RCB人字齿轮泵

第1页共20页一、绪论（一）液压传动的主要优点有∶⑴液压传动能方便地实现无极调速，调速范围大。⑵在相同功率下，液压传动能量转换元件的体积较小，重量较轻。⑶工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。⑷便于实现过载保护，而且工作油液能使传动零件实现自润滑，故使用寿命长。⑸操纵简单，便于实现自动化。特别是和电气控制联合使用时，易于实现复杂的自动工作循环。⑹液压元件易于实现系列化，标准化和通用化。（二）液压传动的主要缺点如下∶⑴液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使传动无法保证严格的传动比。⑵液压传动有较多的能量损失（泄漏损失，摩擦损失等），故传动效率不高，不宜作远距离传动。⑶液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在很高的和很低的温度下工作。⑷依然压传动时出现故障时不易找出原因。液压传动是依靠液体在密封容积变化中的压力能实现运动和动力传递的。液压传动装置本质上是一种能量转换装置，它先将机械能转换为便于输送的液压能，后又将液压能转换为机械能做功。（三）液压能传动系统由以下五个部分组成：⑴动力元件动力元件即液压泵，它将原动机输入的机械能转换为流体介质的压力能，其作用是为液压系统提供压力油，是系统的动力源，本次设计的RCB人字齿轮油泵即为动力元件。⑵执行元件执行元件是指液压缸或液压马达，它是将液压能第2页共20页转换为机械能的装置，其作用是在压力油的推动下输出力和速度（或力矩和转速），以驱动工作部件。⑶控制元件包括各种阀类，如溢流阀、节流阀、换向阀。这类元件的作用是用以控制液压系统中的油液压力，流量、流动方向，以保证执行元件完成预期工作，本次设计中用到了溢流阀，来控制油液的流量和压力。⑷辅助元件包括油箱、油管、过滤器以及各种指示器和控制仪表。它们的作用是提供必要的条件使系统得以正常工作和便于监测控制。⑸工作介质工作介质即传动液体，通常称液压油，液压系统就是通过工作介质实现运动和动力传递的。（四）对各类液压泵的性能比较及应用：⑴齿轮泵工作压力小于20Mpa，容积效率为0.70~0.50，总效率为0.60~0.85，不能进行流量调节，流量脉动率较大，自吸特性较好，对油的污染不敏感，噪声大，单位功率造价低，应用于机床，工程机械，农机，航空，船舶，一般机械。⑵双作用叶片泵工作压力在6.3~21Mpa之间，容积效率为0.80~0.95，总效率为0.75~0.85，不能调节流量，流量脉动率小，自吸特性较差，对油的污染敏感，噪声小，单位功率造价中等，应用于机床注塑机、液压机、起重运输机械、工程机械、飞机。⑶限压式变量叶片泵工作压力小于等于7Mpa，容积效率0.80~0.90，总效率0.70~0.85，能进行流量调节，流量脉动率中等，自吸特性较差，对油的污染敏感，噪声较大，单位功率造价较高，应用于机床注塑机。⑷轴向柱塞泵工作压力20~35Mpa，容积效率0。90~0.98，总效率0.85~0.95，能进行流量调节，流量脉动率中等，自吸特性较差，对油的污染敏感，噪声大，单位造价高，应用于工程机械、锻压机械、起重运输机械、矿山机械、冶金机械、船舶、飞机。⑸径向柱塞泵工作压力10~20Mpa，容积效率0.85~0.95，总第3页共20页效率0.75~0.92，能调节流量，流量脉动率中等，自吸特性差，对油的污染敏感，噪声大，单位功率造价高，应用于机床、液压机、船舶机械。⑹螺杆泵工作压力小于10Mpa，容积效率0.75~0.95，总效率0.70~0.85，不能进行流量调节，流量脉动率很小，自吸特性好，对油的污染有很小的敏感度，噪声很小，单位功率造价很高，应用于精度很高的机床，精密机械、食品、化工、石油、纺织等机械。（五）液压传动的应用和发展前景：液压传动相对于机械传动来说，是一门新的技术。如果从1795年世界上第一台水压机诞生算起，液压传动已有200年的历史。然而，液压传动的真正推广使用是最近50多年的事。