三缸柱塞泵锯齿螺纹分析_李洪波
对机械工程中齿轮泵与柱塞泵的技术分析
李
摘 要
岩
林
森
吴
淼
姚
酤
( 装 甲兵技 术学院
吉林 ・ 长春
1 3 0 0 0 0 )
在机械工程的液压 系统 中, 需要用一定的动力系统来传送液体 以实现机械的正常运作。一般常使用 的动力
系统主要有齿轮泵和柱塞泵这两种形 式。现本 文主要针对机械工程 中的齿轮泵和柱塞泵 的技术进行对 比分析 , 指出 提高机械设备性能的技术方法。 文章首先分别概述 了齿轮泵的特点, 继而从卸载回路 、 流量控制、 旁路流量控制、 设置 干式吸油阀以及选择液压泵等几个方面详细探讨 了齿轮泵和柱塞泵在机械工程 中的技 术应用。
三缸柱塞漏水原因
三缸柱塞漏水原因
三缸柱塞漏水的原因可能有以下几种:
1. 柱塞密封圈损坏:柱塞密封圈在工作过程中受到高温和高压力的影响,容易老化、硬化或磨损,导致密封性能下降,从而产生漏水现象。
2. 柱塞和柱塞套的配合间隙过大:如果柱塞与柱塞套之间的配合间隙过大,会导致高压油液通过间隙进入柱塞腔内,使得柱塞漏水。
3. 柱塞腔内有杂质或异物:如果柱塞腔内存在杂质、异物或颗粒物,会破坏柱塞与柱塞套的密封性能,导致漏水。
4. 柱塞弹簧松动或损坏:柱塞弹簧在工作过程中需要承受一定的压力和冲击,如果柱塞弹簧出现松动或损坏,会使柱塞与柱塞套之间的密封性能下降,产生漏水。
对于柱塞漏水的原因,通常需要进行具体的检查和分析,确定漏水点和原因后,才能有针对性地进行修理或更换相关部件。
三缸柱塞泵工作原理
三缸柱塞泵工作原理
三缸柱塞泵是一种常用的流体传动装置,它通过柱塞在泵体内的工作循环来实现流体的输送和压力增加。
其工作原理如下:
1. 结构组成:三缸柱塞泵主要由泵体、柱塞、连杆、曲轴等部件组成。
泵体内存在三个互相平行且对称排列的柱塞孔,每个柱塞孔内装有一个柱塞。
柱塞通过连杆与曲轴相连,使得柱塞与曲轴有相对运动。
2. 运动循环:当柱塞随着曲轴的旋转而上下运动时,分别在吸入行程和排出行程完成流体的吸入和排出。
每个柱塞的循环为:吸入过程-压缩过程-排出过程。
具体流程如下:
- 吸入过程:当柱塞向上运动时,内部形成一个负压区域,
吸入口处的液体通过吸力进入泵体内。
- 压缩过程:当柱塞向下运动时,压缩腔内的液体被逐渐压缩,形成高压。
- 排出过程:当柱塞再次向上运动时,压缩腔与排出口之间
的阀门打开,高压液体被排出。
3. 压力增加:由于三缸柱塞泵的三个柱塞可以同时工作,因此在每个运动循环中,泵体内都会形成三个连续的压缩腔,增加了流体的压力。
通过合理调节柱塞的运动行程和曲轴的转速,可以控制泵体内流体的流量和压力。
三缸柱塞泵的工作原理简单明了,通过柱塞的往复运动来完成吸入和排出流体,实现了流体的输送和压力增加。
该泵具有结构紧凑、效率高、流量稳定等优点,在工业生产和机械设备中得到广泛应用。
泵头体锯齿形螺纹分析
泵头体锯齿形螺纹分析谢梅英(四川宏华石油设备有限公司成都研发部,四川成都 610036)摘要:泵头体寿命是往复泵性能好坏的一个重要指标,美制锯齿形螺纹在往复泵泵头体中应用广泛,锯齿形螺纹的寿命是决定泵头体寿命的重要因素之一。
首先介绍了美制锯齿形螺纹在五缸柱塞泵上的应用及美制锯齿形螺纹的强度计算方法,然后针对压盖螺纹在使用过程中出现螺纹松动的问题,利用有限元方法对压盖进行了模态分析,找出螺纹松动的原因,最后提出了这种螺纹施加扭矩的方法和提高锯齿形螺纹联接强度的措施,为美制锯齿形的设计计算提供了参考方法。
关键词:泵头体;锯齿形螺纹;螺纹计算;螺纹防松中图分类号:TH131.3 文献标志码:A doi:10.3969/j.issn.1006-0316.2017.03.018 文章编号:1006-0316 (2017) 03-0067-04Analysis Buttress Thread of Cylinder BlockXIE Meiying( Sichuan Honghua Petroleum Equipment Co., Ltd, Chengdu 610036, China )Abstract:Cylinder’s life is a very important index of reciprocating pump, and BUTT thread is popular used on Cylinder Block, its life is one important factors to decide cylinder’s life. This paper introduced BUTT applied on quintuple pump and it was unlocked when using sometimes first, analysis how to calculate the strength of BUTT secondly, using FEA modal analysis to find the reason of cylinder cover vibration thirdly, claim how to apply torque on BUTT and how to enhance the strength of BUTT in the end, so it is reference of design BUTT.Key words:cylinder;BUTT;calculate;lock往复泵泵头体处的螺纹多采用梯形螺纹和美制锯齿形螺纹(BUTT)。
