泵轴的可靠性设计方法的探讨(编辑修改稿)

泵轴的可靠性设计方法的探讨(编辑修改稿)内容摘要：

计工况时，静强度无论用第三或第四强度理论计算，强度富裕量都很大。 但在零流量工况时，会因疲劳强度、挠度、及转角达不到要求而失效。 在设计工况时，会因扭转角满足不了要求而失效，如图中虚线所示。 （五） 泵轴失效的因素及危险断面 在设计工况扭矩作用结果使扭转角满足不了要求，扭矩是设计工况泵轴失效的主要因 素。 在图 中，促使泵轴 C 点扭转振动，引起口环磨损。 在零流量工况，径向力作用结果使轴的挠度过大，最大挠度及转角发生在 C 点，这将引起密封环磨损加快，所以涡形体内产生的径向力是零流量工况泵轴失效的主要因素。 如果泵长期在零流量工况运行，泵轴在图 B 点处会引起疲劳破坏。 图 泵轴示意图 毕业论文 6 三、 试验情况 为检验泵轴持久强度和刚度对泵运行可靠性及效率的 影响，用 100CYZ— 65 泵（强度计算结果见表 ）在零流量和设计两种工况作了试验。 表 100CYZ65泵两种工况的强度、刚度计算 计算项目 用第三强度理论计算 （ MPa） 用第四强度理论计算 （ MPa） 扭转角 n （ rad） 挠度 f （ m） 转角 w () 疲劳强度 安全系数 n 设计工况，n 10 10 零流量工况，0Q 10 10 （一） 设计工况的扭转角及持久强度试验 1. 扭转角试验 泵轴在 C 级封闭试验台上按以下方法进行试验。 每试验 100h 检测一次叶轮与口环的间隙  ，同时由控制台测出其效率值  ，结果如图 中 n 曲线所示。 图 扭转角、挠度和转角与口环磨损关系 毕业论文 7 2. 持久强度试验 对钢来说，轴经受 710 次应力循环后，如尚未断裂，则可认为再增加循环次数试件也不会断裂。 持久强度试验进行了 260h 运转，一切正常。 （二） 零流量工况的挠度与转角试验 试验方法与扭转角的试验方法相同，结果如图 中 f 、 w 曲线所示。 （三）实验结果 泵在设计工况下运转，由于扭转角达不到刚度要求而引起振动， 使口环在整个圆周上磨损。 由挠度和转角引起口环磨损的主要磨损位置是在与隔舌成 270 处实验结果与理论分析计算是一致的。 四、 设计准则与强度计算方法 （一） 设计准则 泵的结构应能保证泵流量从零到最大值时都能可靠地工作。 因此，要求泵轴在扭转和径向力作用下，挠度不应超过密封环内的间隙值；扭转角、转角不应超过许用值。 也就是说，泵轴不仅要有足够的强度，也要有足够的刚度。 在实践中，泵轴满足静强度要求时，不一定能满足刚度要求；而在满足刚度要求时，则一定能满足静强度要求。 因此，仅以静强度 为依据进行设计是不合理的，必须以刚度条件为设计的准则。 （二） 强度 计算方法 1. 扭转角 泵轴设计应根据扭矩作用下的刚度条件确定最小轴径，计算公式见 （ maxn— 最大扭转角， maxnM — 最大扭矩）。 由表 知，扭转角与轴功率、轴径尺寸有关，图 给出了相互关系曲线。 当 d 值取在曲线上方时，均能满足扭转角的刚度条件。 毕业论文 8 表 按刚度条件确定轴径的计算公式 扭转角 由  m a xm a x 180nn pMGJ   得 m a x42m a x32 180nnMd G m ax 9549 sn NM n（ N*m）  (kW) N— 额定工况轴功率 （ kW） n— 泵轴转速 （ r/min） G— 材料抗剪弹性模量， 取 108 10G (Pa) 432p dJ  （ 4m ）  精密机器的轴  =.025~ m。