三柱塞乳化液泵设计.doc

1、目录第一章 绪论11.1.选题的意义11.2乳化液泵的用途11.3设计的理论基础研究的内容及方法1第二章 总体方案的确定4.泵型的选择及特点42.1.1机动泵及其共同特点42.1.2直接作用泵及其特点52.1.3手动泵及其特点62.1.4柱塞泵及其特点62.1.5 隔膜泵及其特点72.1.6卧式泵及其共同特点72.1.7 立式泵及其共同特点82.2液力端结构型式选择82.3传动端结构型式选择9第三章 泵的主要结构参数的选择与确定113.1泵的主要尺寸参数的确定113.1.1给定设计参数113.1.2柱塞直径和行程的确定123.2电动机的选择163.2.1原动机功率的选择与确定163.2.2电动

2、机的选择17第四章 主要零部件的设计194.1液力端主要零部件的设计194.1.1液缸体壁厚的确定及强度校核204.2传动端主要零部件的设计214.2.1机体的组成及设计214.2.2曲轴设计284.2.3连杆设计464.2.4柱塞及其密封54第5章 泵使用说明书585.1结构说明585.1.1箱体传动部件585.1.2.泵的液压部分595.1.3自动卸载原理595.1.4泵的维修和保养60结论63致谢64参考文献65附录168附录272第一章 绪论1.1.选题的意义乳化液泵作为一种通用机械，在国民经济各个领域中都得到了广泛的应用。它是井下综合采煤工作面支护设备的动力源泉，其工作状态好坏与安全

3、生产密切相关，要实现煤矿井下安全作业，提高采煤工作效率，防止出现重大设备安全事故，保障乳化液泵井下安全运行是十分必要的一个环节。乳化液泵是煤矿井下支护作业和安全生产的重要装备与工具，其传动方式简单可靠，量大面广，具有高效低耗、安全可靠、移动灵活轻便、操作简单，无污染的特点，深受广大煤矿工作者的欢迎 。这些产品填补了国内空白，拥有多项国家专利，其核心技术上具有完全自主知识产权，处国内领先水平。乳化液泵在其他行业也有广泛的应用，市场的需求量特别大。1.2乳化液泵的用途乳化液泵站是井下综合采煤工作面支护设备的动力源泉，煤矿井下支护作业“外注式单体液压支柱”及“液压支架”的专用小型推移式注液设备，也是

4、支护作业更换维修的不可缺少的工具。乳化液泵具有体积小、重量轻、操作简便、移动灵活、工作平稳可靠和高效、节能、安全的特点，尤其是在空间狭小的坑道口、掘进头、低煤层和回采面等地段，更是一般大型注液泵站无法替代的产品，深受广大煤矿工作者的欢迎。乳化液泵是要实现煤矿井下安全运行的十分必要的一个环节。由于乳化液泵具有流量均匀、压力稳定、运转平稳、强度高、脉冲小、油温低、噪声小、使用维护方便等特点，所以还广泛适用于管道清洗、工件清洗、玻璃清洗、工程掘进等。1.3设计的理论基础研究的内容及方法乳化液泵在许多行业中都有广泛的应用，通过对流体力学、液压传动、机械制图和流体机械等的学习对设计有了一定的理论基础，在

5、实习过程中到车间的参观和对泵的一些零部件及工作原理的认识使我对乳化液泵的设计有了基本的思路，利用理论课学过的知识进行理论分析热力学分析和对比计算，再通过查阅资料与分析计算相结合进行方案的设计，根据计算校核进行及时的修改和设计修订，实现优化设计，并能很直观的反映出乳化液泵的内部结构和工作原理。随着经济的发展在很多生产技术领域内，广泛使用着以曲柄连杆机构为传动方式的柱塞泵。此种传动方式，简单可靠，量大面广。从小型的实验室计量泵到超过1 MW的大功率石油钻井泵，以及油田注水、压裂、固井、输油、输液等工况往复泵，几乎均被此种传动方式所覆盖，可谓独领风骚、经久不衰，。应该肯定，以往对传统往复泵的理论研究