三缸柱塞泵工作原理
三缸柱塞泵工作原理
三缸柱塞泵是一种常见的液压泵,主要用于输送各种液体介质。
本文将介绍三缸柱塞泵的工作原理。
三缸柱塞泵的结构
三缸柱塞泵包括泵体、柱塞、柱塞轴、连杆、调流板等组成。
泵体上开有三个同心圆缸体,内径从大到小,分别为A、B、C。
在每个缸内都设有一个柱塞轴,柱塞轴分别为1、2、3号轴。
每个柱塞轴上都安装有数个柱塞,柱塞数量因柱塞的尺寸而异。
柱塞与柱塞轴之间通过定位销来完成连接。
三个柱塞轴通过联轴器相互连接,并由调流板帮助各柱塞轴产生不同的相位和相对运动,从而达到相间隔角为120度的转子转动。
三缸柱塞泵的工作原理基于柱塞轴的定轴,每个柱塞都独立工作,柱塞与轴的连接是过盈配合。
在工作时,由于泵体内残余的介质压力,柱塞会沿轴向方向移动。
当柱塞进入缸体时,柱塞压缩了液体,液体从柱塞与缸体之间的间隙处流出,形成了压力油。
柱塞继续移动,液压油继续缩小,但压力油仍然以相同的速度流出。
当柱塞到达缸体的底部时,柱塞与缸体之间没有灭震间隙,从而泵送出较高的压力油。
三缸柱塞泵的优点在于其稳定性好,工作精度高,吸收冲击能力强,噪音小,使用寿命长。
同时,由于人工干预少,因此在高压、大流量联合工作的条件下,三缸柱塞泵使用简便,容易实现自动操作。
电厂柱塞泵间隙功率最优研究
电厂柱塞泵间隙功率最优研究
李经宽;高红斌
【期刊名称】《能源与节能》
【年(卷),期】2015(000)011
【摘要】柱塞被广泛用于电厂打压、加药等方面,为更好地了解柱塞泵,建立柱塞泵中活塞与液压缸之间缝隙中液体轴向流动的数学模型,研究该间隙中油液渗漏的瞬时流量和平均流量.分别计算得到了该缝隙造成的容积功率损失和机械功率损失,进而得出该缝隙功率损失的计算方法.通过对该缝隙造成柱塞泵功率损失的表达式求导,最终得出功率损失最小时的缝隙设计值,以期达到最佳节能效果.
【总页数】3页(P120-121,127)
【作者】李经宽;高红斌
【作者单位】山西大学动力工程系,山西太原030006;山西大学动力工程系,山西太原030006
【正文语种】中文
【中图分类】TH137.5
【相关文献】
1.外啮合齿轮泵的间隙泄漏与最优间隙研究 [J], 陈伟杰;石金磊
2.电厂柱塞泵间隙功率最优研究 [J], 李经宽;高红斌;
3.总功率损失最小为设计目标的外啮合齿轮泵最优径向间隙 [J], 陈青英;姜伟
4.轴向柱塞泵偶件间隙对容积效率影响的仿真研究 [J], 陈绪林;李亚洲;陶雪娟;郭
元;
5.轴向柱塞泵配流副油膜间隙的试验研究 [J], 李方俊;方佳雨
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三缸单作用柱塞泵曲轴的理论分析与强度计算_华剑
参考文献:
[ 1 ] 李继志, 陈荣振. 石油钻 采机 械概论 [M ]. 北 京: 石 油大学 出版 社, 2000.
推导出曲拐 1的受力公式为:
排出过程 ( 0
<
)
P
1
=
P
y+ cos
fm -
g f
+m s in
a
( 1) [2]
吸入过程 (
<2 )
P1=
fmg - m a cos - f sin
( 2)
式 ( 1)、 ( 2) 中: m 为 柱塞杆 质量 + 十 字头质 量 + 27% 连
杆质 量; P1 为 连 杆 力; P y 为 流 体 施 加 的 压 力。 Py = /4
复杂的零件强度分析。
关键词: 柱塞泵; 曲轴; 强度分析; 有限元方法
中图分类号: TE 91
文献标识码: A
文章编号: 1007 - 4414( 2006 ) 06- 0014 - 02
Theoretical analysis and strength calcu lating of single acting trip lex p lunger pum p crank shaft
cos( 3 ) 2
( 8)
式 ( 7)、( 8)中: R 为曲拐 轴颈半径 ; L 为 曲拐长 度, x = -
L ~ L; = - 60 ~ 60 。
根据以上公式, 在有限 元软 件中采 用方 程加载 的方 法对
基于三缸柱塞泵梯形螺纹的有限元分析
的螺纹共 6 。为便于分析 ,图 1 ,从上到下 牙啮合 牙 中 依次编号 ,最上 端编 号 为 1 ,最 下 端 牙啮 合编 号 为 6 , 其编号分别表示啮合位 置,为分 析方便 和观察其接触 位
种断裂一般 由交变载荷 引起_J l。
图1 三缸柱塞泵梯形螺纹接触配合面示意图
由于 内螺纹和外螺纹的材料不 同,故此在划 分网格
()螺纹因磨损几何尺寸变小 ,强度减小 ,加速 了 2
螺纹的断裂 。
20 07年第 4朝
时, 采用不 同的有 限元单元进行划分 ;由于螺纹处形 状
受 4 MP 的 4 0型柱塞泵泵头体寿命是 50 0~6O 0 。 0 a 0 0 0 h
建模时 ,模型的结构尺寸基于三缸柱塞 泵梯形螺 纹
的基本尺寸建立的。由于 内螺纹 和外螺 纹的结构 以及载 荷都是轴对称的,因此在建模 时做 了简化 ,只取其对称
这 然不能满足现场使用要求 ,且更换泵头体也 比较麻
部断裂而导致整个泵头体报废 ,断裂开始时 ,发生在旋
