高壓往復泵齒輪傳動(dòng)系統設計及其受力分析

　　以高壓往復泵齒輪傳動(dòng)系統為分析對象，考慮柱塞運動(dòng)過(guò)程中的實(shí)際受力情況，結合VB 編程技術(shù)對采用人字齒輪傳動(dòng)裝置的曲軸和電機軸結構及其驅動(dòng)柱塞運動(dòng)的曲柄滑塊機構進(jìn)行了準確的受力分析與強度校核. 完成了分析計算軟件系統，并進(jìn)行了樣機各傳動(dòng)部件的強度校驗。

引言

　　往復泵是一種高效節能的流體輸送設備，在石油開(kāi)發(fā)、水利水電、礦山開(kāi)采等領(lǐng)域起著(zhù)重要的作用。往復泵利用工作腔容積的周期性變化輸送高壓流體，通常由動(dòng)力端與液力端兩部分組成；液力端把機械能轉換為液體的壓力能，而動(dòng)力端則將原動(dòng)機的能量傳給液力端。動(dòng)力端主要由曲柄、連桿和十字頭等部件組成，其實(shí)質(zhì)相當于多個(gè)曲柄滑塊機構，十字頭即為滑塊. 曲軸是往復泵中的關(guān)鍵部件，其幾何形狀復雜，工作中承受著(zhù)強烈的交變載荷，應力集中現象嚴重，極易發(fā)生疲勞破壞，在高壓情況下，往復泵中采用正偏置結構的曲柄滑塊機構可減小十字頭與導板的正壓力和摩擦力，從而延長(cháng)兩者的壽命; 而動(dòng)力端的曲柄滑塊機構中各桿件尺寸的不同組合將直接影響往復泵的動(dòng)力性能。 因此，結合本文具體的高壓往復泵傳動(dòng)系統結構進(jìn)行分析和設計是十分必要的。

1、傳動(dòng)系統受力分析

1. 1、傳動(dòng)方案

　　該高壓往復泵傳動(dòng)系統主要由輸入軸1、曲柄軸2、連桿3 和柱塞4 等幾部分組成，如圖1 所示。

圖1 傳動(dòng)機構結構簡(jiǎn)圖

　　為了獲得需要的流體流量控制方案，通過(guò)合理的選擇輸入軸1 和曲柄軸2 上的兩對斜齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比來(lái)控制曲柄軸的轉動(dòng)速度，這兩對斜齒輪可以采用螺旋角相等的人字齒輪傳動(dòng)方案以抵消在嚙合過(guò)程中的齒間軸向載荷；在曲柄軸2 上按照相位各相差120°形成三組曲柄滑塊機構，其滑塊即為柱塞4. 整機裝配結構如圖2 所示。

圖2 高壓往復泵整體裝配模型

結論

　　本文結合高壓往復泵傳動(dòng)系統的具體受力條件，完成了包括曲柄柱塞、曲軸和電機軸等結構的受力分析，通過(guò)程序計算出了在曲軸轉動(dòng)一周過(guò)程中曲軸、電機軸的最大彎曲應力，其主要零部件的強度指標均滿(mǎn)足設計要求。