6、和实验研究，系统完整，揭示其运动规律与动力特性，对发展生产技术将继续发挥重要作用。但与任何其它事物的发展过程一样，恰恰在对传统往复泵工作机理研究逐步深入并取得积极成果的同时，也开始认识到传统的曲柄连杆机构所决定的运动与动力特性局限了其自身的应用范畴及发展。通过以上分析可以领悟出一个道理，即在曲柄连杆机构传动的往复泵中，其所以要发展三缸泵、四缸泵、五缸泵、六缸泵甚至七缸泵等多缸泵，从动力学特性的本质上来判断，都仅仅是为了尽可能减少叠加加速度，以减小液流惯性损失，以及减小叠加排量波动度，以改善吸入性能和排液工艺质量，即采用增加结构复杂性的手段来改善曲柄连杆传动方式的动力特性与运动特性，这在机械设计

7、中是常见的事情，但其所付出的代价是巨大的。在传统的曲柄连杆机构传动的往复泵发展过程中，排量、压力的波动以及吸入系统惯性损失对自吸性能的严重影响，始终制约着泵速的提高。虽然排出预压空气包、吸入缓冲器及吸入灌注泵的配套使用能在一定程度上缓解这些矛盾，但不是从根本上解决问题，所以，20世纪80年代初期出现的“适当增长冲程长度、合理降低额定泵速、发展中速往复泵”的技术路线。这种对策的实质，实际上就是对曲柄连杆机构往复泵适用范围的标定，也就是说，在综合考虑运行工况、使用条件、制造水平、基础工业水准的条件下，曲柄连杆机构的往复泵只适应在中速或较低的泵速下才能确保其运动的可靠性。如果提高泵速，则必须附加排出

8、端减振装置和吸入端灌注设备。在这种情况下，由于提高泵速所导致的减小往复泵体积及质量的优点，将被附属设备复杂程度的提高、质量的增加以及维修成本的增加抵销得一干二净。也就是说，企图在单纯的参数设计上提高泵速、缩短冲程来减小往复泵的体积与质量，主观愿望在情理之中，客观效果在意料之外，因而限制了它的进一步发展。但任何事物的发展都存在矛盾，并且任何新生事物也只能在一定的领域内具有适应性，归纳起来，有以下几点认识作为引玉之砖：(1)传统的往复泵，仍将继续在生产技术领域内发挥巨大作用，一般地说，在中速和较低的泵速下，可靠性程度较高，“适当增长冲程长度、合理降低泵速”的技术路线仍是切合实际和具有现实意义的。(

9、2)恒排量往复泵，以发展三缸单作用型式为宜，如果盲目增加缸数，其效果将与发展恒排量泵的宗旨背道而驰，如果毫无顾忌地提高泵速，也将引起单缸内的汽化并使工况恶化，因此，凸轮传动的恒排量往复泵的参数设计，似宜为“适当缩短冲程长度、合理提高额定泵速”。(3)恒排量往复泵对油田注水泵、增压注水泵、注聚合物泵特别适应，具有现实的技术开发价值，并将对驱油泵(特别是稠油泵)等有特殊工艺要求的泵的发展起促进作用。(4)传统往复泵与恒排量往复泵，在相当长的历史阶段内必将长期共存，并按技术特征、工况条件、工艺要求、经济效益来划分其各自占领的领域、各扬其长、各得其所、互相补充、共同发展。第二章 总体方案的确定.泵型的

10、选择及特点根据给定的设计参数和压力高等应用特点，选用的泵型为往复泵，往复泵可以分为机动泵、手动泵、柱塞泵、隔膜泵、计量泵、立式泵、卧式泵、对置式泵、轴向平行式泵等，这些泵之间有着密切联系22。2.1.1机动泵及其共同特点用独立的旋转原动机（如电动机、柴油机、汽油机等）驱动的泵，称为机动泵。用电动机驱动的泵又叫电动泵。机动泵通常由液力端、传动端、减速机，原动机及其附属设备（润滑、冷却系统等）所组成。机动泵的共同特点：.瞬时流量脉动而平均流量（泵的流量）只取决于泵的主要结构参数（每分钟往复次数）、 (柱塞的行程)、（柱塞直径）而与泵的排出压力几乎无关，当、为确定值时，泵的流量是基本恒定的。.泵的排

