預(yù)期成果 首先了解均質(zhì)機的均質(zhì)原理，工作原理以及基本參數(shù)。然后就是總體設(shè)計，如：傳動端結(jié)構(gòu)形式的選擇，液力端結(jié)構(gòu)形式的選擇，確定泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，原動機的選擇等。接下來就是動力端的設(shè)計了有曲軸和連桿的設(shè)計還有液力端泵閥的設(shè)計。最后是運動仿真，也就是C語言的應(yīng)用。特色或創(chuàng)新之處本次設(shè)計的特色就是運動仿真，它運用了結(jié)構(gòu)化的語言C語言。C語言具有效率高，層次清晰，便于按模塊化方式組織程序，易于調(diào)試和維護。C語言的表現(xiàn)能力和處理能力極強。它不僅具有豐富的運算符和數(shù)據(jù)類型，便于實現(xiàn)各類復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。由于C語言實現(xiàn)了對硬件的編程操作，因此C語言集高級語言和低級語言的功能于一體。既可用于系統(tǒng)軟件的開發(fā)，也適合于應(yīng)用軟件的開發(fā)。已具備的條件和尚需解決的問題曲軸、連桿和泵閥的設(shè)計及設(shè)計計算。指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名：年 月 日教研室（學(xué)科組、研究所）意見 教研室主任簽名： 年 月 日院系意見 主管領(lǐng)導(dǎo)簽名： 年 月 日摘 要本設(shè)計設(shè)計的是高壓均質(zhì)機動力端主要零件。首先，文章介紹了高壓均質(zhì)機的工作原理。流體在高壓狀態(tài)下通過細(xì)小縫隙時，會產(chǎn)生較大的剪切力、撞擊力和空穴力，使流體中的固體顆粒破碎為微小顆粒，高壓均質(zhì)機就是利用這一原理工作的。接著，文章參考現(xiàn)有的均質(zhì)機結(jié)構(gòu)，確定了均質(zhì)機主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后，按照高壓往復(fù)泵的設(shè)計方法對高壓均質(zhì)機的主要零部件，如傳動裝置、曲軸、連桿等進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。還有液力端泵閥的設(shè)計，并對其進行了相應(yīng)的強度校核。最后，文章介紹了本次設(shè)計中還有高壓均質(zhì)機的運動仿真，采用了C語言程序，并對其進行了詳細(xì)的說明。關(guān)鍵詞：高壓均質(zhì)機 食品機械 均質(zhì)閥目 錄摘要 1緒論 4第一章 均質(zhì)機及其基本參數(shù) 51.1均質(zhì)機的均質(zhì)原理 51.2均質(zhì)機的工作原理 51.3均質(zhì)機的基本參數(shù) 6第二章 總體設(shè)計 92.1傳動端結(jié)構(gòu)形式的選擇 92.2液力端結(jié)構(gòu)形式的選擇 92.3確定泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 102.4原動機的選擇 12第三章 動力端的設(shè)計計算 143.1傳動裝置的設(shè)計 143.2曲軸的設(shè)計 153.3連桿與其軸瓦 153.4十字頭 16第四章 液力端零部件設(shè)計 164.1泵閥設(shè)計16第五章 運動仿真205.1 C語言程序簡介205.2傳動端運動及程序20設(shè)計小結(jié)32致謝33參考資料 34緒 論高壓均質(zhì)是一種制備超細(xì)液液乳化物或液固分散物的通用設(shè)備，被廣泛應(yīng)用與各行業(yè)的生產(chǎn)者和科技研領(lǐng)域。例：一、 食品飲料行業(yè)：豆奶、花生奶、松子奶等各種植物蛋白飲料。核桃露、杏仁露、蓮子露、椰子汁等各種懸浮果汁飲料。酸奶、均質(zhì)奶、純牛奶、甜牛奶、乳酸飲料、冰淇淋、豆奶粉等各種乳品和乳制品。二、 制藥：抗生素、各種乳劑、漿液制劑、中藥制劑、花粉破碎及各種營養(yǎng)保健液。三、 輕工化工行業(yè)：香精香料、化妝品、乳化硅油、感光劑、增亮劑、高級涂料、顏料、染料等。四、 生物工程技術(shù)：對大腸桿菌、胞進行破碎，撮取其有效成分。隨著人民生活水平的提高，食品工業(yè)必將跟上時代的步伐，不僅要求食品本身的營養(yǎng)豐富，還對其質(zhì)量、口味、外觀、保存等提出了高標(biāo)準(zhǔn),這樣必然把食品工業(yè)推上一個新高潮。食品品種繁多，本設(shè)計是主要應(yīng)用于乳品工業(yè)中。它是一種特殊的高壓泵，用于噴霧干燥設(shè)備中，可使液體分散成細(xì)微的霧滴，便于干燥成粉狀。通過均質(zhì)的煉乳、冰淇淋、代乳粉，液體中的分散項破裂成細(xì)微狀態(tài)，可減少沉淀，增加粘稠性，口感細(xì)膩，并延長存放時間。均質(zhì)機不僅在乳品工業(yè)和冰淇淋生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，而且還適用于醫(yī)藥、化工生產(chǎn)中?？傊?