三缸单作用柱塞泵曲轴的理论分析与强度计算_华剑

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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.。

凸轮机构3缸单作用恒流量往复泵特性分析

７） ∈警２ｒ－［，］
（）１
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以Ｓ３Ｂ一２．Ｈ型３缸单作用恒流量往复泵ＬＺ２５为例，基本参数分别为：冲程Ｓ＝５Ｉ，冲次。１ｎｎｒ，＝１０ｒｍｉ，功率为２．Ｗ。其柱塞运动曲线２６ｎ／２５ｋ如图２、图３、图４所示，轴表示凸轮转角。
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一
） ∈弩］［，
相同的滚轮对滚，两滚轮中心距为定值，其中一滚轮为复位滚轮，另一滚轮连接介杆、柱塞等往复运动件。随着凸轮转动，带动复位框架、介杆、柱塞等运动件作往复运动，从而完成吸排液过程。对于要求连续运转且泵速较高、传递力较大的往复泵来
容积效率。在石油、石化行业应用非常广泛。其最
条件…。多年来，人们在对传统往复泵工作原理
的研究逐步深入并取得了积极成果的同时，也开始
认识到传统的曲柄连杆机构所决定的运动与动力特性局限了往复泵的应用范畴及其发展。通过几年的研究，现已成功研制出了以凸轮传动机构为动力端的恒流量无压力波动的往复泵（图ｌ所示）如。此泵获得中国石油天然气集团公司科技进步二等奖，并获中国发明专利（利号９１６５．）专２０４３５，现已形成系列产品，得到了广泛应用。
凸轮机构３缸单作用恒流量往复泵特性分析
张慧峰，董怀荣，裴峻峰
（．１胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营２７１；２江苏石油化工学院机械工程系，江苏常州２３１）５０７．１０６

大型三缸单作用隔膜泵动力端结构强度研究

大型三缸单作用隔膜泵动力端结构强度研究作者：武伟来源：《中国新技术新产品》2016年第01期摘要：大型三缸单作用隔膜泵是长距离管道输送领域中固-液两相流体输送的核心设备，隔膜泵动力端结构形式合理与否直接关系着隔膜泵在用户现场运行行为的优劣以及设备自身的安全性。

本文针对大型三缸单作用隔膜泵动力端装配体在不同工况条件下的运行状态，应用大型有限元分析软件ADINA中的结构模块对其强度进行分析，以确定其能否满足强度要求。

其结论对隔膜泵动力端危险工况的确定以及结构改进提供了一定的理论参考。

关键词：隔膜泵；动力端；结构强度中图分类号：TB301 文献标识码：A1 前言隔膜泵作为长距离管道输送领域中固-液两相介质（如水煤浆等）的核心设备，目前已在煤炭、环保、石油化工等领域获得了广泛的应用。

以三缸单作用大型隔膜泵为例，其动力端主要包括三拐曲轴、连杆、十字头及上下滑板等关键部件。

曲轴在旋转过程中，带动十字头运动，引起导板受力，这一过程中随着十字头运动到不同位置时导板所受的力情况不同；此外，由于位于连杆位置的销轴轴承和介杆分别与动力端十字头相连接，在隔膜泵的实际运行过程中，十字头内表面受隔膜泵曲轴活塞力的作用，表现为余弦力分布形式。

因此，在设计大型隔膜泵动力端的过程中应充分考虑十字头分布在不同位置时的各种工况，还应保证十字头在承受大吨位活塞力的过程中不发生疲劳破坏，使其在结构强度上满足设计要求，通过对比得出不同工况条件下动力端装配体应力分布特性，从而避免产生过度的应力集中。

本文采用国际上普遍认可的大型有限元分析软件ADINA结构模块对三缸单作用大型隔膜泵动力端装配体进行强度分析，并对分析结果进行对比评估，从而确定隔膜泵动力端的危险工况以及动力端装配体中各部件的应力分布特性。

其结论对于设计和改进隔膜泵动力端相关部件有着一定的参考意义。

2 隔膜泵动力端装配体强度分析2.1 几何模型与工况条件将大型三缸单作用隔膜泵动力端装配体网格模型导入有限元分析软件ADINA中如图1所示，分别在十字头、滑板、导板和导板座之间建立接触对，其中十字头与滑板，导板与导板座之间为绑定接触（MPC），滑板与导板之间为滑动接触。

