XQB型小型泥浆泵的结构设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 摘要 灌用泥浆泵被广泛的应用在水库大坝、煤矿巷道、隧道灌浆、高速公路边坡维护、建筑地基加固等场合，随着国民经济的发展，此类泥浆泵的需求量也越来越大。近年来，灌用泥浆泵的研制和发展也越来越快，但其也存在着许多的问题：一是此类泥浆泵的平均无故障的工作时间较短，最多也就几个小时；二是重量和体积普遍较大，野外搬运不便；三是更换密封件的时间较长。针对以上问题的提出，本次设计有了具体的解决措施，解决密封件寿命短的问题，关键是选择合适的密封材料和合理的结构形式；为了使泵的整体重量减轻，就要彻底放弃传统的减速方式，取而代 之的是先进的减速方式，本此设计选用的是行星减速器大传动比降速，并将行星减速器置于大带轮中，既能够达到降速的目的，又能够减轻泵的总体重量。 关键字： 密封件 行星减速器 压力 流量 柱塞 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 ed is in of of of so of of is In by is of up to is of a of to to of is to In to we by is be to 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 目 录 摘要 . 1 . 2 目 录 . 3 前 言 . 5 第一章 泵的总体设计 . 7 第二章 原动机的选择 . 9 第三章 吸浆管与排浆管的选择与直径计 算 . 12 第四章 泥浆泵零件选择及其强度的计算 . 13 架 . 13 体 . 13 杆十字头连接处销子强度的计算 . 13 塞上螺纹强度计算 . 15 纹的选择和强度校核 . 15 纹连接的防松方式的选择 . 17 体壁厚强度计算和选择 . 17 气室容积及强度计算和选择 . 18 速器的选择和计算 . 20 V 带传动的计算 . 23 的设计和强度校 核 . 26 算轴径 d . 26 的受力分析 . 26 验算轴径 . 30 承选择 . 31 承寿命计算 . 32 载荷计算 . 32 上键的选择 . 33 键的选择 . 33 键的强度校核 . 33 键的选择 . 33 键的强度校核 . 33 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 塞密封圈的选择 . 34 泵的润滑 . 34 第五章 泵的使用和维护 . 36 途 . 36 构 . 36 装 . 36 护与保养 . 36 第六章 泥浆泵 的经济可行性分析 . 38 第七章 结 论 . 39 参考文献 . 40 附录 1 专题 . 41 附 录二 外文翻译 . 49 英文文献 . 49 中文翻译 . 60 致谢 . 68 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 前 言 灌用泥浆泵是一种新型的非标准工程机械，走向市场至今已有多年的历史。可是，直到今天，仍然没有一种较理想的机型来满足用户的需求。流行在市场上的灌用泥浆泵种类很多，但都存在着柱塞的密封件不耐磨的致命缺陷，使用寿命最长不超过 60 小时。更换密封件需投入大量的人力、财力，用户难于承受。其次，泵的结构大多数复杂、笨重、体积大；野外露天作业进隧道施工搬运困难。为了解决这些问题，一种新型的体积轻便、使用寿命长的灌用泥浆泵的研制和开发就显的尤为重要。 目前，在世界范围内泥浆泵的技术 发展，美国处于领先地位， 其次是俄国，俄国近几年来对三缸单作用泵的发展较快。我国钻探用泥浆泵与美国、俄国同类型泵的先进水平对比，容积效率和质量比等方面达到了先进水平，唯有总效率还有差距，也就是说机械效率偏低，美国和俄国的泵的机械效率一般为 左右，而我国仅为 85左右。这主要是因为我国机械制造 精 度较差，表面粗糙度 值较大 ，装配质量也较差之故。 因此，为了使我国钻探用泥浆泵易损件使用寿命达到国际先进水平，必须在三个方面下功夫 ：一是要尽快研制和应用抗磨损、抗腐蚀、价格合理的新型合成橡 胶；二是要研制有效实用的 泥浆净化系统，并应用到钻探使用中，使泥浆的含砂量控制在 0 5以下，或者使用无固相优质泥浆，三是适当降低冲次和加长冲程，虽然会带来增大泵的体积和加重质量以及提高制造成本的问题，但其经济效益的提高还是可取的。 