，在我國均質(zhì)機發(fā)揮出的作用越來越大，因此需要人們對其進行深入的研究，以便設(shè)計生產(chǎn)。本設(shè)計參考現(xiàn)有的均質(zhì)機而設(shè)計，力求經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)合理,但肯定還有許多的不足之處，希望在老師和同學(xué)的幫助下，得到進一步的改進。第1章 均質(zhì)機及其基本參數(shù)均質(zhì)機是一種特殊的高壓泵,利用高壓的作用，使物料中的脂肪球的破裂到直徑小于2m達99%。均質(zhì)機由均質(zhì)頭和高壓泵組成,即往復(fù)柱塞泵。它包括液力端和動力端。通過均質(zhì)后的牛奶、脂肪球直徑和所占比例均發(fā)生變化，如表1-1：表1-1脫脂乳與均質(zhì)乳中的脂肪球比較脂肪球（）脫脂乳（）均質(zhì)乳（）一段二段0141.819.289.21247.766.510.3239.212.60.5340.91.70450.100560001.1均質(zhì)機的均質(zhì)原理1.1.1剪切作用流體在高速流動時，在均質(zhì)機頭隙縫處，產(chǎn)生剪切作用而均質(zhì)。脂肪球通過三個柱塞往復(fù)泵吸入泵體時，在縫隙處先是被延展，同時又存在著液流通過均質(zhì)閥時的渦動作用，使延展部分被剪切為更小的脂肪球微粒。又因為液流中存在著表面活性物質(zhì)，它圍繞在更細(xì)小的脂肪球微粒外層形成一種這些微粒不再互相粘合的膜.脂肪滴由此離開，而后面部分的還沒有流進縫隙。當(dāng)?shù)竭_均質(zhì)閥活門縫隙處時，會同樣的剪切作用繼續(xù)形成更小的脂肪球微粒。1.1.2撞擊學(xué)說三聯(lián)柱塞往復(fù)泵的高壓作用使液體中脂肪球和均質(zhì)閥發(fā)生高速撞擊現(xiàn)象，因而使料液中的脂肪球破裂。1.1.3空穴學(xué)說因高壓作用使料液高速流過均質(zhì)閥縫隙處時，造成相當(dāng)于高頻振動的效果，能在瞬間引起空穴現(xiàn)象，使脂肪球碎裂。在實際工作中，高壓均質(zhì)機的原理是以上幾種學(xué)說的綜合。1.2均質(zhì)機的工作原理如圖1-1所示，當(dāng)高壓液體通過閥的閥座和閥桿的狹窄通道時(可以用調(diào)節(jié)手柄調(diào)節(jié)間隙大小)，使液料速度達150300m/s，壓力降低至液料汽化壓力，使之形成氣泡。當(dāng)液料離開閥座門間的間隙時，其速度降低，壓力升高，導(dǎo)致氣泡被壓破，產(chǎn)生內(nèi)爆，產(chǎn)生的空穴和高頻振動使脂肪球顆粒破碎。此過程中，能量強烈釋放，液料形成湍流，沖擊沖擊流，完成均質(zhì)過程。圖1-1雙級均質(zhì)閥工作示意圖1.3均質(zhì)機的基本參數(shù)1.3.1瞬時流量理論上，瞬時流量=工作腔容積變化率如圖1-2圖1-2圖1-3雙缸泵的無因次流量曲線圖1-4 三缸泵的無因次流量曲線q = A=Au=Ar(u) (q)= = (u)其中(q) -無因次瞬時流量; (u)-無因次瞬時速度, (u)=-(sin+sin2)。衡量流量脈動性的指標(biāo)為不均勻系數(shù)=單缸泵：B=3.14 ； 雙缸泵：B/2=1.57 ；三缸泵：B/3=1.04 ； 四缸泵：B1.1 ；可以看出,四缸泵的脈動性反而比三缸泵有所增加,流量曲線如圖1-3，圖1-4。1.3.2泵的壓力江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）進度檢查表周次起止日期工作計劃、進度每周主要完成內(nèi)容存在問題、改進方法指導(dǎo)教師意見年并簽字備注12007.10.1510.21布置任務(wù)，準(zhǔn)備資料及工具，開始進行測量過程設(shè)計。分析工藝，確定工藝方案，對均質(zhì)機的不了解，通過查資料而初步認(rèn)識22007.10.2210.28繼續(xù)進行動力端的設(shè)計。進行相關(guān)尺寸的設(shè)計計算。對相關(guān)計算公式不了解32007.10.2911.5開始進行均質(zhì)機總裝圖和零件圖的設(shè)計，C語言的編程。動力端的設(shè)計計算。對C語言的不了解42007.11.511.11繪制總裝圖和零件圖。完成總裝圖繪圖軟件CAD的不完全掌握，通過請教得到了解52007.11.1211.18繪制總裝圖和零件圖，完善（修改）圖紙及說明書。完成零件圖及圖紙、說明書的修改說明書的排版及圖紙線型、字體的混亂62007.11.1910.23整理圖紙及說明書，準(zhǔn)備答辯，繼而進行答辯。整理圖紙及說明書調(diào)整說明書的排版及圖紙線型、字體說明：“工作計劃、進度”、“指導(dǎo)教師意見年并簽字”由指導(dǎo)教師填寫，“每周主要完成內(nèi)容”、“存在問題、改進方法” 由學(xué)生填寫高壓均質(zhì)機傳動端的設(shè)計及運動仿真摘 要本設(shè)計設(shè)計的是高壓均質(zhì)機動力端主要零件。首先，文章介紹了高壓均質(zhì)機的工作原理。流體在高壓狀態(tài)下通過細(xì)小縫隙時，會產(chǎn)生較大的剪切力、撞擊力和空穴力，使流體中的固體顆粒破碎為微小顆粒，高壓均質(zhì)機就是利用這一原理工作的。