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買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯分 類 號 密 級 寧寧波大紅鷹學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )G60-1 單螺桿泵設(shè)計所 在 學(xué) 院專 業(yè)班 級姓 名學(xué) 號指 導(dǎo) 老 師2015 年 3 月 31 日買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯誠 信 承 諾我謹在此承諾：本人所寫的畢業(yè)設(shè)計（論文） 《G60-1 單螺桿泵設(shè)計》均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔(dān)。承諾人（簽名）： 年 月 日買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯摘 要G60-1 單螺桿泵是一種新型的內(nèi)嚙合回轉(zhuǎn)式容積泵。具有效率高、自吸能力強、適用范圍廣等優(yōu)點，對各種難以輸送的介質(zhì)都可用本泵來輸送。它主要由螺桿、襯套、萬向聯(lián)軸器、傳動軸和泵軸等零部件組成，靠螺桿與襯套之間的內(nèi)嚙合相對運動，使嚙合密封腔沿軸向運動，從而完成輸液過程。為更好的滿足特定工作條件的需要，本論文詳細闡述了單螺桿泵的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，并在傳統(tǒng)的設(shè)計理論體系基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有的設(shè)計手段和工具，根據(jù)給定的流量、壓力來設(shè)計和選取合適的單螺桿泵結(jié)構(gòu)參數(shù)，完成對單螺桿泵結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、主要性能計算和影響因素分析，在此基礎(chǔ)上利用 AutoCAD 制圖軟件繪制了 G60-1 單螺桿泵的裝配圖和主要零件圖。通過本次設(shè)計鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識，掌握了螺桿泵的設(shè)計方法并能熟練使用AutoCAD 制圖軟件。關(guān)鍵詞：單螺桿泵; 設(shè)計校核; 軸買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯AbstractG60-1 single screw pump is a new type of internal meshing rotary positive displacement pumps. With high efficiency, strong self-absorption capacity, a wide range of advantages, difficult to transport a variety of media are available to transport this pump. It mainly consists of screws, bushings, universal coupling, drive shaft and the shaft and other component parts, relying on internal engagement between the screw and the bushing relative motion, so that the axial movement of the engagement in the sealed chamber, thus completing the infusion process .To better meet the needs of specific working conditions, this paper elaborates single screw pump working principle and structure characteristics, and basic design theory in the traditional system, the use of existing design methods and tools, based on a given flow pressure to design and select the appropriate structural parameters of single screw, single screw to complete structural design calculations, key performance computing and influencing factors, on the basis of the use of AutoCAD drawing software to draw a single screw assembly drawing G60-1 and major parts diagram.By this time the university is designed to consolidate expertise, master screw design methods and can skillfully use AutoCAD drawing software.Keywords: Single screw pump; Design verification; Axis買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯目 錄摘要 ...........................................................................................................................................IIIAbstract ..................................................................................................................................IV第 