阅读说明：本技术 一种长寿命高密封水泵及装配方法 (long-life high-sealing water pump and assembly method ) 是由 赵本华 龚康 姚旗 姜坤 任华兴 王燕 于震 陈少君 李茂伟 范天明 刘鑫 于 2019-09-11 设计创作，主要内容包括：一种长寿命高密封水泵及装配方法,涉及高密封水泵装配技术领域；泵体支架、电机支架、电机、联轴器、丝杠、换向器、活塞和缸体；泵体支架和电机支架对接；电机固定安装在电机支架上；联轴器设置在电机支架中；丝杠与电机输出轴同轴设置；丝杠的轴向一端伸入电机支架,且通过联轴器与电机的输出轴对接；活塞通过换向器与丝杠的轴向另一端对接；缸体套装在活塞的外壁；实现电机通过联轴器带动丝杠旋转；换向器将丝杠的转动转换为活塞的轴向平移运动；本发明解决了高密封水泵活塞部件运动卡滞、径向跳动大以及水泵使用寿命短、密封漏率超标等问题,实现了装配过程数字化检测,及时排查水泵性能问题,提高生产效率,缩短研制周期。(a long-life high-sealing water pump and an assembly method relate to the technical field of high-sealing water pump assembly; the pump body bracket, the motor, the coupler, the lead screw, the commutator, the piston and the cylinder body; the pump body bracket is butted with the motor bracket; the motor is fixedly arranged on the motor bracket; the coupler is arranged in the motor bracket; the screw rod and the motor output shaft are coaxially arranged; one axial end of the screw rod extends into the motor bracket and is butted with an output shaft of the motor through a coupler; the piston is butted with the other axial end of the screw rod through the commutator; the cylinder body is sleeved on the outer wall of the piston; the motor drives the screw rod to rotate through the coupler; the commutator converts the rotation of the screw rod into the axial translation motion of the piston; the invention solves the problems of high-sealing water pump piston part movement clamping stagnation, large radial run-out, short service life of the water pump, overproof sealing leakage rate and the like, realizes the digital detection in the assembly process, inspects the performance problem of the water pump in time, improves the production efficiency and shortens the development period.)

一种长寿命高密封水泵及装配方法

技术领域

本发明涉及一种高密封水泵装配技术领域，特别是一种长寿命高密封水泵及装配方法。

背景技术

高密封水泵是空间试验舱环控生保系统的重要设备，其性能影响航天员的生命安全和空间试验的成败。水泵为流体传输的通用部件，对于该种高密封和长寿命水泵能够应后续深空探测、载人登月等航天任务，同时能够应用到地面的重要液体传输设备上，具有较好的应用前景和使用价值。

水泵是输送液体或使液体增压的机械设备，它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能力增加，主要输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬浮液和液态金属等。水泵性能的主要技术参数有流程、吸程、扬程、轴功率、水功率、效率等。根据不同的工作原理可将分为容积水泵、叶片泵等类型。容积水泵是利用其工作室容积的变化传递能量；叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用传递能量，主要包括轴流泵、离心泵和混流泵等类型。

现有技术主要问题在于针对长寿命密封水泵存在装配过程容差匹配设计不精确，装配方法存在依靠工人经验操作，不同操作人员装配后的水泵精度和性能不同，质量难以保证，同时过程参数量化、细化不够，对装配方法不能做到准确说明，装配方法需要提高科学性、系统性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种长寿命高密封水泵精密装配方法，解决了高密封水泵活塞部件运动卡滞、径向跳动大以及水泵使用寿命短、密封漏率超标等问题，实现了装配过程数字化检测，及时排查水泵性能问题，提高生产效率，缩短研制周期。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种长寿命高密封水泵，包括泵体支架、电机支架、电机、联轴器、丝杠、换向器、活塞和缸体；其中，泵体支架和电机支架对接；电机固定安装在电机支架上，且电机的输出轴指向泵体支架；联轴器设置在电机支架中，且联轴器与电机的输出轴对接；丝杠设置在泵体支架中，且丝杠与电机输出轴同轴设置；丝杠的轴向一端伸入电机支架，且通过联轴器与电机的输出轴对接；换向器与丝杠的轴向另一端对接；活塞与换向器对接；缸体为中空柱状结构；缸体套装在活塞的外壁；实现电机通过联轴器带动丝杠旋转；换向器将丝杠的转动转换为活塞的轴向平移运动；实现活塞在缸体内部往复直线运动。