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。

某三缸汽油机曲轴箱强度及疲劳有限元分析

某三缸汽油机曲轴箱强度及疲劳有限元分析Chen Long;Hu Peng xiang;Wang Ying jie;Chen Liang;OuYang Cai yun【摘要】对某三缸汽油机的曲轴箱强度及疲劳进行有限元分析,确定曲轴箱在装配预紧力与动态载荷的作用下,强度与疲劳是否满足要求,为设计的合理性奠定基础.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)023【总页数】3页(P134-135,143)【关键词】三缸汽油机;有限元;强度;疲劳【作者】Chen Long;Hu Peng xiang;Wang Ying jie;Chen Liang;OuYang Cai yun【作者单位】;;;;【正文语种】中文【中图分类】U467.2引言曲轴箱的强度分析对发动机至关重要，曲轴箱分析内容主要为缸体、主轴承盖及轴瓦的强度分析和疲劳分析，而上述零部件均为曲轴在发动机的正常运转提供有效支撑。

一旦出现失效的情况，后果非常严重。

1 计算机模型具体分析项目可以将主轴承壁分析分成三个大的工况：（1）最大螺栓预紧力、最大轴瓦过盈量；（2）最小螺栓预紧力、最小轴瓦过盈量；（3）最小螺栓预紧力、最大轴瓦过盈量。

2 最大螺栓预紧力、最大轴瓦过盈量2.1 缸体应力分布缸体材料牌号为HT250，结合最大、最小主应力分布图，可知应力结果合理，最小主应力峰值470Mpa，小于750Mpa。

图1 有限元分析模型图2 缸体最小主应力分布2.2 主轴承盖应力分布、等效塑性应变（PEEQ）取曲轴转角在1476位置时，主轴承盖应力、应变分布结果。

图3 主轴承盖平均应力分布主轴承盖材料为 AVL_GJS-500，结合主轴承盖应力分布图，可知平均应力、最大主应力、最小主应力均没有超过限值，结果合理。

图4 主轴承盖等效塑性应变（PEEQ）根据等效塑性应变结果，PEEQ值最大为0.0012，小于0.002的限值，结果合理，符合要求。

基于AMESim的某型三缸单作用柱塞泵的脉动特性分析

数学模型
图２ａ为三缸单作用高压柱（）
塞泵中某一柱塞的运动示意图，图
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２）（为不考虑高压泵中曲轴、连杆ｂ
研究］。
输人ＡＳ软件中进行仿真计ＭＥｉｍ算，并将其出口的流量输出，仿
真结果如图５中曲线ｂ虚线）（所示。由图５可以看出：真结果与理仿
建立仿真模型
基于ＡＳｍ仿真软件，建ＭＥｉ
立的仿真模型如图４所示。
滨工业大学学报，１９，（）６９１２４：６［杨世绵，田振华，韩立强．蓄能器吸收泵压４］力脉动效果的分析研究．吉林工学院学报，
１８９７，１２：１２：）９
哈尔
【］李延民，张智慧，张永．液控金属针布包卷５
机的特性分析．纺织器材，２０，４０８：１
瞬时流量ｑ。柱塞泵参数，求的其
柱塞面积为Ａ＝００２ｍ，将理．０３论瞬时流量ｇ绘制成曲线，如图５
中曲线ａ实线）所示。（
图３三缸单作用柱塞泵单个柱塞轴向速度曲线图
仿真模型
仿真软件ＡＳｍＭＥｉＡＭＥｉ软件是专门用于模Ｓｍ拟工程系统的仿真软件，该软件
图４三缸单作用柱塞泵液压仿真模型
［章宏甲，黄谊，王积伟．液压与气压传动．１】

柱塞泵设计与计算.doc

目录第1章绪论第2章斜盘式轴向柱塞泵工作原理与性能参数斜盘式轴向柱塞泵工作原理斜盘式轴向柱塞泵主要性能参数第3章斜盘式轴向柱塞泵运动学及流量品质分析柱塞运动学分析柱塞行程 s柱塞运动速度 v柱塞运动加速度 a滑靴运动分析瞬时流量及脉动品质分析脉动频率脉动率第4章柱塞受力分析与设计柱塞受力分析柱塞底部的液压力 P b柱塞惯性力 P g离心反力 P l斜盘反力 N柱塞与柱塞腔壁之间的接触力P1和 P2摩擦力 p1f 和 P2f柱塞设计柱塞结构型式柱塞结构尺寸设计柱塞摩擦副比压p、比功 pv 验算第5章滑靴受力分析与设计滑靴受力分析分离力 P f压紧力 P y力平衡方程式滑靴设计剩余压紧力法最小功率损失法滑靴结构型式与结构尺寸设计滑靴结构型式结构尺寸设计第6章配油盘受力分析与设计配油盘受力分析压紧力 P y分离力 P f力平横方程式配油盘设计过度区设计配油盘主要尺寸确定验算比压 p、比功 pv第 7章缸体受力分析与设计缸体地稳定性压紧力矩 M y分离力矩 M f力矩平衡方程缸体径向力矩和径向支承径向力和径向力矩缸体径向力支承型式缸体主要结构尺寸的确定′通油孔分布圆半径R f和面积 Fα缸体内、外直径D1、D2的确定结论摘要斜盘式轴向柱塞泵是液压系统中的主要部件，斜盘式轴向柱塞泵是靠柱塞在柱塞腔内的往复运动，改变柱塞腔内容积实现吸油和排油的，是容积式液压泵，对于斜盘式轴向柱塞泵柱塞、滑靴、配油盘缸体是其重要部分，柱塞是其主要受力零件之一，滑靴是高压柱塞泵常采用的形式之一，能适应高压力高转速的需要，配油盘与缸体直接影响泵的效率和寿命，由于配油盘与缸体、滑靴与柱塞这两对高速运动副均采用了一静压支承，省去了大容量止推轴承，具有结构紧凑，零件少，工艺性好，成本低，体积小，重量轻，比径向泵结构简单等优点，由于斜盘式轴向柱塞泵容易实现无级变量，维修方便等优点，因而斜盘式轴向柱塞泵在技术经济指标上占很大优势。

