普通式水泵的改良設(shè)計(jì)

耿立陽(yáng) 徐淑瓊 張德珍

（臨沂大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，山東 臨沂 276000)

1 改良的意義

對(duì)普通式水泵的改良設(shè)計(jì)具有重要意義，可以有效地改善因山區(qū)地形不平坦而帶來(lái)灌溉困難等問(wèn)題，提高勞動(dòng)效率，減低勞動(dòng)程度，降低皮帶的咬傷幾率。更好地確保柴油機(jī)與水泵在一條水平線上，實(shí)現(xiàn)有效快速平穩(wěn)地輸出功率。

2 水泵和柴油機(jī)的工作原理及特點(diǎn)

水泵和柴油機(jī)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1，其主要有普通式水泵、皮帶、柴油機(jī)三部分組成。為使水泵能夠進(jìn)行平穩(wěn)有效率地工作，需要確保小輪10和大輪4的帶輪處在同一水平面，但由于地勢(shì)的影響，水泵很難進(jìn)行工作，同時(shí)還會(huì)增加皮帶的咬合損傷程度。將水泵底座進(jìn)行設(shè)計(jì)改良裝配，省去墊石頭，墊木板的麻煩；可以根據(jù)地勢(shì)的不同情況，進(jìn)行或大或小的調(diào)節(jié)，確保兩帶輪的輪軸在同一平面上。

圖1 柴油機(jī)和水泵的俯視結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3 設(shè)計(jì)改良方案

3.1 設(shè)計(jì)思路一

圖2 改良裝配圖（展開(kāi)）

圖3 改良裝配圖（收起）

利用千斤頂?shù)淖枣i原理，在其的頂端通過(guò)螺栓將滾球和千斤頂連接，其次在泵體的下方焊接有滾槽，使得滾珠1和滾槽2進(jìn)行相互配合；這樣做的好處是一方面螺栓和滾珠的連接可以方便的進(jìn)行零件的安裝和更換；另一方面滾槽旁邊還留有楔口，螺栓通過(guò)楔口可以進(jìn)行千斤頂?shù)恼郫B和放置，和泵體融為一體，減少使用的空間。另外，將千斤頂?shù)牡鬃T成鏤空大底，不僅可以減少壓力集中，而且節(jié)約使用材料。在水泵使用完成后，可以收起如圖3所示，擱置方便、占用空間少。

改良后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖2、圖3所示，其工作原理：通過(guò)杠桿把手，轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在螺桿上的螺母，使螺母進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行上、下移動(dòng)，以便將重物進(jìn)行升降。

改良后使用方法如下：

打開(kāi)和收起：使用時(shí)，可以將嵌入水泵底端的千斤頂旋轉(zhuǎn)出來(lái)，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整方向；收起時(shí)，可以將千斤頂?shù)穆菟ㄍㄟ^(guò)楔口再次旋轉(zhuǎn)到水泵的底端。

工作使用：通過(guò)杠桿把手（可自由拆裝），轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在螺桿上的螺母，使螺母進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行上、下移動(dòng)，以便將水泵進(jìn)行升降，進(jìn)行或大或小的調(diào)節(jié)，確保兩帶輪的輪軸工作時(shí)在同一水平面上。

3.2 設(shè)計(jì)思路二

利用螺栓螺母配合改裝成第二種方案，螺栓性能等級(jí)選用4.8級(jí)，Q195、Q235普通低碳鋼，其Q195鋼的屈服強(qiáng)度195MPa抗拉強(qiáng)度315～430MPa；Q235鋼的屈服強(qiáng)度 235MPa 抗拉強(qiáng)度 375～460MPa。 但由于普通螺母具有的自鎖能力太差，在動(dòng)載荷力的作用下，普通螺母很容易脫落，因而選擇防松螺母。

為保證水泵在工作中平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，采用如圖4所示的設(shè)計(jì)改良裝配，做兩副支架，中間用螺栓（螺栓一端高于支架）相連接，工作時(shí)將水泵置于上面調(diào)節(jié)防松螺母使水泵進(jìn)行升降調(diào)節(jié)，這種改良裝配更大大節(jié)省了制造成本。采用防松螺母使螺紋緊緊的進(jìn)入螺母的30°楔形斜面，形成60°夾角，從而起到極大的防松效果。

使用方法：將水泵置于支架上面，根據(jù)地勢(shì)情況，旋轉(zhuǎn)各方位螺母，使其上、下移動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)上面板的高低，以便將水泵進(jìn)行升降，確保兩帶輪工作時(shí)處在同一水平面。

圖4 改良裝配圖

3.3 突出效果

1）設(shè)計(jì)思路一利用手動(dòng)螺旋式千斤頂可以在水泵上進(jìn)行自由的組裝和拆卸，可以進(jìn)行部分零件的更換，操作方便，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

2）設(shè)計(jì)思路二利用防松螺母具有優(yōu)越的抗振性、螺紋耐磨性和多次重復(fù)使用性，在振動(dòng)載荷下防松效果明顯；在反復(fù)使用下，鎖緊力仍不減少，保持原有的鎖緊效果。

3）此傳動(dòng)為皮帶傳動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)兩帶輪的輪軸在同一平面上，有效地減少了皮帶的損傷。