一種高精度高壓三螺桿泵襯套及制造工藝的制作方法

本發明涉及一種三螺桿泵襯套，特別是一種高精度高壓三螺桿泵襯套及制造工藝。

背景技術：

三螺桿泵的特點是流量平穩、壓力脈動小、有自吸能力、噪聲低、振動小、效率高、結構緊湊、體積較小、工作可靠、壽命長、維護方便和可逆向旋轉等。廣泛用于船舶、電力、機床、電梯、石油產品、起重裝置、動力設備等作輸送潤滑油、燃料油、液壓油、密封油及冷卻液等。在船舶的潤滑油和燃料油系統已基本上取代了活塞泵和齒輪泵。目前高壓三螺桿泵采用較多的是襯套和從動螺桿采用分段式結構。螺桿襯套和從動螺桿均分為接合面在同一平面的兩段或幾段。由于制造誤差、軸承的磨損以及泵在起動和停機時從動螺桿會發生上、下竄動等因素，以及襯套和從動螺桿是固聯成一體，對中性也不可能完全保持一致，運行時襯套和從動螺桿兩者的接合面若不在同一平面，輕則增大摩擦損失，嚴重的甚至會導致在接合面處“咬死”(即卡死)。

技術實現要素：

本發明的目的在于，提供一種高精度高壓三螺桿泵襯套及制造工藝。本發明能夠有效的避免因接合面不在同一平面而引起的摩擦損失增大以及螺桿在接合面處易卡死等不良現象；同時本發明還能夠提高襯套的可靠性，縮小襯套與螺桿之間的配合間隙，減少介質泄漏量，提高三螺桿泵的排除壓力。

本發明的技術方案：一種高精度高壓三螺桿泵襯套，包括相互配合的上襯套和下襯套，上襯套和下襯套之間的中部設有螺桿孔組件，螺桿孔組件兩側分別設有密封孔，密封孔內設有密封件；所述的螺桿孔組件包括設置上襯套和下襯套之間的中部位置的主桿孔，主桿孔兩側設有從桿孔。

前述的一種高精度高壓三螺桿泵襯套中，所述的上襯套和下襯套均包括襯套主體，襯套主體的接觸面上設有軸向布置的主桿孔槽，主桿孔槽兩側分別設有軸向布置的從桿孔槽，從桿孔槽的外側設有軸向布置于襯套主體接觸面上的密封槽。

前述的一種高精度高壓三螺桿泵襯套中，所述密封槽為半圓孔結構，半圓孔結構的孔型以半圓為基礎，半圓兩側分別設有對稱布置的接觸面開口；所述的接觸面開口包括偏心圓部分和拋物線部分，偏心圓部分由一個向半圓圓心的下方偏心的偏心圓組成，偏心圓的半徑為半圓的半徑與偏心距之和，拋物線部分由一根向偏心圓外側延伸的拋物線形成，所述的拋物線的頂點、偏心圓的圓心和半圓的圓心處于同一條直線，且拋物線的一端均與所對應的偏心圓相切。

前述的一種高精度高壓三螺桿泵襯套中，所述的拋物線與偏心圓的切點對應于縱坐標的角度為55^o-65^o，所述的拋物線的脫離角為15^o-20^o，所述的偏心圓部分的開口值與整個接觸面開口的開口值的比例為0.43-0.55。

前述的一種高精度高壓三螺桿泵襯套中，所述的襯套主體兩端設有固定座，固定座上設有銷孔，銷孔內設有圓柱銷；所述的襯套主體上還均布有多塊半圓形結構的支撐板。

前述的一種高精度高壓三螺桿泵襯套中，所述的密封件為黃銅棒密封件，黃銅棒密封件的外圓面上涂有高溫密封膠。

實現前述的一種高精度高壓的三螺桿泵襯套的制造工藝中，制作兩個相互配合的上襯套和下襯套，將上襯套和下襯套通過塞規進行定位安裝，并在上襯套和下襯套之間的密封孔內放置表面涂有高溫密封膠的密封件，完成襯套的生產制造；上、下襯套在安裝時，采用相應尺寸的塞規分別對主桿孔和從桿孔進行定位，伴隨著塞規的轉動慢慢擰緊螺母，螺栓螺母擰緊后，通過將主桿孔和從桿孔的內徑與相對應塞規的外徑進行比較并計算出相對應的差值，差值超出6級圓柱度和平行度形位公差的要求范圍，則重新選擇塞規尺寸對上襯套和下襯套進行重新安裝，直至差值在6級圓柱度和平行度形位公差的要求范圍內，再在上襯套和下襯套上開設銷釘孔，通過圓柱銷對上襯套和下襯套進行固定。