关键词斜盘柱塞泵滑靴缸体AbstractThe inclined dish type and axial pump with a pillar is a main part in liquidpress system ，The inclined dish type and axial pump with a pillar is a back andforth movement by pillar to fill the inside of the pillar cavity ，in order to change the pillar fills the contents of cavity to realize the oil of inhalingwith line up oily ，Is a capacity type liquid to press the pump .Fill to pillarto pump for the inclined dish type stalk the pillar fill, slip the boots and gotogether with the oil dish an is its importance part. The pillar fills is it suffer the one of the dint spare parts primarily. The slippery boots is one of the form that high pressure pillar fill the pump to often adopt. It can adapt to the high demandturning soon in high pressure dint, go together with the oil dish and the efficiency of the direct influence in a pump with life span. Because of goingtogether with the oil dish fills ,pillar and a slippery boots these two rightness of high speeds the sport the vice- all adopting a the static pressure accepts.The province went to the big capacity push the bearings, have the constructiontightly packed, the spare parts is little, the craft is good, the cost is low,the physical volume is small, the weight is light, comparing the path face topump the construction simple etc. Because the inclined dish type stalk fills to pillar the pumpto realizes to have no easily the class changes the deal, maintain convenience and so on.Key words the inclined dish pillar pump slippery boot crock body第 1 章绪论近年来，容积式液压传动的高压化趋势，使柱塞泵尤其轴向柱塞泵的采用日益广泛。

