学士学位论文—-乳化液泵的设计论文.doc

矿山机电专业
毕业论文
姓 名： 学 号：
学 院：
专 业： 矿 山 机 电 　
论文题目： 矿井运输设备选型设计
任务下达日期： 2016年６月10日
毕业设计日期： 2016年６月１３日至２０１６年１１月１３日
毕业设计题目： 乳化液泵的设计

中国矿业大学毕业设计任务书

毕业设计主要内容和要求：

在当今的生产技术领域内，广泛应用着乳化液泵，它与乳化液箱组成乳化液泵站，是井下综合采煤工作面支护设备的动力源泉，煤矿井下支护作业“外注式单体液压支柱”及“液压支架”的专用小型推移式注液设备。该泵具有体积小、重量轻、操作简便、移动灵活、工作平稳可靠和高效节能安全的特点，尤其空间狭小的坑道口，掘进头，低煤层等地段，更是一般大型泵站无法替代的产品。此次设计乳化液泵主要是因为它在煤矿工业上有主要的应用。
在此次设计中，首先选用往复泵采用了对比的方法进行总体方案的设计，确定泵的型式，选用曲轴连杆机构为传动方式的结构型式，将曲线运动转变为直线运动。总体方案确定以后通过液力计算对液力端型式进行选择，根据流体力学及流体机械对传动端的结构型式进行选择。选出电机的型号考虑到给定的设计参数通过计算确定泵的主要结构尺寸及参数。再通过设计计算进行液力端主要部件液缸体的设计及校核，传动端的主要部件减速机构、曲轴、连杆的设计及校核，经过校核计算，最终设计合理。

指导教师签字：
年 月 日

中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书

指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：

成 绩： 指导教师签字：

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中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书

评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：

成 绩： 评阅教师签字：

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中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩
答 辩 情 况
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基本
正确
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有原则性错误
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答辩委员会评语及建议成绩：

答辩委员会主任签字：
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学院领导小组综合评定成绩：

学院领导小组负责人：
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摘 要

在当今的生产技术领域内，广泛应用着乳化液泵，它与乳化液箱组成乳化液泵站，是井下综合采煤工作面支护设备的动力源泉，煤矿井下支护作业“外注式单体液压支柱”及“液压支架”的专用小型推移式注液设备。该泵具有体积小、重量轻、操作简便、移动灵活、工作平稳可靠和高效节能安全的特点，尤其空间狭小的坑道口，掘进头，低煤层等地段，更是一般大型泵站无法替代的产品。此次设计乳化液泵主要是因为它在煤矿工业上有主要的应用。
在此次设计中，首先选用往复泵采用了对比的方法进行总体方案的设计，确定泵的型式，选用曲轴连杆机构为传动方式的结构型式，将曲线运动转变为直线运动。总体方案确定以后通过液力计算对液力端型式进行选择，根据流体力学及流体机械对传动端的结构型式进行选择。选出电机的型号考虑到给定的设计参数通过计算确定泵的主要结构尺寸及参数。再通过设计计算进行液力端主要部件液缸体的设计及校核，传动端的主要部件减速机构、曲轴、连杆的设计及校核，经过校核计算，最终设计合理。
关键词：柱塞 ；流量 ；往复泵 ；曲柄 ；连杆

目 录
1 绪论..................................................1
1.1选题的意义.......................................1
1.2 乳化液的用途....................................1
1.3 设计的理论基础研究的内容及方法..................2
2 总体方案的确定...................................3
2.1 泵型的选择及特点............................... 3
2.2液力端结构型式选择..............................6
2.3传动端结构型式选择...............................7
3 泵的主要结构参数的选择与确定....................9
3.1泵的主要尺寸参数的确定..........................11
3.2电动机的选择..........................12
4 主要零部件的设计...............................14
4.1液力端主要零部件的设计..........................14
4.2传动端主要零部件的设计............................16
5 泵使用说明书......................................30
5.1结构说明.........................................30
结论...................................................34
致谢..................................................35
参考文献...............................................36
附录1..................................................37

