全氣動(dòng)高壓注油機(jī)及其油脂泵的設(shè)計(jì)

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全氣動(dòng)高壓注油機(jī)及其油脂泵的設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc

全氣動(dòng)高壓注油機(jī)及其油脂泵的設(shè)計(jì)論文.doc

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油脂泵總裝圖.dwg

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緒論

注油機(jī)目前主要用于重型，礦山機(jī)械行業(yè)。重型，礦山機(jī)械大致包含了采礦，冶煉，軋制，鍛壓，潤滑和液壓等幾大類設(shè)備，是我國國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)的重要輔助設(shè)備。我國的注油機(jī)發(fā)展與國外先進(jìn)水平相比，尚有較大的差距。其中，主要原因是成套設(shè)備和控制水平低。油脂被廣泛運(yùn)用于軸承等運(yùn)動(dòng)部件的潤滑。由于其流動(dòng)性差，給注油帶來了一定的困難。且國內(nèi)生產(chǎn)的注油機(jī)，由于通常注油阻力大，特別在北方，冬季環(huán)境溫度低的地方，油脂粘度大。而普通注油機(jī)壓力低，流量小，不但注油費(fèi)時(shí)，工效低，且難以將油脂注入，加大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

本課題原是為滿足上海隧道工程的需要，為隧道工程機(jī)械的潤滑而設(shè)計(jì)的注油機(jī)。課題前期工作已完成。所設(shè)計(jì)制造的注油機(jī)已經(jīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。本次設(shè)計(jì)實(shí)在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上做系列化和改進(jìn)設(shè)計(jì)。本課題是要求學(xué)生完成氣缸缸徑為250mm的全氣動(dòng)高壓注油機(jī)的高壓油脂油脂泵設(shè)計(jì)，并從中探討研究其設(shè)計(jì)方法。

油脂泵的內(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(diǎn)上，是目前許多油脂泵生產(chǎn)廠商所關(guān)注的也是努力在提高、改進(jìn)的方面。而實(shí)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；而油脂泵在實(shí)際當(dāng)中所處的運(yùn)行點(diǎn)或運(yùn)行特征，我們稱之為油脂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，作為油脂泵產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展亦是如此。以屏蔽式油脂泵為例，取消油脂泵的軸封問題，必須從電機(jī)結(jié)構(gòu)開始，單局限于油脂泵本身是沒有辦法實(shí)現(xiàn)的；解決油脂泵的噪聲問題，除解決油脂泵的流態(tài)和振動(dòng)外，同時(shí)需要解決電機(jī)風(fēng)葉的噪聲和電磁場的噪聲；提高潛水油脂泵的可靠性，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；提高油脂泵的運(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)展油脂泵技術(shù)水平，必須從配套的電機(jī)、控制技術(shù)等方面同時(shí)著手，綜合考慮，最大限度地提升機(jī)電一體化綜合水平。

注油機(jī)的高壓油脂油脂泵的顯著缺點(diǎn)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。

 圖1（齒輪油脂泵原理圖）

 1.液壓泵的比較：

1.1齒輪油脂泵：

工作原理：依靠油脂泵缸與嚙合齒輪間所形成的工作容積變化和移動(dòng)來輸送液體或使之增壓的回轉(zhuǎn)油脂泵。

外嚙合雙齒輪油脂泵的結(jié)構(gòu)。一對相互嚙合的齒輪和油脂泵缸把吸入腔和排出腔隔開。齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，吸入腔側(cè)輪齒相互脫開處的齒間容積逐漸增大，壓力降低，液體在壓差作用下進(jìn)入齒間。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)個(gè)齒間的液體被帶至排出腔。這時(shí)排出腔側(cè)輪齒嚙合處的齒間容積逐漸縮小，而將液體排出。過容許值而損壞油脂泵或原動(dòng)機(jī)齒輪油脂泵適用于輸送不含固體顆粒、無腐蝕性、粘度范圍較大的潤滑性液體。油脂泵的流量可至300米3/時(shí)，壓力可達(dá)3×107帕。它通常用作液壓油脂泵和輸送各類油品。

優(yōu)點(diǎn)：齒輪油脂泵結(jié)構(gòu)簡單緊湊,制造容易,維護(hù)方便，有自吸能力。

缺點(diǎn)：流量、壓力脈動(dòng)較大且噪聲大。齒輪油脂泵必須配帶安全閥，以防止由于某種原因如排出管堵塞使油脂泵的出口壓力超過安全值

齒輪油脂泵的額定排出壓力與工作部件尺寸，轉(zhuǎn)速無關(guān)，主要取決于油脂泵的密封性能和軸承承載能力。齒輪油脂泵會產(chǎn)生困油現(xiàn)象，是封閉容積中的壓力急劇升高或下降，產(chǎn)生很大的附加承載，功率損失及液體發(fā)熱等不良現(xiàn)象。本課題要求輸出壓力達(dá)到42MPA,工作環(huán)境為高壓，考慮的齒輪油脂泵的泄漏和困油等缺點(diǎn)，故不適合

