《油气离心分离器结构设计说明书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油气离心分离器结构设计说明书.doc（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目 录摘要1第一章概述11.1 毕业设计的目的11.2课题简介2第二章油气分离器结构设计42.1 转子结构尺寸设计42.2 转子结构尺寸计算8第三章传动系统设计93.1轴的设计93.2联轴器的选择113.3 轴承的选择11第四章 分离器三维造型114.1 Solidworks简介114.2 分离器壳体建模124.3盖的建模164.4转子的建模184.5 装配模型20第五章 分离器盖夹具设计215.1夹具设计21小结22参考文献23离心分离器结构设计摘要离心分离装置是润滑系统的重要组成部分,在润滑油的流动过程中,大量的游离空气和燃气抽到润滑油中来,使润滑油中的空气含量增加这将降低它的冷却能力,增
2、大其消耗量及管路中的流油阻力,影想泵 的抽油能力，因此在靠近油箱的回油路出口上需要设计油气分离器，把润滑油中含有的大部分空气分离出来。分离器有多种形式，其中离心分离器效果最好，它主要利用离心力场将油液中的未溶气体分离出来，在这种情况下，工作液为重物质，在离心力场的作用下甩向转子外缘，而气体较轻，在压力场的作用下集中在转子中心，在此加以聚集并排出。离心分离器一般是有转子,壳体,转子轴等零件组成，其中转子是对油施加旋转的核心。所以转子的结构尺寸对油气分离器的性能有很大的影响。本文现针对某型发动机润滑系统中的分离器进行了油气分离技术的分析并根据分离效果的要求来初步确定分离器转子的结构尺寸，建立了理论
3、推导的计算模型并使用SOLIDWORKS 技术对其进行三维造型设计。关键字 离心分离器 ， Solidworks。第一章 概述1.1 毕业设计的目的毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个环节使学生综和运用所学过的基本理论,基本知与基本技能去解决专业内的共程技术问题而进行的一次基本训练。1培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力拓宽和深化学过的知识。2培养正确的设计思想,设计构思和创新思维,掌握工程设计的一般程序,规范和方法。3培养正确使用技术资料,国家标准,有关手册,图册等工具书,进行设计计算,数据处理,编写技术文件等方面的工作能力。4培养调查研究,面向实际,面向生产的
4、基本工作态度,工作作风和工作方法。1.2课题简介离心分离装置是润滑系统的重要组成部分,在润滑油的流动过程中,大量的游离空气和燃气抽到润滑油中来,使润滑油中的空气含量增加这将降低它的冷却能力,增大其消耗量及管路中的流油阻力,影想泵 的抽油能力，因此在靠近油箱的回油路出口上需要设计油气分离器，把润滑油中含有的大部分空气分离出来。分离器有多种形式，其中离心分离器效果最好，它主要利用离心力场将油液中的未溶气体分离出来，在这种情况下，工作液为重物质，在离心力场的作用下甩向转子外缘，而气体较轻，在压力场的作用下集中在转子中心，在此加以聚集并排出。本文现针对某型发动机润滑系统中的分离器进行了油气分离技术的分
5、析并根据分离效果的要求来初步确定分离器转子的结构尺寸，建立了理论推导的计算模型并使用SOLIDWORKS 技术对其进行三维造型设计。润滑系统中由供油泵从油箱中抽出一定流量的润滑油,经过压力调节活门的调压使泵出口的润滑油压力基本恒定,压力油经过油滤过滤后通过直射式喷油嘴向轴承内圈外缘喷油,借助离心力将润滑油带入轴 对发动机前后轴 等进行润滑,润滑过后的热润滑油靠回油泵流回有箱,由于润滑过后的润滑油中含有大量气体对系统不利。因此,在流回油箱前需进油气分离器把润滑油于气体分离。润滑油系统所采用的油气分离装置主要有三种类型：动压式油气分离器，离心机式油气分离器，平板式油气分离器。其中平板式最简单,它利
6、用润滑油以薄层流过平板或孔隙或滤网时气泡破裂使空气从润滑油中溢出从而使油气分离,显然在润滑油粘度较大及气泡直径较小时分离效果较差,且当油流较大时,需要较大的平板,它用于早期的或小型发动机动压式油气分离器是利用液体旋转离心力来进行油气分离的,在摩擦阻力大,液体旋转角度下降快的情况分离效果较差,一般设计在回油箱的回油管的出口,回油在压力作用下切向进入油气分离器,在内壁上旋转使气体分离逸出,离心机式分离效果最佳,这是由于离心机式分离器依靠转子的旋转使油气获得较高的切向速度,但它需要消耗一定的功率来驱动转子。离心机式分离器称为离心式分离器,它主要利用离心力场将油液中的未溶气体分离出来,在这种情况下,工
7、作液为重物质,在离心力的作用下甩向转子外缘而气体较轻,在离心力场的作用下集中在转子周围,在此加以聚集并排出。分离器一般是有转子,壳体,转子轴等零件组成如图2.1所示由经验得出,油气进口位置一般在较小的径向位置上,这样可以使进口的阻力减小,同时便于油气分离,而润滑油出口一般设计在最大径向位置上,以达到最高的分离效果,并足以克服最大的出口反压,通气口则要安置在转子中心轴上的低压区,轴上开孔或沿轴向做环形间隙, 于气体从轴心排出。图2.1分离器总体结构1壳体；2转子；3盖；4转子轴；5轴承离心分离器中，转子是对油施加旋转的核心。因此转子在结构上大多采用辐板结构。辐板起到了连接 和加强的作用，更主要的