1 章 緒論 ...............................................................................................................................11.1 研究背景及意義 ...........................................................................................................11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)況 ...........................................................................................................11.2.1 國外螺桿泵的研究現(xiàn)狀 .....................................................................................11.2.2 國內(nèi)螺桿泵的研究現(xiàn)狀 .....................................................................................21.3 單螺桿泵簡介 ...............................................................................................................2第 2 章 單螺桿泵的總體設(shè)計 ...................................................................................................42.1 設(shè)計要求 ........................................................................................................................42.2 結(jié)構(gòu)和工作原理分析 ....................................................................................................42.2.1 G 系列單螺桿泵結(jié)構(gòu) ..........................................................................................42.2.2 工作原理分析 .....................................................................................................52.3 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 ................................................................................................................92.4 性能參數(shù)分析 ................................................................................................................9第 3 章 螺桿與襯套的設(shè)計 .....................................................................................................113.1 螺桿和襯套結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..................................................................................................113.1.1 螺桿和襯套尺寸的確定 ...................................................................................113.1.2 螺桿和襯套的型線設(shè)計 ...................................................................................133.2 螺桿和襯套材料的選用 .............................................................................................173.3 螺桿和襯套的加工制造 .............................................................................................193.3.1 螺桿的加工 .......................................................................................................193.3.2 橡膠定子的加工 ................................................................................................19第 4 章 其他主要零部件的設(shè)計與選擇 .................................................................................214.1 電機的選擇 .................................................................................................................214.2 