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高压清洗机用径向柱塞泵偏心轴的设计及有限元分析

[摘要]:简单介绍了高压清洗机的结构和原理，柱塞泵是高压清洗机的核心部件，讲到了柱塞泵的容积效率高、出水压力高等特点，提到了一般情况下高压清洗机所需要的出水压要求。再介绍了诸如EHK-3K三柱塞曲柄连杆泵、R系列径向柱塞泵、LF-3015C高压清洗机等国内外的一些高压清洗技术。曲轴是径向柱塞泵的关键零件，会承受周期性变化载荷，因此也介绍了国内有关径向柱塞泵曲轴的有限元分析。

关键词：高压清洗机 径向柱塞泵 曲轴 有限元分析

1. 前言

高压清洗技术是目前较为绿色、科学、经济的一种清洗手段。高压清洗机主要介质自来水，材料采集非常便利。高压清洗机工作原理是利用高压泵将动力源的机械能转换为压力能，具有高强度压力的水通过高压喷嘴的小孔,再将压力能转换为动能，从而形成高速的微细水射流，利用高压水射流的强大冲击力冲击被清洗物体，把污垢剥离、清除，从而达到清洗的目的^[1]。通常污渍的附着力较大，故对水压的要求也很高。一般来讲，民用的水压要求就要在5Mp-10Mp，工业用水压甚至能达到50Mp以上^[2]。

高压泵是产生高压水的部件，通常采用柱塞式。柱塞泵属于容积泵，相较于其他容积泵，柱塞泵具有容积效率高、水流平稳、出水压力高的特点^[3]。柱塞泵根据分布方式可分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵。轴向柱塞泵的研究历史较为成熟，而径向柱塞泵则相对较晚一些，随着径向柱塞泵应用场合的增加，国内外对径向柱塞泵的研究也逐渐增多，但是国内的研究比国外的研究起步

要晚一些，技术上有一定的空缺。企业若想要购买特殊用途的清洗机，往往需要依靠进口才能满足，进口高压清洗机价格昂贵，经济效益较低。径向柱塞泵是高压清洗机的核心部件，偏心轴和曲柄滑块运动机构是径向柱塞泵的核心技术。故对于偏心轴及其运动机构的设计和优化是提高国内高压清洗机技术的关键。

1. 国内外研究概况

2.1高压清洗技术国外研究概况

水射流清洗技术最早是出现在19世纪^[4],该技术以其通用性和对环境无害性备受清洗去污行业的青睐，其应用也日益广泛。到了20世纪60年代，高压柱塞泵的问世推动了高压水射流技术（高压清洗技术）的发展，高压水射流技术是水射流技术的进一步深化。1972年英国召开了第一次国际水射流会议^[5]。同期，我国成功制造了高压水射流清洗机，到 20世纪80年代中期^[6]，开始从国外引进一系列的高压水射流清洗技术和设备，到现在已经发展了30年。