合第一圈 的旋入 口并慢慢向 内推进 ,约断裂两 圈时 ,因 是超高压设备 ,需停产更换 泵头体 ,从开始 断裂到泵头
体报废持 续 的时 间约 为 1 h 右。据有 关 资料 介绍 , 5 左 0 螺纹的第一圈受力最大 , 旋人 I是应 力集 中的地方 , 5 此
失效 而不是断裂失效 。而且其受力时产生 的最 大变形位 移为 0 4 4×1 ~mm,属于小 变形范 围,说明螺纹 没有 .0 0
柱塞泵齿轮断裂失效分析
Key words: plunger pumpꎻ gear fractureꎻ failure analysisꎻ heavy load
摘 要:柱塞泵是油田压裂设备的核心部件ꎬ其内部传动齿轮是将旋转运动转换成柱塞往复运动的重要部件ꎬ需要长
时间承受高速重载的作用ꎬ可靠性要求高ꎮ 针对出口美国的一台 2500 型柱塞泵中的齿轮两次断裂失效实例进行机理
分析ꎬ发现曲轴上大齿轮的啮合精度、有效硬化深度特别是造成齿轮疲劳断裂失效的主因ꎮ 装配过程中带来的轴向
[ 2]
ꎮ 在服役
过程中ꎬ齿轮存在齿轮齿 断 裂、点 蚀 等 多 种 失 效 形
幅度调整ꎬ保证两侧齿轮同步啮合ꎮ 齿轮轮廓经过磨
削加工ꎬ保证齿形的精度和齿廓表面的光滑性ꎮ
式ꎬ对齿轮失效机理的分 析ꎬ是 完 善 相 关 装 备 及 零
部件的设计标准的重要依 据 [ 3] ꎮ 特 别 在 高 速 重 载
Fracture Failure Analysis on the Plunger Pump Gears
ZHANG Binꎬ WANG Chuan -hongꎬ LIU Jiang -kai
( SJS Co.ꎬ Ltd. of Sinopec Oilfield Equipment Corporationꎬ Jinzhou Hubei 434024ꎬ China)
0 引 言
1 齿轮传动结构与断裂失效问题
柱塞泵是提高原油采收率的重要设备ꎬ随着页岩
三缸单作用柱塞泵动力端参数与液力特性-机械工程论文-工程论文
三缸单作用柱塞泵动力端参数与液力特性-机械工程论文-工程论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——0 引言三缸单作用柱塞泵广泛应用于石油开发、水利水电、矿山开采等领域,利用工作腔容积的周期性变化输送高压流体,由于其高效的特点,已成为流体输送应用较广的通用设备之一[1,2].排出压力和输出流量是三缸单作用柱塞泵的重要液力特性参数,动力端中曲轴、连杆等复杂部件的结构参数决定了泵的排出压力和输出流量参数.本文在三缸单作用柱塞泵运动及受力分析的基础上,分析动力端结构参数对柱塞泵液力特性的影响,对于柱塞泵动力端结构的优化具有一定的实践意义.1 三缸单作用柱塞泵工作原理三缸单作用柱塞泵主要由动力端和液力端组成.动力端主要由箱体、压盖、曲轴、轴瓦、连杆、十字头等组成,带有减速装置的柱塞泵动力端还设有传动轴及齿轮组件.液力端主要由泵头体、进排液阀、阀座、柱塞及填料函组成.三缸单作用柱塞泵通过驱动设备(电机或柴油机)驱动曲轴转动,或由传动轴及齿轮组件驱动曲轴转动,通过连接在曲轴上的轴瓦、连杆、十字头,由于曲轴三组曲拐呈120交错分布,从而带动三根柱塞做交替往复直线运动,由于柱塞与填料密封的配合,使泵头的工作腔内交替形成局部真空或高压,使泵头内的进、排液阀组做出相应的开启或关闭动作,相应的完成吸液和排液的过程.2 三缸单作用柱塞泵动力端参数与液力特性排出压力和输出流量是三缸单作用柱塞泵最主要的两个液力特性参数,前者体现了泵送流体具备的能量,后者代表了泵送流体的体积.柱塞泵动力端主要部件的结构强度直接决定柱塞泵承载泵送流体压力的能力,而结构参数又影响柱塞泵泵送流体流量的稳定性.图2以三缸单作用柱塞泵中的某一缸为对象,显示了三缸单作用柱塞泵运动机构简图与主要结构参数.2.1 柱塞泵的交变载荷承载能力由图2可知,输送流体的液力F通过柱塞、十字头部件传递给十字头销中心点,此外,十字头往复运动产生的惯性力IW也作用于十字头销中心点,在不考虑十字头运动过程的摩擦力的前提下,输送流体液力和十字头惯性力叠加在一起统称为综合柱塞力F综合[3].通过分解综合柱塞力,可以将其分解成与十字头滑到垂直的侧向力N,及沿连杆中心线的连杆力Pc.连杆力沿连杆中心线作用于曲柄销中心点,可以分解为沿曲柄的切向力T和径向力R,一般来说,在忽略重力和旋转摩擦力的情况下,曲轴所受外力主要是径向力.上述各外力表达为:式中:A为柱塞截面积,mm;P为液体排出压力,kgf/cm;mw为十字头质量,kg;r为曲柄半径,mm;为曲柄角速度;为曲柄转角,逆时针旋转为正值;为连杆摆角度;为曲柄半径r与连杆L的比值.2.2 柱塞泵的流量特性由于三缸单作用柱塞泵三组曲拐呈120交错布置,带动三组柱塞交替完成吸液和排液动作,并且只有曲柄转角处于排出相位偏角时才会排出流体.因此,三缸单作用柱塞泵的输出流量是三缸输出流量的叠加.以图2为例的三缸单作用柱塞泵中的某一缸分析,柱塞瞬时速度u 可表示为下式,正值代表泵处在排出过程,负值表示泵处在吸入过程[4].式中: x为柱塞运动位移,mm;为曲柄转角,逆时针旋转为正值;r 为曲柄半径,mm;为曲柄角速度;为曲柄半径r与连杆L的比值.则该缸的瞬时输出流量q可以表示为:式中:A为柱塞截面积,mm.