在上述的一种长寿命高密封水泵，所述电机支架的远离泵体支架的侧壁设置有第一通孔；电机固定安装在第一通孔中，通过第一通孔实现对电机的限位固定；所述泵体支架远离电机支架的侧壁设置有第二通孔；缸体安装在第二通孔中；通过第二通孔实现对缸体的限位固定；所述电机支架与泵体支架的对接处，设置有第三通孔；第三通孔沿轴向穿过电机支架和泵体支架；实现丝杠从泵体支架伸入电机支架。

在上述的一种长寿命高密封水泵，所述水泵还包括轴承支撑座和轴承；其中，轴承支撑座设置在第三通孔内壁；轴承设置在轴承支撑座内壁；丝杠轴向穿过轴承。

一种长寿命高密封水泵的装配方法，包括如下步骤：

步骤一、调整外部安装平台；使外部安装平台水平放置；

步骤二、将泵体支架设置有第二通孔的侧壁放置在外部安装平台上表面；将电机支架放置在泵体支架的顶部，且电机支架设置有第一通孔的侧壁位于电机支架的顶端；将泵体支架和电机支架固定连接；

步骤三、将泵体支架和电机支架水平放置；在第三通孔中安装轴承支撑座和轴承；在轴承中安装丝杠；

步骤四、采用砝码加载方法测试轴承的预紧力矩；按测试得到的力矩对轴承进行预紧；

步骤五、将活塞沿轴向在缸体内部往复运动，测试活塞在缸体内部运动的阻力；对测试活塞进行调整，直至满足预设阻力范围后；测量缸体内部的密封漏率；对测试活塞进行调整，直至满足密封漏率；将活塞装配在缸体内；

步骤六、在丝杠的螺纹处涂抹2-5g润滑脂；将换向器与丝杠对接；将缸体装配在泵体支架上，且活塞通过换向器与丝杠对接；将电机装配在电机支架支架上；将电机的输出轴通过联轴器与丝杠对接；

步骤七、对水泵进行跑合；跑合后擦除润滑脂，并重新在丝杠的螺纹处涂抹2-5g润滑脂，完成装配。

在上述的一种长寿命高密封水泵的装配方法，所述步骤一中，外部安装平台的水平度优于0.05mm/m。

在上述的一种长寿命高密封水泵的装配方法，所述步骤二中，第二通孔与第一通孔与第三通孔的同轴度≤0.02mm。

在上述的一种长寿命高密封水泵的装配方法，所述步骤三中，轴承与轴承支撑座之间为间隙配合；轴承与轴承支撑座之间的间隙为3-6μm；丝杠与轴承之间为间隙配合；丝杠与轴承之间的间隙2-5μm。

在上述的一种长寿命高密封水泵的装配方法，所述步骤四中，在丝杠的一端悬挂砝码；并转动丝杠；初次加载力矩为0.5Nm；以每次0.25Nm的力矩逐次加载，测得不同加载力矩下轴承的启动启动力矩；直至出现非线性增加情况，则上一次加载后的力矩即为轴承的预紧力矩。

在上述的一种长寿命高密封水泵的装配方法，所述步骤五中，测试阻力并对测试活塞进行调整的方法为：

S1、设置L形支撑座；将缸体轴向水平固定安装在L形支撑座的顶端；将转接件与活塞的轴向外端对接；采用数字推拉力计与转接件对接；活塞沿轴向在缸体内往复运动；通过数字推拉力计实时测量活塞的阻力；