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。

三柱塞往复泵曲轴受力分析及强度校核设计技术分析

技术与检测Һ㊀三柱塞往复泵曲轴受力分析及强度校核设计技术分析柳㊀雷摘㊀要:文章对三柱塞往复泵进行了研究ꎬ主要分析了三柱塞往复泵的曲轴传动端ꎬ在文章中对三柱塞往复泵的设计和工作原理进行了简要的分析阐述ꎬ并在文章中对三柱塞往复泵的曲轴受力和强度检验技术进行了分析ꎬ总结了曲轴结构受力和强度对三柱塞往复泵的动力影响ꎮ关键词:三柱塞往复泵ꎻ曲轴受力ꎻ曲轴强度一㊁三柱塞往复泵的设计介绍三柱塞往复泵当前广泛应用于煤矿开采㊁石油工业㊁冶金工业等场景中ꎬ作为动力源使用ꎬ其工作效率非常高ꎬ稳定性也比较好ꎮ三柱塞往复泵通常由液力端㊁传动端㊁减速机构㊁电动机及其他附属设备组成ꎮ液力端是介质过流部分ꎬ通常由缸套㊁柱塞及其密封㊁液缸体及吸排液阀等组成ꎮ传动端是传递动力的部件ꎬ一般由曲轴㊁连杆㊁十字头(也叫滑块)等组成ꎮ三柱塞往复泵的曲轴由三个相互交错１２０度角的曲柄销组成ꎬ保证柱塞泵流量源源不断地输出ꎮ三柱塞往复泵实际工作中ꎬ传动端和液力端共同配合完成工作ꎮ首先ꎬ传动端的曲轴做旋转运动ꎬ通过曲轴上的曲柄销带动与之配合的连杆做平面运动ꎬ连杆再带动十字头(滑块)柱塞做直线往复运动ꎬ使传动端运动形式由旋转运动转换成往复运动ꎮ传动端往复运动中三组连杆滑块与液力端相互配合ꎬ在液力端内部形成工作空间的容积周期性变化ꎬ从而实现了吸排水工作柱塞以及连杆进行运动ꎬ是整个三柱塞往复泵动力端形成直线往返运动ꎮ其次ꎬ直线往返动力运动中三组柱塞与液力端相互连接配合ꎬ在液力端内部的工作空间内形成工作ꎮ三柱塞往复泵工作实现是由曲轴连杆运动实现的ꎬ而在曲轴连杆运动中ꎬ曲轴连杆的运动变量为相位转角ꎬ可以说相位转角的变化直接影响到曲轴的动力情况和受力状态ꎮ所以ꎬ在对三柱塞往复泵结构研究的过程中ꎬ对于曲轴结构的受力分析和强度分析直接关系到三柱塞往复泵的优化设计ꎮ二㊁三柱塞往复泵曲轴受力分析(一)三柱塞往复泵曲轴受力分析前提条件曲轴旋转运动或者连杆推动柱塞运动都是连接型运动ꎬ连接型运动势必要对各组织造成摩擦ꎬ所以摩擦力因素也是影响曲轴运动以及曲轴受力的因素之一ꎬ但是从影响作用角度而言ꎬ曲轴摩擦力因素或者其他细微因素条件对曲轴受力和强度的影响可以忽略不计ꎮ而为了曲轴受力分析研究的准确度ꎬ应该做好以下准备:①曲柄稍连接夹角㊁液力端缸套㊁密封柱塞等相关部件的摩擦力可以忽略不计ꎮ②曲轴的动力来源主要是动力设备直连驱动旋转ꎬ并无其他动力载荷且曲轴的受力集中与曲轴本身受力点ꎮ(二)三柱塞往复泵曲轴受力分析三柱塞往复泵实际工作过程中ꎬ曲轴受力是工作实现的条件之一ꎬ而在曲轴运动的过程中ꎬ曲轴受力主要是受到内力影响和外力影响两个方面影响ꎮ１.外力影响分析在三柱塞往复泵实际工作过程中ꎬ往复泵传动端与液力端相互连接从而使三柱塞形成直线往复运动ꎬ而在此运动过程中ꎬ曲轴与连杆㊁曲轴与十字头㊁曲轴与柱塞是整体的动力端结构ꎬ所以曲轴动力端各自之间形成的作用力ꎬ就是影响曲轴运动的外力ꎬ其中主要包括柱塞与十字头形成往复运动后ꎬ十字头会形成惯性作用力ꎬ惯性作用力会反向作用到曲轴受力点ꎬ从而对曲轴受力造成影响ꎮ曲轴旋转运动中ꎬ曲轴和连杆结合运动ꎬ因旋转运动而形成的曲柄切向力和径向力都会造成曲轴受力ꎮ另外ꎬ三柱塞往复运动中ꎬ传动端作用到液力端ꎬ液力端的吸水和排水与柱塞往复运动有直接的关系ꎬ而当进行排水排液的过程中ꎬ液体排出形成的液力也会直接形成动力造成反向作用于柱塞ꎬ柱塞传递给十字头㊁十字头在反向作用给曲轴ꎮ综上所述ꎬ在三柱塞往复泵实际工作运行的过程中ꎬ曲轴所受外力分别为十字头惯性力㊁泵体排出液力㊁柱塞运动力以及曲轴和连杆旋转运动中产生的侧向力ꎮ而对三柱塞往复泵的工作运行分析我们可以发现三柱塞往复泵的工作运动具有非常紧密的连接性ꎮ所以ꎬ其曲轴所受各项外力可以有效结合ꎬ例如十字头惯性力㊁液力等外力可以结合为综合柱塞力ꎮ２.内力影响分析曲轴内力影响ꎬ具体就是指曲轴在运动过程中ꎬ自身的动力影响因素ꎮ而在实际的三柱塞往复泵工作过程中ꎬ三柱塞往复泵曲轴呈现旋转运动ꎬ将其旋转运动比作圆形运动ꎬ所以自身所受内力包括曲轴所受切向力㊁径向力以及支反力ꎮ三㊁三柱塞往复泵曲轴强度校验三柱塞往复泵曲轴强度具体是指在三柱塞往复泵实际工作的过程中ꎬ曲轴自身受力后的强度变化情况ꎬ对于三柱塞往复泵曲轴强度的校验ꎬ直接关系到三柱塞往复泵曲轴的使用寿命ꎮ首先ꎬ在曲轴强度校验过程中ꎬ三柱塞曲轴强度受到曲轴外力和内力因素所影响ꎮ所以ꎬ在进行三柱塞往复泵曲轴强度校验过程中ꎬ往复泵曲轴强度计算要加入传动端曲轴外力计算以及传动端曲轴内力计算等内容ꎮ其次ꎬ在曲轴旋转运动中ꎬ曲柄相位角度对于曲轴受力影响占有决定性因素ꎬ所以在三柱塞往复泵曲轴强度校验计算中ꎬ还要考虑到不同曲柄相位角的计算ꎮ最后ꎬ曲轴强度具有一定疲劳性ꎬ所以在实际的强度校验过程中ꎬ应该对曲轴强度疲劳性进行检查ꎬ保证疲劳强度在安全系数范围之内ꎮ三柱塞往复泵曲轴强度研究分析ꎬ对于三柱塞往复泵的工作有直接的影响ꎬ在其强度校验过程中ꎬ应该对影响曲轴强度的各项参数进行有效的建入ꎬ从而保证强度校验计算合理ꎮ四㊁结束语在三柱塞往复泵实际工作的过程中ꎬ曲轴自身受力情况以及强度情况都会影响曲轴运动ꎬ所以文章对三柱塞往复泵曲轴受力和强度分析十分关键ꎮ希望文章能够对三柱塞往复泵的优化设计有所帮助ꎮ参考文献:[１]王汉章.三柱塞往复泵曲轴受力分析及强度校核设计技术研究[Ｊ].制造业自动化ꎬ２０１４(２４):８３－８６. [２]朱增宝ꎬ潘地林.柱塞式往复泵曲轴ＣＡＤ模块开发[Ｊ].机械传动ꎬ２００５ꎬ２９(５):４２－４５.[３]戴静君ꎬ王中辉ꎬ孟波ꎬ等.往复泵曲轴设计及强度计算[Ｊ].石油矿场机械ꎬ２００９ꎬ３８(４):３４－３６.作者简介:柳雷ꎬ南京六合煤矿机械有限责任公司ꎮ９６１。