接著，文章參考現(xiàn)有的均質(zhì)機結(jié)構(gòu)，確定了均質(zhì)機主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后，按照高壓往復(fù)泵的設(shè)計方法對高壓均質(zhì)機的主要零部件，如傳動裝置、曲軸、連桿等進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。還有液力端泵閥的設(shè)計，并對其進行了相應(yīng)的強度校核。最后，文章介紹了本次設(shè)計中還有高壓均質(zhì)機的運動仿真，采用了C語言程序，并對其進行了詳細(xì)的說明。關(guān)鍵詞：高壓均質(zhì)機 食品機械 均質(zhì)閥目 錄摘要 1緒論 4第一章 均質(zhì)機及其基本參數(shù) 51.1均質(zhì)機的均質(zhì)原理 51.2均質(zhì)機的工作原理 51.3均質(zhì)機的基本參數(shù) 6第二章 總體設(shè)計 92.1傳動端結(jié)構(gòu)形式的選擇 92.2液力端結(jié)構(gòu)形式的選擇 92.3確定泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 102.4原動機的選擇 12第三章 動力端的設(shè)計計算 143.1傳動裝置的設(shè)計 143.2曲軸的設(shè)計 153.3連桿與其軸瓦 153.4十字頭 16第四章 液力端零部件設(shè)計 164.1泵閥設(shè)計16第五章 運動仿真205.1 C語言程序簡介205.2傳動端運動及程序20設(shè)計小結(jié)32致謝33參考資料 34緒 論高壓均質(zhì)是一種制備超細(xì)液液乳化物或液固分散物的通用設(shè)備，被廣泛應(yīng)用與各行業(yè)的生產(chǎn)者和科技研領(lǐng)域。例：一、 食品飲料行業(yè)：豆奶、花生奶、松子奶等各種植物蛋白飲料。核桃露、杏仁露、蓮子露、椰子汁等各種懸浮果汁飲料。酸奶、均質(zhì)奶、純牛奶、甜牛奶、乳酸飲料、冰淇淋、豆奶粉等各種乳品和乳制品。二、 制藥：抗生素、各種乳劑、漿液制劑、中藥制劑、花粉破碎及各種營養(yǎng)保健液。三、 輕工化工行業(yè)：香精香料、化妝品、乳化硅油、感光劑、增亮劑、高級涂料、顏料、染料等。四、 生物工程技術(shù)：對大腸桿菌、胞進行破碎，撮取其有效成分。隨著人民生活水平的提高，食品工業(yè)必將跟上時代的步伐，不僅要求食品本身的營養(yǎng)豐富，還對其質(zhì)量、口味、外觀、保存等提出了高標(biāo)準(zhǔn),這樣必然把食品工業(yè)推上一個新高潮。食品品種繁多，本設(shè)計是主要應(yīng)用于乳品工業(yè)中。它是一種特殊的高壓泵，用于噴霧干燥設(shè)備中，可使液體分散成細(xì)微的霧滴，便于干燥成粉狀。通過均質(zhì)的煉乳、冰淇淋、代乳粉，液體中的分散項破裂成細(xì)微狀態(tài)，可減少沉淀，增加粘稠性，口感細(xì)膩，并延長存放時間。均質(zhì)機不僅在乳品工業(yè)和冰淇淋生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，而且還適用于醫(yī)藥、化工生產(chǎn)中?？傊谖覈|(zhì)機發(fā)揮出的作用越來越大，因此需要人們對其進行深入的研究，以便設(shè)計生產(chǎn)。本設(shè)計參考現(xiàn)有的均質(zhì)機而設(shè)計，力求經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)合理,但肯定還有許多的不足之處，希望在老師和同學(xué)的幫助下，得到進一步的改進。第1章 均質(zhì)機及其基本參數(shù)均質(zhì)機是一種特殊的高壓泵,利用高壓的作用，使物料中的脂肪球的破裂到直徑小于2m達99%。均質(zhì)機由均質(zhì)頭和高壓泵組成,即往復(fù)柱塞泵。它包括液力端和動力端。通過均質(zhì)后的牛奶、脂肪球直徑和所占比例均發(fā)生變化，如表1-1：表1-1脫脂乳與均質(zhì)乳中的脂肪球比較脂肪球（）脫脂乳（）均質(zhì)乳（）一段二段0141.819.289.21247.766.510.3239.212.60.5340.91.70450.100560001.1均質(zhì)機的均質(zhì)原理1.1.1剪切作用流體在高速流動時，在均質(zhì)機頭隙縫處，產(chǎn)生剪切作用而均質(zhì)。脂肪球通過三個柱塞往復(fù)泵吸入泵體時，在縫隙處先是被延展，同時又存在著液流通過均質(zhì)閥時的渦動作用，使延展部分被剪切為更小的脂肪球微粒。又因為液流中存在著表面活性物質(zhì)，它圍繞在更細(xì)小的脂肪球微粒外層形成一種這些微粒不再互相粘合的膜.脂肪滴由此離開，而后面部分的還沒有流進縫隙。當(dāng)?shù)竭_均質(zhì)閥活門縫隙處時，會同樣的剪切作用繼續(xù)形成更小的脂肪球微粒。1.1.2撞擊學(xué)說三聯(lián)柱塞往復(fù)泵的高壓作用使液體中脂肪球和均質(zhì)閥發(fā)生高速撞擊現(xiàn)象，因而使料液中的脂肪球破裂。1.1.3空穴學(xué)說因高壓作用使料液高速流過均質(zhì)閥縫隙處時，造成相當(dāng)于高頻振動的效果，能在瞬間引起空穴現(xiàn)象，使脂肪球碎裂。