国外泵业发展迅速，高科技的发展和应用起了致关重要的作用，如术的应用，推动了泵的设计多样化，生产朝多品种、小批量方向发展。制造技术的提高给泵业的发展注入了新的力量，由合成纤维、陶瓷及聚四氟乙烯等材料制成的低摩擦压缩填料和石棉填料相比，在多方面显出了优势，显示了新的生命力。 国内泵业就近几年 来发展很迅速，生产的能力已具有了相当大的规模，在原有的基础上开发研究新产品，引进国外的工艺及技术。如泵计算机辅助设计 统，中国泵制造业与相关行业信息计算机运程通讯系统等新技术的设计和开发促进了我国泵业技术水平的提高。综上所述，无论在国内、国外，新型轻便的灌用泥浆泵还不是很多，而现在对此泵的需求量却在日益增大。 通过调研了解到，以往灌用泥浆泵的体积都比较大，整体看起来比较笨买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 重，结构一般都是三缸单作用，三缸泵流量大，压力大，比较受欢迎，但目前的三缸泵也存在着由于密封圈寿命太短，轴承盖容易损坏，劳动强度大，适应差等缺点。而传动则采用传统古老的 V 行夹织物成组橡胶密封圈，难于承受细碎的砂石和微颗粒水泥浆介质，使用寿命最长不超过 60 小时，就需要经常更换密封件。鉴于以上原因，我们决定开发轻便的灌用泥浆泵。其存在主要问题是：液力部件耐磨性差，寿命短，可靠性低。为了解决上述问题，本项目拟设计的灌用泥浆泵的特点：一是采用更好的密封材料，提高密封件的耐磨性和使用寿命；二是采用行星减速器内置大皮带轮内的结构，使其体积小，重量轻，便于搬运。 经过几次方案讨论决定，轻便灌用泥浆泵应具有以下特点： 优价廉； 量轻，便于搬运； 用寿命长； 修方便； 基帷幕灌浆等多种场合； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第一章 泵的总体设计 经过调研和几次方案论证，考虑到 工作 现场 的 特点，从实际实用的角度出发，确定方案如下： 1. 考虑到多种场合的野外作业，动力可选择电机； 2. 考虑到使流量更加平滑稳定，增加一个空气室； 3. 考虑到密封件容易损坏，需经常更换，选择新型的密封材料聚四氟乙烯，可延长使用寿命； 4. 考虑到泵体容易损坏，选用高强度材料，提高承载能力 ； 5. 柱塞选用更好的材料，提高柱塞耐磨性，延长柱塞使用寿命。 6. 在满足上述要求的同时，尽量结构简单，操作方便，适合于搬运。尽量做到标准化，通用化，系列化。 工作原理 此泥浆泵是采用单缸双作用柱塞泵工作。由电机通过带传动输入动力，通过行星减速器减速。经偏心轮将回转运动转化为直线往复运动。驱动双作用柱塞泵作功。柱塞泵的进浆室、排浆室各有两个钢球组成的单向控制阀（如下图所示）。当活塞杆 向左驱动时，缸体右腔进浆（单向阀 开， 单向阀闭），缸体左腔排浆（单 向阀 开，单向阀 闭）。当活塞杆向右 图 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 驱动时，缸体左腔进浆（单向阀 开，单向阀 闭），缸体右腔排浆（单向阀 开，单向阀 闭）。（见以上 工作原理图 此之外 ,在主通路上安装空气力表用来调整泵在抽吸过程中产生的波动大小。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第二章 原动机的选择 泵的原动机类型应根据动力来源、工厂或装置能量平衡、环境条件、调节控制要求以及经济效益而定。 现今电动机主要有鼠笼式和线绕式两种，三向交流鼠笼型异步电动机是石化装置用泵的主要原动机，它具有结构简单、维护方便、价格较低、体 积紧凑、启动及运行均较方便可靠的优点。但是它不能经济、方便地实现范围较广的平滑调速、运行中必须从电网吸收滞后的无功电流而使电网功率因素变低，一般不适于大型泵及调速泵，而多用于中、小型泵。 相比之下，三相交流绕线型电机和三相交流同步电机，则可用于对启动、调速、改善电网功率因数、大功率、高效率、转速恒定等有特殊要求的场合，但用于驱动泵的不多。 直流电机虽有调速性好、启动转矩大等优点，但需直流电源，造价高，维修较复杂，一般也不常用于生产装置中。 当需要改变工厂的蒸汽平衡，对装置中大型泵或需调速等特殊要求的泵，可采 用气轮机作泵的原动机。 随着石化装置技术水平及经济性的提高，采用反转离心泵或液力透平作为泵的辅助或主要原动机，以回收压力液流的可用能量；采用调速或多速电机，或采用电磁的、液力的、机械的耦合器以达到泵调速的目的等技术，近年来已应用于石化装置。 