8、目的是使油气进入转子内腔后能尽快获得圆周运动，使油气迅速分离，缩短了转子轴向尺寸。采用辐板数目的多少直接影响到了油汽分离器的分离效果。辐板数目不能太多也不能太少。辐板数目太少。液体将不能很快的没整个周向展开形式，圆柱形的自由表面，不利于油气分离；并且当出口反压很小时；还可以将气体带出；辐板数目太多，则占据了过大的空间，也使分离面积减小；一般取4-8片为宜。第二章 油气分离器结构设计2.1 转子结构尺寸设计 离心分离器，直接由发动机轴通过减速齿轮带动旋转；油气乳化液在转子里的运动实际是油气两向对流问题十分复杂，现在计算可以进行适当的简化由于分离器的通道坡度不大，不考虑附面层影响，可以认为通道内的
9、轴向速度不变；即油气的轴向速度为V，因为发动机所用的润滑油要求在较低或较高的温度下均能正常工作；并要求有小的粘度，所以可能把润滑油假定为理想流体。在离心力的作用下，较重的润滑油甩向周边再流入油箱，而留在转子中心的空气和润滑油蒸气通向发动机的内通风腔。为了简化运算建立如下模：认为转子半径为尺寸，内部通道的半径为R2如图2.2所示。 取一流体微团作为研究对象，现在进行一般情况下的运动分析。图2.2 转子结构简图 由理论力学关于加速度合成的定理可以得到焦点，运动的绝对加速度，a等于相对加速度r；牵连加速度e 与斜式加速度c三者的和。当原点以V。的速度进入转子做匀速曲线运动，认为原点在图式位置时的曲率
10、半径为r，则这三项加速度分别为：（1）r相对加速度：由于流体微团相对于转子叶片做匀速曲线运动，故只有法向加速度；即r=V。2/r （2.1） （2）e牵连加速度：因为转子做匀速运动，故只有向心加速度即：e=（PW）2r （2.2）（3）c科氏加速度：由c=2WeVr 可确定c在图示平面所垂直的平面内，并与V。垂直它的大小为：c=2WeVrsin(90-)=2(w)Vrcos （2.3）为了方便计算，将相对加速度，牵连加速度，科氏加速度在OX；OY和O2坐标轴上投影得： (2.4) (2.5) (2.6) (2.7)因此 式中 m流体微团的质量； 油珠对转子角速度的滞后系数；转子的角速度； v0
11、 油气的入口速度； 入口速度和轴向夹角的余角。 对于该油气分离器来说；因为油气的流量Q，恒定转子半径近似相等，原以可以认为油气相对于油气分离器中做匀速直线运动，因此模型又可以简化为图2.3所示。所以： ar 相对加速度：由于流体微团相对于转子叶片做匀速直线运动，即式(2.4)和(2.1)中 故不存在相对加速度，即ar0ae 牵连加速度: 因为转子做匀速运动，故只有向心加速度，即 ae=方向如图所示。式中 r流体微团到转子中心的距离。ac 科氏加速度：由ac=2，且相对速度和角速度的方向平行。所以在式(2.5)和(2.6)中为90度，即ac2sin(90-)0，所以绝对加速度aa= ae=，流体
12、微团所受到的离心力为 (2.8)式中 d流体微团的当量直径；0滑油密度。它所受到的阻力是： (2.9)阻力系数是雷诺数Re的函数。当Re在110515105范围内时，适用以下的经验公式： ，所以阻力为 (2.10)由于流体微团的重力和离心力相比小的很多，所以可以忽略不计。在运动流体内中所受的内摩擦力也可以相互抵消。所以它所受的离心力和阻力相互平衡，即Fd=Fc 。由此可以解出流体微团的相对抛离速度： (2.11)它在油气分离器中所需要的抛离时间为式中 Sr为微团的抛离距离，这个值随着油珠所在的位置不同而异，我们可以知道当时这个抛离距离最大。vr流体微团的相对抛离速度，由公式(2.11)可知，当
13、r取最小值时拥有最小的抛离速度，所以取rR2 。即 (2.12)也就是说当油气乳化液入口时贴近转子内通风腔外表面的部分是分离时间最长的部分。当油气以速度v0相对于转子向前运动时它在分离器内的最大停留时间为 (2.13)由于， ，式(2.13)可以改写为 (2.14)式中 A0油气分离器入口的实际面积； L油气分离器通道的总长度； Q通过油气分离器的总流量； k 面积系数；R2 转子轴中间的通道内径；R1转子的当量外径。若流体微团在油气分离器停留的时间大于他的抛离时间(t0maxtrmax)，则可以保证在直径为d的油粒全部甩向转子的边缘，达到油气分离的目的。而t0maxtrmax为保证抛离的临界条件，由此可以得出该油气分离器可以分出去的油粒的最小直径为： (2.15)式中 滑油的运动粘度。 由公式2.2得:trmax=Srmax/Vrmin =(R1-R2)/4d1.8p0.8R(2)/5/6/75U0.85/6 =(36-17)/431.8（1.5102）0.817(110)2/(750.35)0.8 5/6 =19/47.428.231700/37.24 5/6=0.015(s)即当油气乳化液入口时贴近转子内能风腔外表面的部分是分离时间最长的部分。将实际数据带入公式2.14得： Tomax=L（R12- R22）/Q K=0.25 2.2 转子结构尺寸计