0

第 39 页
2014届成人教育学院专科毕业设计

1 绪论

1.1.选题的意义
乳化液泵作为一种通用机械，在国民经济各个领域中都得到了广泛的应用。它是井下综合采煤工作面支护设备的动力源泉，其工作状态好坏与安全生产密切相关，要实现煤矿井下安全作业，提高采煤工作效率，防止出现重大设备安全事故，保障乳化液泵井下安全运行是十分必要的一个环节。乳化液泵是煤矿井下支护作业和安全生产的重要装备与工具，其传动方式简单可靠，量大面广，具有高效低耗、安全可靠、移动灵活轻便、操作简单，无污染的特点，深受广大煤矿工作者的欢迎 。这些产品填补了国内空白，拥有多项国家专利，其核心技术上具有完全自主知识产权，处国内领先水平。乳化液泵在其他行业也有广泛的应用，市场的需求量特别大。
1.2乳化液泵的用途
乳化液泵站是井下综合采煤工作面支护设备的动力源泉，煤矿井下支护作业“ 外注式单体液压支柱”及“液压支架”的专用小型推移式注液设备，也是支护作业更换维修的不可缺少的工具。 乳化液泵具有体积小、重量轻、操作简便、移动灵活、工作平稳可靠和高效、节能、安全的特点，尤其是在空间狭小的坑道口、掘进头、低煤层和回采面等地段，更是一般大型注液泵站无法替代的产品，深受广大煤矿工作者的欢迎。乳化液泵是要实现煤矿井下安全运行的十分必要的一个环节。由于乳化液泵具有流量均匀、压力稳定、运转平稳、强度高、脉冲小、油温低、噪声小、使用维护方便等特点， 所以还广泛适用于管道清洗、工件清洗、玻璃清洗、工程掘进等。

1.3设计的理论基础研究的内容及方法
乳化液泵在许多行业中都有广泛的应用，通过对流体力学、液压传动、机械制图和流体机械等的学习对设计有了一定的理论基础，在实习过程中到车间的参观和对泵的一些零部件及工作原理的认识使我对乳化液泵的设计有了基本的思路，利用理论课学过的知识进行理论分析热力学分析和对比计算，再通过查阅资料与分析计算相结合进行方案的设计，根据计算校核进行及时的修改和设计修订，实现优化设计，并能很直观的反映出乳化液泵的内部结构和工作原理。

2 总体方案的确定

2.1泵型的选择及特点
根据给定的设计参数和压力高等应用特点，选用的泵型为往复泵，往复泵可以分为机动泵、手动泵、柱塞泵、隔膜泵、计量泵、立式泵、卧式泵、对置式泵、轴向平行式泵等，这些泵之间有着密切联系[22]。
2.1.1机动泵及其共同特点

表2-1 常见的几种机动柱塞泵的参数范围[22]
用途（介质）
化工用泵（化工介质）
液压机（乳化液）
泵型
卧式三联（缸）单作用柱塞泵
卧式三联（缸）单作用柱塞泵
（m/h）

(10N/m)

(spm)

(10m)

(10m)

(m/s)

(kw)

用独立的旋转原动机（如电动机、柴油机、汽油机等）驱动的泵，称为机动泵。用电动机驱动的泵又叫电动泵。
机动泵通常由液力端、传动端、减速机，原动机及其附属设备（润滑、冷却系统等）所组成。
机动泵的共同特点：
⑴.瞬时流量脉动而平均流量（泵的流量）只取决于泵的主要结构参数（每分钟往复次数）、 (柱塞的行程)、（柱塞直径）而与泵的排出压力几乎无关，当、、为确定值时，泵的流量是基本恒定的。　
⑵.泵的排出压力是一个独立参数，不是泵的固有特性，它只取决于排出管路的特性而与泵的结构参数和原动机的功率无关。
2.1.2直接作用泵及其特点
液力端柱塞与动力端直接连接的泵，通称为直接作用泵。动力端的工作介质可以是蒸汽，压缩气体（通常是空气）或有压液体（一般是油）。其中最常用的是蒸汽，也叫蒸汽直接作用泵。
2.1.3手动泵及其特点
用人力通过杠杆机构驱动柱塞做往复运动的泵，称为手动泵。
手动泵的特点：
⑴.泵的流量和均匀度均无定植，它取决于人力在单位时间内的操作次数和操作均匀程度。
⑵.泵的排出压力取决于排出管路特性和排出端压力。泵的额定排出压力则与泵的结构强度，液力端密封质量及人力大小有关。
手动泵主要用于缺少动力或无须其他动力的场合。例如：简易水压试验，简易农药喷雾、农村简易深井提水，食品工业提升液状物以及简易消防用泵等。
2.1.4柱塞泵及其特点
在液力端往复运动副上，运动件上无密封元件的叫柱塞。相应的泵称为柱塞泵.