三缸单作用往复式活塞泵三拐曲轴部装装配工艺的改进及专用工装治具的设计

98科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N工业技术往复式活塞泵是用于氧化铝工业、矿石输送、煤化工及长距离管道输送等领域的核心设备。

其工作原理为，电动机通过减速机驱动曲轴、连杆、十字头，使旋转运动转化为直线运动，带动活塞进行往复运动。

活塞运动时，致使容积发生变化，从而使被输送介质按确定的流量排出。

三拐曲轴部装作为三缸单作用往复式活塞泵的核心部件，其装配一直作为瓶颈，制约其整体的装配效率。

本文通过对其装配工艺的改进，以及专用工装治具的设计。

进而实现三拐曲轴部装装配的科学化、简单化，更重要的是装配的效率得到了提升。

1 专用工装治具的设计三拐曲轴部装由三拐曲轴、连杆、轴承等部件组成。

轴的整体结构为“三拐四支撑”，每个曲拐互成120°夹角。

一直以来，因其结构的特殊性，导致在装配连杆及轴承时，需要不断的转动曲轴来实现调整曲拐的位置。

以往，用两个“V 形架”来支撑曲轴的两端，调整曲拐的位置时，只能通过天车来转动曲轴。

操作起来即费时，又费力，而且起吊的尺度不容易掌握，更重要的是一组三拐曲轴部装的重量约10t重，即使利用天车来转动曲轴，工作时的危险性及复杂性也很大。

因此，在装配的过程中这个问题必须解决。

图1是为装配三拐曲轴部装专门设计的工装治具——托辊。

1.1托辊的功能简述（1）可轻松实现曲拐角度的调整。

将一对“托辊”分别支撑在三拐曲轴的两端下。

在曲轴轴端面上拧入六根长螺栓（如图一所示）。

用长撬棍或钢管插入螺栓之间，人工压动撬棍即可轻松转动三拐曲轴，进而实现调整曲拐的角度，达到装配所需的位置要求。

（2）实现托辊高低位置的调整。

每个托辊底座上设有4件M30的顶丝，只需调整顶丝即可实现托辊高低位置的调整。

并且顶丝与地面接触时，还能起到锁紧稳定整个系统的作用。

（3）托辊水平位置的调整。

在托辊的下方前后各有一个滚筒和滚筒轴，滚筒轴与滚筒之间有1.5mm的间隙，调整顶丝的位置，使滚筒着地，前后推动托辊，即能使滚筒和滚筒轴实现相对滑动，实现托辊的水平移动。