軸的設(shè)計 ......................................................................................................................214.3 軸承的選擇與校核 .....................................................................................................23買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯4.4 進出油口尺寸設(shè)計 ......................................................................................................244.5 油封的選擇 .................................................................................................................254.5.1 密封端面間液體壓力分布規(guī)律 ........................................................................254.5.2 載荷系數(shù)和平衡系數(shù) ........................................................................................25總 結(jié) .........................................................................................................................................27參考文獻 ...................................................................................................................................28致 謝 .........................................................................................................................................29買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯第 1 章 緒論1.1 研究背景及意義在我國的國民生產(chǎn)和生活中，泵作為一種輸送液體的心臟倍受各行各業(yè)所重視。單螺桿泵輸送流量、壓力穩(wěn)定，無脈動。 單螺桿泵輸送變轉(zhuǎn)速即可改變輸出流量，可用作計量投加。 吸入能力強，工作噪聲小，無泄漏，無溫升。單螺桿泵輸送適應(yīng)范圍廣，可輸送一切流動介質(zhì)甚至非流動物料。單螺桿泵能輸送高固體含量的介質(zhì)；流量均勻壓力穩(wěn)定，低轉(zhuǎn)速時更為明顯；流量與泵的轉(zhuǎn)速成正比，因而具有良好的變量調(diào)節(jié)性；一泵多用可以輸送不同粘度的介質(zhì)；泵的安裝位置可以任意傾斜；適合輸送敏感性物品和易受離心力等破壞的物品；體積小，重量輕、噪聲低，結(jié)構(gòu)簡單，維修方買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯便。 正是由于上述特點，使得單螺桿泵應(yīng)用廣泛，領(lǐng)域涉及石油工業(yè)、化工及制藥、環(huán)境工程、礦產(chǎn)工程、食品工業(yè)、造紙行業(yè)。在國內(nèi)，螺桿泵的使用時間短，對其研究起步相對較晚，因此在生產(chǎn)中還有許多管理上和技術(shù)上的問題需要解決。隨著螺桿泵應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，對螺桿泵技術(shù)要求也越來越高，為適應(yīng)螺桿泵在其應(yīng)用領(lǐng)域快速發(fā)展的要求，有關(guān)螺桿泵的研究方向和內(nèi)容呈現(xiàn)出比較活躍的趨勢。工業(yè)的發(fā)展對單螺桿泵提出了更高的要求，某些特定的行業(yè)用單螺桿泵的工作條件十分惡劣，如何提高單螺桿泵易損件的工作壽命，更好的滿足需要，是單螺桿泵設(shè)計和校核的關(guān)鍵。針對螺桿泵理論和結(jié)構(gòu)上存在的問題，在傳統(tǒng)的設(shè)計理論體系基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有的設(shè)計手段和工具，設(shè)計出一種較為合理的單螺桿泵，緩減或解決螺桿泵在現(xiàn)場實際使用中所存在的具體問題，提高螺桿泵的壽命和效率，降低成本。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)況1.2.1 國外螺桿泵的研究現(xiàn)狀單螺桿泵是 1932 年由法國工程師 Moineau 發(fā)明，并由德國 PCM 泵公司制成產(chǎn)品。加拿大約 40%的重油井使用螺桿泵采油，其中一石油公司采用 PCM/IFP 聯(lián)合公司生產(chǎn)的 Rodemip 地面驅(qū)動螺桿泵采油系統(tǒng)，井下部分連續(xù)運轉(zhuǎn)了兩年，地面部分 5 年，投資與維護保養(yǎng)費用均較低。發(fā)展大流量和高壓力的單螺桿潛油泵是國外螺桿泵的主要發(fā)展趨勢。發(fā)展這種產(chǎn)品主要是為了滿足一些大流量且含油水混合物的小口徑深油井的需要。單螺桿泵廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有約 60 年的歷史，但歐洲直到 1985年前后才開始利用這種泵進行深井采油。目前，單螺桿泵的最大壓力已經(jīng)達到200bar，英國 AG 泵公司和法國 PCM 泵公司均生產(chǎn)這種高壓單螺桿泵（流量范圍20～500 /h，級數(shù) 1～20 級） 。