11、出压力是一个独立参数，不是泵的固有特性，它只取决于排出管路的特性而与泵的结构参数和原动机的功率无关。.机动泵都需要有一个把原动旋转运动转化为柱塞往复运动或隔膜周期性弹性变形的传动端，故一般讲，结构较复杂，运动零部件数量较多，造价也较昂贵。表2-1 常见的几种机动柱塞泵的参数范围22用途（介质）化工用泵（化工介质）液压机（乳化液）泵型卧式三联（缸）单作用柱塞泵卧式三联（缸）单作用柱塞泵（m/h）(10N/m)(spm)(10m)(10m)(m/s)(kw)2.1.2直接作用泵及其特点液力端柱塞与动力端直接连接的泵，通称为直接作用泵。动力端的工作介质可以是蒸汽，压缩气体（通常是空气）或有压液体（一

12、般是油）。其中最常用的是蒸汽，也叫蒸汽直接作用泵。直接作用泵通常由液力端、动力缸，配汽（气或液）机构及其它附属设备所组成。直接作用泵的共同特点：.瞬时流量脉动较小，平均流量（泵的流量）也只取决于、.但在蒸汽泵中，由于蒸汽源的压力是恒定的，因此当在蒸汽进口截流时，进入汽缸（动力缸）的蒸汽量和蒸汽压力将同时发生变化，相应的柱塞速度和或将发生变化，从而泵的流量就不能恒定；另一方面，如果泵的排出压力增高时，由于汽缸内蒸汽压力不变，所以柱塞速度（或）就会自行降低，泵的流量也随之减小。故蒸汽直接作用不会过载。.泵的排出压力取决于管路特性，因此，对于直接作用泵来讲，泵的最大排出压力取决于它和动力端工作介质的

13、压差。这样一来，安全阀就可设置工作介质一侧，既可以保护动力源设备又使操作上比较安全。.直接作用泵无须具备由旋转运动转化为柱塞往复运动的传动端，因此，就泵本身来讲，结构较简单，易损件少，造价也较低廉。但对于需要自备动力源的直接作用泵，泵机组还是较为复杂的。.直接作用实现流量调节则较为方便，只要改变工作介质的流量就可以达到泵的流量调节的目的。.直接作用泵，特点是蒸汽直接作用泵，因无产生火花的动力装置，因此适用于要求防火的场合。.直接作用的型式较少，只有双联（缸）双作用，双联（缸）单作用，单联（缸）双作用或单联（缸）单作用几种有限的型式。由于上述特点，直接作用泵使用范围没有机动泵那样广泛。目前，蒸汽

14、直接作用泵主要用于输送石油及其副产品，如石蜡、沥青等；以气或液体为工作介质的直接作用泵则主要用作产生高压或超高压的增压泵22。2.1.3手动泵及其特点用人力通过杠杆机构驱动柱塞做往复运动的泵，称为手动泵。手动泵的特点：.泵的流量和均匀度均无定植，它取决于人力在单位时间内的操作次数和操作均匀程度。.泵的排出压力取决于排出管路特性和排出端压力。泵的额定排出压力则与泵的结构强度，液力端密封质量及人力大小有关。手动泵主要用于缺少动力或无须其他动力的场合。例如：简易水压试验，简易农药喷雾、农村简易深井提水，食品工业提升液状物以及简易消防用泵等。2.1.4柱塞泵及其特点在液力端往复运动副上，运动件上无密封

15、元件的叫柱塞。相应的泵称为柱塞泵.柱塞泵的特点：.柱塞泵的柱塞形状简单，柱塞直径可制得很小，但不宜过大目前所见到的柱塞直径范围大多在=3 150（10m）,个别的达0.2m。直径过小，会遇到加工工艺上的困难，直径过大，特别是卧式泵，因柱塞自重过大造成对密封的偏磨，影响密封的使用寿命。.由于结构的原因，柱塞泵大多制成单作用的，几乎不制成双作用泵。.因柱塞密封（填料箱）在结构上易于变形，在材料选择上也比较灵活，故柱塞泵适用的排出压力范围较广泛，且宜制成高压泵。2.1.5 隔膜泵及其特点泵的液力端借助于隔膜（膜片、波纹管等）来组成工作腔，以隔膜周期弹性变形来代替柱塞的往复运动的泵，称为隔膜泵。隔膜泵的特点：.在泵的液力端以隔膜的静密封代替了柱塞的动密封，因此可作到输送介质绝对不外漏。因此，隔膜泵适于输送易燃、易爆、剧毒、恶臭以及具有放射性等对人体有害的介质，也用于输送纯度高、价格昂贵的物料。对于强腐蚀、易挥发、易结晶以及磨砺性很强的悬浮液，有时也采用隔膜泵，以改善柱塞密封的工作条件，延长其使用