三缸单作用柱塞泵曲轴的理论分析与强度计算_华剑

Vo l 19 N o 6 2006 12
机械研究与应用 M ECHAN ICAL RESEARCH & APPL ICAT ION
第 19卷第 6期 2006年 12月
三缸单作用柱塞泵曲轴的理论分析与强度计算*
华剑, 周思柱, 李宁
( 长江大学机械工程学院, 湖北荆州 434023)
摘要: 介绍将力学和有限元分析相结合进行三缸单作用柱塞泵曲轴强度分析的方法。以某型柱塞泵曲轴为例阐述力学分析和有限元分析的过程。与传统的力学方法相比较, 该方法不需要编制复杂的程序, 提高了效率和准确度, 可用于其它类曲轴等较为
443547. 3
26539. 3
- 125. 3
14. 6
- 114. 2
17. 1
- 66. 0
15. 1
- 21. 5
4. 4
- 11. 4
0. 7
446199. 8
51830. 8
451317. 7
103197. 9பைடு நூலகம்
曲拐 3受力 ( N)
P 3x
P 3y
- 87. 2
17. 8
- 31. 9
451696. 1
107129. 1
451508. 0
105368. 3
448338. 2
74153. 1
440889. 2
0. 0
- 107. 9
17. 9
- 46. 9
11. 1
- 15. 4
2. 6
表 1 曲轴受力分析数据
曲拐 2受力 (N )
P2x
P 2y
450124. 7
91810. 5
m in, 出口压力 43. 4M P a)作为已知条件输入程序, 得出相关数据, 如表 1所示, 此处仅摘录部分数据。

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实现液体
的压缩和输送。

下面我们将详细介绍三缸柱塞泵的工作原理。

首先，三缸柱塞泵的结构由三个主要部分组成，柱塞、缸体和阀组。

柱塞通过
连杆和曲轴相连，当曲轴转动时，柱塞便开始做往复运动。

缸体内部有三个与柱塞相对应的缸腔，每个缸腔都配有进、出口阀。

当柱塞向后运动时，缸腔内的压力降低，进口阀打开，液体被吸入；当柱塞向前运动时，缸腔内的压力升高，出口阀打开，液体被压出。

其次，三缸柱塞泵的工作原理是基于柱塞在缸体内的往复运动来完成的。

当曲
轴转动时，柱塞便开始做往复运动。

在柱塞向后运动的过程中，缸腔内的压力降低，进口阀打开，此时液体被吸入；而在柱塞向前运动的过程中，缸腔内的压力升高，出口阀打开，此时液体被压出。

这样往复运动不断重复，从而实现了液体的压缩和输送。

最后，三缸柱塞泵的工作原理可以总结为，柱塞在缸体内的往复运动导致缸腔
内的压力变化，进口阀和出口阀的开闭配合使液体不断被吸入和压出，从而实现了液体的压缩和输送。

这种工作原理使得三缸柱塞泵在液压系统中具有很高的压力和流量输出，因此被广泛应用于各种工程机械和液压设备中。

总之，三缸柱塞泵的工作原理是基于柱塞在缸体内的往复运动来实现液体的压
缩和输送。

通过柱塞与缸体、阀组的配合运动，实现了液体的吸入和压出，从而满足了液压系统对于高压和大流量输出的要求。

希望本文对您了解三缸柱塞泵的工作原理有所帮助。

高压往复泵曲轴强度的有限元分析

曲轴作为往复泵中的最关键部件，承担着非常重要的运动和力的传递作用，曲轴的几何形状复杂，应力集中现象严重。长期以来，传统的曲轴强度分析与计算一
直沿用材料力学、论力学和弹性力学所提供的公式理来进行。由于有许多简化条件，而计算精度很低，因为
力计算，得到了曲轴的载荷变化规律。在ＰｏＥ中建立了曲轴的三维实体模型，ｒ／采用有限元方法对三种危险工况下的曲轴强度分别进行了应力分析，获得了最大主应力、最小主应力和Ｍｉｓｓ应力在曲轴上的分布规律，细分析了各应力产生的ｅ详原因及对曲轴强度的影响，有限元分析计算的结果为高压往复泵曲轴的设计研发提供了理论依据和技术支持。关键词：往复泵；曲轴；强度；限元分析有中圈分类号：Ｈ２Ｔ３文献标识码：Ａｄｉ０３６／．ｓ．０６— ２５２１．１０７ｏ：．９９ｊｉｎ１０７０．０００．１１ｓ
ｔＪ．ＣｅｅＡｒｕｔｒｌｅｈｎｚｔｎ２１，（）７７ｙ［］￣ｎｓｇｉｌａＭｃａｉｉ，００１：０— ４ｃｕａｏ
０引言
近年来，高压往复泵的应用范围越来越广，了适为应各种不同的工作条件，的结构、料和制造工艺等泵材方面都发生了很大的变化，能也需要进一步提高。性
彭斌，张洪生，赵荣珍，张力．高压往复泵曲轴强度的有限元分析［］Ｊ．中国农机化，００，（）７７２１１：０－４