由于這種高壓單螺桿泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、耐磨3m性強等優(yōu)點，因此國外越來越多地使用這種螺桿泵來開采含有大量固體顆粒、高粘度的原油。1.2.2 國內(nèi)螺桿泵的研究現(xiàn)狀我國螺桿泵的發(fā)展起步較晚，原天津市工業(yè)泵廠于 20 世紀 60 年代初期研制成功船用高壓小流量三螺桿泵，此后逐步發(fā)展成為單、雙、三螺桿泵的專業(yè)生產(chǎn)廠。60 年買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯代中期，原沈陽水泵廠開始生產(chǎn)雙螺桿泵和三螺桿泵，70 年代研制成功五螺桿泵。1984 年 6 月，天津工業(yè)泵總廠與世界著名的德國阿爾維勒公司簽定三螺桿泵制造技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同；1992 年 2 月，與德國鮑曼公司簽定合同，引進單、雙螺桿泵制造技術(shù)。1989 年，湖北石首水泵廠引進原捷克斯洛伐克西格瑪公司單螺桿泵制造技術(shù)及空心管壓制單螺桿泵轉(zhuǎn)子設(shè)備。目前，我國對螺桿泵地面裝置進行了改進，使螺桿泵的轉(zhuǎn)速、排量可在一定范圍內(nèi)調(diào)整，以適應(yīng)不同井況的需要。但是時至今日，國內(nèi)產(chǎn)品基本上局限于小型單螺桿泵，缺乏大型單螺桿泵產(chǎn)品，且在泵的結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)等方面有待于改進和提高，并普遍存在泵性能和可靠性不高的問題。1.3 單螺桿泵簡介單螺桿泵于 1932 年由法國工程師莫諾（MoiNeau ）發(fā)明，并由法國 PCM 泵業(yè)分公司首先生產(chǎn)，故也被稱為莫諾泵（MONO） 。莫諾泵還被稱為偏心螺桿泵、轉(zhuǎn)子偏心泵、曲桿泵、濃漿泵和蛇泵等，在我國按標準規(guī)定以正式定名為單螺桿泵。它既適合輸送低粘度如水等介質(zhì)，還尤其適合輸送含有輸送含有固體顆?；蚨汤w維的懸浮液，以及粘度非常高的介質(zhì)。它廣泛地用于石油、化工、建筑、環(huán)保、船舶、紡織、冶金、采礦、印刷與造紙業(yè)、食品、釀造、醫(yī)藥和日用化工等領(lǐng)域，發(fā)展前景遠大。目前莫諾泵輸送固體顆粒的最大尺寸為不超過轉(zhuǎn)子的偏心距，含量已可達到介質(zhì)的 60%左右，粉狀顆?？蛇_到 70%和最長纖維長度不超過 0.4 倍轉(zhuǎn)子螺距。它成功地輸送了其他泵難以完成的諸如水泥漿、陶土糊、水煤漿、水泥涂料和膨潤土等含固體顆粒比例很高、粘度又大的介質(zhì)。水煤漿技術(shù)作為潔凈煤工程和煤漿加工的一種新途徑，它的制備和輸送越來越受到重視，但是由于水煤漿不僅流動性差，而且成分為65%的煤粉、30% 為水和 5%為添加劑，煤粉中還含有大量硬顆粒礦物。很多使用場合要求排出壓力達 1.8-2.4mpa，甚至更高些。盡管由于嚴重的磨蝕等因素影響到主要零件定子和轉(zhuǎn)子的壽命，通常定子壽命僅 200h，轉(zhuǎn)子也僅 800h 左右，但運行可靠；且我國至今尚無可替代的設(shè)備，因此在水煤漿廠和發(fā)電廠螺桿泵選型時單螺桿泵仍得到廣泛應(yīng)用。下圖是單螺桿泵的機構(gòu)示意圖：買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖 1-1 單螺桿泵結(jié)構(gòu)示意圖第 2 章 單螺桿泵的總體設(shè)計2.1 設(shè)計要求（1）主要內(nèi)容：1）深入了解 G60-1 單螺桿泵的結(jié)構(gòu)；2）完成 G60-1 單螺桿泵的機械系統(tǒng)設(shè)計。（2）要求：機構(gòu)設(shè)計方案合理、結(jié)構(gòu)緊湊；買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯（3）設(shè)計參數(shù)型號 公稱壓力 Mpa 必需汽蝕余 量(m) 公稱流量 mm3/h 允許最高轉(zhuǎn) 速 r/minG60-1 0.6 5 22 9602.2 結(jié)構(gòu)和工作原理分析2.2.1 G 系列單螺桿泵結(jié)構(gòu)G 系列單螺桿泵是一種新型的內(nèi)嚙合回轉(zhuǎn)式容積泵。具有效率高、自吸能力強、適用范圍廣等優(yōu)點，對各種難以輸送的介質(zhì)都可用本泵來輸送。因此單螺桿泵在國外被稱為萬能泵。它主要由螺桿、襯套、萬向聯(lián)軸器、傳動軸和泵軸等零部件組成，靠螺桿與襯套之間的內(nèi)嚙合相對運動，使嚙合密封腔沿軸向運動，從而完成輸液過程。圖 2-1 G 系列單螺桿泵結(jié)構(gòu)2.2.2 工作原理分析單螺桿泵屬于轉(zhuǎn)子式容積泵，它是依靠螺桿與襯套相互嚙合在吸入腔和排出腔產(chǎn)生容積變化來輸送液體的。它是一種內(nèi)嚙合的密閉式螺桿泵，主要工作部件由具有雙頭螺旋空腔的襯套（定子）和在定子腔內(nèi)與其嚙合的單頭螺旋螺桿（轉(zhuǎn)子）組成。當輸入軸通過萬向節(jié)驅(qū)動轉(zhuǎn)子繞定子中心作行星回轉(zhuǎn)時，定子 — 轉(zhuǎn)子副就連續(xù)地嚙合形成密封腔，這些密封腔容積不變地作勻速軸向運動，把輸送介質(zhì)從吸入端經(jīng)定子 — 轉(zhuǎn)子副輸送至壓出端，吸入密閉腔內(nèi)的介質(zhì)流過定子而不被攪動和破壞。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯螺桿具有單頭螺紋，其任意截面皆為半徑為 R 的圓，截面的中心位于螺旋線上且與螺桿的軸心線偏離一個偏心距 e，繞軸旋轉(zhuǎn)且沿軸向移動而形成的襯套內(nèi)表面具有雙螺紋，其任意截面為一長圓，兩端是半徑為 R（等于螺桿截面半徑）的半圓，中間是長為 4e 的直線段。襯套的任意截面都是相同的長圓，只是彼此互相錯開一個角度。螺桿裝入襯套后，螺桿表面與襯套內(nèi)螺紋表面之間形成一個個封閉的腔室，同時任意截面也被分成上下兩個月牙形工作室。當螺桿旋轉(zhuǎn)時，靠近吸入室的第一個工作室的容積逐漸增大，形成負壓，在壓差的作用下液體被吸入工作室。隨著螺桿的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，工作腔容積不斷增至最大后，這個工作室封閉，并將液體沿軸向推向壓出室。