普通式水泵的改良设计

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【摘 要】本文主要对山村农民所使用的普通式水泵进行了设计改良。此改良设计不仅提高水泵的工作效率，降低劳动强度延长皮带的使用寿命。

【关键词】手摇螺旋式千斤顶；水泵；螺栓；螺母；效率

1 改良的意义

对普通式水泵的改良设计具有重要意义，可以有效地改善因山区地形不平坦而带来灌溉困难等问题，提高劳动效率，减低劳动程度，降低皮带的咬伤几率。更好地确保柴油机与水泵在一条水平线上，实现有效快速平稳地输出功率。

2 水泵和柴油机的工作原理及特点

水泵和柴油机的机构简图如图1，其主要有普通式水泵、皮带、柴油机三部分组成。为使水泵能够进行平稳有效率地工作，需要确保小轮10和大轮4的带轮处在同一水平面，但由于地势的影响，水泵很难进行工作，同时还会增加皮带的咬合损伤程度。将水泵底座进行设计改良装配，省去垫石头，垫木板的麻烦；可以根据地势的不同情况，进行或大或小的调节，确保两带轮的轮轴在同一平面上。

图 1 柴油机和水泵的俯视结构简图

1.大轮键；2.小轮键；3.柴油机；4.大皮带轮；5.大螺栓；

6.大垫片；7.皮带；8.小垫片；9.小螺栓；10.小皮带轮；11.泵体.

3 设计改良方案

3.1 设计思路一

图2 改良装配图（展开） 图3 改良装配图（收起）

1.泵体；2.滚槽；3.滚珠；4.螺栓；5.旋转螺纹；6.底座；7.螺母.

利用千斤顶的自锁原理，在其的顶端通过螺栓将滚球和千斤顶连接，其次在泵体的下方焊接有滚槽，使得滚珠1和滚槽2进行相互配合；这样做的好处是一方面螺栓和滚珠的连接可以方便的进行零件的安装和更换；另一方面滚槽旁边还留有楔口，螺栓通过楔口可以进行千斤顶的折叠和放置，和泵体融为一体，减少使用的空间。另外，将千斤顶的底座铸成镂空大底，不仅可以减少压力集中，而且节约使用材料。在水泵使用完成后，可以收起如图3所示，搁置方便、占用空间少。

改良后的内部结构简图如下图2、图3所示，其工作原理：通过杠杆把手，转动安装在螺杆上的螺母，使螺母进行转动，同时进行上、下移动，以便将重物进行升降。

改良后使用方法如下：

打开和收起：使用时，可以将嵌入水泵底端的千斤顶旋转出来，转动调整方向；收起时，可以将千斤顶的螺栓通过楔口再次旋转到水泵的底端。

工作使用：通过杠杆把手（可自由拆装），转动安装在螺杆上的螺母，使螺母进行转动，同时进行上、下移动，以便将水泵进行升降，进行或大或小的调节，确保两带轮的轮轴工作时在同一水平面上。

3.2 设计思路二

利用螺栓螺母配合改装成第二种方案，螺栓性能等级选用4.8级，Q195、Q235普通低碳钢，其Q195钢的屈服强度195MPa 抗拉强度315～430MPa；Q235钢的屈服强度235MPa 抗拉强度375～460MPa。但由于普通螺母具有的自锁能力太差，在动载荷力的作用下，普通螺母很容易脱落，因而选择防松螺母。

为保证水泵在工作中平稳转动，采用如图4所示的设计改良装配，做两副支架，中间用螺栓（螺栓一端高于支架）相连接，工作时将水泵置于上面调节防松螺母使水泵进行升降调节，这种改良装配更大大节省了制造成本。采用防松螺母使螺纹紧紧的进入螺母的30°楔形斜面，形成60°夹角，从而起到极大的防松效果。

使用方法：将水泵置于支架上面，根据地势情况，旋转各方位螺母，使其上、下移动来调节上面板的高低，以便将水泵进行升降，确保两带轮工作时处在同一水平面。

图4 改良装配图

1.水泵；2.防松螺母；3.支架；4.螺栓.

3.3 突出效果

1）设计思路一利用手动螺旋式千斤顶可以在水泵上进行自由的组装和拆卸，可以进行部分零件的更换，操作方便，具有较强的经济实用性。

2）设计思路二利用防松螺母具有优越的抗振性、螺纹耐磨性和多次重复使用性，在振动载荷下防松效果明显；在反复使用下，锁紧力仍不减少，保持原有的锁紧效果。

3）此传动为皮带传动，通过调节两带轮的轮轴在同一平面上，有效地减少了皮带的损伤。