1.2發(fā)展趨勢

我國隧道工程用注油機(jī)都是從國外進(jìn)口，價(jià)格昂貴。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通事業(yè)也蓬勃發(fā)展，隧道工程日益增多，迫切需要注油機(jī)的國產(chǎn)化。隨著工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷深入，用于隧道、礦山、石油開采、汽車拖拉機(jī)制造等行業(yè)的大型干油注油機(jī)（壓力大于400bar，干油流量大于4000ml/min）的需求越來越大，而綜觀國內(nèi)此類設(shè)備的市場，幾乎是進(jìn)口產(chǎn)品的一統(tǒng)天下。進(jìn)口產(chǎn)品其價(jià)格高（幾倍甚至十幾倍于國產(chǎn)品的價(jià)格），配件難求（至少數(shù)周甚至數(shù)月才能到貨的現(xiàn)狀勢必大大影響生產(chǎn)）的弊端越來越顯現(xiàn)。為此，根據(jù)國家863計(jì)劃，大型干油注油機(jī)的國產(chǎn)化是勢在必行的。

本研制的注油機(jī)以壓縮空氣為動(dòng)力，借助氣缸活塞運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)油脂油脂泵，將潤滑油脂直接從油脂桶內(nèi)吸出，然后輸送到機(jī)器設(shè)備需要潤滑的部位課題前期工作已完成。所設(shè)計(jì)制造的注油機(jī)已經(jīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。本次設(shè)計(jì)實(shí)在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上做系列化和改進(jìn)設(shè)計(jì)。本課題是要求學(xué)生完成氣缸缸徑為250mm的全氣動(dòng)高壓注油機(jī)的高壓油脂油脂泵設(shè)計(jì)，并從中探討研究其設(shè)計(jì)方法。

市場上注油機(jī)的分類真空注油機(jī)、電動(dòng)注油機(jī)、鋼絲繩注油機(jī)、電動(dòng)注油機(jī)、自動(dòng)注油機(jī)、高壓注油機(jī)、氣動(dòng)注油機(jī)、手動(dòng)注油機(jī)、定量注油機(jī)、手機(jī)注油機(jī)等。

圖中恒流量變量機(jī)構(gòu)由帶有節(jié)流閥的雙邊控制閥(恒流量閥)和差動(dòng)變量缸組成。控制閥C端預(yù)壓彈簧調(diào)定后，節(jié)流閥兩側(cè)壓力差在控制閥閥芯上產(chǎn)生的液壓力與彈簧力相平衡，閥芯處于中垃，斜盤傾角固定在某一角度，油脂泵輸出流量為調(diào)定值。

當(dāng)油脂泵轉(zhuǎn)速增加時(shí)，輸出流量也相應(yīng)增加。由于節(jié)流器面積不變，則節(jié)流器兩端壓力差 增大，推動(dòng)控制閥閥芯左移，帶動(dòng)變量活塞左移，斜盤傾角減小，流量城少，直至恢復(fù)到調(diào)定值。此時(shí)，閥芯上液壓力與彈簧力重新平衡閥芯處于中位，斜盤傾角穩(wěn)定，油脂泵輸出流量為恒定值。反之，當(dāng)油脂泵轉(zhuǎn)速減小后，輸出流量減少。類似的分析可知，斜盤傾角會增加，流量也隨之增加，仍保持為一恒定值

  圖9.5(b)為變量特性曲線。 為保持調(diào)定流量 的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。從圖中可以看出，從 以上，油脂泵輸出流量不隨轉(zhuǎn)速變化而改變，始終保持恒定值。

恒流量變星油脂泵用于對液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求速度恒定的設(shè)備中。例如，機(jī)床、運(yùn)輸機(jī)械等液壓系統(tǒng)。但是恒流量變量油脂泵恒定流星的精度不高，誤差較大，這也限制了它的應(yīng)用。

結(jié)論

液壓油脂泵是向液壓系統(tǒng)提供一定流量和壓力的油液的動(dòng)力元件,它是每個(gè)液壓系統(tǒng)中不可缺少的核心元件,合理的選擇液壓油脂泵對于液壓系統(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.

    選擇液壓油脂泵的原則是:根據(jù)主機(jī)工況﹑功率大小和系統(tǒng)對工作性能的要求,首先確定液壓油脂泵的類型,然后按系統(tǒng)所要求的壓力﹑流量大小確定其規(guī)格型號.

