摘 要

本文主要拟定了一款外环流活塞泵的设计方案：设计一个外环流活塞泵，泵的排量为，压力为3MPa,输送介质为水。该外环流活塞泵的主体结构主要是在传统外环流活塞泵的基础上进行了一定的创新及改良，使其结构上更加的合理，便于安装。零件也尽量选取了国标规定的标准件，减少了定制零件的使用，从而减少了生产成本。同时本文也采取了合理的密封方式，从而减少了泵体内所输送的液体的泄露，提高了泵体的输送效率。为了转子运转时不产生干涉，其转子线型采用绘图法绘制而成。

论文主要研究了外环流活塞泵的结构设计方法，设计了一款外环流活塞泵的结构参数，并绘制了该外环流活塞泵的转配图纸，及部分零部件工作图。此外，本文还对其主要工作零件进行了校核计算，通过校核计算，可知其主要工作零件结构可靠，能长期稳定的进行工作。说明该设计具有一定的实用性及参考价值。

本文的特色： 在转子与箱体的接触表面采取了机械密封的方式，其静环安装在箱体上，东环安装在了转子上随转子一起转动，动环与静环之间形成液封表面，从而阻止泄露。转子与轴之间的密封方式则采取了静密封的方式，使用了两个O型密封圈来防止泄露，结构上有创新。

关键词：泵体结构设计；活塞型转子；转子型线；机械密封

Abstract

In this paper, the design of an external circulation piston pump design: the design of an external circulation piston pump, the displacement of the pump, the pressure for the 3MPa, the transmission medium for water. The main body structure of the external circulation piston pump is mainly based on the traditional external circulation piston pump, and has a certain innovation and improvement, so that the structure is more reasonable and convenient for installation. Parts are also as far as possible to select the standard set of standard parts, reduce the use of custom parts, thereby reducing the cost of production. moreover, this paper also chose a reasonable way of sealing, which reduces the leakage of the liquid transported in the pump body, and improves the efficiency of the pump delivery. When the rotor is operated without interference, the rotor line is drawn by the drawing method.

Is discussed in the paper outside circulation piston pump structure design method, design the structure parameters of a outside circulation piston pump, and the mapping of the outside circulation piston pump assembly drawing and parts drawing. In addition, the main work of this paper has been checked and calculated, through the check calculation, it can be known that the main working parts of the structure is reliable, can work for a long time . It shows that the design has a certain practicality and reference value.

Characteristic of this paper: in the contact surfaces of the rotor and the box body take the mechanical seal, the static ring is arranged on the box body, east ring mounted on the rotor rotate with the rotor, ring and the static ring formation of liquid sealing surface. Between the rotor and shaft seal is adopted in a static way, the use of two O type seal to prevent leakage, structural innovation.

Key Words：Pump body structure design; piston type rotor; rotor profile; mechanical seal

目 录

第1章 绪论 1

1.1 国内外研究现状分析 1

1.2 课题目的及意义 2

1.3 研究内容 2

1.3.1 密封方式的优化 2

1.3.2 合理选择转子与泵体的间隙 2

第2章 外环流活塞泵结构设计 3

2.1 外环流活塞泵总体结构设计 3

2.2 箱体结构设计 4

2.2.1 箱体的结构分析 4

2.2.2 箱体上的零件布置 4

2.2.3 箱体材料的选择 5

2.3 活塞型转子的设计计算 5

2.3.1 转子的工作原理分析 5

2.3.2 转子的形状和结构尺寸 6

2.3.3 转子在轴上的安转与定位 9

2.3.4 转子与泵体间间隙的选择 11

2.4 定轴环的设计计算 12

2.4.1 定轴环的结构设计 12

2.4.2 定轴环的尺寸设计计算 12

2.4.3 定轴环的材料选择 13

2.5 传动轴的设计 13

2.5.1 主动轴的设计计算 13

2.5.2 从动轴的设计计算 14

2.6 轴承的选用 15

2.7 齿轮的设计计算 16

2.8 连接螺纹的选择 16

2.9 键连接设计 16

第3章 密封与润滑 18

3.1 静密封 18

3.2 机械密封 19

3.3 组合密封 19

第4章 主要零部件的校核计算 20

4.1 转子几何尺寸参数 20

4.2 转子受力变形分析 20

4.3 轴的受力分析及挠度计算 21

第5章 结束语 25

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

1.1 国内外的研究现状分析

外环流活塞泵又称为外环流旋转活塞泵，他是上个世纪也就是二十世纪六十年代才开始流行的一种双活塞型转子泵。他起初是由世界知名厂家，如德国的lederle公司，原苏联水力机械研究所分院及美国一家公司等开发而出的。它的特点是，双活塞型转子具有独特的曲线线型，使它们在同步旋转时具有良好的啮合特性，从而隔离进油和出油口。同时，它的转子一次旋转输送的液体量大，而且可调节范围广，只需要比齿轮泵，柱塞泵更小的结构就可以输送大量的液体，同时又因为其独特的结构，它还可以输送较高粘度，或高颗粒悬浮物的液体，例如原油，纸浆，油脂，液体食品等等。它对工作环境要求较低，结构简单，便于制造生产。正因为它有着以上各种优点，一经研制，广泛用于生活中的各个领域，如石油，造纸，食品等行业。

下面是由美国的abex公司生产的一款外环流活塞泵结构示意图1.1，主要工作参数如下表1.1。

图1.1 外环流活塞泵结构图

表1.1 参数表

外环流活塞泵最开始在国内广泛应用领域是油田，所以外环流活塞泵在当时又被称为稠油泵，因为其具有输送粘稠液体的特点。而在外环流活塞泵以前，国内主要使用螺杆泵，齿轮泵，离心泵，但是它们普遍因为因为输送高粘度液体而寿命短，噪音大，排压低，这就给了外环流活塞泵一个良好的传播条件。当时合肥的一个机械研究所便是自主发明了一种外环流活塞泵，在国内的油田使用率很高。

1.2 课题目的及意义

外环流活塞泵虽然被广泛应用于多个领域，但是并没有相对成熟的设计方法。需要探索研究的地方还有很多。

譬如，转子作为外环流活塞泵的核心零件，它的设计好坏也直接关系到外环流活塞泵的效率以及可靠性，而目前无论是对外环流活塞泵的转子力学分析，还是对转子型线的绘制，国内外都缺乏详细的设计研究方法。

本文通过实践设计一款外环流活塞泵，解析设计外环流活塞泵的全过程，步骤详细，易于理解，对于其他人了解外环流活塞泵的工作原理，具体设计思路，有着重要的意义。

1.3 研究内容