高压柱塞泵曲轴的有限元强度分析

曲轴进行了有限元静强度分析，结果表明该曲轴的最大应力为１７５．８１７ＭＰａ，远小于材料的屈服强度，最大变形为Ｏ．１３２ａｒｍ，说明该曲轴具有足够的强度和刚度。【关键词】高压柱塞泵；曲轴；有限元分析；强度；刚度
２．载荷与边界条件
２．１最大连杆力计算高压柱塞泵曲轴工作时．三个液缸处于交替排液状态．曲轴的受Ｄ一曲拐直径．１６０ｍｍ：力状况复杂．难以精确地确定最危险的曲轴转角．这给载荷施加带来ｈ一曲拐长度．１５０ｍｍ：定困难。但由于三缸柱塞泵在任一时刻．最多只有两个液缸处于排液状态，因此假设连杆１和３同时处于最大压力状态，将此时的工况定为最危险工况，由于曲轴在实际工作中．不可能有两个连杆同时达加于曲拐１和３相应部位完成加载。到受力最大．因此这里采取的方法偏于安全２．３边界条件考查该曲轴的结构可知．３个曲拐与曲轴中心成１２０度对称分曲轴可简化为一端固定一端滑动的简支梁结构．在左端面处施加布，曲拐的受力来自于连杆，每个液缸的曲拐、连杆和柱塞的运动形式ＵＸ，ＵＹ，ＵＺ三个约束，四个主轴颈施加径向约束，右端面施加在右可简化为对心曲柄滑块机构。本文以大端的曲拐１作为参考．根据参端面处施加ＵＸ，ｕＹ两个约束，对模型施加载荷和约束的结果。考文献【叙述的方法，在受力分析过程中，考虑柱塞、连杆以及十字头
１．１模型建立该高压柱塞泵曲轴材料为４２ＣｒＭｏ弹性模量２０６ＧＰａ，Ｓｓ＝通过编程计算．可求出在冲次为７９，出１：３压力为９９．４ＭＰａ的工况８３５ＭＰａ．泊松比０．３，是一个三曲拐四支承的复杂结构。曲轴体中有彼下．曲拐１的最大连杆力发生在曲拐处于９０度时．最大连杆力为一此连通的油道．３个曲拐与曲轴轴承中心成１２０度对称分布．在建立１０４８６３６．９Ｎ．此时连杆与水平线的夹角为８．８度实体模型的时候．进行了必要的简化处理。略去了曲轴两端输入动力２．２曲拐压力计算的键槽段．并忽略了曲轴体中的油道曲轴所承受的连杆力、柱塞与连杆往复运动的惯性力需要在工况１．２网格划分计算时．转换到曲轴的曲柄销部位．根据理论计算得出．曲轴在曲拐１对模型划分网格时采用８节点ｓｄｉｄ１８５单元．自由分网．在选择旋转到９Ｏ度的时候所受扭矩最大．假定轴瓦对曲拐产生的压力为均网格划分精度时，做了如下考虑，若选择较精细的网格划分精度．模型则施加压力的大小按以下方法计算：网格划分时间较长，并占用较大的存储空间．虽然网格较细．因此总体布压力．

毕业设计(论文)-三缸单作用乳化液泵的设计(全套图纸) .doc

毕业设计（论文）-三缸单作用乳化液泵的设计（全套图纸） .doc第一章绪论全套CAD图纸，加1538937061.1.选题的意义乳化液泵作为一种通用机械，在国民经济各个领域中都得到了广泛的应用。

它是井下综合采煤工作面支护设备的动力源泉，其工作状态好坏与安全生产密切相关，要实现煤矿井下安全作业，提高采煤工作效率，防止出现重大设备安全事故，保障乳化液泵井下安全运行是十分必要的一个环节。

乳化液泵是煤矿井下支护作业和安全生产的重要装备与工具，其传动方式简单可靠，量大面广，具有高效低耗、安全可靠、移动灵活轻便、操作简单，无污染的特点，深受广大煤矿工作者的欢迎。

这些产品填补了国内空白，拥有多项国家专利，其核心技术上具有完全自主知识产权，处国内领先水平。

乳化液泵在其他行业也有广泛的应用，市场的需求量特别大。

1.2乳化液泵的用途乳化液泵站是井下综合采煤工作面支护设备的动力源泉，煤矿井下支护作业“外注式单体液压支柱”及“液压支架”的专用小型推移式注液设备，也是支护作业更换维修的不可缺少的工具。

乳化液泵具有体积小、重量轻、操作简便、移动灵活、工作平稳可1靠和高效、节能、安全的特点，尤其是在空间狭小的坑道口、掘进头、低煤层和回采面等地段，更是一般大型注液泵站无法替代的产品，深受广大煤矿工作者的欢迎。