前述的一種高精度高壓的三螺桿泵襯套的制造工藝中，所述的上襯套和下襯套的具體制造工藝：在襯套主體上加工一個基準面，在基準面上加工螺紋孔；以基準面為定位面，將襯套鋼材安裝在襯套加工夾具上，襯套加工夾具通過連接軸安裝在4軸加工中心，在襯套主體的接觸面上加工三孔端面和密封槽，并留有0.25-0.40mm的磨削余量，同時在襯套主體兩端的固定座上加工螺栓連接孔，得到粗加工的上襯套；通過上述方法制造一個下襯套；然后將粗加工的上襯套和下襯套用螺栓螺母連接，襯套粗車芯棒穿過主桿孔，對上襯套和下襯套上的支撐板的外圓進行粗加工，留1-4mm的切削余量，取出粗車芯棒，拆開上襯套和下襯套；然后根據基準面的各個面的分布在磨床水平臺面上擺好磁性等高塊，把上襯套和下襯套以基準面為定位面分別安裝在磁性等高塊上，用磁性等高塊自身的磁力分別固定住上襯套和下襯套，修正砂輪，分別對上襯套和下襯套進行精磨加工，得到上襯套和下襯套的成品。

與現有技術相比，本發明通過上襯套和下襯套構成的分體式襯套結構來取代傳統的分段式襯套結構，采用分體式襯套結構就不會存在襯套和從動螺桿之間的接合面，進而能夠有效的避免因接合面不在同一平面而引起的摩擦損失增大、螺桿在接合面處易“咬死”等不良現象；同時，本發明通過嚴格控制上襯套和下襯套的生產工藝，來提高上下襯套的自身的精度，并通過通過專用塞規對分體式襯套進行定位裝配，可以保證襯套內的主桿孔和從桿孔的圓柱度和平行度小于6級圓柱度和平行度形位公差的要求，提高襯套整體的可靠性，能夠有效的縮小螺桿和襯套之間的配合間隙，從而減少介質的漏損，間接的就可以提高三螺桿泵的排除壓力。采用本發明工藝加工的襯套，6倍的導程長度加上補償導程可以達20mpa的排除壓力。綜上所述，本發明能夠有效的避免因接合面不在同一平面而引起的摩擦損失增大以及螺桿在接合面處易卡死等不良現象；同時本發明還能夠提高襯套的可靠性，縮小襯套與螺桿之間的配合間隙，減少介質泄漏量，提高三螺桿泵的排除壓力。

另外，半圓孔結構的密封槽的孔型以半圓為基礎，在半圓兩側設置由偏心圓部分和拋物線部分構成的接觸面開口，使得密封膠即使受到密封件的擠壓作用也能夠繼續保持在密封槽內，不會被擠壓到上、下襯套的接觸面上，從而可以降低襯套之間的配合間隙，減少介質泄漏，提高密封性能。同時，通過將拋物線的脫離角設計為15^o-20^o，將偏心圓部分的開口值與整個接觸面開口的開口值的比例控制在0.43-0.55，便于儲存膠水，從而可以提高襯套密封的可靠性。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是下襯套的結構示意圖；

圖3是上襯套上的密封槽的結構示意圖。

附圖中的標記為：1-上襯套,2-下襯套,3-螺桿孔組件,4-密封孔,5-密封件,6-襯套主體,7-主桿孔槽,8-從桿孔槽,9-密封槽,10-固定座,11-銷孔,12-支撐板，301-主桿孔,302-從桿孔，y1-半圓，j-接觸面開口，y2-偏心圓部分，p-拋物線部分，g-拋物線與偏心圓的切點對應于縱坐標的角度，x-拋物線的脫離角，f-偏心距。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明，但并不作為對本發明限制的依據。