综合考虑三缸之间的相位偏角差值,泵的三缸瞬时输出流量可表示为:第一缸瞬时排出流量q1:第二缸瞬时排出流量q2:三缸单作用柱塞泵的瞬时排出流量Q通过式(7)~式(9)式叠加获得,由下式表示:2.3 动力端结构参数与液力特性分析通过式(1)~式(7)分析可知:1)柱塞泵排出压力时,尤其在排出压力最大时,液力的反馈是对柱塞泵动力端强度的考验,而曲柄和连杆的承载能力是体现泵排出压力能力的保证;2)随着柱塞泵曲柄转角的不断变化,曲柄和连杆的受力是呈一定规律变化的交变载荷,且只有在柱塞泵曲柄转角处于输出液体相位偏角时,曲柄和连杆才会承载交变载荷,同时,三组曲柄和连杆的受力是相对的;3)从连杆力Pc和曲柄径向力R来看,影响曲柄和连杆受力的参数较多,但对于特定的柱塞泵,即使不改变影响泵名义流量的技术参数,如柱塞截面积、泵的转速、曲柄直径等,改变曲柄和连杆的连杆比参数,对于柱塞泵承载交变载荷能力具有影响作用.再者,从式(8)~式(13)式分析可知:1)柱塞泵输出液体时,流量特性反映了柱塞泵动力端的运动特性,动力端曲柄和连杆运动参数变化率是体现泵输出流量平稳的前提;2)柱塞泵的输出流量不是由某一组柱塞作用决定的,而是多组柱塞复合作用叠加产生的,均是在曲柄转角处于输出液体相位偏角时,柱塞泵才会输出流量,并且柱塞泵的输出流量并不是恒定不变的,而是随着曲柄转角的变化呈周期性的变化;3)从柱塞泵流量叠加公式来看,柱塞泵的输出流量存在脉动变化的特点,脉动变化的幅度直接影响柱塞泵输出流量的稳定性,除了柱塞泵截面积、泵的转速、曲柄直径等影响泵名义流量的技术参数以外,改变曲柄和连杆的连杆比参数,都会对影响柱塞泵输出流量的稳定性.3 实例分析以某型三缸单作用柱塞泵为例,其主要技术参数如表1所示.柱塞截面积、曲柄半径、泵的转速等基本参数决定了泵名义流量;泵的动力端承受交变载荷能力即决定泵的排出压力.3.1 交变载荷承载能力与液体输出压力按照前述分析,柱塞泵的排出压力成为了动力端曲柄和连杆的受力根源.保持动力端曲柄半径参数不变,改变连杆比参数,并以曲柄转角增幅10计算曲柄径向力R和连杆受力Pc,计算结果如图3和图4所示.通过曲柄径向受力和连杆受力的分析可知:1)曲柄和连杆的受力过程是随着曲柄转角变化的,而并非恒定不变的,三组曲柄和连杆之间是相互的;2)通过曲柄受力和连杆受力的曲线图可以看出,对于三缸单作用柱塞泵的每一组曲柄和连杆,两者受力的最大值均发生在曲柄和连杆带动相应的柱塞由吸液过程转换至排液过程,通过计算分析可以得出最大受力值时的曲柄相位偏角;3)通过保持曲柄半径参数不变,改变曲柄直径与连杆长度的比值,较小的连杆比会使得曲柄径向受力和连杆受力得到改善,因此根据柱塞泵技术参数的设计,可以通过改变动力端曲柄和连杆的比值,获得较为理想的曲柄径向受力和连杆受力.3.2 运动特性与流量脉动特性按照前述分析,柱塞泵的输出流量是随曲柄的转角变化呈周期性规律的,而且输出流量不是由某一缸的曲轴和连杆带动相应的柱塞运动决定,是综合三缸瞬时输出流量获得的.保持动力端曲柄半径参数不变,改变连杆比参数,并以曲柄转角增幅10计算柱塞泵的瞬时输出流浪,计算结果如图5和图6所示.通过流量脉动分析可知:1)三缸单作用柱塞泵的输出流量是具有脉动的特点,流量脉动是柱塞泵结构所决定的;2)从瞬时流量曲线可以看出,柱塞泵在曲柄转角变化的周期内,存在流量峰值和流量谷值,通过计算分析可以得出出现极限值对应的相位偏角,对于多泵并联工程应用可以有效地进行极限值的互补;3)通过保持曲柄半径参数不变,改变曲柄直径与连杆长度的比值,较小的连杆比会获得较小脉动的流量特性,主要是较长的连杆使得连杆带动柱塞运动速度变换平稳,从而使得柱塞泵的流量脉动小,因此根据柱塞泵技术参数的设计,可以通过改变动力端曲柄和连杆的比值,获得较为理想的柱塞泵流量脉动特性.4 结论三缸单作用柱塞泵动力端曲轴和连杆的比值结构参数能够影响柱塞泵的排出压力和输出流量特性,在柱塞泵结构设计时,应注重动力端结构参数的优化,并结合动力端几何尺寸的合理性,获得较为理想的连杆比参数,优化三缸单作用泵的承载交变载荷能力和平稳流量脉动特性.参考文献:[1] 张生昌,方宏生,郑英臣,等.新型组合式隔膜泵用三拐曲轴的研究[J].流体机械,2009,37(12):35-38.[2] 薛胜雄,等.高压水射流技术工程[M].合肥:合肥工业大学出版社,2006:100-106.[3] 叶晓琰,张军辉,蒋小平,等.基于ANSYS-FATIGUE的曲轴疲劳寿命计算[J].流体机械,2011,39(4):44-48.[4] 《往复泵设计》编写组.往复泵设计[M]. :机械工业出版社,1987:11-24.。
三缸柱塞泵使用方法
三缸柱塞泵使用方法一、介绍三缸柱塞泵是一种常用的液压泵,它可以将液体压力转换成机械能,广泛应用于工业领域。
本文将详细介绍三缸柱塞泵的使用方法,供读者参考。
二、三缸柱塞泵的构造三缸柱塞泵主要由柱塞、缸体、进、出口阀、传动轴和驱动装置等组成。
柱塞通过传动轴的转动,沿着缸体内壁上的摩擦面来回运动,从而实现液体的吸入和排出。
三、三缸柱塞泵的工作原理1.吸入阶段:–进口阀打开,出口阀关闭。
–随着传动轴的转动,柱塞向后运动,泵腔内形成负压,液体通过进口阀进入泵腔。
–进口阀关闭后,进入排液阶段。
2.排液阶段:–进口阀关闭,出口阀打开。
–传动轴的继续转动,柱塞从后向前运动,将泵腔内的液体向出口推送。
–液体通过出口阀排出,完成一次工作循环。
–排液阶段结束后,又进入吸入阶段。