柱塞泵的特点：
⑴.柱塞泵的柱塞形状简单，柱塞直径可制得很小，但不宜过大目前所见到的柱塞直径范围大多在=3 ～150（10m）,个别的达0.2m。直径过小，会遇到加工工艺上的困难，直径过大，特别是卧式泵，因柱塞自重过大造成对密封的偏磨，影响密封的使用寿命。
⑵.由于结构的原因，柱塞泵大多制成单作用的，几乎不制成双作用泵。
⑶.因柱塞密封（填料箱）在结构上易于变形，在材料选择上也比较灵活，故柱塞泵适用的排出压力范围较广泛，且宜制成高压泵。
2.1.5 隔膜泵及其特点
泵的液力端借助于隔膜（膜片、波纹管等）来组成工作腔，以隔膜周期弹性变形来代替柱塞的往复运动的泵，称为隔膜泵。
隔膜泵的特点：
⑴.在泵的液力端以隔膜的静密封代替了柱塞的动密封，因此可作到输送介质绝对不外漏。因此，隔膜泵适于输送易燃、易爆、剧毒、恶臭以及具有放射性等对人体有害的介质，也用于输送纯度高、价格昂贵的物料。对于强腐蚀、易挥发、易结晶以及磨砺性很强的悬浮液，有时也采用隔膜泵，以改善柱塞密封的工作条件，延长其使用寿命。
⑵.为了保证隔膜的强度和使用寿命，隔膜的弹性变形挠度通常很小，故对隔膜泵来讲，隔膜工作腔的行程容积不可能很大，否则其径向尺寸就会很大。另外，隔膜泵的每分钟的往复次数也较低。
2.1.6卧式泵及其共同特点
液缸或柱塞中心线为水平布置的泵，均称为卧式泵。
往复泵多为卧式泵，其共同特点如下：
⑴.便于操作者观察泵的运转情况，拆、装、使用、维修较为方便。
⑵.机组在高度方向尺寸时，不需要很高的厂房；但在长、宽方向尺寸较大时,占地面积则较大。
⑶.因为柱塞做水平往复运动，密封件在工作时须承受柱塞自重，容易产生偏磨，尤其当柱塞较重、悬臂很长时，这种现象更为明显。
⑷.卧式泵的机械惯性力水平分力较大，而泵的基础承受水平分力的能力又较差，故卧式泵对基础的强度和刚度要求较高。

2.1.7 立式泵及其共同特点
液缸或柱塞中心线是垂直布置的泵，称为立式泵。
立式泵的共同特点：
⑴.高度方向尺寸较大，厂房高，但长、宽方向尺寸小，、占地面积少。
⑵.运转时，柱塞密封不承受柱塞自重，不易产生偏磨。
⑶.机械惯性力水平分力小，垂直分力大，而泵基础有较强的承受垂直分力的能力，故对基础要求不高。
⑷.一般讲，立式泵的吸排阀、吸排管布置上较困难，拆装、维护也不太方便，特别是当液力端置于下侧时更明显。但当把液力端置于上侧时，则有所改善。
通过对以上几种型式泵的特点的对比，再结合乳化液泵本身的结构特点及其用途，此次设计选用三联单作用机动卧式柱塞泵。
2.2液力端结构型式选择
在往复泵上把柱塞从滑块处脱开一直到泵的进出口处的部件，称为液力端，液力端是介质过流部分，通常由液缸体，活塞和缸套或柱塞及其密封（填料箱）、吸入阀和排出阀组件、缸盖和阀箱盖以及吸入和排出集合管（或集液器）等所组成，液力端结构型式的选择应与泵型及总体结构型式时，应遵循下述基本原则：
⑴.过流性好，水力阻力损失小，为此，液流通道应力求短而直，尽管避免拐弯和急剧的断面变化。
⑵.液流通道应利于气体排出，不允许有死区，造成气体滞留，通常，吸入阀应置于液缸体下部，排出阀应置于液缸体顶部。
⑶.吸入阀和排出阀应垂直布置，以利于阀板正常启闭和密封，特殊情况下也可以倾斜和水平布置。