在實際工作中，高壓均質(zhì)機的原理是以上幾種學(xué)說的綜合。1.2均質(zhì)機的工作原理如圖1-1所示，當(dāng)高壓液體通過閥的閥座和閥桿的狹窄通道時(可以用調(diào)節(jié)手柄調(diào)節(jié)間隙大小)，使液料速度達150300m/s，壓力降低至液料汽化壓力，使之形成氣泡。當(dāng)液料離開閥座門間的間隙時，其速度降低，壓力升高，導(dǎo)致氣泡被壓破，產(chǎn)生內(nèi)爆，產(chǎn)生的空穴和高頻振動使脂肪球顆粒破碎。此過程中，能量強烈釋放，液料形成湍流，沖擊沖擊流，完成均質(zhì)過程。圖1-1雙級均質(zhì)閥工作示意圖1.3均質(zhì)機的基本參數(shù)1.3.1瞬時流量理論上，瞬時流量=工作腔容積變化率如圖1-2圖1-2圖1-3雙缸泵的無因次流量曲線圖1-4 三缸泵的無因次流量曲線q = A=Au=Ar(u) (q)= = (u)其中(q) -無因次瞬時流量; (u)-無因次瞬時速度, (u)=-(sin+sin2)。衡量流量脈動性的指標(biāo)為不均勻系數(shù)=單缸泵：B=3.14 ； 雙缸泵：B/2=1.57 ；三缸泵：B/3=1.04 ； 四缸泵：B1.1 ；可以看出,四缸泵的脈動性反而比三缸泵有所增加,流量曲線如圖1-3，圖1-4。1.3.2泵的壓力均質(zhì)壓力對脂肪球大小的影響如表1-2：表1-2壓力（kgf/cm）脂肪球直徑（）平均直徑（）01183.71351142.3970171.68105141.40141131.08176130.992110.520.76隨著壓力的提高，脂肪球顆粒減少，考慮到制造工藝性、經(jīng)濟性，壓力不宜太高，所以本機選180 kg f/cm。1.3.3均質(zhì)溫度均質(zhì)與溫度的關(guān)系如表1-3表1-3脂肪球直徑（）204065012.31.94.31229.336.774.42323.321.19.03429.825.212.345-15.205615.200表中可以看出，均質(zhì)最佳溫度為65。本設(shè)計要求料液溫度為6070，同時，可以提高密封圈效率。1.3.4效率理論流量與實際流量之間有一定的流量損失，即容積損失，它包括四部分：流體的壓縮或膨脹造成的，閥在關(guān)閉時滯后造成的，閥關(guān)閉不嚴(yán)造成的泄漏，柱塞與密封圈之間的泄漏，取=+ =0.8第2章 總體設(shè)計2.1傳動端結(jié)構(gòu)形式的選擇傳動端為從動力輸入端到十字頭為止的部件，包括機體、曲柄、連桿、曲軸、十字頭及潤滑冷卻等輔助設(shè)備。2.1.1曲軸曲軸為整體澆鑄體，材料為QT60-2，本機采用二支點 三拐式。三個曲柄相位角相差120，曲柄與連桿之間軸瓦材料用20%錫鋁合金。確定曲軸半徑時考慮到兩個方面的問題.較小時，強度、剛度無法滿足,撓度、轉(zhuǎn)角增加；較粗大時，要考慮加工撓性問題。曲拐的運動順序為一、三、二。第一曲拐轉(zhuǎn)角=，第二曲拐轉(zhuǎn)角=+240，第三曲拐=+120。這可以使偏角大致相等，力求使機械慣性力和慣性力矩得到平衡，減輕對基礎(chǔ)的餓撓性載荷。2.1.2連桿連桿大頭采用剖分式，用特制定位螺栓定位，扣緊螺母防松，小頭定位。是澆鑄件，材料為QT60-2。連桿體和大小頭中開油槽，油孔，來潤滑曲柄和十字頭。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)選=r/l=0.0625。2.1.3軸承有沖擊載荷，適宜選用滾子軸承。2.1.4十字頭整體鑄件，材料ZG35。2.1.5傳動方式選擇采用一級帶傳動。2.2液力端結(jié)構(gòu)形式的選擇液力端是從柱塞一直到泵進出口管接頭的部件，是介質(zhì)的過流部分，包括液體缸、柱塞和密封件、吸排液閥組件、缸蓋、閥箱蓋。在選擇液力端結(jié)構(gòu)形式時，應(yīng)遵循下述基本要求：a 過流性能好，水力阻力損失小，為此，液流通道應(yīng)力求短而直，盡量逃避拐彎和急劇的斷面變化；b 液流通道應(yīng)利于氣體排出，不允許有死區(qū)，造成氣體滯留。通常，吸入閥應(yīng)置于液缸體頂部；c 吸入閥和排出閥一般應(yīng)該垂直布置，以利于閥板正常起閉和密封；d 余隙容積應(yīng)盡可能的小，尤其是對高壓短程泵；e 易損件壽命長，更換方便；f 制造工藝性好。2.2.1泵體臥式三聯(lián)單作用泵的泵體為一整體式長方體不銹鋼塊鍛造，材料為1Cr18Ni9Ti,其剛性好，工作腔間距小，機加工量小，吸排出閥布置為直通式三通體。其優(yōu)點為過流性能好，余隙容積較小，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，柱塞雖然不可以從液缸前塞處裝拆，但T型孔加工工藝性好。2.2.2柱塞柱塞材料為3Cr13，表面經(jīng)高頻淬火，再精密加工和磨光，具有等硬度和光潔度的表面，有較高的耐磨性和防腐性。因為直徑小，采用實心結(jié)構(gòu)，加工簡單。為不使柱塞發(fā)熱，保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，柱塞上冷卻水不可斷。柱塞與十字頭之間采用平面連接，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，易于裝拆。