四、三缸柱塞泵的使用方法1.安装:–将泵体和传动装置固定在合适的位置,确保泵与驱动装置之间的联接可靠。
–确保进、出口管道的连接正确安装,无漏液现象。
–根据实际需要,调整泵的进、出口阀门的开闭情况。
2.启动:–将驱动装置启动,使传动轴开始转动。
–观察泵的运转情况,确保正常工作。
3.运行:–根据实际需要,调整传动装置的转速,以达到所需的液体输送量和压力。
–定期检查泵的运行状态,如异常应及时排除故障。
4.停机:–在停机前,应先将传动装置停止运转。
–关闭进、出口阀门,切断进、出口管道的液体流入。
–停机后对泵进行清洁、维护和保养。
五、三缸柱塞泵的注意事项1.使用前,应仔细阅读产品说明书,并按照要求正确安装和使用。
2.定期检查泵体和传动装置的工作状态,如有异常及时采取措施处理。
3.注意泵体和传动装置的润滑情况,保持正常的润滑状态。
4.避免泵长时间超负荷工作,以免对泵造成损坏。
5.在使用过程中,若发现漏液、异响等异常情况,应立即停机检修,确保安全。
六、结论通过本文的介绍,我们了解了三缸柱塞泵的使用方法。
在安装和使用时,应严格按照要求进行操作,并注意泵的运行情况。
变频主轴数控机床刀具破损时的保护对策
变频主轴数控机床刀具破损时的保护对策李洪波【摘要】介绍了利用三菱M64数控系统的DDB功能,实现刀具破损时对机床的保护.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】2页(P66-67)【关键词】保护对策;变频主轴;刀具破损;数控机床【作者】李洪波【作者单位】大连大森数控技术发展中心有限公司,辽宁,大连,116023【正文语种】中文在一些大型机床设备中,例如龙门铣床、落地镗床等,主轴通常只作为旋转切削功能使用,一般可以选用变频主轴。
而且,在功率选择、转速选择和价格方面,变频主轴比伺服主轴也有更大的优势。
但是,由于变频主轴采用模拟电压控制,不能实现类似伺服主轴的串行实时电流和负载监控,加工过程中刀具破损时,如果不及时采取措施,会发生危险。
本文介绍一种解决上述问题的方法,并且在实际机床上得到了良好应用。
以大型龙门铣床为例,在使用钻孔刀具进行深孔加工时,由于工件材料或刀具磨损等问题,有时会突发刀具损坏的情况。
这时,主轴仍在旋转,但刀具损坏部分无法正常切削,且Z轴仍在向下进给,这时如果不立即采取保护措施,会损坏机床机械本体、工件或刀杆等,严重的更会危及人身安全。
而类似突发事件,机床操作者往往也会反应不及时。
因此,如何在发生上述问题时,让数控系统及时检测并采取相应措施实行保护,显得非常重要。
经过诊断分析发现,虽然数控系统无法实时检测和监控变频主轴的电流和负载情况,但是当刀具发生破损时,由于不能正常切削,随着Z轴的继续进给,Z轴的负载会越来越大,因此,可以通过对Z轴负载的检测,实现刀具破损时对机床的保护功能。
三菱M64数控系统可以通过自带的DDB功能,实现对各轴电流和负载的检测和监控。
因此可以通过DDB功能,将Z轴电动机的负载百分比数值读出,然后与PLC常数中预先设定的负载极限值比较,当Z轴电机的负载百分比数值大于设定的负载极限值时,对系统实行进给保持。
考虑到Z轴在上升和下降过程中,其负载状况可能不一样,因此可以设定两个负载极限参数,分别对应Z轴上升和下降过程。
基于Adams的锯齿螺旋轴优化设计
基于Adams的锯齿螺旋轴优化设计李楷模;文跃兵【摘要】以锯齿螺旋轴为研究对象,建立了锯齿螺纹静力学模型,分析了锯齿螺旋轴传动过程的主要影响因素,揭示了螺旋升角和螺纹头数对螺旋轴传动效率的影响规律,在此基础上,对锯齿螺旋轴结构、螺纹牙侧角进行了优化设计.采用Adams软件对螺旋轴及其连接件进行了三维建模,仿真结果显示:优化后的圆弧形锯齿螺旋轴在运动精度、稳定性、传动效率等方面均得到了明显提升,为锯齿螺旋轴的设计提供了理论依据.【期刊名称】《中南林业科技大学学报》【年(卷),期】2013(033)009【总页数】5页(P107-111)【关键词】锯齿螺纹;螺旋升角;牙侧角;Adams;传动效率【作者】李楷模;文跃兵【作者单位】湖南工业职业技术学院,湖南长沙410208;湖南工业职业技术学院,湖南长沙410208【正文语种】中文【中图分类】S776.031;TH237锯齿螺纹用于承受单向轴向力的传动,工程中一般用于传动和输送。
机械式压力机的动力元件一般采用锯齿螺纹,其牙型为不等腰梯形,成锯齿形状(见图1),两侧牙型斜角分别为α=3°和α′=30°。
前者的侧面用来承受载荷,可得到较高效率;后者的侧面用来增加牙根强度,适用于单向受载的传动螺旋。
这种螺纹兼有矩形螺纹传动效率高、梯形螺纹牙根强度高的特点。
工作状态时将电动机转矩传递给螺旋轴,螺旋轴带动输送物一起旋转,产生径向力Fr和轴向力Fx。
轴向力Fx对输送物形成推(压)力,推动输送物而产生挤压,达到压制成形的目的。
如图2所示,设锯齿螺纹的头数是n,螺距为P,螺纹中径为d2,则其螺纹升角λ为:螺旋轴旋进时,设螺旋轴在主动力偶M(F,F′)的作用下向前旋进,受输送物体产生的约束反力为Fn,设螺纹面某处工作面元上的约束反力和摩擦力分别为ΔFn、ΔFs(如图3所示),它们沿螺杆轴线X方向的轴向力投影之和为:它们沿半径为r的圆柱横截面圆周方向的径向力投影之和为:它们对X轴的力矩的代数和为:若螺旋轴螺旋面的静摩擦系数为fs,当量摩擦系数为fv,当量摩擦角为фv,螺纹牙型的承载区侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称牙侧角α,则:fv= fs/cosα。