實施例。一種高精度高壓三螺桿泵襯套，構成如圖1至圖3所示，包括相互配合的上襯套1和下襯套2，上襯套1和下襯套2之間的中部設有螺桿孔組件3，螺桿孔組件3兩側分別設有密封孔4，密封孔4內設有密封件5；所述的螺桿孔組件3包括設置上襯套1和下襯套2之間的中部位置的主桿孔301，主桿孔301兩側設有從桿孔302。

所述的上襯套1和下襯套2均包括襯套主體6，襯套主體6的接觸面上設有軸向布置的主桿孔槽7，主桿孔槽7兩側分別設有軸向布置的從桿孔槽8，從桿孔槽8的外側設有軸向布置于襯套主體6接觸面上的密封槽9。

所述密封槽9為半圓孔結構，半圓孔結構的孔型以半圓y1為基礎，半圓y1兩側分別設有對稱布置的接觸面開口j；所述的接觸面開口j包括偏心圓部分y2和拋物線部分p，偏心圓部分y2由一個向半圓圓心的下方偏心的偏心圓組成，偏心圓的半徑為半圓的半徑與偏心距之和，拋物線部分p由一根向偏心圓外側延伸的拋物線形成，所述的拋物線的頂點、偏心圓的圓心和半圓的圓心處于同一條直線，且拋物線的一端均與所對應的偏心圓相切。

所述的拋物線與偏心圓的切點對應于縱坐標的角度g為55^o-65^o，所述的拋物線的脫離角x為15^o-20^o，所述的偏心圓部分y2的開口值與整個接觸面開口j的開口值的比例為0.43-0.55。

所述的襯套主體6兩端設有固定座10，固定座10上設有銷孔11，銷孔11內設有圓柱銷；所述的襯套主體6上還均布有多塊半圓形結構的支撐板12。

所述的密封件5為黃銅棒密封件，黃銅棒密封件的外圓面上涂有密封膠。

所述的接觸面指的是上下襯套相接觸的那一面。

所述設置在上襯套上的密封槽的半圓孔結構的孔型的制造過程，在半圓的基礎上，作一個圓心向下偏移的偏心圓，偏心圓的半徑為半圓的半徑與偏心距之和，構成如圖3所示，實現孔型的第一次外擴，然后在此偏心圓的基礎上繼續作兩段分別向左下方和右下方延伸的拋物線，拋物線的頂點位于基圓圓心的上方，開口朝下，實現孔型的第二次外擴，這樣就在半圓的兩側形成接觸面開口。

偏心圓部分主要用于保護密封件，以及儲存密封膠。拋物線部分可以防止密封膠受擠壓流出密封槽，使得密封膠在受擠壓時往密封槽內部流動，減少密封膠的泄漏。

所述設置在下襯套上的密封槽的半圓孔結構的孔型的制造過程，在半圓的基礎上，作一個圓心向上偏移的偏心圓，偏心圓的半徑為半圓的半徑與偏心距之和，實現孔型的第一次外擴，然后在此偏心圓的基礎上繼續作兩段分別向左上方和右上方延伸的拋物線，拋物線的頂點位于基圓圓心的下方，開口朝上，實現孔型的第二次外擴，這樣就在半圓的兩側形成接觸面開口。

所述的主桿孔槽7的截面為襯套主體中心為圓心，半徑為35mm的半圓形結構；所述的從桿孔槽8的截面為以主桿孔槽7的圓心向左或向右偏移40-45mm、半徑為20-22mm的偏心半圓結構。從桿孔槽8和主桿孔槽7相交處設有半徑為1-2mm的導圓角，且從桿孔槽7與半圓柱襯套主體6的水平接觸面的相交處設有半徑為1mm的倒圓角。