2.2.3均質(zhì)閥均質(zhì)閥借調(diào)整螺旋彈簧對閥心的壓力，得到調(diào)整流體壓力的作用。在雙級均質(zhì)閥中，第一級流體壓力為18MPa，主要使脂肪球破碎，第二級壓力減至2.7MPa,主要使脂肪球均勻分散。本機用手動輪直接控制壓力，操作方便，體積減小。均質(zhì)頭制造成兩面均可使用的圓柱形結(jié)構(gòu)，加工方便，使用壽命長。2.3確定泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)2.3.1活塞平均速度U的選擇U的大小直接影響泵各運動副零部件的摩擦和磨損，特別是對柱塞及其密封的影響尤為顯著。U過大則摩擦和磨損嚴(yán)重，會造成泄漏，流量下降，排出壓力也不能達到額定值。U過小則液力端徑向尺寸增加，傳動端受力也增加從而使泵的總體尺寸和重量增加。一般可根據(jù)經(jīng)驗公式得到U的定量選取范圍： U= K Nm/s 式中 U柱塞平均速度，m/s； K統(tǒng)計系數(shù)，液壓機用三聯(lián)或多聯(lián)機動泵一般為0.210.70; N折合成單聯(lián)單作用泵的有效功率,kw。 N=( p- p) Q / 612Z (k+1) pQ/ 612Z(k+1) kw式中 Q泵的流量，l/min p泵的排出壓力，kg f/cm； p泵的吸入壓力，kg f/cm；當(dāng)p p或p為常壓時，全壓力p pp。 Z泵的聯(lián)數(shù)（柱塞數(shù)）； K系數(shù)，K-1= A/A，K=0，對雙作用泵，A/A1，0K1。本設(shè)計中，Q=1.5 m /h=25 l/min, p=180 kg f/cm, Z=3, K=0, K=0.45,則 N=18025/（6123）=2.45KW U=0.452.45=0.6m/s2.3.2曲軸轉(zhuǎn)速n和柱塞行程長度S的選擇已知偏心距30,則行程為30,由U=ns/30得 n=30 U/S=300.6/0.03=600rpm2.3.3柱塞直徑D的確定D=式中 Q泵的流量, m/S;S柱塞行程長度,m;n 曲軸轉(zhuǎn)速(rpm)或柱塞的每分鐘往復(fù)次數(shù),spm;Z泵的聯(lián)數(shù)(柱塞數(shù));K系數(shù),K=1A/A對單作用泵, A/A=1,K=0,對雙作用泵, A/A1, 0K1;泵的容積效率。本設(shè)計中，Q=1.5 m/h=0.000417 m/h, S=30mm=0.03m, n=600rpm, Z=3, K=0, =0.8,則D=0.027m取柱塞直徑D為30 mm,則行程比=S/D=1,符合其取值范圍。2.3.4進出口的內(nèi)管經(jīng)d= ; d=式中 d吸入管內(nèi)經(jīng)，m； d排出管內(nèi)經(jīng)，m； Q泵的流量，m/s； v吸入管內(nèi)介質(zhì)的平均流速，m/s； v排出管內(nèi)介質(zhì)的平均流速，m/s；本設(shè)計中，d=0.016m d=0.015m考慮到加工工藝性，以及減小總體長度，可將濾網(wǎng)安在吸入管內(nèi)，充分利用吸 入管的空間，可取d=40mm，d=25mm。2.4原動機的選擇2.4.1泵的有效功率N和泵的總效率單位時間內(nèi)，被泵排出的液體由泵獲得的能量稱為有效功率。N =pQ/612kw式中 p=p p 泵的全壓力，kg f/cmp泵的排出壓力，kg f/cmp泵的吸入壓力，kg f/cmQ泵的流量 l/min本設(shè)計中，p=180kgf/cm Q=25 l/min 則N =18025/612=7.35kw泵的效率是綜合衡量泵的能量損失的指標(biāo)，用下式表示： = N/N式中 N泵的有效功率； N泵的輸入功率。一般，泵的效率用計算方法很難確定，只能用實驗方法確定。一般的選取范圍是：電動泵的效率范圍是=0.600.90蒸氣直接作用泵的效率范圍是=0.800.952.4.2原動機功率N= N/()kw式中 泵的傳動裝置效率； 原動機效率。由于泵的效率包括了泵的傳動機構(gòu)的摩擦損失，所以，泵的傳動裝置效率只與泵的減速機構(gòu)的機械損失有關(guān)。當(dāng)采用皮帶傳動時，=0.920.98 三角皮帶傳動時， =0.900.94 齒輪傳動時，=0.900.94 （閉式）；蝸桿傳動時，=0.700.90（閉式）。本設(shè)計中，采用三角皮帶傳動，電動機為原動機，故 =0.85 =0.94則N=7.35/（0.850.94）=9.2kw考慮到往復(fù)泵的流量是脈動的，泵的載荷也是脈動的，此外，柱塞泵密封處的機械摩擦損失等也很嫩精確確定。為了使泵在實際運轉(zhuǎn)中不致超載，應(yīng)留有一定的余量，稱為儲備系數(shù)K，則實際原動機功率為：N= KN本設(shè)計中查得K=1.15，則N=1.159.2=10.58kw2.4.3原動機的選擇原動機的選擇應(yīng)注意兩點:1、原動機必須滿足Nd的要求,2、選擇原動機時應(yīng)注意到轉(zhuǎn)差率。根據(jù)本設(shè)計的要求，選擇電動機為Y160M-4型電動機，額定功率11KW，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，滿載轉(zhuǎn)速14。