與此同時上下兩個工作室交替循環(huán)地吸入和排出液體，因此液體被連續(xù)不斷地從吸入室沿軸向推向壓出室。常見單螺桿泵螺桿的形狀如圖 2-2 所示。它的外表面是由半徑為 R 的圓，其圓心O 以偏心距 e. 螺距 t 繞螺桿中心線 O2 做螺旋運動形成的單頭外螺紋表面。圖 2-2 單螺桿泵螺桿的形狀買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖 2-3 襯套的形狀襯套內(nèi)表面是雙頭內(nèi)螺紋表面。其橫截面呈長圓形(見圖 2-3)，兩端為半徑也等于R 的半圓，兩半圓圓心間的距離為 4e，螺距也為 t，因是雙頭螺紋，其導(dǎo)程 T'=2t.具有如上形狀的螺桿與襯套相互嚙合的情況，如圖 2-4 所示。圖 2-4-a 、b 給出的是在 時刻二者的嚙合狀況，圖 2-4c 則為 時刻的狀? ???況。由圖 2-4 可見，在一個導(dǎo)程 T 內(nèi)取的 9 個與襯套軸線垂直的斷面上，皆有螺桿與襯套表面接觸的點或線。 時刻，在 1 斷面上，二者沿圓弧線 接觸;在 2 斷面上，1CAB則僅在 兩點接觸……，若將所有相鄰斷面的接觸點依次連接起來，則得一條閉合2,CB的空間嚙合曲線 …… …… 。此嚙合曲線將襯套與螺桿間的空31A89BC123間隔離成 和等 空腔（ 是螺桿 …… 點處襯套壁面之間的閉合空DLQ, RAQ,19,8腔;若 時刻螺桿剛好在 5 斷面處緊靠襯套壁面上的 點，則用 表示 5 斷面左邊的? 5DDLQ螺桿與 、 …… 處襯套壁面間的非閉合空腔，用 表示 5 斷面右邊的螺桿與12 R、 …… 處襯套壁面間的非閉合空腔)。各空腔間互不相通，它們被所述嚙合曲569線分隔開或封閉起來。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖 2-4 單螺桿泵工作原理示意圖螺桿在襯套中轉(zhuǎn)動，經(jīng) 時刻后，各斷面中螺桿與襯套間的相互位置變成圖 2-4c??所示的狀況。由圖 2-4 可見，此時在 2 斷面中，螺桿已移至該斷面 端的極限 腔的2AAQ嚙合線左端位置，即包圍 腔的嚙合線左端位置，已由 時刻的 移至 時AQ?1CB???刻的 。若被輸送液體從嚙合副左端進人襯套，且假設(shè)襯套的軸向長度剛好等于2CAB導(dǎo)程 T，則經(jīng) 時間后， 腔的軸向長度比 時刻的 T 減小了 （ 為 1，2 斷面??A l?l間的軸向距離）或者說， 時刻的 腔的軸向位置向右移動了 ，且其右端已與泵的壓出室相通。隨著 時間的增大， 腔向右移動得更多，即襯套內(nèi)的 腔容積更小，?AQAQ從而使與之相通的整個壓出空間的容積逐漸減小，壓力升高，產(chǎn)生了排液作用。在 時刻， 1 斷面內(nèi)的螺桿位于緊靠 點的極限位置，形成了 腔的斷面面積最? 1 DL大。此時，位于距此斷面一個螺距 t 的 5 斷面上的圓弧線 ，既是 腔的右端5CB密封線，又是 腔的左端密封線。經(jīng) 時間間隔后，該密封線己從 5 斷面右移，使DRQ??與泵吸人室相通的 腔容積增大，腔中壓力下降，從而吸人液體。與此同時，與泵L壓出室相通的 腔容積減小，和 腔一道排液。DRAQ螺桿連續(xù)轉(zhuǎn)動，螺桿與襯套間的嚙合密封線就不斷生成，且不斷由吸人端向壓出買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯端移動，泵的吸、排液過程就連續(xù)不斷地進行了。由上述工作過程可知，螺桿與襯套的嚙合長度不能小于一個導(dǎo)程。泵揚程越高，導(dǎo)程數(shù)目越多，螺桿與襯套的長度也越長。為消除零件加工誤差對嚙合線密封效果的不良影響，保證螺桿與襯套的嚙合線能承受壓出室與吸人室之間的壓差，單螺桿泵的襯套一般用耐磨橡膠等彈性材料制成，以使螺桿與襯套間的配合有微量過盈。圖 2-5 螺桿在襯套中的運動單螺桿泵螺桿在襯套中的運動比較復(fù)雜。在泵的任意一個橫斷面上(圖 2-5)，螺桿繞其軸心線 轉(zhuǎn)動時，其斷面圓的中心 必定要在經(jīng)過襯套斷面中心 O 的直線人2O1O上運動。這種運動現(xiàn)象，只能在 繞 :轉(zhuǎn)動的同時必須還要有 繞 的轉(zhuǎn)動才AD2 2能產(chǎn)生。因為 軸是泵軸軸線通過的固定軸線，則連接泵軸和螺桿的傳動軸必定要通過萬向聯(lián)軸器，才能將動力傳遞給螺桿。由圖 2-5 可見，當螺桿斷面圓之圓心從其極端位置 向 D 方向運動至某一位置AO1時，螺桿軸心線從 變到 。在這個過程中，始終有 ，則襯套1OAO22 eA?212中心與螺桿軸心間的連線，必定要從 向與螺桿轉(zhuǎn)動角速度。相反的方向，以角速A2度 偏轉(zhuǎn)至 ，即 要偏離 AD 直線，'w22圍繞 點轉(zhuǎn)動。由螺桿與襯套在極端點 A 接觸時，螺桿斷面中心 點無切向運AO1動線速度 ，即01AC（2-1）12oAew???所以有買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯（2-2）2w??這表明，螺桿軸線繞襯套軸線旋轉(zhuǎn)的角速度 ，等于螺桿繞自身軸線旋轉(zhuǎn)角速度'w值的一半。w2.3 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計根據(jù)以上分析選定的 G60-1 單螺桿泵結(jié)構(gòu)方案簡圖如下：圖 2-6 單螺桿泵1—壓出管 2—襯套 3—螺桿 4—萬向聯(lián)軸器 5—吸入管 6—傳動軸7—軸封 8—托架 9—軸承 10—泵軸2.4 性能參數(shù)分析（1）流量螺桿泵流量與泵轉(zhuǎn)速、泄流量和介質(zhì)粘度有關(guān)， ，式中 為理論流量，QT???T為泄流量 ; ，式中 n 為轉(zhuǎn)速，q 為流量/ 轉(zhuǎn)。壓差△P 越大，泄流量 也越Q?T?? ?大。 與液體的粘度成比例，對于螺桿泵，液體的粘度越大，泵的泄流量 越小。單螺桿泵的流量等于襯套與螺桿橫截面積之差(即泵的過流面積)與液體的軸向運動速度及泵容積效率的乘積: vveDTq?240?式中， 為螺桿泵有效體積流量，m3/ h; e 為偏心距，m; 為螺桿橫截面直徑，m; v D為導(dǎo)程，為螺距 的 2 倍，m; 為泵軸轉(zhuǎn)速，r/ min; 為泵容積效率。Ttnv?（2）壓差螺桿泵的工作壓力差 由排放載荷決定，排放阻力越大，工作壓差 越大。p? p?