柱塞泵失效分析及修复工艺
对柱塞与缸体摩擦副的检查,可以先目测柱塞外圆表面和 缸体内孔是否有明显的可视缺陷,可借助放大镜或内窥镜进行 检查,也可用手指在零部件表面抚摸感知,如有明显的可视缺陷 或锈蚀、裂纹,或者有明显的手感凹坑、刮伤或边有剥落等,说明 柱塞或缸体已经损坏,需要更换新件;目测或手感无法确定,再 通过试验作进一步检测。
图 4 油液问题导致摩擦副失效 3.3 磨损污染物
磨损污染物将破坏液压油膜,污染物也可直接损伤元件表 面,是液压油中含有的可充当研磨介质(磨料)的固体颗粒物所 致。当固体颗粒物流经元件时,像一个个小的研磨切割器,在支 撑材料表面留下切割凹槽(图 5a)。液压油中存在空气或泡沫, 将导致液压油膜中含气,动态油膜支撑无法建立,也会造成液压 零件的损伤(图 5b)。
另外,还可采用快捷方法检测。用手堵住缸体上任一柱塞孔
尾端,从另一端将对应的柱塞向外拉出,如柱塞缸体未被损坏,
柱塞拉出过程应感到有吸力,柱塞拉出一段距离后快速放手,此
时柱塞会在真空吸力的作用下回到原位置,如果能快速回位说
明柱塞可继续使用;否则,应换新件或待修,需要注意的是更换
新件时需要成套更换。
4.2 柱塞与缸体的修复
图 1 柱塞泵结构
輨輶 设备管理与维修 2019 翼10(上)
Hale Waihona Puke 图 3 润滑不足导致摩擦副失效
3.2 工作温度过高 液压油黏度随工作温度升高而降低,即温度越高,油液越
工程机械中柱塞泵与齿轮泵的应用技术分析
工程机械中柱塞泵与齿轮泵的应用技术分析在工程机械的正常运转中,通常由液压系统进行动作控制,而液压系统需要一定的动力系统来传送液体,在实际生产中,这种动力系统通常采用柱塞泵和齿轮泵。
文章对工程机械中柱塞泵和齿轮泵的技术进行了具体的对比分析,并对如何提高机械设备的性能进行了具体的探讨,为柱塞泵和齿轮泵在工程机械中的合理应用和推广提供了有力的支持。
标签:工程机械;柱塞泵;齿轮泵;应用1 概述随着现代工业技术的迅速发展,工程机械的类型也越来越多,作为大型工程机械的核心动力系统之一——液压系统,其性能优劣直接影响着工程机械的整体运行质量。
在现代液压传动系统中,最常用的液压传动动力装置有柱塞泵和齿轮泵两种,相比较而言,柱塞泵的价格偏高一些,而齿轮泵偏低一些,所以通常认为齿轮泵的性能较差。
文章通过实践经验调查发现,如果对齿轮泵进行适当的改进后,可以大幅度提供其机械性能,下面针对这两种液压动力系统在工程机械中的应用技术进行了详细的探讨,并对提高机械性能的措施进行了具体的论述,为齿轮泵和柱塞泵的推广和应用提供了有力的支撑。
2 工程机械中齿轮泵和柱塞泵的应用技术探析2.1 齿轮泵和柱塞泵技术概述在工程机械的动力输送系统中,齿轮泵是通过在密闭环境中的多个齿轮互相啮合来改变密闭空间的容积,从而达到输送高压液体的目的。
齿轮泵具有体积小、质量轻、结构紧凑、安装简单的特点,在实际工程实践中,齿轮泵还具有转速高、压力大、可靠性强的优势,可以很好的满足大部分工程机械的液压系统动力需求。
齿轮泵的主要结构是多个相互咬合的齿轮,这些齿轮的连接状态通常有圆弧连接和公法线连接,在实际使用中发现,公法线齿轮泵在输送杂质含量较大的液体时,使用寿命较长,效果较好;而圆弧齿轮泵在输送杂质含量较低的液体时,具有噪音小、寿命长的特点,所以在实际生产中,对液压泵的选用要根据其功能及液体质量进行合理的选择。
与齿轮泵不同,柱塞泵是通过活塞在泵缸体内的往返运动形成压力,从而达到增大液体压力的效果。
液压柱塞泵运动副磨损特性研究综述
b r i c a t i o n f o r m o f t h e w e a r i n m o v i n g p a i r s i s E l a s t o — h y d r o d y n a mi c L u b i r c a t i o n( E H L ) , a n d t h e w e a r c h a r a c t e r i s t i c s
MA J i - mi n g ,HUANG Yi . h o n g ,GUO J i a n ,S HI Yi . y a o ,S ONG Yu e — h e n g
( S i n o — f r e n c h E n g i n e e r i n g S c h o o l , B e i h a n g U n i v e r s i t y , B e i j i n g 1 0 0 1 9 1 ;
A v i a t i o n Mi l i t a r y R e p r e s e n t a t i v e O ic f e o f N a v y i n N a n j i n g , N a mi n g , J i a n g s u 2 1 1 1 0 6 )
题及 研 究 方案 。
关键 词 : 液 压柱 塞泵 ; 柱 塞一 缸体副; 缸 体. 配 流盘 副 ; 斜 盘. 滑靴 副 ; 磨损; 仿真; 实验 中图分 类号 : T H1 3 7 文 献标 志码 : B 文章 编 号 : 1 0 0 0 48 5 8 ( 2 0 1 7 ) 0 8 - 0 0 8 4 - 0 0 1 1