一種高精度高壓的三螺桿泵襯套的制造工藝，制作兩個相互配合的上襯套和下襯套，將上襯套和下襯套通過塞規進行定位安裝，并在上襯套和下襯套之間的密封孔內放置表面涂有高溫密封膠的密封件，完成襯套的生產制造；上、下襯套在安裝時，采用相應尺寸的塞規分別對主桿孔和從桿孔進行定位，伴隨著塞規的轉動慢慢擰緊螺母，螺栓螺母擰緊后，通過將主桿孔和從桿孔的內徑與相對應塞規的外徑進行比較并計算出相對應的差值，差值超出6級圓柱度和平行度形位公差的要求范圍，則重新選擇塞規尺寸對上襯套和下襯套進行重新安裝，直至差值在6級圓柱度和平行度形位公差的要求范圍內，再在上襯套和下襯套上開設銷釘孔，通過圓柱銷對上襯套和下襯套進行固定。

所述的上襯套和下襯套的具體制造工藝：在襯套主體上加工一個基準面，在基準面上加工螺紋孔；以基準面為定位面，將襯套鋼材安裝在襯套加工夾具上，襯套加工夾具通過連接軸安裝在4軸加工中心，在襯套主體的接觸面上加工三孔端面和密封槽，并留有0.25-0.40mm的磨削余量，同時在襯套主體兩端的固定座上加工螺栓連接孔，得到粗加工的上襯套；通過上述方法制造一個下襯套；然后將粗加工的上襯套和下襯套用螺栓螺母連接，襯套粗車芯棒穿過主桿孔，用芯棒進行定位加工，對上襯套和下襯套上的支撐板的外圓進行粗加工，留1-4mm的切削余量，取出粗車芯棒，拆開上襯套和下襯套；然后根據基準面的各個面的分布在磨床水平臺面上擺好磁性等高塊，把上襯套和下襯套以基準面為定位面分別安裝在磁性等高塊上，用磁性等高塊自身的磁力分別固定住上襯套和下襯套，修正砂輪，分別對上襯套和下襯套進行精磨加工，得到上襯套和下襯套的成品。

6級圓柱度和平行度形位公差的要求即主桿孔和從桿孔的圓柱度和平行度小于0.01mm。

本發明的工作過程：高精度高壓襯套主要包括上襯套1和下襯套2。其中上襯套1和下襯套2接合面設有軸向的密封孔4，密封孔4中安裝有黃銅棒密封件，黃銅棒密封件外圓涂有高溫密封膠。上襯套1和下襯套2先通過連接螺栓螺母連接在一起時，中間三孔安裝有從桿孔塞規和主桿孔塞規，其中從桿孔塞規和主桿孔塞規有多組不同的尺寸，根據上、下襯套的三孔尺寸配選。安裝時，轉動從桿孔塞規和主桿孔塞規，慢慢擰緊連接螺栓螺母，直到擰緊螺栓螺母，還能轉動從桿孔塞規和主桿孔塞規為止。取出從桿孔塞規和主桿孔塞規，用千分表測量從桿和主桿內孔尺寸，和塞規外徑比較，差值是否在范圍內，超出則換另一組尺寸范圍內的塞規重新安裝；差值在范圍內則打銷孔，裝上圓柱銷。

高精度高壓的上、下襯套具體加工方式如下：

上襯套1孔面朝下，粗加工基準面，再精加工基準面，最后用砂輪磨削基準面各個面，保證基準面的各個面平面度符合要求。

打基準面各個面的連接螺紋孔。

以基準面為定位面，將上襯套1安裝在襯套加工專用夾具上，襯套加工專用夾具再通過襯套加工專用夾具連接軸安裝在4軸加工中心上，通過襯套專用加工程序加工上襯套1的三孔端面和密封槽，留磨削余量用于精加工，鉆好螺栓連接孔。

用同樣的方式按上述步驟加工下襯套2.

將上襯套1和下襯套2用連接螺栓螺母連接在一起，中間主桿孔穿過襯套粗車芯棒，粗加工上襯套1和下襯套2與泵體配合安裝的外圓，留一定余量。

將上襯套1和下襯套2粗車好后，取出粗車芯棒，拆開上襯套1和下襯套2。在磨床水平臺面上根據上襯套1基準面各個面的分布擺好磁性等高塊，把上襯套1以基準面為定位面安裝在磁性等高塊上，用磁性等高塊自身的磁力固定住上襯套1，修正砂輪，精磨加工上襯套1。以此方法加工下襯套2。