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                                計量泵行程調節機構的改進

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                                  傳統計量泵的傳動結構

                                  計量泵的流量可通過改變行程、轉速或行程和轉速均改變來調節,通過對泵的行程機構相銜接的電動伺服機構或氣動伺服機構的控制,可實現對計量泵流量的電、氣自動調節。圖1所示為典型的N軸行程調節機構。

                                  計量泵的工作原理:電機與蝸桿通過連軸器連接,經過蝸輪使下套筒減速轉動,通過下套筒內的滑鍵帶動N軸轉動,因偏心套與N軸的軸頸一起轉動,從而驅動連桿作往復運動。

                                  偏心套偏心距調節:利用手動、電動或氣動轉動泵體上端的調節桿,因調節桿與調節座之間為螺紋聯接,調節座不動,故使調節桿沿軸向移動,調節桿通過推力球軸承帶動N軸在上套筒、下套筒內移動,從而到達改變偏心距的目的,最終實現泵的行程調節。N軸上套有偏心輪,偏心輪的偏心距為最大行程長度的1/4,N軸中部的偏心距為零,而N軸上下兩端的偏心距相同(為最大行程長度的1/4)。N軸的偏心距和偏心輪的偏心距相互抵消時,總的偏心距為零,即偏心輪的中心和N軸的旋轉中心重合,故行程長度為零。N軸的偏心距和偏心輪的偏心距在一側完全重疊時,偏心輪和N軸的偏心半徑為1/2行程長度,即泵在此時為100%行程。由于行程長度可在。100%行程長度內變化,從而實現了計量泵的流量在0-100%額定流量內調節2。

                                  圖1N軸行程調節機構示意

                                  1.下套筒;2.連桿套;3.偏心套;4.推力球軸承;5.壓緊環;6.調節桿;7.上套筒;8.N軸;9.偏心輪;10.連桿;11.蝸桿;12.蝸輪;13.深溝球軸承;14.調節座

                                  3N軸行程調節機構

                                  目前,國內所生產的大、中型計量泵,大多采用N軸行程調節機構,但N軸行程調節機構也存在著一些不足之處:

                                  (1)結構形狀較復雜。N軸兩端大頭軸線為N軸的中心線。計量泵的流量調節靠N軸的移動改變偏心塊在N軸軸頸上的位置,從而實現其行程改變。

                                  (2)N軸加工工藝性較差。需采用專門機床或專用工裝加工,以保證其外型及尺寸精度,這樣增加了泵產品的成本。

                                  (3)應力集中。由于N軸本身結構上的原因,在運動過程中很容易產生應力集中,從而易造成N軸的斷裂,大大降低了產品的可靠性。此外,在N軸行程調節機構中,傳動方式是由蝸桿、蝸輪帶動可調偏心距的偏心輪將圓周運動轉化為往復運動,N軸依靠上、下套筒支承,由于加工套筒時,兩個套筒同軸度實際公差存在加工誤差,不可能相同,導致對中性較差。上、下套筒采用深溝球軸承支承,軸向定位精度低,蝸輪容易產生軸向竄動,使蝸桿與蝸輪發生偏磨,影響了泵的傳動效率及可靠性。

                                  3新型斜槽軸行程調節結構

                                  針對上述計量泵行程調節機構存在的問題,提出了一種計量泵用核心部件的全新結構即利用

                                  斜槽軸取代原N型軸的行程調節機構,以改善其工作狀態,解決原N型曲軸易疲勞、斷裂等技術難題,進而提高計量泵的可靠性和使用壽命,擴大其使用范圍。圖2所示為斜槽軸行程調節機構。

                                  圖2斜槽軸結構示意

                                  1.連桿;2.軸瓦;3.偏心輪;4.調節桿;5.斜槽軸;6,斜槽軸套;7.銷套;8.圓柱銷;9.支承環;10.蝸輪;11.蝸桿;

                                  12.角接觸球軸承

                                  新型計量泵是由傳動箱體、蓋板、斜槽軸調節機構、調節座、電機托架、液缸托架、連桿、十字頭等組成。而其中的核心機構——斜槽軸調節裝置則由圓柱銷、銷套、偏心輪、斜槽軸、斜槽軸套、軸瓦及支承環等組成。其特征:

                                  (1)驅動轉矩與行程調節的傳遞是通過2個明顯分離的部件完成的,動力直接從電機驅動軸由剛性連接的蝸桿、蝸輪部件傳遞到偏心輪;所有傳動部件的連接都是由其靜態條件所決定,確保了該泵具有最小的機械跳動,較高的過載安全;

                                  (2)行程調整與行程長度之間的關系呈線性的,方便了泵流量的調節;

                                  (3)通過調節桿來進行行程調節不會傳遞任何驅動轉矩,因此只需要手動施加一個很小的力矩即可完成行程調節;

                                  (4)所有的運動部件都是在不間斷油浴潤滑條件下工作的,磨損、耗功小,傳動效率高,運行可靠。與傳統的N軸行程調節機構(見圖1)相比,新型斜槽軸行程調節機構的優點有:

                                  (1)結構較簡單、工藝性較好斜槽軸兩端為圓柱形,中間對稱矩形平面設有斜槽孔,加工工藝簡單,易于制造。

                                  (2)油隙均勻、潤滑良好支承環用于支承連桿,防止連桿在工作中因自重下降,造成連桿軸瓦間隙不均,潤滑不良,產生偏磨、失效。

                                  (3)軸向定位精度高采用角接觸球軸承替換原深溝球軸承。由于軸向定位可以防止軸向竄動超出設計范圍,保證了蝸桿與蝸輪的位置度,防止了蝸桿與蝸輪因軸向竄動過大而產生的偏磨,提高了產品的可靠性。

                                  (4)徑向定位精度高

                                  斜槽軸處設有一個斜槽軸套,該斜槽軸套是一個整體,而原N型軸套是由上下兩個軸套組成。比較而言,斜槽軸套提高了整體支承的剛度與強度,保證了上下軸承的同軸度,改善了斜槽軸的受力與支承狀況,防止了因轉向改變或軸徑向竄動所產生的偏磨。斜槽軸行程調節機構的工作原理:電機通過蝸桿蝸輪部件驅動斜槽軸套旋轉,帶動置于斜槽軸套上的偏心塊同步轉動,偏心塊驅動連桿大頭擺動,而連桿通過與連桿小頭相連的十字頭,將偏心塊的旋轉運動轉變為往復運動。當調節桿軸向移動時,斜槽軸斜槽內的銷套和圓柱銷也隨之移動,通過與圓柱銷相連接的偏心塊也同時產生徑向移動,偏心距得以改變。這樣在泵的運轉中,通過調節行程,改變泵的流量,達到計量輸送的目的。電機驅動蝸桿、蝸輪、斜槽軸套和偏心塊旋轉,偏心塊借助軸瓦驅動連桿擺動,通過與連桿相連接的十字頭,產生往復運動,借助柱塞,吸排出閥。在圖2所示情況下,偏心塊的偏心距為零,故行程也為零。當需要調整柱塞的行程長度時,用手操作在垂直于圖2方向順時針(假定)旋轉調節套,則調節桿向上移動,并隨之帶動斜槽軸向上軸向移動。此時,在斜槽軸斜槽內的圓柱銷與斜槽發生相對移動,其偏心距增大。而柱塞的行程長度是由偏心距決定的,也就是說柱塞的行程長度會隨著偏心距的增加而增加。


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