Re v i e w o f We a r An a l y s e s Re s e a r c h f o r Ma i n Mo v i n g P a i r s i n Hy d r a u l i c Ax i a l P i s t o n P u mp
三缸柱塞泵工作原理
三缸柱塞泵工作原理
三缸柱塞泵是一种常见的液压泵,它通过柱塞在缸体内的往复运动来产生压力,将液体输送到需要的地方。
它的工作原理十分简单,但却非常有效,被广泛应用于工业和机械设备中。
首先,让我们来了解一下三缸柱塞泵的结构。
它由一个外壳、三个缸体和三个
柱塞组成。
当泵启动时,液体被吸入到缸体内,柱塞开始向外运动。
当柱塞向外运动时,液体被压缩,产生了高压。
然后,高压液体被输送到需要的地方,完成了液体的输送过程。
三缸柱塞泵的工作原理可以简单概括为,通过柱塞在缸体内的往复运动,产生
高压液体,然后将高压液体输送到需要的地方。
这种工作原理使得三缸柱塞泵在液压系统中具有重要的作用。
它可以提供高压、高流量的液体输送,满足工业和机械设备对液压能源的需求。
除此之外,三缸柱塞泵还具有结构简单、运行稳定、维护方便等优点,因此在
工业和机械设备中得到了广泛应用。
它可以用于液压系统的动力源,也可以用于液压系统的辅助能源。
无论是在工厂生产线上,还是在重型机械设备上,三缸柱塞泵都可以发挥重要的作用。
总的来说,三缸柱塞泵通过柱塞在缸体内的往复运动来产生高压液体,然后将
高压液体输送到需要的地方。
它的工作原理简单而有效,使得它在液压系统中具有重要的地位,为工业和机械设备的运行提供了可靠的液压能源。
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[收稿日期]20060324 [作者简介]李洪波(1981),女,2004年大学毕业,硕士生,现从事现代机械设计技术的研究工作。
三缸柱塞泵锯齿螺纹分析
李洪波,周思柱,迟世伟,李 宁 (长江大学机械工程学院,湖北荆州434023)
[摘要]介绍了三缸柱塞泵锯齿螺纹的特点,分析了其理论强度,应用有限元分析软件对其进行建模和应
力分析。
通过应力分布云图找到应力最大处,从而找到其失效的主要形式和真正原因。
对理论分析的失
效形式和有限元分析的结果进行对比,提出了提高螺纹强度和寿命的改进措施。
[关键词]锯齿螺纹;轴对称;有限元;接触分析
[中图分类号]T E93313
[文献标识码]A [文章编号]10009752(2006)04040003
锯齿形螺纹比矩形螺纹易于加工,而且承载能力大、径向分力小,可传递较大的轴向力,其传动性大大优于梯形螺纹。
该牙侧始终承受一个方向的力,内、外螺纹的承载牙侧是永远接触的;锯齿形螺纹的非承载牙侧的牙侧角为45b ,可保证外螺纹牙底有较大的圆弧,其牙侧不受力,内、外螺纹的非承载牙侧是永远相互脱开的,故使其免于产生应力集中而能承受疲劳载荷[1]。
锯齿形螺纹牙根承载面积大、强度高,牙根处无应力集中,承受单向应力效果好,可避免牙根断裂,从而可使其寿命延长。
锯齿形螺纹主要用于传动装置,也可以用于紧固连接场合。
1 三缸柱塞泵锯齿螺纹理论应力分析和失效分析
111 理论应力分析
锯齿形螺纹的基本牙型和内外螺纹的基本牙型设计如图1所示。
1)螺栓杆的强度计算 在图2所示的工作情况下,在承受工作载荷之前,螺栓不受力。
这种螺纹连接属于松螺栓连接。
当联接承受工作载荷F 时,螺栓所受的工作拉力为F,其强度计算方法是
:
图1 基本牙型 图2 螺纹孔和和螺栓的约束施加和力
R =F P 4d 21[[R ](1)
式中,d 1为螺栓危险截面的直径,即外螺纹小径,m m ;[R ]为螺栓材料的许用应力,M Pa 。
这里d 1=
144178mm ,[R ]=R s n =9302=456(MPa)(R s 为屈服强度,n 为安全系数)。
F =P 4d 2垫圈=p =P 4
@1071952
@10-6@71174@106=6508001619(N )=6501800619(kN )(d 垫圈是施加到垫圈上载荷的受力直径;p 是施加到垫圈上的压强)。
把F 和d 1代入到式(1)中,有:
#400#石油天然气学报(江汉石油学院学报) 2006年8月 第28卷 第4期
Journal of Oil and Gas Technology (J 1JPI) Aug 12006 Vol
128 No 14
R =F P 4d 21=650800161931144
@1441782@106=391883M Pa 考虑到螺纹在工作中还承受剪切应力,由第4强度理论和经验公式S U 015R ,有: R ca =R 2+3S 2=R 2+3(015R )2U 113R
(2)
式中,S 为螺栓的剪切应力;R ca 为危险截面的计算载荷。
将上述数据代入式(2),则螺栓危险截面的拉伸强度的计算式为:R ca =113R =113@391883=5118479(MPa)。
2)螺纹工作面上的耐磨性强度计算公式为:
p =Q A =Q P d 2hu =QP P d 2hH [[p ](3)