2.3传动端结构型式选择
往复泵上传递动力的部件叫传动端，对于机动泵，传动端是指从滑块起一直到主轴（曲轴）伸出端（动力输入端）为止的部件，如果是泵内减速的，则传动端包括减速机构，如果是泵外减速的，则传动端不包括减速机构，减速机独立，如果是直联泵则传动端没有减速机构，也无减速机。对直接作用泵，传动端即指动力缸（汽缸、气缸）等部件。机动泵的传动端主要由机体、曲轴连杆、曲柄、滑块及润滑冷却等辅助设备所组成[11]。传动端结构型式选择也应和泵型及总体结构型式选择同时进行，在选择和设计传动端时应遵循以下基本原则：
⑴.传动端所属主要零部件必须满足泵最大柱塞力下是强度和刚度的要求。
⑵.传动端内各运动副，必须是润滑可靠，满足比压和Pv允许值，润滑油温升也限制在设计要求以内，必要时应有冷却设备。

图2-1 乳化液泵总体结构图
1 机体 2 连杆 3 滑块 4 曲轴 5 减速机构 6 缸套组件 7 柱塞

3 泵的主要结构参数的选择与确定

3.1泵的主要尺寸参数的确定
3.1.1给定设计参数
工作介质：乳化液油（含3﹪-5﹪乳油的中性溶液）
排出压力：P=35MPa 排量：Q=80L∕min
往复泵柱塞个数：Z=3个
泵的排出压力额定值仅取决于结构强度、液力端密封对对质量及原动机的额定功率而与流量无关。
由公式[22]
10m/s
式中 ──泵的实际流量,10m/s；
──泵的理论流量,10m/s；
──泵的容积效率；
──柱塞截面积，m；
──柱塞直径，m；
──柱塞行程长度，m；
──曲轴转数（rpm）或柱塞的每分钟往复次数spm；
──泵的联数（柱塞数）；
──系数 （—柱塞杆截面积，m）
=（—柱塞杆直径，m）；
──柱塞的平均速度，m∕s；

──程径比。
由上式可知，流量与、、、、等结构参数有关，如果在总体设计时预先选定了泵型和总体结构型式，那么、即为已知，因此，决定Q的主要结构参数就是、、和，对于柱塞泵则只有、、三个主要结构参数[22]。
3.1.2柱塞直径和行程的确定
1.柱塞平均速度的选择
的大小直接影响泵各运动副零、部件的摩擦和磨损，特别是对柱塞及其密封这一对运动副的影响尤为显著。不应选择过大，过大摩擦和磨损严重，特别是当柱塞及其密封一旦严重磨损，泄露就将增加，流量下降，排出压力也不能达到额定值。也不能选择过小，要获得一定的值，当一经确定，即为确定值如果选择过小，值就必须较大，这样一来。不仅使液力端径向尺寸增加，而且因柱塞力是和成正比的，传动端受力也随之聚增，从而会使泵的总体尺寸和重量增大。
⑴.选取值的一般原则和方法
可参考泵的有效功率来选取，一般讲，越大，也越大，反之则宜取较小值，因为大，柱塞力趋于增大，为了减小活塞力，或加大，或提高，其结果都使增大。
⑵.活塞平均速度的确定[22]
的大小主要与折合成单联单作用泵的有效功率有关
=m/s （3-1）
式中 ──柱塞平均速度，m∕s；
──统计系数 （0.18～0.8）；
──折合成单联但作用泵的有效功率，kw。
（3-2）