一般來說,由于各類液壓油脂泵各自突出的特點(diǎn),其結(jié)構(gòu)﹑功用和運(yùn)轉(zhuǎn)方式各不相同,因此應(yīng)根據(jù)不同的使用場合選擇合適的液壓油脂泵.一般在機(jī)床液壓系統(tǒng)中,往往選用雙作用葉片油脂泵和限壓式變量葉片油脂泵;而在筑路機(jī)械﹑港口機(jī)械以及小型工程機(jī)械中,往往選擇抗污染能力比較強(qiáng)的齒輪油脂泵;在負(fù)載大﹑功率大的場合往往選擇油脂泵.

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，作為油脂泵產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展亦是如此。以屏蔽式油脂泵為例，取消油脂泵的軸封問題，必須從電機(jī)結(jié)構(gòu)開始，單局限于油脂泵本身是沒有辦法實(shí)現(xiàn)的；解決油脂泵的噪聲問題，除解決油脂泵的流態(tài)和振動(dòng)外，同時(shí)需要解決電機(jī)風(fēng)葉的噪聲和電磁場的噪聲；提高潛水油脂泵的可靠性，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；提高油脂泵的運(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)展油脂泵技術(shù)水平，必須從配套的電機(jī)、控制技術(shù)等方面同時(shí)著手，綜合考慮，最大限度地提升機(jī)電一體化綜合水平。

參 考 文 獻(xiàn)

〔1〕李培滋﹑王占林主編.《飛機(jī)液壓傳動(dòng)與伺服控制》（上冊）.國防工業(yè)出版社.1989

〔2〕曾祥榮﹑葉文柄﹑吳沛容編著.《液壓傳動(dòng)》.國防工業(yè)出版社.1980

〔3〕何存興主編.《液壓元件》.機(jī)械工業(yè)出版社.1982

〔4〕張赤誠等編.《液壓傳動(dòng)》.地質(zhì)出版社.1986

〔5〕齊任賢主編.《液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)》.冶金工業(yè)出版社.1981

〔6〕上海煤礦機(jī)械研究所編.《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊》.上海人民出版社.1976

〔7〕（日）市川常雄著.雞西煤礦機(jī)器廠譯.《液壓技術(shù)基本理論》.煤炭工業(yè)出版社.1975

〔8〕（美）H﹒E﹒梅里特著.陳燕慶譯.《液壓控制系統(tǒng)》.科學(xué)出版社.1979

〔9〕成大先主編.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》.化學(xué)工業(yè)出版社.2004

〔10〕聞德生著.《開路式油脂泵》.航空工業(yè)出版社.1998

〔11〕吉林工業(yè)大學(xué)等校編.《工程機(jī)械液壓與液力傳動(dòng)》.機(jī)械工業(yè)出版社.1978

〔12〕AD 811166.1981.

〔13〕馬玉貴、馬治武主編.《新編液壓件使用與維修技術(shù)大》.中國建材工業(yè)出版社.1998

〔14〕左健民主編. 《液壓與氣壓傳動(dòng)》.機(jī)械工業(yè)出版社.1999

〔15〕文懷興主編.《油脂泵的排量設(shè)計(jì)工況及優(yōu)化設(shè)計(jì)》. 北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2005

〔16〕成大先主編.《機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊》.化學(xué)工業(yè)出版社.2000

〔17〕沙毅 聞建龍主編.《油脂泵與風(fēng)機(jī)》.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社.2005

〔18〕陳允中 曹占文 黃紅梅 鄧國強(qiáng)等譯.《油脂泵手冊》.中國石化出版社.2003

〔19〕路甬祥主編.《液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊》.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2002

〔20〕張耀宸.《機(jī)械加工設(shè)計(jì)手冊》.北京.航空工業(yè)出版社,1987

致   謝

本論文是在講師的悉心指導(dǎo)下完成的，在我即將完成學(xué)士學(xué)位學(xué)習(xí)之際，衷心感謝老師們給我提供了良好的學(xué)習(xí)條件、科研環(huán)境和全面鍛煉的機(jī)會以及在生活、學(xué)習(xí)上給予的關(guān)心和幫助。各位老師不僅以其淵博的學(xué)識、創(chuàng)造性的思維方式、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范、高度的責(zé)任感使作者在學(xué)術(shù)上受益匪淺、而且言傳身教，以其高尚的人格和坦蕩寬廣的胸懷教導(dǎo)了我做人的道理。值此論文完成之際，瑾向張勇老師以及全系各位老師表示最衷心的感謝，并致以崇高的敬意！在課題的研究和論文撰寫過程中，得到了學(xué)院老師的大力支持，在此對你們表示衷心的感謝。