式中:Q 为轴向力(这里Q =F =6508001619N),N ;d 2为外螺纹中径(这里d 2=148159mm),mm ;P 为螺距(这里P =6135m m),m m ;h 为螺栓螺纹工作高度(这里h =018P =5108mm),mm ;H 为内螺纹高度(这里H =46104mm ),m m ;u 为螺纹工作圈数,u =H /P 。
将上述数据代入式(3)得到:P =
Q A =QP P d 2hH =6508001619@6135@10-33114@148159@5108@46104@10-9U 3718707(MPa)<[p ]=45M Pa
上式说明,螺纹的耐磨性条件满足,螺纹不至于因过度磨损而失效。
在三缸柱塞泵中锯齿形螺纹承受的是由柱塞的往复运动产生的交变载荷,压力最小时是负压,最高时是井下压力。
动力端的曲轴每旋转一圈,此腔内的压力从负压到最大压力变换三次。
112 断裂失效分析
断裂开始时,发生在旋合第一圈的旋入口并慢慢向内推进,约断裂两圈时,因是超高压设备,就要停产,更换泵头体,从开始断裂到泵头体报废持续的时间约为150h 左右。
据有关资料介绍,螺纹的第一圈受力最大,旋入口是应力集中的地方,此种断裂一般由交变载荷引起。
按目前的寿命,400型柱塞泵其右端螺纹承受的交变载荷次数是4132@107次;700型柱塞泵螺纹承受的交变载荷次数是1144107次。
螺纹因磨损几何尺寸变小,强度减小,从而加速了螺纹的断裂[2]。
2 三缸柱塞泵锯齿螺纹的有限元分析
本文以美制锯齿形螺纹为例进行分析,其代号为6in -4-2级,建模和分析如下。
211 锯齿形螺纹的建模
表1 锯齿形螺纹的材料特性
锯齿形螺纹
材料弹性模量泊松比硬度(H B)R s 外、内螺纹38CrM oNi2VA 211GPa 0133275~305930M Pa
图3 螺纹孔和螺栓的网格划分
由于螺纹孔和螺栓的结构和载荷都是轴对称结构,故在建
模时做了相应的简化,只取其对称面的一半为研究对象。
212 螺纹孔和螺栓的网格划分
由于螺纹处形状不规则,网格划分形式为:①螺纹孔采用
平面三角形6节点等参单元,采用智能网格划分;②螺栓采用
平面四边形4节点等参单元,采用智能网格划分;③接触分
析:由于螺栓和螺纹孔只在有螺纹牙面处啮合,而且螺旋升角
很小,且本文采用平面分析法,所以在螺纹啮合处简化为线线
接触,同时忽略螺旋升角的影响;接触面的摩擦系数与所用螺
纹润滑材料有关,一般为01015~01025之间,本计算假定各
接触面的摩擦系数为0102[3]。
二者网格划分的图形如图3所#401#第28卷第4期李洪波等:三缸柱塞泵锯齿螺纹分析
示。
螺栓和螺纹孔均为轴对称结构,采用上述单元划分网格后,两者一共产生1874个单元,2761个节点,接触单元为233个,接触点486个。
113 边界条件和载荷的施加及求解
1)施加边界约束 由于螺纹孔和螺栓均是轴对称结构,螺栓中间截面的径向位移为零。
在螺纹孔和螺栓的啮合处,采用接触处理,约束后的结果如图2所示。
2)加载和求解 根据三缸柱塞泵工作特点,加载在图2所示的直线上,加载是均布载荷,大小为71174MPa 。
214 结果分析
1)由于螺纹在啮合处发生接触,螺栓的受力在中间的圆形面上,最大位移发生在螺栓中心部位,其最大值为01785@10-5m (如图4所示。
)。
图中,DMX 表示正向最大位移,SMX 表示负向最大位移,对于有限元分析而言就是这两个代号有意义,SUB 代表子步,T IM E 代表时间步,U SU M 代表总位移,RSYS 代表坐标系类型;下同)。
2)应力分析。
图5是节点应力云图(图中,SEQV 代表总应力平均值,SM N 代表最大盈利,SNX 代表最小应力,其他同上)。
图4 螺纹啮合的位移图 图5 节点应力云图
有限元分析结果表明螺纹啮合最大应力值为4171746MPa,小于螺纹材料的许用应力465M Pa,满足强度条件;同时其工作变形最大值为01785@10-5属于小变形范围内,螺纹可以安全工作。
另外,通过有限元分析结果得到螺栓所受的平均应力为5119237M Pa 。
从上面的应力云图可以看到,螺纹的第1牙受力最大,即旋入口应力是集中的地方,螺纹接触的最大应力发生在第1牙和第2个牙的小部分,第3个牙只有一点点接触,从第4个牙开始就不再接触了,这是由于1、2两对牙承载过高的压力而产生脱滑失效而不是断裂失效,1、2两对牙首先产生塑性变形而发生畸变,紧接着其他的啮合对相继脱开而不在啮合。
3)安全系数。
n =R s R max
=9304171746=212262。
根据文献[2],对于材质均匀,性能离散程度小,而应力计算又比较准确的情况,可取安全系数许可值[n]=115~215,甚至更小些。
经比较,可知该点工作是安全的。
3 结 语
研究表明,要提高锯齿形螺纹的寿命,必须加强螺栓螺纹部分的表面硬度,尤其是第1个牙的表面硬度,可以采用冷礅螺栓头部和滚压螺纹的工艺方法,或者采用氮化、氰化、喷丸等处理;也可以增大螺栓的旋入口处的过渡圆角半径;或者选择抗拉强度极限大的材料作为螺纹材料。
[参考文献]
[1]刘鸿文1材料力学[M ]1北京:高等教育出版社,2000136~371
[2]于源1强度好、效率高的锯齿形螺纹[J]1机械冷加工,1997,(4):11~141
[3]高连新,金烨,史交齐1圆螺纹套管接头应力分布规律研究[J]1机械强度,2004,26(1):042~0481
[编辑] 苏开科#402# 石油天然气学报(江汉石油学院学报)2006年8月。