空气包毕业设计说明书

安徽理工大学毕业设计I三缸单作用钻井往复泵空气包设计摘要往复泵在当今社会的工农业生产上发挥着重要作用，其次还在科研和国防上面有着广泛的应用。但是往复泵自身存在的脉动流量问题对其使用性能有着明显的约束作用，因此减小往复泵中由于脉动流量产生的压力波动是至关重要的。本文主要说明了合理适当的空气包设计对于促进往复泵工作性能和减小压力波动的重要作用。根据以往的课题研究进行分析，查明不足之处从而进行深一步的课题实验理论研究，完善空气包的工作性能。文中主要通过对往复泵的整体设计和对空气包的分析研究，从而完成课题目标：优化空气包尺寸大小，然后再对空气包进行强度校核和受力分析，从而达到完善空气包作用性能的目标。空气包的设计原则和作用机理是整个课题的关键症结所在，所以我们需要在理论分析的基础上进行进一步的实验探究和优化设计，来改善往复泵的整体工作性能。关键词：往复泵，空气包，压力波动，优化设计IION THE DESIGN OF THREE CYLINDER SINGLE ACTING RECIPROCATING PUMP AIR BAGABSTRACTReciprocating pump plays an important role in industrial and agricultural production in todays society , followed by still have a wide range of applied research and defense above . But its existence reciprocating pump pulsation flow problems on its performance has a significant role constraints , thus reducing the pressure fluctuations due to reciprocating pump pulsation flows is crucial .This paper describes the reasonable and appropriate air bag designan important role for the promotion of reciprocating pump performance and reduce pressure fluctuations. Analyzed according to previous research, identify inadequacies so deep theoretical research experiment further improve the performance of air bag .This paper by reciprocating pump and the overall design of the air bag for analysis, thereby completing the subject objectives:optimize the size of the air bag,the air bag and check the strength and mechanical analysis of the effect of improved performance of the air bag to achieve the target.Mechanism and design principles is the key issue of air bag where the whole issue , so the need for further experiments to explore and optimize the design , and promote the overall performance of reciprocating pump on the basis of theoretical analysis .KEYWARDS：Reciprocating pumps, air bag, pressure fluctuations , design optimizationi目录摘要 .IABSTRACT.II1.绪论 .11.1 研究背景 .11.2 空气包的研究现状 .11.3 空气包的研究意义 .12 往复泵与空气包基本知识 .22.1 往复泵 .22.1.1 往复泵的结构和工作原理 .22.1.2 往复泵的分类 .22.1.3 往复泵的优缺点 .62.1.4 往复泵十大应用 .62.1.5 往复泵的发展 .72.2 空气包 .92.2.1 空气包的工作原理 .92.3 空气包的安装 .132.4 空气包的主要作用与维护 .152.4.1 空气包的主要作用 .152.4.2 空气包的维护 .152.5 空气包的使用 .153.