S2：对数字推拉力计测得的阻力f值进行判断，

当75N≤f≤125N时，调整完毕；

当f＜75N时，更换大外径尺寸的活塞；

当f＞125N时，更换小外径尺寸的活塞；直至满足75N≤f≤125N。

在上述的一种长寿命高密封水泵的装配方法，所述步骤五中，测试密封漏率并对测试活塞进行调整的方法为：

预设密封漏率不大于10^-6Pa.m³/s；采用氦质朴检漏方法对缸体内部的密封漏率进行测量，当密封漏率大于10^-6Pa.m³/s时，更换大外径尺寸的活塞，直至满足要求。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明根据水泵特点，创新设计了装配与测量工艺流程，优化装配过程，在装配前对零部件配合尺寸进行合理筛选和匹配设计，增加数字化测量工艺方法，保证装配工艺方法可靠，在较短研制时间完成高质量的装配

(2)本发明针对长寿命高密封水泵提出了一种精密装配方法，设计了一套精密装配流程，通过对指标进行分解至零件、组件，有效降低装调难度，保证装配合理可行，防止不匹配装配造成组件报废。泵组件活塞装配方法经过不断创新和多次摸索尝试，解决了活塞部件运动卡滞、径向跳动大以及水泵使用寿命短、密封漏率超标等问题，缩短研制周期，能够满足型号和市场的需求；

(3)本发明设计了活塞部件轴向推拉力数字化测量系统，能够实现全过程的活塞运动状态检测；采用工艺基准转化的方法，将螺旋丝杠的跳动精度转移至丝杠输入圆周面上进行检测测量，解决了丝杠运动平稳性检查难题；设计了多次润滑方案，保证丝杠均处于较为安全可靠的润滑环境下运行，提高研制成功率；并通过非接触式噪声检测进行判断丝杆运行状态是否良好，有效保证水泵的安装状态安全可靠，实现了装配过程数字化检测，有效监测水泵装配后的性能水平，对存在超差的水泵及时返修与复装，避免水泵带着问题生产，同时通过创新方法有效提高了水泵的测量精度，保证水泵长期、稳定、可靠运行。

附图说明

图1为本发明高密封水泵结构示意图；

图2为本发明泵体支架和电机支架装配示意图；

图3为本发明测试阻力示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

本发明涉及装配工艺技术，主要包括装配流程优化设计、数字化测量、性能测试方法优化、降阻减磨等技术，通过上述技术方法可以实现水泵的精确装配和性能最优化，各指标能够满足指标要求。

一种长寿命高密封水泵，包括泵体支架1、电机支架2、电机3、联轴器4、丝杠5、换向器6、活塞7和缸体8；其中，泵体支架1和电机支架2对接；电机3固定安装在电机支架2上，且电机3的输出轴指向泵体支架1；联轴器4设置在电机支架2中，且联轴器4与电机3的输出轴对接；丝杠5设置在泵体支架1中，且丝杠5与电机3输出轴同轴设置；丝杠5的轴向一端伸入电机支架2，且通过联轴器4与电机3的输出轴对接；换向器6与丝杠5的轴向另一端对接；活塞7与换向器6对接；缸体8为中空柱状结构；缸体8套装在活塞7的外壁；实现电机3通过联轴器4带动丝杠5旋转；换向器6将丝杠5的转动转换为活塞7的轴向平移运动；实现活塞7在缸体8内部往复直线运动，如图1。

电机支架2的远离泵体支架1的侧壁设置有第一通孔21；电机3固定安装在第一通孔21中，通过第一通孔21实现对电机3的限位固定；所述泵体支架1远离电机支架2的侧壁设置有第二通孔11；缸体8安装在第二通孔11中；通过第二通孔11实现对缸体8的限位固定；所述电机支架2与泵体支架1的对接处，设置有第三通孔22；第三通孔22沿轴向穿过电机支架2和泵体支架1；实现丝杠5从泵体支架1伸入电机支架2。水泵还包括轴承支撑座和轴承；其中，轴承支撑座设置在第三通孔22内壁；轴承设置在轴承支撑座内壁；丝杠5轴向穿过轴承。

