計量泵行程調節機構的改進

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1 N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

3 N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。