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计量泵行程调节机构的改进

 

     传统计量泵的传动结构

     计量泵的流量可通过改变行程、转速或行程和转速均改变来调节,通过对泵的行程机构相衔接的电动伺服机构或气动伺服机构的控制,可实现对计量泵流量的电、气自动调节。图1所示为典型的N轴行程调节机构。

     计量泵的工作原理:电机与蜗杆通过连轴器连接,经过蜗轮使下套筒减速转动,通过下套筒内的滑键带动N轴转动,因偏心套与N轴的轴颈一起转动,从而驱动连杆作往复运动。

      偏心套偏心距调节:利用手动、电动或气动转动泵体上端的调节杆,因调节杆与调节座之间为螺纹联接,调节座不动,故使调节杆沿轴向移动,调节杆通过推力球轴承带动N轴在上套筒、下套筒内移动,从而到达改变偏心距的目的,最终实现泵的行程调节。N轴上套有偏心轮,偏心轮的偏心距为最大行程长度的14N轴中部的偏心距为零,而N轴上下两端的偏心距相同(为最大行程长度的14)N轴的偏心距和偏心轮的偏心距相互抵消时,总的偏心距为零,即偏心轮的中心和N轴的旋转中心重合,故行程长度为零。N轴的偏心距和偏心轮的偏心距在一侧完全重叠时,偏心轮和N轴的偏心半径为12行程长度,即泵在此时为100%行程。由于行程长度可在。100%行程长度内变化,从而实现了计量泵的流量在0-100%额定流量内调节 2

                                                    1 N轴行程调节机构示意

1.下套筒;2.连杆套;3.偏心套;4.推力球轴承;5.压紧环;6.调节杆;7.上套筒;8N轴;9.偏心轮;10.连杆;11.蜗杆;12.蜗轮;13.深沟球轴承;14.调节座

3 N轴行程调节机构

     目前,国内所生产的大、中型计量泵,大多采用N轴行程调节机构,但N轴行程调节机构也存在着一些不足之处:

    (1)结构形状较复杂。N轴两端大头轴线为N轴的中心线。计量泵的流量调节靠N轴的移动改变偏心块在N轴轴颈上的位置,从而实现其行程改变。

    (2)N轴加工工艺性较差。需采用专门机床或专用工装加工,以保证其外型及尺寸精度,这样增加了泵产品的成本。

    (3)应力集中。由于N轴本身结构上的原因,在运动过程中很容易产生应力集中,从而易造成N轴的断裂,大大降低了产品的可靠性。此外,在N轴行程调节机构中,传动方式是由蜗杆、蜗轮带动可调偏心距的偏心轮将圆周运动转化为往复运动,N轴依靠上、下套筒支承,由于加工套筒时,两个套筒同轴度实际公差存在加工误差,不可能相同,导致对中性较差。上、下套筒采用深沟球轴承支承,轴向定位精度低,蜗轮容易产生轴向窜动,使蜗杆与蜗轮发生偏磨,影响了泵的传动效率及可靠性。

3新型斜槽轴行程调节结构

      针对上述计量泵行程调节机构存在的问题,提出了一种计量泵用核心部件的全新结构即利用

斜槽轴取代原N型轴的行程调节机构,以改善其工作状态,解决原N型曲轴易疲劳、断裂等技术难题,进而提高计量泵的可靠性和使用寿命,扩大其使用范围。图2所示为斜槽轴行程调节机构。

                                                          2 斜槽轴结构示意

1.连杆;2.轴瓦;3.偏心轮;4.调节杆;5.斜槽轴;6,斜槽轴套;7.销套;8.圆柱销;9.支承环;10.蜗轮;11.蜗杆;

12.角接触球轴承

     新型计量泵是由传动箱体、盖板、斜槽轴调节机构、调节座、电机托架、液缸托架、连杆、十字头等组成。而其中的核心机构——斜槽轴调节装置则由圆柱销、销套、偏心轮、斜槽轴、斜槽轴套、轴瓦及支承环等组成。其特征:

    (1)驱动转矩与行程调节的传递是通过2个明显分离的部件完成的,动力直接从电机驱动轴由刚性连接的蜗杆、蜗轮部件传递到偏心轮;所有传动部件的连接都是由其静态条件所决定,确保了该泵具有最小的机械跳动,较高的过载安全;

   (2)行程调整与行程长度之间的关系呈线性的,方便了泵流量的调节;

   (3)通过调节杆来进行行程调节不会传递任何驱动转矩,因此只需要手动施加一个很小的力矩即可完成行程调节;

   (4)所有的运动部件都是在不间断油浴润滑条件下工作的,磨损、耗功小,传动效率高,运行可靠。与传统的N轴行程调节机构(见图1)相比,新型斜槽轴行程调节机构的优点有:

   (1)结构较简单、工艺性较好斜槽轴两端为圆柱形,中间对称矩形平面设有斜槽孔,加工工艺简单,易于制造。

   (2)油隙均匀、润滑良好支承环用于支承连杆,防止连杆在工作中因自重下降,造成连杆轴瓦间隙不均,润滑不良,产生偏磨、失效。

   (3)轴向定位精度高采用角接触球轴承替换原深沟球轴承。由于轴向定位可以防止轴向窜动超出设计范围,保证了蜗杆与蜗轮的位置度,防止了蜗杆与蜗轮因轴向窜动过大而产生的偏磨,提高了产品的可靠性。

   (4)径向定位精度高

      斜槽轴处设有一个斜槽轴套,该斜槽轴套是一个整体,而原N型轴套是由上下两个轴套组成。比较而言,斜槽轴套提高了整体支承的刚度与强度,保证了上下轴承的同轴度,改善了斜槽轴的受力与支承状况,防止了因转向改变或轴径向窜动所产生的偏磨。斜槽轴行程调节机构的工作原理:电机通过蜗杆蜗轮部件驱动斜槽轴套旋转,带动置于斜槽轴套上的偏心块同步转动,偏心块驱动连杆大头摆动,而连杆通过与连杆小头相连的十字头,将偏心块的旋转运动转变为往复运动。当调节杆轴向移动时,斜槽轴斜槽内的销套和圆柱销也随之移动,通过与圆柱销相连接的偏心块也同时产生径向移动,偏心距得以改变。这样在泵的运转中,通过调节行程,改变泵的流量,达到计量输送的目的。电机驱动蜗杆、蜗轮、斜槽轴套和偏心块旋转,偏心块借助轴瓦驱动连杆摆动,通过与连杆相连接的十字头,产生往复运动,借助柱塞,吸排出阀。在图2所示情况下,偏心块的偏心距为零,故行程也为零。当需要调整柱塞的行程长度时,用手操作在垂直于图2方向顺时针(假定)旋转调节套,则调节杆向上移动,并随之带动斜槽轴向上轴向移动。此时,在斜槽轴斜槽内的圆柱销与斜槽发生相对移动,其偏心距增大。而柱塞的行程长度是由偏心距决定的,也就是说柱塞的行程长度会随着偏心距的增加而增加。

 

 

 

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