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摘 要

往复泵是工业泵中不可缺少的一类产品。它借助于活塞（柱塞）在液缸工作腔内的往复运动，使工作腔容积产生周期性变化来达到输送液体的目的，它是把机械能转化为压力能的装置。往复泵的突出优点是：可获得较高的排压，且流量与压力无关，效率高。目前市场上的超高压泵往往流量、体积大，并不适合于实验室使用，并且当今世界能源紧缺的形势下，往复泵作为节能产品，在石油开发、管道输送、煤气化工等方面起着重要作用，而且在压力容器检测和实现现代化石油化工工业全面自动化操作方面也是不可缺少的品种。因此有必要研制专用的超高压、小流量泵。

本文设计的是工作压力为120MPa的小流量泵,并确定超高压小流量泵的总体设计结构方案。选择适当的原动机，并对主要的零部件包括十字头、缸体、柱塞、曲轴等机型设计校核，得到最终的计算结果。

关键词：往复泵、超高压、小流量。

ABSTRACT

Reciprocating pump is a necessary type of production of industrial pump. By means of reciprocates which the piston (plunger) works in the working chamber of the hydraulic cylinder, reciprocating pump achieve the purpose of what the liquid is transported relying on the volume of the working chamber’s periodically changing. So, it is devices that the mechanical energy is transformed into pressure energy. The extrusive advantage of reciprocating pump is as follows: it can gain super exhaust pressure, and flux has noting to do with pressure .The efficiency is high. In the present market the current capacity and the volume of the super-press pump are both big, so it was not suited to the laboratory use. In nowadays, under the situation of energy shortage, reciprocating pump, as an energy-saving production, plays a important role in petroleum development，conduit pipe deliver and coal gas chemical industry. In addition, it is also a necessary production in pressure vessel measuring and the fulfillment of modernization petroleum chemical entire auto-operation. Therefore the super-press pump with the small current was essential to develop.

In this dissertation，The super-pressure and small flux pump was designed .The appropriate prime mover is selected. Major components’ design and verification including crosshead, cylinder, piston, crankshaft and other models are finished, then the finally result is obtained.

Keywords: Reciprocating Pumps, High Pressure, Low Flow

目录

摘要 1

ABSTRACT 2

一 前言 5

1.1 选题的意义 5

1.2 往复泵的概述 5

1.2.1 泵的概念 5

1.2.2 泵的分类 5

1.2.3 往复泵的特点 7

1.2.4 往复泵的工作原理 8

1.3二十一世纪国内外泵的发展趋势 8

1.4 新型往复泵 10

1.4.1 往复泵的发展 10

1.4.2凸轮机构往复泵 11

1.4.3 液压驱动往复泵 12

二 泵的设计参数确定和工作原理 14

2.1 泵的设计参数的确定 14

2.1.1 泵的设计压力的确定 14

2.1.2 泵的流量的确定 14

2.1.3 泵的其他参数的确定 14

2.2泵的工作原理 15

三 原动机的选择 16

3.1 原动机功率N_d的选择和确定 16

3.1.1 泵的轴功率N和泵的总效率 16

3.1.2 原动机功率N_d 17

3.1.3 储备系数K_c和原动机功率选择 17

3.2 原动机的选择 18

四 液力端主要零部件设计 20

4.1 液缸体 20

4.1.1 液缸体结构特点及选择 20

4.1.2 液缸体壁厚确定及强度校核 21

4.2 管路 23

4.3 泵阀设计 23

4.3.1 阀座孔径 25

4.3.2 阀板厚度 25

4.3.3 阀板与阀座密封接触面宽度b的确定 25

4.3.4 阀板直径的确定 26

4.4 柱塞及其密封 26

4.1.1 柱塞 26

4.4.2 柱塞密封 27

五 传动端主要零部件设计 30

5.1 传动装置的总体设计 30

5.1.1 传动方案确定 30

5.1.2 减速器的选择 31

5.2 机体 32

5.3曲轴 33

5.3.1 曲轴的结构设计 33

5.3.2曲柄强度校核 34

5.4 十字头 35

5.4.1 十字头的结构型式和特点 36

5.4.2 十字头结构设计 37

5.4.3 十字头强度校核及比压计算 38

六 结论与展望 43

参考文献 44

一 前言

1.1 选题的意义

21世纪是电子、信息时代，是电脑走向普及、生命科学快速发展，节省能源、节省资源、重视生态平衡及各类产品高速小型化的新时代，泵产品及其市场的发展将会更加新潮、宽广。世纪末以水电、钢铁、石油气、海水淡化、原子能等领域为主的重、厚、长、大产业的大泵市场将逐步萎缩，取代的是以能源、资源、食品、交通、宇宙、环境、生物等领域为主的轻、短、薄、小的高附加值泵新的市场需求。高速小型化、大容量化、特种用途、自动化控制仍是泵今后发展的趋势。特别是调频器的快速发展，将会给泵带来一场高速、轻便、小型的新革命。新型水润滑轴承、磁力轴承、新型机械密封和无泄漏泵以及新材料、新工艺、新能源的开发利用，亦会给泵的全面发展带来新的生机。另外，新世纪对保持生态平衡、减小环境污染的重视，给泵的设计、生产提出了新的要求^[1]。

1.2 往复泵的概述

1.2.1 泵的概念

泵是输送液体或使液体增压的机械^[10]。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体，也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体^[3]。

1.2.2 泵的分类

泵通常可按工作原理分为容积式泵、动力式泵和其他类型泵三类。除按工作原理分类外，还可按其他方法分类和命名。如，按驱动方法可分为电动泵和水轮泵等；按结构可分为单级泵和多级泵；按用途可分为锅炉给水泵和计量泵等；按输送液体的性质可分为水泵、油泵和泥浆泵等。

其中，容积式泵根据运动部件运动方式的不同又分为：往复泵和回转泵两类。课题所选的泵的类型就是其中的往复泵的设计。常见的往复泵包括活塞泵和隔膜泵。

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