计量泵行程调节机构的改进

传统计量泵的传动结构

     计量泵的流量可通过改变行程、转速或行程和转速均改变来调节，通过对泵的行程机构相衔接的电动伺服机构或气动伺服机构的控制，可实现对计量泵流量的电、气自动调节。图1所示为典型的N轴行程调节机构。

     计量泵的工作原理：电机与蜗杆通过连轴器连接，经过蜗轮使下套筒减速转动，通过下套筒内的滑键带动N轴转动，因偏心套与N轴的轴颈一起转动，从而驱动连杆作往复运动。

      偏心套偏心距调节：利用手动、电动或气动转动泵体上端的调节杆，因调节杆与调节座之间为螺纹联接，调节座不动，故使调节杆沿轴向移动，调节杆通过推力球轴承带动N轴在上套筒、下套筒内移动，从而到达改变偏心距的目的，最终实现泵的行程调节。N轴上套有偏心轮，偏心轮的偏心距为最大行程长度的1／4，N轴中部的偏心距为零，而N轴上下两端的偏心距相同(为最大行程长度的1／4)。N轴的偏心距和偏心轮的偏心距相互抵消时，总的偏心距为零，即偏心轮的中心和N轴的旋转中心重合，故行程长度为零。N轴的偏心距和偏心轮的偏心距在一侧完全重叠时，偏心轮和N轴的偏心半径为1／2行程长度，即泵在此时为100％行程。由于行程长度可在。100％行程长度内变化，从而实现了计量泵的流量在0-100％额定流量内调节 2。

 图1 N轴行程调节机构示意

1．下套筒；2．连杆套；3．偏心套；4．推力球轴承；5．压紧环；6．调节杆；7．上套筒；8．N轴；9．偏心轮；10．连杆；11．蜗杆；12．蜗轮；13．深沟球轴承；14．调节座

3 N轴行程调节机构

     目前，国内所生产的大、中型计量泵，大多采用N轴行程调节机构，但N轴行程调节机构也存在着一些不足之处：

    (1)结构形状较复杂。N轴两端大头轴线为N轴的中心线。计量泵的流量调节靠N轴的移动改变偏心块在N轴轴颈上的位置，从而实现其行程改变。

    (2)N轴加工工艺性较差。需采用专门机床或专用工装加工，以保证其外型及尺寸精度，这样增加了泵产品的成本。

    (3)应力集中。由于N轴本身结构上的原因，在运动过程中很容易产生应力集中，从而易造成N轴的断裂，大大降低了产品的可靠性。此外，在N轴行程调节机构中，传动方式是由蜗杆、蜗轮带动可调偏心距的偏心轮将圆周运动转化为往复运动，N轴依靠上、下套筒支承，由于加工套筒时，两个套筒同轴度实际公差存在加工误差，不可能相同，导致对中性较差。上、下套筒采用深沟球轴承支承，轴向定位精度低，蜗轮容易产生轴向窜动，使蜗杆与蜗轮发生偏磨，影响了泵的传动效率及可靠性。

3新型斜槽轴行程调节结构

      针对上述计量泵行程调节机构存在的问题，提出了一种计量泵用核心部件的全新结构即利用

斜槽轴取代原N型轴的行程调节机构，以改善其工作状态，解决原N型曲轴易疲劳、断裂等技术难题，进而提高计量泵的可靠性和使用寿命，扩大其使用范围。图2所示为斜槽轴行程调节机构。

图2 斜槽轴结构示意

1．连杆；2．轴瓦；3．偏心轮；4．调节杆；5．斜槽轴；6，斜槽轴套；7．销套；8．圆柱销；9．支承环；10．蜗轮；11．蜗杆；

12．角接触球轴承

     新型计量泵是由传动箱体、盖板、斜槽轴调节机构、调节座、电机托架、液缸托架、连杆、十字头等组成。而其中的核心机构——斜槽轴调节装置则由圆柱销、销套、偏心轮、斜槽轴、斜槽轴套、轴瓦及支承环等组成。其特征：

    (1)驱动转矩与行程调节的传递是通过2个明显分离的部件完成的，动力直接从电机驱动轴由刚性连接的蜗杆、蜗轮部件传递到偏心轮；所有传动部件的连接都是由其静态条件所决定，确保了该泵具有最小的机械跳动，较高的过载安全；

   (2)行程调整与行程长度之间的关系呈线性的，方便了泵流量的调节；

   (3)通过调节杆来进行行程调节不会传递任何驱动转矩，因此只需要手动施加一个很小的力矩即可完成行程调节；

   (4)所有的运动部件都是在不间断油浴润滑条件下工作的，磨损、耗功小，传动效率高，运行可靠。与传统的N轴行程调节机构(见图1)相比，新型斜槽轴行程调节机构的优点有：

   (1)结构较简单、工艺性较好斜槽轴两端为圆柱形，中间对称矩形平面设有斜槽孔，加工工艺简单，易于制造。

   (2)油隙均匀、润滑良好支承环用于支承连杆，防止连杆在工作中因自重下降，造成连杆轴瓦间隙不均，润滑不良，产生偏磨、失效。

   (3)轴向定位精度高采用角接触球轴承替换原深沟球轴承。由于轴向定位可以防止轴向窜动超出设计范围，保证了蜗杆与蜗轮的位置度，防止了蜗杆与蜗轮因轴向窜动过大而产生的偏磨，提高了产品的可靠性。

   (4)径向定位精度高

      斜槽轴处设有一个斜槽轴套，该斜槽轴套是一个整体，而原N型轴套是由上下两个轴套组成。比较而言，斜槽轴套提高了整体支承的刚度与强度，保证了上下轴承的同轴度，改善了斜槽轴的受力与支承状况，防止了因转向改变或轴径向窜动所产生的偏磨。斜槽轴行程调节机构的工作原理：电机通过蜗杆蜗轮部件驱动斜槽轴套旋转，带动置于斜槽轴套上的偏心块同步转动，偏心块驱动连杆大头摆动，而连杆通过与连杆小头相连的十字头，将偏心块的旋转运动转变为往复运动。当调节杆轴向移动时，斜槽轴斜槽内的销套和圆柱销也随之移动，通过与圆柱销相连接的偏心块也同时产生径向移动，偏心距得以改变。这样在泵的运转中，通过调节行程，改变泵的流量，达到计量输送的目的。电机驱动蜗杆、蜗轮、斜槽轴套和偏心块旋转，偏心块借助轴瓦驱动连杆摆动，通过与连杆相连接的十字头，产生往复运动，借助柱塞，吸排出阀。在图2所示情况下，偏心块的偏心距为零，故行程也为零。当需要调整柱塞的行程长度时，用手操作在垂直于图2方向顺时针(假定)旋转调节套，则调节杆向上移动，并随之带动斜槽轴向上轴向移动。此时，在斜槽轴斜槽内的圆柱销与斜槽发生相对移动，其偏心距增大。而柱塞的行程长度是由偏心距决定的，也就是说柱塞的行程长度会随着偏心距的增加而增加。