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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
題 目： 150型全液壓泥漿泵設(shè)計(jì)
系 別：
專 業(yè)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
2013 年 11 月 1 日
- 8 -
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
系別
機(jī)電系
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班級(jí)
姓名
學(xué)號(hào)
2
聯(lián)系方式
題目
150型全液壓注漿泵設(shè)計(jì)
一、選題背景
隨著產(chǎn)品技術(shù)水平的不斷提高，油田80%以上鉆機(jī)產(chǎn)品的功能設(shè)置及實(shí)際使用的需要，都要求配備往復(fù)式泥漿泵。在鉆機(jī)各部件的動(dòng)力傳動(dòng)中，除空壓機(jī)，泥漿泵外其它部件均采用了液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)，由于機(jī)械式往復(fù)泥漿泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)力傳動(dòng)及流量控制不靈活，沖擊大，重量重影響了鉆機(jī)產(chǎn)品整體水平的提高。目前油氣地震勘探工作正在向地理?xiàng)l件更加惡劣的地區(qū)轉(zhuǎn)移，油氣勘探鉆機(jī)需要配備高效，節(jié)能，重量輕，維護(hù)方便的泥漿泵，因此，將泥漿泵的驅(qū)動(dòng)，控制方式由機(jī)械式改進(jìn)為液壓驅(qū)動(dòng)與控制對(duì)鉆機(jī)技術(shù)性能提高有著非常重要的作用。
二、課題設(shè)計(jì)
2.1課題的內(nèi)容
主要完成的工作內(nèi)容：
1） 液壓自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)的應(yīng)用研究
2） 新型液壓泥漿泵系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)
3） 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算
4） 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算
5） 繪制裝備圖、零件圖和三維圖
2.2課題的目的
目前，在汽油生產(chǎn)中使用的泥漿泵幾乎都是機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)和控制的往復(fù)式活塞泵，由于機(jī)械式泥漿泵的動(dòng)力傳遞的特點(diǎn)決定了其傳遞效率低，體積大，部件磨損快，維修困難等缺陷，近年來(lái)此問(wèn)題已吸引了各行業(yè)的許多工程技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行不斷的研究，以使此問(wèn)題得到解決，提高資源的利用率。
2.3課題的意義
以往的150型注漿泵都是采用了機(jī)械動(dòng)力源，而這次課題的設(shè)計(jì)主要是將機(jī)械動(dòng)力源改進(jìn)為全液壓動(dòng)力源。全液壓動(dòng)力源的好處在于，它相對(duì)機(jī)械動(dòng)力源受到外界干擾比較少，可以增加注漿泵在惡劣的工作環(huán)境中的壽命，它是密封環(huán)境下工作的，可以避免外界因素的干擾，加強(qiáng)了抗腐蝕性，同時(shí)也加強(qiáng)了工作時(shí)的安全性，密封環(huán)境下也降低了工作時(shí)的噪聲。全液壓動(dòng)力源提高了工作效率。同時(shí)，液壓注漿泵因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,相對(duì)減少了生產(chǎn)的難度，防爆性能好,易于過(guò)載保護(hù)輸出特性可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)和并下狹窄空間易于安裝布置等優(yōu)點(diǎn),深受煤礦行業(yè)歡迎。
2.4 文獻(xiàn)綜述
三、課題研究現(xiàn)狀
3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀
國(guó)外對(duì)注漿泵的研究開(kāi)發(fā)起步比較早，技術(shù)也比國(guó)內(nèi)先進(jìn)"德國(guó)是歐洲注漿泵發(fā)展最快的國(guó)家,第一臺(tái)得到成功應(yīng)用的注漿泵就是在德國(guó)誕生,對(duì)注漿泵的起步和發(fā)展做出很大貢獻(xiàn)1932年由荷蘭開(kāi)發(fā)的第一臺(tái)機(jī)械式注漿泵，明確了注漿泵的構(gòu)造原理，為后來(lái)的機(jī)械式注漿泵開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)"隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，注漿泵往復(fù)換向的驅(qū)動(dòng)方式也從最初的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)發(fā)展到現(xiàn)在的機(jī)電一體化形式"機(jī)械式驅(qū)動(dòng)方式以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為主,采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)的注漿泵重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、磨損較快，造價(jià)高，所以現(xiàn)在使用場(chǎng)合較少“當(dāng)前應(yīng)用較多的幾種自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)是:機(jī)動(dòng)一液控,機(jī)動(dòng)一電控,電一液,以及全液壓控制方式”它們依據(jù)自身特點(diǎn),在適當(dāng)?shù)墓ぷ鲌?chǎng)合使用,都能較好的實(shí)現(xiàn)往復(fù)換向不足之處在于,綜合前三種驅(qū)動(dòng)方式,機(jī)械碰撞使系統(tǒng)的可靠性不高，再有受電磁換向閥的電磁推力影響，不適合大流量閥，流量太大，壓力沖擊也很大，而且在環(huán)境條件惡劣,比如濕度較大場(chǎng)合，都會(huì)影響電器設(shè)備的性能,故障率較高，還存在安全隱患。