式中 Q──泵的流量，L∕min当选取时；
──泵的排出压力，10N/m；
──泵的吸入压力，10N/m，当»或为常压事，全压力-；
──泵的联数；
──系数 ，对于单作用泵 K=0 对双作用泵， ,（取0.3）。
由公式（3-2）
kw
由公式（3-1）
m∕s
2.曲轴转数和柱塞行程长度的选择
当选定后，柱塞的直径可算出由公式查表[22]2-6常见泵型的值范围及建议值[22]，对一般的卧式三联单作用机动泵值范围现有产品（180～720spm）取

通过圆整取行程m
对于机动泵～16）S m

3.2电动机的选择
3.2.1原动机功率的选择与确定
1.原动机的选择
kw =PS
式中 ──泵的全压力
──泵的实际流量L∕min
也可以按下列公式计算
kw
式中 ──泵的全压力 10N/m
──泵的实际流量L∕min
2.泵的轴功率（输入功率）
（3-4）
式中 ──泵的效率，电动泵的效率范围～0.9 取
由公式（3-4）
kw
3.原动机的功率
kw (3-5)
式中 ──泵的传动装置效率；
──原动机的效率 取=0.99。

由于泵的效率已包括了泵的传动机构的摩擦损失，所以，泵的传动装置效率只与泵的减速机构的机械损失有关。当采用齿轮传动时，～0.99（闭式）；采用平皮带传动时=0.92～0.98，三角皮带传动时=0.90～0.94
由公式（3-5）
kwkw

4 主要零部件的设计

4.1液力端主要零部件的设计
柱塞泵液力端通常由液缸体和缸盖，吸入和排出阀箱、阀盖、缸套柱塞和填料箱以及进出口法兰等。液缸体是柱塞泵中主要承受液压的零件之一，由于它的形状复杂、壁后不均，内有十字或T型交孔、应力集中大，而且是与输送介质接触，并承受内压交变载荷，因此，它的设计合理性，对其寿命有较大的影响。特别是当输送高温、高压、强腐蚀性介质时，应注意以下几点：
⑴.要选取合适的材料和热处理方式，既要有较高的强度指标和抗腐能力，又要特别注意到材料对应力集中的敏感性。
⑵.在结构设计上要求形状简单，壁厚均匀，内部流道孔相交也应尽可能减少，实践证明；在同等条件下，T型交孔要比十字型交孔的液缸体寿命长一些。
⑶.如果加工工艺允许，在内部流道交孔应予导圆，并对加工表面做强化处理，以减弱应力集中的影响。
⑷.如果在总体和液力端部件设计时就能注意到把液缸体内的高度应力集中部位和高度变载荷区分开来，将会有效地提高液缸的使用寿命。

图4-1a直通式布置的液缸体 图4-1b 垂直布置的液缸体

4.1.1液缸体壁厚的确定及强度校核
1.液缸体壁厚的确定
假定液缸体为一外圆半径为，内圆半径为的等厚壁圆筒且壁厚相对轮薄（）时，则可由薄壁筒公式确定壁厚：
10m （4-1）
一般取C=0.3~0.8(10m)对于球墨铸铁=600~800 10N/m
式中 ──壁厚，10m；
──焊接系数，无焊接=1；
──缸内最大工作压力，10MPa；
──液缸体内径，10m；
──考虑铸造偏心及腐蚀所留的裕量。
由公式（4-1）
m
2.强度校核
对于薄壁筒（）
10N/m （4-2）
因为液缸体一般不焊接支管，所以=1
由公式（4-2）