乳化液泵是要实现煤矿井下安全运行的十分必要的一个环节。

由于乳化液泵具有流量均匀、压力稳定、运转平稳、强度高、脉冲小、油温低、噪声小、使用维护方便等特点，所以还广泛适用于管道清洗、工件清洗、玻璃清洗、工程掘进等。

1.3设计的理论基础研究的内容及方法乳化液泵在许多行业中都有广泛的应用，通过对流体力学、液压传动、机械制图和流体机械等的学习对设计有了一定的理论基础，在实习过程中到车间的参观和对泵的一些零部件及工作原理的认识使我对乳化液泵的设计有了基本的思路，利用理论课学过的知识进行理论分析热力学分析和对比计算，再通过查阅资料与分析计算相结合进行方案的设计，根据计算校核进行及时的修改和设计修订，实现优化设计，并能很直观的反映出乳化液泵的内部结构和工作原理。

三缸柱塞泵工作原理

三缸柱塞泵工作原理
三缸柱塞泵是现代工程机械中使用最广泛的液压元件之一，其工作原理与柱塞泵相似，但比柱塞泵更加先进和精密。

与柱塞泵相比，三缸柱塞泵具有更高的压力和更稳定的性能。

接下来，我们将详细解释三缸柱塞泵的工作原理。

三缸柱塞泵是由三个柱塞和三个缸体组成的。

这三个柱塞彼此平行，同时被液压驱动运动。

每个柱塞都位于一个缸体内部，这个缸体一侧与进油口相连，另一侧与回油口相连。

在运动过程中，柱塞通过数控系统沿着缸体轴向上下运动，这时在三个缸体内部都会产生一个容积变化。

当柱塞向下运动时，缸体内的容积变小，管路内的液体被挤压出来并送至外部系统。

在这个时候，另一个缸体的柱塞会向上运动，从而拉开它对应的缸体内部的容积，从进油口吸入新的燃油液体。

在柱塞向上运动时，缸体内的容积变大，这个柱塞所对应的缸体就会形成一个低压区，液体从回油口进入缸体，等待下一次进油。

另外两个柱塞的缸体将开始压缩液体并将其推送入系统，完成液压能量的转换。

整个过程是由一个伺服阀控制的。

这个伺服阀通过信号控制每个柱塞的上下运动，从而控制液体的流动方向，以达到预期效果。

这种设计有助于将工作液体均匀地分配到不同的缸体中，从而提高液压系统的效率。

总之，三缸柱塞泵的工作原理非常简单，但这种设计可以产生高压，高速和高功率的液压流量。

它是许多工程机械如液压挖掘机，液压起重机，混凝土泵等的核心液压元件。

高压工业用三缸柱塞泵[发明专利]

[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1566632A [43]公开日2005年1月19日[21]申请号03132147.X [22]申请日2003.06.28[21]申请号03132147.X[71]申请人梁小恩地址318058浙江省台州市路桥区金清镇金林西路225号[72]发明人梁小恩 [74]专利代理机构浙江杭州金通专利事务所有限公司代理人陈向群王官明[51]Int.CI 7F04B 9/04F04B 53/02权利要求书 1 页说明书 3 页附图 1 页[54]发明名称高压工业用三缸柱塞泵[57]摘要高压工业用三缸柱塞泵，有一个壳体，壳体内安装传动机构，传动机构带动柱塞，壳体连接泵体，柱塞安装在壳体及泵体中，柱塞外有缸套和密封件，泵体内有进水阀组件和出水阀组件，其柱塞的外壁镶有柱塞套，在柱塞套与泵体之间安装水封件。

本柱塞泵主要用于工业除锈，清除外墙污染物，疏通下水管道，冲洗锅炉内壁结垢等。

03132147.X权利要求书第1/1页 1、高压工业用三缸柱塞泵，有一个壳体，壳体内安装传动机构，传动机构带动柱塞，壳体连接泵体，柱塞安装在壳体及泵体中，柱塞外有缸套和密封件，泵体内有进水阀组件和出水阀组件，其特征在于柱塞(12)的外壁镶有柱塞套(16)，在柱塞套(16)与泵体(20)之间安装水封件(28)。

2、如权利要求1所述的高压工业用三缸柱塞泵，其特征在于进水阀组件和出水阀组件有一个低音阀罩(22)，阀罩(22)内安装弹簧(23)和阀片(24)，阀片(24)与阀座(25)相连。

3、如权利要求1所述的高压工业用三缸柱塞泵，其特征在于柱塞(12)的行程(S)是14-16毫米，曲轴(6)转速是1400-1700转/分。

4、如权利要求1所述的高压工业用三缸柱塞泵，其特征在于泵体(20)与柱塞套(16)之间安装防尘定位套(17)，防尘定位套(17)中有防尘圈(29)。