特别是本世纪前大概是上世纪60年代以后，随着科学原子能科学，空间技术，计算机技术的发展，液压技术也得到了很大的发展，渗透到了国民经济的各个领域之中，在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空和机床工业中，液压技术得到了普遍的应用。当前，液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低耗能、经久耐用、高度集成化等方向发展；同时，新型液压元件的应用，液压系统的计算机辅助设计，计算仿真和优化，微机控制等工作，也日益取得显著的成果。我国的液压工业开始于上世纪50年代，其产品最初用于机床和锻压设备，后来又用于拖拉机和工程机械。自1964年开始从国外引进液压元件生产技术，同时自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛使用。目前，我国机械工业在认真消化，推广从国外引进的先进液压技术的同时，大力研究开发国产液压件新产品（如中高压齿轮泵，比例阀，叠加阀及新系列中高压阀），加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准和执行新的国标，合理调整产品结构。对一些性能差的不符合国标的液压产品进行淘汰，可以看出，液压传动技术在我国的应用与发展已进入一个崭新的历史阶段。第4页共20页（六）零件图内容零件图一般包括四个以下方面的内容1．图形用一组图形包括局部视图，剖面图，局部放大图和简化画法等准确清楚和简便地表达出零件的结构形状。2．尺寸正确完整清晰合理地表达出组成零件各种形状的大小及相对位置尺寸。即使提供制造和检验零件所需的主要尺寸。3．技术要求将制造零件要达到的质量要求（如表面处理等）。用规定的符号数字或文字，准确简明地表达出来以便用代号标准在图中的技术要求，可用文字写在标题栏的上方或左右。4．标题栏标题栏在图样的右下面可以填写零件的名称、数量、比例、图号及设计审核，批准人员的签名、日期等第5页共20页二、RCB人字齿轮油泵工作原理及技术参数（一）工作原理人字齿轮的两端皆由端盖罩住，泵体、端盖和齿轮之间形成了密封容腔，并由两个齿轮的齿面接触线将左右两腔隔开，形成了吸、压油腔。当齿轮按顺时针方向旋转时，座车吸油腔内的轮齿相继脱开啮合，使密封容积增大，形成局部真空，油箱中的油在大气压力作用下进入吸油腔，并被旋转的轮齿带入右侧。右侧压油腔的轮齿则不断进入啮合，使密封容积减小，油液被挤出，通过压油口排油。（二）技术参数:人字齿轮油泵型号公称流量l/min公称压力Mpa转数r/min容积效率%吸入高度mmRCB-25250.63960≥90750人字齿轮油泵装置（电动机）型号功率kw转数r/min总量kgY90L-61.191062.5第6页共20页三、人字齿轮各参数确定1.模数:mt=(0.4~0.6)Qmt=2.5mmmn=mtcos36°=2.5×0.81=2mm扩大mn使mn=5mm以提高轮齿抗弯曲程度.2.齿数:Z=123.分度圆直径:cosmnd7412cos365z4.齿轮宽度:b/d=Φd=(0.9~0.4)b=67~30mm取b=50mm5.中心距:mmZZa742436cos52121cosmn216.齿顶圆直径:da=d+2mn=74+10=84mm7.齿根圆直径:df=d-2df=74-2×1.25mn=61.58.卸除困油沟槽尺寸:C=C¯mn=1.71×5=8.55mmY=3×10ˉ６×5×25×960=0.36mm第7页共20页9.齿轮油泵单位齿宽每转理论输油率9(cm³/min):9=89.15×10ˉ³×5３=11.143cm³/min10.齿轮油泵理论输油率:TQ=bnq=50×960×11.43×10ˉ１=54.86L/min11.齿轮齿侧间隙:△=0.08mn=0.08×5=0.4mm12.油泵驱动功率:N=1.1kw13.验算齿轮圆周速度是否在允许范围内:V=ΠD1n/1000×60=3.14×960×84/1000×60=4.22m/s(合格)14.啮合角:α=30°15.