此外，在特定的情况下，也有用蒸汽机、内燃机、燃汽机等作为泵的原动机的。 然而，电机的选择还要根据某些参数才能确定最终的电机型号计算过程如下： 由已知参数可知 Q=75/P=而根据公式 F=得， F=610 4846N 其中 F 主轴所受的轴向力 A 运动活塞的截面积 P 作用在轴上的最大压力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 由以上便可得主轴的转矩 T： T=846 51 310 =据公式， P= 20，可得 P= 2 4 7 . 1 4 6 2 0 3 . 1 435=r 其中 p 为排量； M 为转矩 ； P 为最大压力； 又由 Q=1000得轴的转速 r= 1000 r= 75 170r/ 其中 Q 为流量（ L/ P 为排量（ 3r）； 最终根据以上所求的参数，可根据公式 T=9550 P= 9550709550= 取每级齿轮的传动效率为 的传动效率为 算得电机的输出功率 为 P= 7 = 一般的， Y 系列是供一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机，具有效率高、性能好、噪音低、振动小、体积小、重量轻、运行可靠、维护方便等优点。而 Y 系列电动机主要拥有启动转矩高、启动电流小等优点。 根据以上的叙述和有关计算，决定选择 三向异步 电动机 ，其功率为 速为 1440r/量为 95 1440r/p。 此系列的电动机的主要特点： 1 启动转矩高、启动电流小，效率 较高，损耗少，运行可靠，运行温度低； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 2 由于其结构型式为封闭式，因此可以在尘土飞扬、水土飞溅的环境中使用，在比较潮湿及有轻微腐蚀性气体的环境中也能有较长的使用寿命。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第三章 吸浆管与排浆管的选择与直径计 算 浆管直径计算 4Q / 1/2=4 13 60） 1/2= 20中： 液流在吸入管中的流速 取 .3 m/S=13 Q 计算流量 Q = Q/ V=75/浆管直径计算 4Q / 1/2=（ 4 20 60） 1/2= 30中： 液流在排水管中的流速 取 m/S=20 管的选择 根据工作压力和按上式求得的管子的内径，选择胶管的尺寸规格。对于频繁，经常扭者要降低 40%。胶管在使用及设计中应注意下列事项： （ 1） 胶管的弯曲半径不宜过小，胶管与管接头的连接处应留有一段直的部分，此段长度不应小于关外半径的两倍。 （ 2） 胶管的长度应考虑到胶管在通入压力 液后，长度方向将发生收缩变形，一般收缩量为管长的 3因此，胶管安装时应避免处于拉紧状态。 （ 3） 胶管在安装时应保证不发生扭转变形，为了便于安装，可沿管长涂以色纹，以便检查。 （ 4） 胶管的管接头轴线，应尽量放置在运动的平面内，避免两端互相运动时胶管收扭。 （ 5） 胶管应避免与机械上尖角部分相接触和摩擦，以免管子损坏。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第四章 泥浆泵零件选择及其强度的计算 泥浆泵零件强度的计算是按皮带传动， 电机 功率 的额定压力P=3500N/ ，流量 37 5 / m ， 柱塞 D= 0进行的。 架 机架是由 8#槽钢、平垫板、撑管、加固筋等结构件焊接而成。 体 泵体可实现吸、排水泥浆功能。泵体由 主轴、偏心套、连杆、滑套、十子头、活塞销等组成。 泵头由拉杆、柱塞、浆缸、阀座、阀盖、球阀、进浆室、排浆室、进浆胶管接头、空气室等组成。 行星轴和主轴均安有圆锥滚子轴承，既能承受向心力又能承受斜齿轮产生的轴向分力，有较高的抗弯强度。柱塞和拉杆都采用两道 C 形滑环组合密封，能承受高压，高温度 2500c ，低温 耐磨，自润滑，适用于水、水泥浆、砂浆、矿物油、酸、碱等各类介质。柱塞通过一套冷却装置降低温升，只需要把胶皮水管一端接近直通管接头，冷却水即可进入冷却水管，冷却拉杆、柱塞。 泵的进口为 25，设置在进浆室的右侧、内孔为 50，有胶管一端接进浆胶管接头，另一端接水泥浆搅拌桶出口。搅拌机的出浆口必须高于或等于进浆胶管 接头孔的高度，使浆涂顺利的被泵吸入。 泵的出口为 30，纤维编织两层高压胶管制 25接排浆室胶管接头。 