買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯（3）揚程螺桿與襯套嚙合后，在長度等于導(dǎo)程 T 的每一段嚙合副上形成的嚙合線承受壓差，即為單級壓力 p 或單級揚程 H。常用橡膠襯套泵的 p 為 0. 4~0. 6MPa。潛水式螺桿泵的襯套一般選用天然橡膠(NR)或丁睛橡膠(NBR)，選定額定揚程為 H = 50m。單螺桿泵的理論流量一理論揚程(qv T--HT)曲線是一條直線，流量不隨揚程變化而變化，即 qvT 為常數(shù)。但實際上隨著壓力的增大，通過螺桿一襯套副的漏損是增大的，所以單螺桿泵的實際流量是隨著泵揚程的增大而減小的，其 qv--H 曲線呈與離心泵、旋渦泵等的 qv--H 曲線類似的下降型拋物線;其流量一軸功率(qv--P )曲線呈與離心泵相反，與旋渦泵相同的下降型拋物線，其中 qv=0 時達到 Pmax 值，故螺桿泵一般要求出口開閥啟動。螺桿泵的漏損可看成是與流量反方向的圓環(huán)流動，由流體力學(xué)伯努力方程和達西公式等，可推出一個導(dǎo)程內(nèi)總流動損失 和 ，其中， 為液體的密度，)/(gpihf??gvhf2/???為總阻力系數(shù)， 為泄漏速度，則可推得泵揚程 ，其中， 為綜合系數(shù)。由??kHk此可以推斷單螺桿泵滿足或近似滿足揚程相似定律，比轉(zhuǎn)速這個綜合特征系數(shù)的概念亦適用于單螺桿泵。（4）轉(zhuǎn)速與比轉(zhuǎn)速單螺桿泵的轉(zhuǎn)速選擇范圍較大，筆者統(tǒng)計到的產(chǎn)品轉(zhuǎn)速范圍 n=200~3000r/min.離心泵比轉(zhuǎn)速范圍 30~300;旋渦泵 7~30;而螺桿泵的比轉(zhuǎn)速下限更小，筆者統(tǒng)計到的?sn?sn單級最小比轉(zhuǎn)速 1.641。一般單螺桿泵比轉(zhuǎn)速范圍 1.5~30.?sn（5）軸功率螺桿泵軸功率包括液力功率 和摩擦功率 N，當壓力和流量一定時，液力功率是th確定的。摩擦功率由運動件的摩擦產(chǎn)生，摩擦功率隨工作壓力的升高而增加，流體的粘度也增加摩擦功率的消耗。確定了介質(zhì)粘度、泵的工作壓力與流量，就可得出泵所需的軸功率 N。（6）泵效率及泵容積效率螺桿泵的效率和泵機械效率、水力效率及容積效率相關(guān)，其中與容積效率關(guān)系最為密切。GB9064-88 規(guī)定:在額定轉(zhuǎn)速下，規(guī)定壓力點的體積流量與零壓點的體積流量之比為泵容積效率。襯套與螺桿之間的配合間隙又是影響容積效率的最主要因素。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯第 3 章 螺桿與襯套的設(shè)計螺桿和襯套是螺桿泵的主要工作元件，是影響螺桿泵性能、效率和使用壽命的關(guān)鍵元件，同時也是設(shè)計難度最大的元件。主要是根據(jù)給定的流量、壓力和所輸送介質(zhì)性質(zhì)( 如重度、粘度和溫度及氣體和固體含量)參考現(xiàn)有的螺桿泵來計算和選擇螺桿和襯套的主要尺寸，如螺桿橫斷面的直徑 d、偏心距 e、螺距 t 以及螺桿和襯套的長度 L 等。3.1 螺桿和襯套結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.1 螺桿和襯套尺寸的確定（1）單螺桿基本尺寸單螺桿泵的設(shè)計是根據(jù)給定的流量和壓力來計算和選取螺桿與襯套的尺寸。在確定螺桿直徑時可以根據(jù)泵的流量來確定，即:（3—1）vtenQd?480?式中 t 一螺桿的輾距，me 一偏心距， mQ 一流量， h/3一容積效率，%。??對于螺桿一襯套副具有過盈時可以取 = 80 一 85%； 對于螺桿一襯套副具有間??隙時，取 =70% ?現(xiàn)有單螺桿泵的 T/ d 及 T/e 比值(T 為襯套螺距，T=2t; e 為偏心距)一般處于下列范圍內(nèi):(3.1 一 2)35/20?eT(3.1 一 3)..1d但前蘇聯(lián) BHTM(全蘇水力機械研究院)認為 時泵的吸人條件最好。初5/3?dT步設(shè)計時，參考已有泵的參數(shù)，選取 T/d 和 T/e 值，然后根據(jù)公式(3- 3)推導(dǎo)出下列公式，從而求出螺桿與襯套的基本參數(shù)(螺桿直徑 d，襯套螺距 T，偏心距 e).螺桿直徑 d:買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯(3. 1-1)3240()vTQedn???式中 d 一螺桿直徑，mQ 一泵流量，時 h/3n 一泵轉(zhuǎn)速， inr一容積效率，%v?襯套螺距 T：(3.1-2)3240vQedn???偏心距 e：(3.1-3)3240()vTdne???根據(jù)已知的 e、t 及 T 和給定的泵的壓力 P，參考已有相近的泵的參數(shù)，確定螺桿和襯套的螺紋扣數(shù) L/t 和 L/T，從而確定螺桿和襯套的長度 L。(2)襯套長度 L 將螺桿與襯套嚙合后，在長度等于導(dǎo)程的每一段嚙合副上形成的嚙合線承受的壓差皆視為 ( 稱為單級壓力，常用橡膠襯套泵的 為 0.4--0.6MPa)，則全壓力為 的ip ipP泵所需的嚙合副總長度，即襯套長度的最小值 應(yīng)為minL（3.1-4）TpLi?min襯套實際長度 L 應(yīng)稍大于 螺桿長度又要大于襯套長度 L。對高壓泵，所需襯min套的導(dǎo)程總數(shù) ( 又稱為泵的級數(shù))為i（3.1-5）minipT?根據(jù) G60-1 螺桿泵設(shè)計參數(shù)要求：買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯型號 公稱壓力 Mpa 必需汽蝕余 量(m) 公稱流量 mm3/h 允許最高轉(zhuǎn) 速 r/minG60-1 0.6 5 22 960通過公式〔3.1-1) 、(3.1-2)、(3.1-3) ，取 =80%a，取 T/e=20， T/d=5。v?得出：螺桿直徑的 d=47.2，取 d=48mm襯套螺距 T=239.3，取 T=240螺桿螺距 t=T/2=120mm偏心距 e= 5.7mm，取 e=6mm根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計及參考相近類型泵參數(shù)，取襯套長度 L = 240mm ，即螺桿有效長度L=360mm。3.1.2 螺桿和襯套的型線設(shè)計（1）螺桿型線螺桿外表面型線(見圖 3-1)是正弦曲線 abcd 繞中心線轉(zhuǎn)動，同時沿中心線移動而形成的.