符合要求。

图4-2缸套组件

4.2传动端主要零部件的设计
4.2.1机体的组成及设计
机动往复泵传动端主要由机体、曲轴、连杆、滑块等主要零部件所组成。
机体是传动端主要零部件之一，通常由机身、机盖、轴承盖等主要零部件所构成。
1.机体的主要作用
⑴.作为传动机构和曲柄连杆机构的支承、定位及运动导向用；
⑵.承受或传递泵的作用力和力矩；
⑶.作为液力端的支承作用并用天安装某些辅助设备。
2.机体的结构设计
机体结构设计的一般原则
⑴.应有足够的强度和刚度，在此前提下，力求重量轻
⑵.结构上力求简单，外形力求美观。铸造和机加工工艺性能应良好。在结构设计上要有便于制造、加工的基准面，以期能较好的保证各加工表面的几何形状、尺寸精度和形状位置分差。不必要的加工表面应力求减小，简化工表，缩短生产周期，降低成本
⑶.便于曲柄机构和传动机构的拆装，调整和检修，便于机体内部的清洗和润滑油的排放和更新
⑷.机体底部应有足够的承重面积，尽可能的降低重心，保证其承载能力和泵运转时的稳定性。

4.2.2曲轴设计
曲轴是把原动机的旋转运动转化为柱塞往复运动的重要部件之一。工作时，它为承受周期性的交变载荷，产生交变的扭转应力和弯曲应力。
1.曲轴的结构特点和选择
对于乳化液泵采用两支承三曲拐曲轴型式，这种型式的曲轴因具支承少，使曲轴和机体的加式量减少，传动端装配也简单。相反的，因曲柄错角为120o的三拐二支承曲轴不能简化成平面曲轴，故受力状况复杂，刚度和强度较差，在同等条件下就显得粗笨。

2.曲轴结构设计

图4-4 曲轴

⑴.曲轴销直径确定

图4-5 曲柄销直径的尺寸

曲拐轴的曲柄销直径D（图4-5）[22]可按经验公式初步确定
～ 10m （4-5）
式中 P──最大柱塞力，t；
──～（──柱塞力）。
对于二支承三拐曲轴系数应取偏大值
由公式（4-5）
m
通过圆整后取m
⑵.主轴颈
m
一般曲拐主轴颈变形倾角最大，故考虑到主轴承倾角允许值且应根据主轴承内径进行圆整，此外，当确定主轴颈尺寸时，还应顾及到轴颈重叠度，应尽可能避免等于零或接近于零甚至于小于零的情况（见图4-6）[22]

图4-6 曲拐主轴颈尺寸
⑶.轴颈长度
轴颈长度还应满足曲柄销问题（即液缸中间距）a的要求
（4-6）
式中 ──曲柄厚度,10m；
──曲柄两侧台肩厚度, 10m。
⑷.曲柄厚度
～m
式中 ──曲柄销直径, 10m。
⑸.曲柄宽度
～m
式中 ──曲柄销直径, 10m。
⑹.曲柄半径
m
⑺.核算轴颈重叠度
相邻两曲柄销处

式中 ──曲柄销直径, 10m。
主轴颈与曲柄销处
⑻.连杆大头轴瓦宽度
m
式中 ──曲柄销直径, 10m。

⑼.曲柄长度
～m

⑽.曲柄厚度
长臂 ～m 取m
短臂取m
⑾.曲柄宽
～m
式中 ──曲柄销直径, 10m。
⑿.校核液缸中心距
由公式（4-6）
m
式中 ──曲柄长度,10m；
──曲柄厚度, 10m；
──长臂曲柄厚度,10m。
<满足已知条件 m>
4.2.3连杆设计
1.连杆结构型式特点
连杆是传动端曲柄连杆机构中连接曲轴和滑块的部件，连杆的运动是一平面运动。可以把连杆运动看成是沿液缸中心线移动和绕滑块摆动的两种简单的运动的合成。