杆 十字头连接处 销子强度的计算 销的类型可根据工作要求选定，用于联结的销，其直径可根据联结的结构特点按经验确定，必要时再作强度较核。 定位销通常不受载荷或只受很小的载荷，数目不能少于两个。销在每一个被联结的件内的长度约为销直径的 1，定位销的材料通常选 35、 45买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 钢，并进行硬化处理 ，根据工作需要也可以选用 301262 和 1材料；弹性圆柱销多采用 65槽口位置不应装在销子受压的一面，要在装配图上表示出槽口的方向。 设计安全销时，应考虑销剪断后要不易飞出和要易于更换。安全销的材料可选用 35、 45、 50 钢或 ，热处理后硬度为 30套材料可选用 45 钢、 3540，热处理后的硬度为 40全销的直径应按销的抗剪强度 般可取 b =（ b。 根据本设计的实际情况，选择 45 钢 d=16圆柱销。 材料： 45 号钢 机械性能： s=36000N/ b=61000N/ = s/4000N/ 1） 外加负荷 P= = = 2） 各支点反力 Z=0 P= 18 P 36 解得 ： A = 3） 各支点弯矩如图 A= 8 (4)按弯曲强度计算 从图 弯矩图可知危险短面为 C 处截面，截面 C 处的抗弯摸量 W W= 截面 C 处的弯曲应力 W W=0425 N/ 安全系数 n n= / W=24000/10425= 安全 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 图 矩图 （ 5）按剪切强度计算 由于此销为双剪切 故剪力 Q=P/2=应力 = Q/F=1182 N/ 全系数 n= / =8150/1182= 安全 式中： 许用剪应力 =8150 N/ （ 6）按挤压强度计算 挤压应力 =1237 N/ 安全系数 n= ： 挤压剪应力 5100 N/ 综上所叙连杆小头销子直径为 16足强度要求。 塞上螺纹强度计算 纹的选择和强度校核 螺纹强度 校核是假定螺纹只沿螺纹中径传力，而不受径向力的影响。而且只有半数 螺纹参加工作，螺纹工作圈数之间载荷均匀分配，内螺纹之间没有间隙。此外，本柱塞螺纹是当作松联接，及受剪切载荷作用的联接来计算的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 图 纹计算简图 材料： 45 号钢 机械性能： s=36000 N/ b=61000 N/ = s /4000 N/ 算简图见图 要尺寸 公称尺寸 d =2 内径 螺 距 s= 工作高度 h= 螺纹梯形宽度 b=2 旋上差宽 l=2.2 旋入等容 Z =1 （ 1）按弯曲强度计算 弯曲应力： =2M/2W=2225 N/ 中： M 弯矩 M=h P /2=257 N. 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 W 一圈的抗弯摸量 W= = =全系数 n= / =24000/2225= 2）按剪切强度计算 剪切应力： =2Q/（ =2 11 =1028N/中： 一圈的剪切面积 全系数 n= / =72000/1028=7 式中： 许用剪切应力 = S/5=36000/5=7200 N/ 3）按挤压强度计算 挤压应力 2Q/（ =2 11 =1343 N/ 式中： 一圈的挤压面积 （ （ 22 许用挤压应力 S/6000/8800 N/ 螺纹连接的防松方式的选择 连接螺纹通常均能满足自锁条件（），且拧紧后螺母和螺栓头部支撑面存在着摩擦力。因此，在静载荷且工作温度变化不大时，可保证连接自锁而不松退。但在冲击、振动或变载荷的作用下，或在高温、温度变化较大的情况下，仍会出现联结松动甚至松退，使机器不能正常工作甚至造成严重事故。因此，对螺纹联结必须采取有效的防松措施，以保证正常的工作。 按防松原理，螺纹联结的防松方法可分为摩擦防松、机械防松和破坏螺纹副防松等 几种。 根据本设计的实际情况，选择 摩擦 防松中的 防松 螺母 来 拧紧 防松。此处用 6170角 头防松 螺母琐定于被联结件上，防松可靠。 体壁厚强度计算和选择 材料：蠕墨铸铁 机械性能： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 b=330 N/ S=230 N/ 用安全系数 S=2 取 S = = /S =23000/（ 1） 按经验公式计算 = C=200 2/(200)+ 2. 