而全液壓自動(dòng)換向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換向平穩(wěn)可靠,使用維護(hù)方便,工況受環(huán)境因素影響較小，一直以來(lái)科技工作者在較大程度上都致力于開(kāi)發(fā)高性能的全液壓自動(dòng)換向控制系統(tǒng)“世界上第一臺(tái)由液壓驅(qū)動(dòng)的注漿泵是由施維英公司生產(chǎn)制造的,它以其排量大,振動(dòng)較小,而且能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)使注漿泵進(jìn)入了較高的發(fā)展階段。”
2011.5中國(guó)地質(zhì)大學(xué)碩士學(xué)位論文3小時(shí)159立方米,泵送水平距離可達(dá)1600米,泵送垂直距離可達(dá)400米美國(guó)也不乏有大的注漿泵制造商如湯姆森公司,亦能生產(chǎn)各類型的注漿泵產(chǎn)品,日本目前擁有一批大型的注漿泵制造企業(yè),比如:三菱重工,極東開(kāi)發(fā)等。
3.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國(guó)在五十年代開(kāi)始從國(guó)外引進(jìn)注漿泵,直到二十世紀(jì)八十年代,才較大范圍的推廣使用注漿泵"目前,國(guó)內(nèi)注漿泵生產(chǎn)企業(yè)有十余家,總生產(chǎn)能力600輛,主要集中在中聯(lián)重工三一重工、遼寧海諾、安徽星馬、上海普斯特5個(gè)企業(yè),產(chǎn)量占全行業(yè)的95%泵車的型號(hào)也有多種,泵送高度從20多米到50多米,國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)的注漿泵車多集中在37m以下“我國(guó)雖然起步較晚,但發(fā)展相當(dāng)迅速,借鑒歐洲技術(shù)自主開(kāi)發(fā)”目前國(guó)內(nèi)占主導(dǎo)地位的泵送液壓系統(tǒng)有3種,一種是主要由三一重工所采用全液壓液控?fù)Q向系統(tǒng);第二種是采用電信號(hào)換向,主要為中聯(lián)重科采用；第三種是主要用在泵車上的閉式系統(tǒng),換向沖擊小,但成本比較高。
全球注漿設(shè)備銷售額僅占工程機(jī)械銷售額的3%,而在中國(guó)市場(chǎng)卻占到10%中聯(lián)重科和三一重工兩大工程機(jī)械巨頭,都是從制造注漿泵和混凝土泵起家,以此積累資本延伸到其他工程機(jī)械產(chǎn)品的,而且注漿泵目前仍然是公司的主打產(chǎn)品“中國(guó)大規(guī)模的城市建設(shè)和整改在一定程度上促進(jìn)注漿泵和注漿機(jī)械工業(yè)的持續(xù)繁榮”近年來(lái),隨著注漿泵市場(chǎng)不斷擴(kuò)大,注漿技術(shù)水平的不斷提高,注漿泵的發(fā)展趨勢(shì)明顯呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：
1.發(fā)展全液壓驅(qū)動(dòng)往復(fù)式注漿泵是主流
2.盡量使得系統(tǒng)液壓沖擊小、噪聲低、注重環(huán)保
3.提高注漿泵的輸出壓力
4.液壓系統(tǒng)趨于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,安裝調(diào)試方便等特點(diǎn)多采用集成閥塊形式
5.提高注漿泵的工作可靠性和作業(yè)效率
6.小批量!多品種適應(yīng)用戶要求
四、課題設(shè)計(jì)方案
4.1設(shè)計(jì)方案選型與分析
方案一：機(jī)動(dòng)一液控自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)
方案二：機(jī)動(dòng)—電控自動(dòng)換向原理圖
方案三：電液換向閥的換向原理
方案四：液控自動(dòng)往復(fù)機(jī)構(gòu)原理圖
4.2方案的確定
根據(jù)比較分析我選擇了方案四
換向機(jī)構(gòu)的工作原理是：該液壓換向機(jī)構(gòu)使用了緩沖液壓缸（原理圖見(jiàn)方案四），通過(guò)緩沖缸兩端產(chǎn)生的高壓控制油控制液壓換向閥換向。A、B為液壓缸的主油路進(jìn)、出油口，a、b為液壓缸的控制油路出油口，控制油路中設(shè)置了可調(diào)是節(jié)流閥、單向閥和蓄能器，主油路中設(shè)置了蓄能器。主油路換向使用了一個(gè)普通液控二位四通換向閥。液壓缸的換向由緩沖液壓缸活塞運(yùn)行至缸體端部時(shí)，活塞與缸體端部出現(xiàn)的局部密封產(chǎn)生的高壓油流控制換向閥換向。
工作過(guò)程中如下：方案四所示位置換向閥技能是液壓缸活塞正向右運(yùn)動(dòng)，液壓缸左腔為高壓腔，右腔為低壓回油腔，控制口分別取得各自工作腔的壓力，因此Pa=PA>Pb=PB,二位四通換向閥保持右位機(jī)能不變,液壓缸活塞繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)至右端緩沖區(qū)時(shí),活塞與缸體端部出現(xiàn)的局部封閉空間使壓力迅速升高,活塞開(kāi)始減速,控制口b得到這個(gè)壓力,該壓力值可以通過(guò)控制油路上的節(jié)流閥調(diào)定大小,我們是這個(gè)壓力高于系統(tǒng)壓力的某個(gè)值,即高于控制口a的壓力值,此時(shí),Pa=PA
PB，二位四通換向閥換向?yàn)橛椅粰C(jī)能，液壓缸左腔為低壓回油腔，右腔為高壓腔，液壓缸活塞換向后向左移動(dòng)，這是Pa=PA
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