长寿命高密封水泵的装配方法主要包括如下步骤：

步骤一、调整外部安装平台；使外部安装平台水平放置；外部安装平台的水平度优于0.05mm/m。

步骤二、调整后的外部安装平台处于水平状态；将泵体支架1设置有第二通孔11的侧壁放置在外部安装平台上表面；再将电机支架2从竖直方向从上往下安装，将电机支架2放置在泵体支架1的顶部，且电机支架2设置有第一通孔21的侧壁位于电机支架2的顶端；需要保证第二通孔11与第一通孔21与第三通孔22的同轴度≤0.02mm，如图2。测量同轴度的方法为：所述泵体支架1和电机支架2装配后测试第一通孔21和第三通孔22的同轴度，采用泵体支架下端面为测量基准面，分别在第一通孔21和第三通孔22圆周上采点并拟合成圆，将所形成的圆心投影在泵体支架下端基准面上进行投影，并计算第一通孔21和第三通孔22投影点的距离作为第一通孔21和第三通孔22的同轴度。在满足同轴度要求后，拧紧连接螺钉将泵体支架1和电机支架2固定连接；

步骤三、将泵体支架1和电机支架2水平放置；所述丝杠5是传动机构轴系重要组成部分，在第三通孔22中安装轴承支撑座和轴承；在轴承中安装丝杠5；轴承与轴承支撑座之间为间隙配合；轴承与轴承支撑座之间的间隙为3-6μm；丝杠5与轴承之间为间隙配合；丝杠5与轴承之间的间隙2-5μm。所述丝杠5外圆、轴承支撑座内孔加工时以轴承内孔、外圆尺寸和相应配合间隙为依据，装配时根据轴承尺寸和丝杠、轴承支撑座尺寸进行配合装配。

步骤四、采用砝码加载方法测试轴承的预紧力矩；按测试得到的力矩对轴承进行预紧；在丝杠5的一端悬挂砝码；并转动丝杠5；初次加载力矩为0.5Nm；以每次0.25Nm的力矩逐次加载，测得不同加载力矩下轴承的启动启动力矩；根据测试结果形成不同拧紧力矩下的启动力矩对应关系，如出现非线性增加，则以上一次预紧力矩为准。

步骤五、活塞是水泵实现液体循环的执行部件，其运动阻力和过程平稳性决定了水泵的寿命和输出液体的流量波动。所述活塞阻力采用推拉力检测系统测试，推拉力检测系统包括支撑座、转接件、推拉力测试仪。如图3，将活塞7沿轴向在缸体8内部往复运动，测试活塞7在缸体8内部运动的阻力；对测试活塞7进行调整，直至满足预设阻力范围后；测试阻力并对测试活塞7进行调整的方法为：首先设置L形支撑座9；将缸体8轴向水平固定安装在L形支撑座9的顶端；将转接件10与活塞7的轴向外端对接；采用数字推拉力计13与转接件10对接；活塞7沿轴向在缸体8内往复运动；通过数字推拉力计13实时测量活塞7的阻力；对数字推拉力计13测得的阻力f值进行判断，

当75N≤f≤125N时，调整完毕；

当f＜75N时，更换大外径尺寸的活塞7；

当f＞125N时，更换小外径尺寸的活塞7；直至满足75N≤f≤125N。

测量缸体内部的密封漏率；对测试活塞7进行调整，直至满足密封漏率；将活塞7装配在缸体8内；测试密封漏率并对测试活塞7进行调整的方法为：预设密封漏率不大于10^{- 6}Pa.m³/s；采用氦质朴检漏方法对缸体8内部的密封漏率进行测量，当密封漏率大于10^{- 6}Pa.m³/s时，更换大外径尺寸的活塞7，直至满足要求。

步骤六、在丝杠5的螺纹处涂抹2-5g润滑脂；将换向器6与丝杠5对接；将缸体8装配在泵体支架1上，且活塞7通过换向器6与丝杠5对接；将电机3装配在电机支架2支架上；将电机3的输出轴通过联轴器4与丝杠5对接；

步骤七、对水泵进行跑合；跑合后擦除润滑脂，并重新在丝杠5的螺纹处涂抹2-5g润滑脂，完成装配。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。