由于环 境温度的影响，应验算热平衡时临界功率1已知条件查表 2 2 31f=1，2f=1，因为11用插值法得3f=1 111f 2f 3f=1 1 1=过查表 311工作状态的热功率小于减速器热平衡功率，因此无需增加冷却措施。 3. 行星减速器各齿轮参数 行星减速器选用 双联机构，行星轮 n=3， i=6； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 1） 中心轮 1Z 参数 1Z =30； 3m； 9 4 1 ； ， n ； 018 ； 旋向向左。 2） 行星轮 2Z 参数 2Z =30； 3m； 542 ； 24B ； n ； 018 ；旋向向左； 8 0 . 4 4 0 . 0 2 712a ； 3）行星轮 2z 参数 2z =18； 3m； 2d = 20 ;B 018 ； 旋向右旋。 2 3 8 0 0 7a V 带传动的计算 带传动是由固联于主动轴上的带轮、固联于从动轴上的带轮和紧套在两轮上的传动带组成的。当原动机驱动主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦（或啮合），便拖动从动轮一起转动，并传动一定动力。带传动具有结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲吸振等特点，所以此次设计中选用了带传动。 在带传动中，常用的有平带传动， V 带传动，多楔带传动和同步带传动等。在一般机械中，应用最广的是带传动。 V 带传动较其它带传动能产生更大的摩擦力。这是 V 带传动的主要优点。因此，我选用了 V 带传动。 (1)计算功率 =中 : 作情况系数 2)胶带型号的选择 根据 440r/参考文献 1图 8定 B 型胶带 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 (3) 传动比为 i= (4)小带轮直径 根据参考文献 1图 8 1235)大带轮直径 2dd=1- ） =100 （ =中，1 小带轮直径（ i 传动比； 弹性滑动率； 由表 8查得，大带轮直径266 (6)带速 V V= 1dd n/(60 1000)= 100 1440/ （ 60 1000 ）=s 速度在 5 25 m/s 的范围内，合适 (7) 初定轴间距 1 2 2( 1 2 23+266) 2(123+266) 778 取 608)初算胶带基准长度 0=2 ( 2 1+( 2 12/42 300+ (266+123)/2+(266(4 560) =600+取基准长度 250查参考文献 1表 8 (9) 实际中心距 a 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 a=2=300+(2 =39810)小带轮包角 1 1=180 60（ 2 1 /a =180 60 (266398 =120 合适 (11)单根胶带传递的功率 据： 440r/ 1100得 参考文献 1表 8 (12)单根胶带传递功率的增量 据 i=n1/60/255=60r/得 参考文献 1表 8 (13)胶带根数 Z=Li )( 00 = 6 . 0 5(1 . 3 2 0 . 1 5 ) 0 . 9 1 0 . 9 1 = Z=3 式中 包角系数 =参考文献 1表 8 长度系数 查参考文献 1表 8 (14)单根胶带的预紧力 0=500（ K）m 2v =500（ ） =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 式中： q皮带每米长的重量 q=m查参考文献 1表 8 (15)带轮的结构和尺寸 由所选电机的类型， 三向异步 电动机。起轴伸直径 d=38度 L=88小带轮轴孔 的直径应取 0d =38长应小于 88 由表 14得，小带轮应为实心轴。轮槽尺寸及轮宽应按表 14算，可得 11 31e=15mm，0=6 ( 1) 2B z e f =80 038 。 根据小带轮尺寸的选定，以及以上关于带轮传动的计算和减速器的结构尺寸，可得， 143mm，5e=19mm，2mm，= ( 1) 2B z e f =120 38 的设计和强度校核 材料： 40械性能：调质后 b=7500N/ s=5200 N/ =21