连杆与曲轴相连的一头称为大头，与滑块相连的一头称为小头。
通常连杆由连杆体、连杆盖、大头轴瓦、小头衬套以及连杆螺栓、连杆螺母等所组成。

1 大头轴瓦 2 连杆螺母 3 连杆盖
4 连杆螺栓 5 连杆体 6 小头衬套
图十一 连杆结构

2.连杆的结构设计
⑴.一般设计要求
①.连杆应具有足够的刚度和强度，工作时不致破坏或弯曲变形。
②.大、小头结构合理，适合装配有足够承载能力的轴瓦或轴承。
③.在满足上述条件下，应尽可能选取合理的外形、截面尺寸、减轻重量，即可减少运动质量也有利于加工制造和拆装。
⑵.连杆定位
连杆定位是用来限制连杆在工作时垂直于连杆体中心线方向的窜动的，定位方式可分为大头定位和小头定位两种。
大头采用厚壁轴瓦或小头采用球面连接时，适合于大头定位，大头采用薄壁瓦时，因没有翻边，故不适合大头定位，特别是大头为闭式结构，内装滚动轴承时，不便于大头定位，多采用小头定位。
这里采用小头定位，用小头定位时，以小头衬套端面作为定位面，通过该端面与小头体两侧配合端面之间的间隙来限制连杆的窜动，间隙取（2～6）10m。而在大头处则允许较大窜动，间隙（2～6）10m
⑶.连杆长L和连杆比选择
连杆长是指连杆大头和小头孔的中心距，连杆比是指曲柄半径与连杆长之比曲柄半径即为柱塞行程长度的一半，
取则m
⑷.连杆宽度
为了便于加工，通常连杆的大、小头宽度相同，只有当小头宽度受十字头尺寸限制时，才把小头宽度取得略小些。
连杆宽度通常按连杆轴瓦宽度，由下列经验公式确定：
10m (4-20)
因为采用小头定位，所以为小头衬套宽度，m（见连杆小头衬套）[22]
由公式（4-20）
m
⑸.杆的连接盖结构尺寸确定
①.杆的中间截面尺寸
杆的中间截面的当量直径按下列经验公式确定
10m （4-21）
式中 ──最大柱塞力，10kg。
因为连杆体截面为工字形截面
由公式（4-21）
m

杆体中间截面面积
m

当杆体截面为工字形时，中截面高度
m
宽 取m
②.连杆截面尺寸的变化（图5-51）[22]
杆体截面尺寸通常是沿杆体中心线成直线变化，由中截面向大头方向逐渐加大、向小头方向逐渐减小且使得杆体两端、处的截面面积平均值等于中截面面积。、分别距小头和大头中心的距离为、其值的选取：
当杆体为工字形时，一般杆体宽度不变，高度则变化

图4-12 连杆的结构尺寸

（4-22）
（4-23）
式中 、──相当于、处的杆体截面高度；
、──分别为小头和大头内径，m 。
连杆大头内径
由于曲柄销直径m，轴瓦内径m
查表5-25[22]可知，轴瓦内径m时，轴瓦厚度m
所以得知 m
连杆小头内径
小头衬套一般采用整体式结构，衬套的内径即为十字头销直径m，衬套宽度，厚度由下式确定：
m
m
所以小头的内径 m
由公式（4-22）
m
m
由公式（4-23）
m
m
③.连杆大头尺寸
截面面积为
对于单作用泵
=m

连杆大头盖截面和大头与杆体连接截面的面积和，通常取相同的值， 。如果要分别选
m
④.连杆小头尺寸
连杆小头处的截面是连杆的最小截面，其面积可取
对于单作用泵
= m
当杆体截面为圆形时，取较小值，当杆体截面为工字形时取较大值连杆小头的和截面选取情形和大头相似，一般取
3.连杆强度校核
最大活塞力是校核连杆小头衬套比压的依据，最大连杆力是校核连杆强度和稳定性的主要依据。

最大综合活塞力出现在活塞刚刚开始进入排程的瞬间，构成对连杆的最大压缩力，其值等于最大活塞力，最大往复惯性力及摩擦力之和，最大连杆力则出现在最大值时；但是，当泵的柱塞力很大时，、相对很小而且值一般也很小。故在实际校核连杆强度和稳定性时，常常略去、近似认为
①.连杆小头衬套比压校核
小头衬套比压按下式：
10N/m （4-24）
式中 ──小头衬头套最大比压，10N/m；
──最大活塞力，10N，；
──小头衬套内径，10m, 见连杆小头[22]；