第3章 動力端的設(shè)計計算3.1傳動裝置的設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求，采用普通V帶傳動。本設(shè)計中，帶輪材料采用灰鑄鐵，查得牌號為HT15-33其指標(biāo)如下表3-1：表3-1最小抗拉強度/MPa硬度HBS1751372051451191791301101661201411573.1.1小帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸由Y160M-4電動機可知，其軸身直徑d=42mm，長度L=110mm。故小帶輪軸孔直徑應(yīng)取d=42mm，轂長應(yīng)小于110 mm。由表查得，小帶輪實心輪。結(jié)構(gòu)如圖3-1：3.1.2大帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸3.1.3 由曲軸尺寸知，孔經(jīng)為65mm，基準(zhǔn)直徑為355 mm，則結(jié)構(gòu)如圖3-2：3.2曲軸的設(shè)計在往復(fù)泵中，曲軸是把原動機的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為柱塞往復(fù)運動的重要不見之一。工作時，它承受周期性的交變載荷，產(chǎn)生交變的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，因此也是曲軸連桿機構(gòu)最重要的受力部件。見圖曲軸的相關(guān)設(shè)計和校核見“高壓均質(zhì)機”設(shè)計3.3連桿與其軸瓦連桿是傳動端曲柄連桿機構(gòu)中連接曲柄和十字頭的部件。連桿的運動是一平面運動，可以把連桿看成是沿液缸中心線移動和繞十字頭銷擺動的兩種簡單運動的合成。連桿的相關(guān)設(shè)計見“高壓均質(zhì)機”設(shè)計。見圖3.4十字頭三聯(lián)但作用泵的最大柱塞力為P=1272KGF，采用整體式十字頭，十字頭材料為ZG35鑄鋼，工作面澆鑄ChSnSB11-6軸承合金，十字銷材料選用20Cr，連接方式為連桿銷連接。十字頭的相關(guān)設(shè)計見“高壓均質(zhì)機”設(shè)計。第4章 液力端主要零部件設(shè)計4.1 泵閥設(shè)計 泵閥是往復(fù)泵工作過程的直接組成件，也是往復(fù)泵中最重要的易損件之一。它的設(shè)計好壞直接影響泵的工作性能和使用壽命。錐形閥的制造較為復(fù)雜，但流道比較平滑，流量系數(shù)大，水力阻力小，過流能力強，密封性能好，不論介質(zhì)粘度較高或粘度較低都比較適宜。而且，因為閥板剛度較大，通常多用于高壓和超高壓泵上，在計量泵自重閥中也有采用。 本設(shè)計選用下部翼形導(dǎo)向的錐形閥。為減輕閥重，增加流通能力，導(dǎo)翼斷面為半月形凹槽，剛度好。閥和閥座材料為3Cr13不銹鋼。4.1.1尺寸設(shè)計內(nèi)容和項目參數(shù)選取及計算公式計算結(jié)果名稱符號單位泵的排出P2kg f/cm常用壓力（表壓）180吸入壓力P1kg f/cm（表壓）0聯(lián)或缸數(shù)Z3每缸排出閥或吸入閥數(shù)Z1泵理論流量QtL/min25柱塞直徑Dcm3柱塞行程Scm3每分鐘往復(fù)次數(shù)nSpm600介質(zhì)重度g/cm1泵閥型式度錐形閥45閥板材料重度g/cm不銹鋼沖壓件7.8柱塞截面積Acm A= cm 7.065通過一個閥的流量QQ=212閥座孔最大瞬時流速Vcm/s一般范圍150300cm/s212閥座孔徑dcmd=22密封面接觸寬度bcmb=0.20.28閥板直徑dcmd=d+2bsin2.4閥板厚度cm=() d=0.2-0.330.6閥板重量GgG=21密封面接觸面積AcmA=( d+b)b1.368閥板的公斤質(zhì)量mfkg0.021試驗系數(shù)K/cmgs1.30允許關(guān)閉速度ucm/su12最大升程hcmh0.2比值h/ dh/ d=0.10.1當(dāng)量系數(shù)由d/d=0.1，查得=2.42.4系數(shù)KK=0.128系數(shù)K1.03系數(shù)KK=0.684Kk()9.018彈簧初始安裝力FgG1506系數(shù)K60彈簧剛度Cg/cmC=G5070彈簧最大工作力FgF= F+Ch2520閥上最大載荷FgFF+(1-)G2538彈簧中經(jīng)Dmm按結(jié)構(gòu)選取22彈簧指數(shù)C查表11彈簧曲度系數(shù)K查表1.13許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力kg/mm查表，按65Mn鋼絲取30鋼絲直徑dmmd1.62剪切彈性模量Gkg/mm8000彈簧工作圈數(shù)I圈i=7.5彈簧總?cè)?shù)i圈i=i+(1.5-2)9彈簧節(jié)距tmmt=4.85自由高度HmmH=(t-d)i+( i-0.5)d39安裝高度HmmH=H-10 F/C36鋼絲展開長LmmL= i554.14.1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1.3泵閥強度校核A.