螺旋角:β=36°单个斜齿轮主要参数如下:mnZdbadadfβα5127450748461.536°30°第8页共20页三、各零件强度的校核及设计（一）人字齿轮的校核⑴．齿轮材料的确定∶为了使传动结构紧凑，选用硬齿面的齿轮传动，齿轮材料为20CrMnTi渗碳淬火，HRC=58.因为是普通传动由表6-13（《机械设计基础》）选8级精度，要求齿面粗糙度Ra≤3.2~6.3μm.圆周速度v≤10m/s.⑵．人字齿轮的强度校核①校核齿面接触疲劳强度，按下面公式校核δH=3.17ZE211)1(bdKT≤[δH]②许用接触应力[δH][δH]=SHumZnδHN/mm2由图6-27查得δH=1500N/mm2计算应力循环次数N1=1.5X108，由图6-28查得寿命系数ZN=1.1，由表6-10查得SH=1.25,由表6-7查得ZE=189.92N/mm所以[δH]=HnumHSZδ=25.11.11500=1320N/mm2。故δH=3.17Ⅹ189.9Ⅹ5.2745015.21094.34.125=1010.98〈[δH]斜齿轮圆周速度：s/10ms/22m.4100060960843.14V因此选用8级精度合适。结构图见图3-1。第9页共20页图3-1（二）传动轴的设计及校核⑴选择轴的材料并确定许用应力选用45钢正火处理，由表12-1（《机械设计基础》）查得强度极限δB=600N/mm2，由表12-3查得起许用弯曲应力[δB]=55N/mm2⑵确定轴输入端直径按扭转强度估算走输入端直径由表12-2取c=110,则d=11.5mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=11.5X(1+5%)=12mm和联轴器相配合长度定为28mm⑶轴的结构设计①输入轴的设计及校核②第一段：即和联轴器相配合长度为28mm，直径为12mm倒角C1=2mm，但因其穿过端盖，所以取其长为65mm。第二段：取其直径为18mm，车有螺纹，与之配合的是圆螺母GB810-88M18X1.5，考虑轴承于与螺母应有一定距离第10页共20页使之发生干涉的可能性消除，则取套筒长度为7mm，该段轴长度为20mm。第三段：取直径为25mm，长为7mm。初选GB276-89深沟球轴承，其内径为25，宽为9mm。第四段：取直径为27mm，长为12mm第五段：取直径为30mm，长为98mm第六段：取直径为34mm，长为10mm第七段：取直径为25mm，长为7mm第八段：取直径为18mm，长为20mm由上述轴各段长度可计算出轴的总长度为：L=65+20+7+27+98+10+7+20+0=254mm结构图见图3-2。图3-2（三）轴承的选择及校核：⑴因人字齿轮只受径向载荷，所以可以选用深沟球轴承（GB276-89），查得Cr=5.65kn,Cor=3.68kn’⑵计算当量动负荷p:因为A=0，取fp=1，由式（11-1）得p=fpXR=1X1X211.04=211.04N第11页共20页⑶计算轴承寿命Lh：因轴承工作温度正常由式（11-5a）,可得轴承寿命Lh为:Lh=n11670(pCr)3=333208h轴承基本额定寿命大于预期寿命，可以不必重新选型。（四）键的选择及校核⑴平键的类型和尺寸的选择a.对于第一段轴，根据轴直径d=12mm,从表12-4中查得键截面尺寸为b=4mm，h=4mm，L=20mm,t=2.5mm。b.对于第五段轴，根据轴直径d=30mm,从表12-4中查得b=8mm,h=7,L=80mm.t=4mm⑵校核挤压强度：由式δp=dhl4T≤[δ]p①对于第一段轴中的键l=L-b=20-4=16mm，由表12-5查得许用挤压应力[δ]p=100~120N/mm2，则δp=56.98N/mm2[δ]p②对于第五段轴中的键l=L-b=80-8=82mmδp=2.54N/mm2故两键挤压强度足够详见下表：平键输入轴第二根轴ⅠⅤⅣbXhXLXtbXhXLXtbXhXLXt第12页共20页4X4X20X2.58X7X80X48X7X80X4（五）轴的尺寸参数的修订因考虑装配精度及装拆轴上零件