其任意截面都是半徑為 R 的圓，螺桿截面中心線 對中心線 有一個偏心距 e。1O當螺桿轉(zhuǎn)動 時，母曲線軸向移動的距離等于螺桿螺距 t。?360根據(jù)圖 3-1a， b 可求出螺桿表面的參數(shù)方程。圖 3-1 螺桿的型線圖 3-2（a） 螺桿橫截面 圖 3-2（b ） 螺桿橫截面圖 3-2（ a）中，螺桿截面中心 q 對螺桿輪廓中心的位移量等于 1 個偏心距 e.，買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯所形成的軌跡( 沿以 為圓心以 e 為半徑的圓上轉(zhuǎn)動，且沿 Z 軸移動)，在確 y 定1O12O坐標系中，用下列參數(shù)方程表示: 11sin?eXo?cy(當 時， .點正好轉(zhuǎn)動 )112?tZotz1O?360角變化范圍從 0-- ( n 為正整數(shù)).??螺桿型線點 M(x，y)坐標，在定坐標系 和動坐標系 中，以 角和 角做yxo21yox?1?為函數(shù)構(gòu)成螺桿表面參數(shù)方程如下: 112cosins???tzeRyx??為求螺桿的軸向截面曲線型線即 abcd 曲線，可用平面 將螺桿從中心線截開，zyo2即可得出軸截面型線。根據(jù)圖 3-1(b)中， 和 角的變化即可算出在 y 軸上 A 點BO12??的各個值。 1 11221122 cossincos2?? ?tz eReRBOAy? ???????當 .轉(zhuǎn)一周( )時，螺桿截面中心 也轉(zhuǎn)一周則 z 正好為一個螺距，見圖 3-31O圖 3-3 螺桿軸截面型線（2）襯套及其軸向截面型線買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯襯套是具有雙頭內(nèi)螺旋表面的空心圓柱體，襯套內(nèi)的螺旋線的節(jié)距 T 等于螺桿節(jié)距的 2 倍，即 T = 2t，見圖 3-4圖 3-4 襯套襯套橫截面是半徑為 R 的 2 個半圓形，圓心距為 4e，襯套空心截面面積等于 2 個半圓面積和矩形面積之和： 24ReS????襯套橫截面周邊上的各點描繪成螺旋線，當轉(zhuǎn)動角 時則該截面軸向移動 1??2?個節(jié)距 T，即： 2Tz??為便于制造，必須給出襯套軸向截面型線方程。圖 3-5 襯套橫截面由于襯套是由二段直線和二段半圓組成的雙頭螺旋面，不可能用單值連續(xù)函數(shù)表示出來，所以下面將分別敘述之:1）圖 3-4 中襯套工作表面在 KL 圓弧段上，向量半徑 OA 值為:??cos2ReCAO???在 中，1?ein2sin1根據(jù)公式 co22?買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯則 222 sin1sinco????????Re??2s1ie?????????則 ????2sin1cossco??????????ReeROA角變化范圍是?artg20?2）在 LM 直線段上 在直線段上小角變化為 :sinA?????maxin2/RrctgrctgeOAL???????????圖 3-6 襯套軸截面型線當 時，則 的大小數(shù)值一定以 對稱中心前后重復(fù)。下半部圓弧2/???OA? 2/???段 MD 上的 OA 各點也一定和上半部半圓弧各點重復(fù)，半圓弧上 OA 各點構(gòu)成的曲線和直線段 LM 上 各點構(gòu)成的曲線連線則成為襯套的軸向截面(z 軸)型線(見圖 3-6)。?因向量半徑 OA 和 OA'就是轉(zhuǎn)到 Y 軸上各點的值，所以 OA 和 就是 y 坐標上的值。OA?襯套軸向截面方程如下:圓弧段 從 ---??2sin1cos2?????????Reey ??0eRarctg2買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯直線段 從 ---?sinRy??eRarctg2???????eRarctg2?取值按上邊二段線段相應(yīng)取?2Tz3.2 螺桿和襯套材料的選用單螺桿泵的主要工作部件是螺桿轉(zhuǎn)子和與其相配合的橡膠襯套，部件的材質(zhì)是根據(jù)輸送介質(zhì)的特性確定的。單螺桿泵的轉(zhuǎn)子通常采用炭鋼(鍍硬鉻)、滲氮鋼、1Cr18Ni9Ti(鍍硬鉻)及欽金屬等材料。為了提高螺桿轉(zhuǎn)子的耐磨性，應(yīng)對螺桿表面進行鍍硬鉻處理，鍍層一般為 0.06--0.08mm。襯套的內(nèi)襯絕大多數(shù)采用各種牌號的橡膠制造，特殊情況下也可采用塑料、聚四氟乙烯或金屬制造。襯套所用的橡膠牌號應(yīng)根據(jù)輸送介質(zhì)的化學(xué)性能、所含雜質(zhì)的多少及泵的壓力和轉(zhuǎn)速等因素進行選擇。建筑機械由于介質(zhì)中含有顆粒和雜質(zhì)，一般選擇彈性大、硬度低的橡膠。定子材料有天然橡膠、丁納膠、丁晴膠、氯丁膠、丁基膠、三元乙丙膠、氟化膠、聚乙烯、聚酸醋和聚氨醋膠等。襯套為橡膠制品，也是單螺桿泵的一個易損件，它的選擇好壞，直接影響襯套的壽命，一般正常情況下襯套的壽命為 3-6 個月，如果選用不當，襯套可能從鋼管中脫落或橡膠掉塊。所以要求我們對橡膠的基本特性及橡膠對各種不同介質(zhì)的適應(yīng)性有所了解，根據(jù)我們的經(jīng)驗列出表 3-1、表 3-2。表 3-1 橡膠基本特性橡膠特性 丁晴橡膠 NBR 氯丁橡膠 CR 氟橡膠 PPM 乙丙橡膠 EPDM耐最高溫度 +120°C +110°C +200°C +150°C耐磨性 優(yōu) 很好 優(yōu) 很好耐老化性 很好 很好 優(yōu) 優(yōu)耐臭氧 不行 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu)耐蒸汽 很好 不行 優(yōu) 優(yōu)耐燃性 很好 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu)表 3-2 單螺桿泵的襯套常用橡膠橡膠的適應(yīng)性 乙丙橡膠 EPDM 氟橡膠 PPM 氯丁橡膠 CR 丁晴橡膠 NBR水（污水） 很好 很好 很好 很好買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯植物油 一般 很好 一般 很好礦物油 不行 很好 一般 很好氨水 一般 不行 不行 很好芳香族溶劑 不行 很好 不行 不行濃堿 很好 不行 很好 很好濃硝酸 不行 一般 不行 不行冰醋酸 不行 很好 不行 很好稀硫酸 很好 很好 不行 很好濃硫酸 一般 很好 不行 不行稀鹽酸 很好 很好 很好 很好濃鹽酸 很好 很好 不行 很好熱水 很好 不行 不行 一般汽油 不行 很好 一般 很好甲苯 不行 很好 不行 不行二甲苯 不行 很好 不行 不行乙醇 很好 很好 很好 一般煤油 不行 很好 很好 很好柴油 不行 很好 不行 很好氯化烴 不行 一般 不行 不行含酮類物料 很好 不行 不行 不行含醇類物料 很好 很好 很好 很好含脂類物料 很好 不行 不行 不行含醚類物料 很好 不行 不行 不行泥漿 很好 一般 一般 很好磷酸 很好 一般 很好 一般碳酸鈉 很好 不行 很好 很好糖醛 很好 一般 一般 一般苯 100 不行 很好 不行 不行丙酮 很好 不行 不行 不行亞麻子油 很好 很好 很好 很好二硫化碳 不行 很好 不行 不行泵的過流部件如吸入管、壓出管和間隔套等零件的材料一般為鑄鐵、球墨鑄鐵或奧氏體不銹鋼等材料制造。