閥板與閥座密封面比壓校核 略去閥板在關(guān)閉時的彈簧力F和介質(zhì)中重量（1-）G；則比壓p=p式中 p材料的允許比壓，kg f/cm； 不銹鋼的p=300-800B.閥板彎曲強度校核 閥板按靜壓作用校核彎曲強度。對于錐形閥可簡化成周邊自由支承的，受均布載荷p的平板，即：式中 在閥板中心最大彎曲應(yīng)力，kg f/cm； p泵的排壓與吸入壓之差，kg f/cm；180 閥板材料許用彎曲應(yīng)力，kg f/cm； 不銹鋼 =1000-1200第5章 運動仿真5.1 C語言程序簡介C語言是一種結(jié)構(gòu)化語言。它層次清晰，便于按模塊化方式組織程序，易于調(diào)試和維護。C語言的表現(xiàn)能力和處理能力極強。它不僅具有豐富的運算符和數(shù)據(jù)類型，便于實現(xiàn)各類復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它還可以直接訪問內(nèi)存的物理地址，進行位（bit）一級的操作。由于C語言實現(xiàn)了對硬件的編程操作，因此C語言集高級語言和低級語言的功能于一體。既可用于系統(tǒng)軟件的開發(fā)，也適合于應(yīng)用軟件的開發(fā)。此外，C語言還具有效率高，可移植性強等特點。因此廣泛地移植到了各類各型計算機上，從而形成了多種版本的C語言。5.2傳動端運動及程序#include #include #define PI 3.1415926int xa=70,ya=270,xb,yb,xc,yc,xd=183,yd=270,xe,ye,xf,yf=75;double lalfa,lalfa1=360.0;double lab=50.5,lbc=108.75,lcd=112.5,lad=112.5,lde=225,lef=315,lb=195;double A,B,C,ac,a3,omiga1=5.236,omiga2,omiga3,omiga4,sc,vc;double alfa1,alfa2,alfa3,alfa4,alfa5;double ab=67.5,bc=145,cd=150,ad=150,de=300,ef=420,b=260;int alfa=0,l=300,m=100,xxc,yxc,xvc,yvc,xac,yac;/*/void set_angle()lalfa1-=10; if(lalfa10) lalfa1=lalfa1+360; lalfa=PI*lalfa1/180;void draw_link()int i; float A,B,C,l; double thita,gama; A=ad-ab*cos(lalfa); B=-ab*sin(lalfa); C=(A*A+B*B+cd*cd-bc*bc)/(2*cd); thita=2*atan(B+sqrt(A*A+B*B-C*C)/(A-C); if(thita0) thita+=PI; xb=(int)(lab*cos(lalfa)+xa; yb=ya-(int)(lab*sin(lalfa); xc=xd+(int)(lcd*cos(thita); yc=yd-(int)(lcd*sin(thita); gama=thita-0.5; xe=(int)(lde*cos(gama)+xd; ye=yd-(int)(lde*sin(gama); l=lde*sin(gama)-lb; xf=(int)(sqrt(lef*lef+l*l)+xe; setbkcolor(BLUE); setcolor(RED); setlinestyle(0,0,3); moveto(xa,ya); lineto(xb,yb); lineto(xc,yc); lineto(xd,yd); lineto(xe,ye); lineto(xf,yf); line(xc,yc,xe,ye); setcolor(15); setlinestyle(0,0,0); circle(xa,ya,5); floodfill(xa,ya,WHITE); circle(xd,yd,5); floodfill(xd,yd,WHITE); circle(xb,yb,3); floodfill(xb,yb,WHITE); circle(xc,yc,3); floodfill(xc,yc,WHITE); circle(xe,ye,3); floodfill(xe,ye,WHITE); moveto(xa,ya); lineto(xa-10,ya+10); lineto(xa+10,ya+10); lineto(xa,ya); line(xa-15,ya+10,xa+15,ya+10); for(i=4;i=30;i+=4) line(xa-15+i,ya+10,xa-15+i-3,ya+15); moveto(xd,yd); lineto(xd-10,yd+10); lineto(xd+10,yd+10); lineto(xd,yd); line(xd-15,yd+10,xd+15,yd+10); for(i=4;i=30;i+=4) line(xd-15+i,yd+10,xd-15+i-3,yd+15); bar(xf-10),(yf+6),(xf+10),(yf-6); line(375,yf+6,640,yf+6); for(i=0;i260;i+=8) line(380+i,yf+6,380+i-3,yf+11); /*line(0,310,640,310); line(200,0,200,480);*/void