──小头衬套宽度，10m, 见连杆小头[22]；
──许用比压，对铸造取 10N/m。
由公式（4-23）

②.连杆体的强度和稳定性校核
Ⅰ杆体最小截面强度校核
杆体根部与小头连接的过渡截面（查[22]见图5-54）为最小截面，此截面可看作承受单纯的拉伸和压缩作用力。最大应力为：
10N/m （4-24）
式中 ──最大连杆力，10N，；
──杆体最小截面面积，10m；
──杆体材料的许用应力，10N/m，对碳素钢和球墨铸铁可取 10N/m，合金钢可取 10N/m。
由公式（4-24）
10N/m
取 10N/m 符合要求
4.2.4柱塞及其密封
1.柱塞
柱塞和填料箱组成一对动密封副
对柱塞的基本要求：
①. 有足够的刚度和强度
②. 表面光洁，硬度高，耐磨性好
③. 当输送腐蚀性介质时，柱塞有良好的耐腐蚀性

⑴. 柱塞结构形式选择
柱塞分为实心柱塞和空心柱塞两种，直径小重量轻的采用实心，直径大及较重者采用空心，对于该泵采用空心柱塞，它可以减轻重量，从而减轻对密封的偏磨（尤其是窝式泵），延长密封的使用寿命。
⑵. 柱塞与滑块的连接
①. 柱塞与滑块的连接多采用焊接的形式
②.乳化液泵采用焊接形式：指柱塞和滑块直接焊接在一起的情形
③.螺纹连接结构简单、加工容易，拆装方便
⑶. 柱塞截面压应力校核
由于连接的需要，要出现最小截面，最小截面压应力为
10N/m (4-25)
式中 ──最大柱塞力，10N；
──最小截面面积，10m；
──许用应力；
10m；
式中 ──柱塞材料的屈服强度， 10N/m；
──安全系数，一般取。
10N/m
10N/m
查表3-2 10N/m
由公式（4-25）

符合条件[22]。
⑷. 柱塞材料及技术要求
①.柱塞用40Cr经高频淬化火的材料。
②.机加工有要求：
Ⅰ.柱塞与滑块连接的端面垂直度允差不低于所规定的7级。
Ⅱ.柱塞外圆表面应光洁，不允许有凹痕，斑点，毛刺和划痕。
Ⅲ.柱塞表面须经磁粉探伤，不得有裂纹。
2.柱塞密封
柱塞密封是往复泵中重要易损件之一，它直接影响着泵的性质。
柱塞密封常用的型式有压紧式填料密封、自封式密封和间隙密封等。本次设计采用自封式密封。
⑴. 对柱塞密封总体设计要求：
①. 密封可靠，泄露量小，使用寿命长。
②. 摩擦、磨损少，消耗功率少。
③. 应适应泵的输送介质和使用条件。
⑵. 自封式密封
自封式密封也是接触型密封，其填料箱结构组成也和压紧式填料箱大体相同，但它的密封作用主要是靠输送液体的压力使密封圈唇部张开与柱塞表面和箱体内壁紧密接触而密封，虽然也有相应的填料压盖及压紧填料装置，但是这种压紧不同于压紧式密封，它只起到当密封圈磨损后的一种补偿作用。
自封式密封又分为V型、U型、Y型等不同型式，采用V型密封。
①.V型密封填料箱结构形式
V型密封由密封圈，顶圈和底圈所组成，最简单的V型密封圈由柱塞导向套，V型密封、填料压盖及其压紧螺母组成，V型圈开口向着液压方向安装。

②.V型密封的设计及特点
Ⅰ.V型密封，通常由顶圈（压环），V型圈和底圈（支撑环）所组成。
V型圈自由状态的张角多为90°，底圈和顶圈角度一般应与V型张角一致，但是为了增大接触面，减少摩擦，有的底圈的张角要大于90°，如105°，作为标准产品可参照。
V型圈大多用合成橡胶或多层涂胶织物压制而成（或称为夹布橡胶制V