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯3.3 螺桿和襯套的加工制造3.3.1 螺桿的加工螺桿泵螺桿的加工可以采用成型車刀、刨刀、盤狀刀具(即成型銑刀)、滾刀、剃齒刀、旋風(fēng)切削或者砂輪磨削加工，最經(jīng)常采用的方法是盤狀刀具和磨削加工 國內(nèi)外螺桿泵制造商大部分采用圓盤成型銑刀精加工螺旋型面，對于精度要求高的螺桿，則采用研磨和成型磨削。對于泵套三孔精加工，小直徑采用組合拉刀拉削，大直徑采用幢削加工。文獻[[9]中介紹了旋風(fēng)切削與盤狀刀具的基本原理及盤狀刀具齒廓的計算。螺桿泵螺旋面加工方法，歸納起來有以下幾種:（1）在車床上用成型刀具加工;（2）利用圓盤銑刀、指形銑刀和擺線成型滾刀銑削;（3）在專門機床上采用旋風(fēng)切削;（4）用專用刨刀的刨削;（5）利用專用磨床進行研磨和成型磨削。20 世紀 80 年代中期德國一家螺桿泵生產(chǎn)廠采用一種新的螺桿加工方法，即爆炸成型法。采用管件作為螺桿毛坯，管件內(nèi)裝有炸藥棒，管件中一段依靠炸藥爆炸時產(chǎn)生的高內(nèi)壓形成所需的螺桿形狀。這種方法可以使螺桿重量減輕，降低成本 25%，同時減少制造時間，提高了螺桿泵使用壽命和效率。英國 Mon.公司安裝一套先進的柔性制造系統(tǒng)(FMS)，能在一次裝卡中實現(xiàn)對螺桿泵零件的五面加工，銑、鉆、幢、磨和攻絲等同時進行，提高了生產(chǎn)率，使交貨期從原來 6 周縮短為 6 天。3.3.2 橡膠定子的加工定子有雙頭內(nèi)螺紋，定子的導(dǎo)程為轉(zhuǎn)子螺距的 2 倍，它是在金屬殼體內(nèi)襯橡膠作彈性材料制成。（1）產(chǎn)品設(shè)計定子是中空產(chǎn)品，成型時需要芯模。芯?？梢罁?jù)轉(zhuǎn)子的尺寸定做。芯模在軸向的定位是定子與轉(zhuǎn)子匹配的關(guān)鍵。單螺桿泵實際上是多級泵，它的每個閉腔容積相當于一級泵。在閉腔容積內(nèi)的液體壓力隨著液體從吸入腔向壓出腔方向推移而逐級提高，買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯每級壓差為 。轉(zhuǎn)子與定子嚙合時，每 2 個螺距構(gòu)成一個閉腔容積。因此，單螺桿泵p?的轉(zhuǎn)子一定子副的最小嚙合長度不能小于 2 倍螺距(即定子螺旋孔的一個導(dǎo)程)，否則吸入腔與壓出腔相通而不能工作。（2）配方設(shè)計彈性內(nèi)襯材料承受的負荷有轉(zhuǎn)子對它的擠壓和高速度的滑動摩擦，滑動速度高達2.5--3.0m/s，轉(zhuǎn)子繞定子軸線行星回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力對定子內(nèi)襯的沖擊以及由于摩擦和沖擊的機械能變成熱能，使內(nèi)襯溫度升高。故彈性內(nèi)襯材料要求具有良好的耐磨、耐沖擊、耐熱和耐腐蝕等性能。因此主體材料選用 NBR。當輸送的液體中含有雜物時，彈性內(nèi)襯材料的硬度宜低些；當輸送的液體是純液體時，彈性內(nèi)襯材料的硬度宜高些。最后確定的橡膠定子配方為:NBR 100，硫黃 1.5，防老劑 2.5，粘合劑(Chemlok 608# ) 4. 8，氧化鋅 5，硬脂酸 1，炭黑 50，軟化劑 7，促進劑 1. 5，其它 0. 15。膠料物理性能( )為：邵爾 A 型硬度 72 度，拉伸強度 11 Mpa，扯斷伸長率min30/147??C280 %；耐油性能為：3” 標準油 (70℃×24h)體積變化率 15%。（3）生產(chǎn)工藝單螺桿泵定子是由金屬外殼內(nèi)襯彈性材料構(gòu)成。由于橡膠(彈性材料)在金屬殼體的里面，采用一般的模壓硫化方法很難保證定子的內(nèi)在質(zhì)量，必須采用注壓的方法才能達到滿意的效果。為保持在轉(zhuǎn)子的高速運轉(zhuǎn)下單螺桿泵定子的使用壽命，本研制采用 3 種方法提高橡膠與金屬的粘合力：? 定子金屬殼體有內(nèi)螺紋，增大橡膠與金屬的粘合面；②選擇噴砂工藝有利于粘合；? 涂刷 Chemlok 608”膠粘劑使粘合更好。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯第 4 章 其他主要零部件的設(shè)計與選擇4.1 電機的選擇泵的軸功率 KwgQHP 28.36075.1092810 ?????原動機功率 KwKtg ..?式中: ——余量系數(shù) 查【《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊》關(guān)醒凡編著】 表 7-10取 =1.1(原動機為電動機 )——傳動效率 查【《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊》關(guān)醒凡編著】 表 7-11t?取 (直聯(lián))0.1?t所以選擇 11Kw 的電動機可滿足要求，查【《機械零件手冊》吳宗澤主編】選擇電動機的型號為 Y160L-6。4.2 軸的設(shè)計（1）求輸入軸上的功率 、轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩1p1n1T=11kW； =960r/min； =109.4N·mP（2）初步確定軸的最小直徑先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，根據(jù)課本表 15-3，取得10?AmnPd25.96012330min ??低速軸的最小值顯然是