set_text()setcolor(YELLOW); settextstyle(4,0,5);/* outtextxy(180,200,MADE BY SPHINX!);*/ outtextxy(250,250,2000.5.18);links()int graphdriver=VGA,graphmode=VGAMED; initgraph(&graphdriver,&graphmode, ); do setactivepage(1); clearviewport(); set_angle(); draw_link(); set_text(); setvisualpage(1); setactivepage(0); clearviewport(); set_angle(); draw_link(); set_text(); setvisualpage(0); while(!kbhit(); getch(); closegraph();/*/set_c()A=ad-ab*cos(alfa1); B=-ab*sin(alfa1); C=(A*A+B*B+cd*cd-bc*bc)/(2*cd); alfa3=2*atan(B+sqrt(A*A+B*B-C*C)/(A-C); if(alfa30) alfa3+=PI; alfa2=atan(B+cd*sin(alfa3)/(A+cd*cos(alfa3); if(alfa20) alfa2+=PI; omiga3=omiga1*(ab*sin(alfa1-alfa2)/(bc*sin(alfa3-alfa2); omiga2=-omiga1*(ab*sin(alfa1-alfa3)/(cd*sin(alfa2-alfa3); 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line(640,vl,620,vl+8); for(i=vm;i=620;i+=30) line(i,vl,i,vl+6); vxxc=(int)(valfa+vm); if(vjust=1) vyxc=-(int)(vl-vxc); if(vjust=2) vyxc=-(int)(70-vxc); /*if(yxc64) yxc=yxc-64;*/ setcolor(RED); lineto(vxxc,vyxc);vdraw_v()vxvc=(int)(valfa+vm); vyvc=(int)(vl-vvc); setcolor(YELLOW); lineto(vxvc,vyvc);vdraw_a()vxac=(int)(valfa+vm); vyac=(int)(vl-vac); setcolor(GREEN); lineto(vxac,vyac);vchart()int graphdriver=VGA,graphmode=VGAHI; printf(Please Chose The 1:L1=150,L2=955.5,b=0, omiga1=50r/minn); printf( or 2:L1=101,L2=433,b=260, omigal=50r/minn); printf(HaHa,Which one do you chose? :-)n); scanf(%d,&vjust); if(vjust=1) vab=150;vbc=955.5;vb=0; if(vjust=2) vab=101;vbc=433;vb=260; initgraph(&graphdriver,&graphmode, ); moveto(vm,vl); setbkcolor(BLACK); valfa=0; do valfa1=valfa*PI/180; vset_c(); vdraw_x(); valfa=valfa+1; while(valfa=540); moveto(vm,vl); valfa=0; do valfa1=valfa*PI/180; vset_c(); vdraw_v(); valfa=valfa+1; while(valfa=540); moveto(vm,vl); valfa=0; do valfa1=valfa*PI/180; vset_c(); vdraw_a(); valfa=valfa+1; while(valfa360) _alfa=_alfa-360; _alfa1=PI*_alfa/180;void _drawlink()double l,i; xx2=(int)(_ab*cos(_alfa1)+xx1; yy2=yy1-(int)(_ab*sin(_alfa1); l=2*_ab*cos(_alfa1); xx3=(int)(l+sqrt(l*l-4*(_ab*_ab-_bc*_bc)/2)+xx1; setbkcolor(BLUE); setcolor(RED); setlinestyle(0,0,3); moveto(xx1,yy1); lineto(xx2,yy2); lineto(xx3,yy3); setcolor(15); setlinestyle(0,0,0); lin
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