三缸单作用往复泵的整体设计 .163.1 主要结构参数的选择与确定 .163.1.1 活塞平均速度 的选择 .17mu3.1.2 曲轴转数 n 和活塞行程长度 S 的选择 .193.1.3 程径比 的选取 .20D /S3.1.4 活塞杆直径 的选取 .20r3.1.5 吸入和排出管内径 和 的选取 .201d23.1.6 选择容积效率 .21v3.1.7 活塞直径 D 的确定 .22安徽理工大学毕业设计ii4.空气包设计 .234.1 排出空气室计算和主要结构尺寸确定 .234.1.1 排出空气室容积的确定 .234.1.2 空气室及管路系统共振校核 .264.1.3 增加阻力对减小容积的效果 .274.1.4 排出空气室主要结构尺寸确定 .274.1.5 排出空气室计算列表 .294.2 吸入空气室计算 .315.空气包 SolidWorks 软件绘图 .32结论 .36参考文献 .37致谢 .38安徽理工大学毕业设计11 绪论1.1 研究背景往复泵工作时需要内部设备来帮助减小排除系统水力参数的波动，空气包就可以完成这样的任务，它具有明显的吸振效果。空气包的减振效率由很多因素决定，比如：预充气压力、容积大小、泵的结构参数、安装位置以及入口颈管尺寸等。只有适当的设计和安装空气包，才能获得想象之中的减振效果。因此，计算必须预把充气气囊压力和体积设计放在首位。1.2 空气包的研究现状往复泵工作过程中，液体介质的吸入、排出这两个过程是不断交替进行的。而在变化的过程中活塞位移的瞬时流速是恒定的，工作的时间单泵室是不连续的。在多缸泵，对工作腔相位的合理安排，可以减少瞬时流量集液管排气脉动幅度，但不能使瞬时流量是绝对稳定的。所以，我们无法避免往复泵瞬时流量的脉动性。空气包是往复泵液压系统的重要组成部分。它可以帮助减小管路之中流量脉动，通过空气包内空气的压缩和膨胀特性来储藏（或放出）比平均流量多的（或少的）那部分液体来完成任务。当空气包在工作状态最好的泵和管路系统中，由于脉动流脉动衰减引起的压力将最大限度地提高了往复泵的寿命和性能。因为空气包在往复泵液压系统中起着重要的作用，所以它的作用机理和设计方法引起了更多人的深入研究。1.3 空气包的研究意义由于往复泵的特殊结构，决定了在一些特殊场合之下它必须作为专用泵来使用。往复泵中的减振空气包结构虽然简单，但却在整个液力系统中有着极其重要的作用。我们需要对往复泵的空气包作用机理和设计方法作进一步的深入研究。本文根据日常生产中空气包的常规情况，提出了实际有效的优化设计方案和减小空气包衰减特性的评价方法。本文通过对空气包的整体优化设计，强度校核和受力分析，达到了降低流量和压力波动的目的，提高往复泵从一定意义上的性能，使泵的工作来提高生产效率，吸入性能加强，使用寿命也得到了提升。安徽理工大学毕业设计22 往复泵与空气包基本知识2.1 往复泵往复泵的出现距现在已经有 2100 多年历史了，它是最早出现的一种泵类。往复泵是唯一的泵类一直到旋转式原动机出现。在旋转式原动机出现以后，转子泵和离心泵等其他类型的泵也逐渐进入人们的视野。往复泵是一种容积式泵，它的作用机理是：通过泵缸内活塞、柱塞或隔膜的往复运动，从而让缸内工作容积不断增大和缩小来输送液体或使之增压。2.1.1 往复泵的结构和工作原理往复泵结构组成：吸入阀；排出阀；泵缸；活塞；活塞杆。其中吸入阀和排出阀都是单向阀。往复泵工作原理：（1）活塞是电机驱动的曲柄连杆机构，使旋转运动的曲柄为活塞的往复运动；或者由蒸汽机直接驱动，让活塞作往复运动； （2）活塞运动状态为从右向左的时候，泵缸内形成低压，排出管内液体的压力作用会造成排出阀关闭；缸内低压作用会打开吸入阀，储罐内液体被吸入缸内；（3）当活塞运动从左到右，在气缸的流体压力增加，造成吸气阀关闭，排气阀打开向外流动。 显而易见，往复泵向液体提供能量的方式是依靠活塞的往复运动的压力能完成的。图2-1 往复泵结构2.1.2 往复泵的分类（1）按泵的工作机构分类安徽理工大学毕业设计3活塞泵：其中活塞是主要的工作部件，它在液缸内运动，通过装在它上面的防漏密封装里和液缸的内壁接触，如图(a)所示。柱塞泵：柱塞是主要工作部件，它在固定防漏填料盒中运动，由于它和液缸之间的密封装里在液缸外面所以它和液缸内壁没有接触，优点是活塞活塞泵的维护和检修了比较简单，且能产生更大的压力，如图(b)所示。隔膜泵：完成吸入和排出液体主要依靠隔膜片来回鼓动。分为单隔膜和双隔膜两种，如图(c)所示。图 2-2 按泵的工作机构分类(a)活塞泵 (b)柱塞泵 (c)隔膜泵1-活塞 2-柱塞 3-隔膜（2）按泵的作用方式分类单作用泵：泵的吸入阀和排出阀装在活塞同一侧，往复吸入过程和排出过程都只有一次，所以流量很不均匀。如图(a)所示。双作用泵：两端在液压缸阀箱，在箱每个阀具有一个单独的吸入阀和排出阀，这些阀门吸入管和排水管向公众，因此，不论活塞向左或向右运动，交替发生在活塞的吸入和排出过程的两侧，所以双作用泵的流量更均匀。如图(b)所示。差动泵：放料阀，排气阀和泵的吸入，吸入管安装两边的活塞，活塞往复一次，会有两次或两次放电过程中吸入，吸入，放电过程。差动泵的优点相比于单作用泵流量均匀，结构上比双作用泵少两个阀门，比较简单。如图(c)所示。安徽理工大学毕业设计4图 2-3 按泵的作用方式分类(a)单作用泵 (b)双作用泵 (c)差动泵（3）按传动方式分类机动泵：原动机是电动机或内燃机，并通过曲轴连杆活塞往复泵，可用于油田。直接作用泵：压缩空气或液体直接有助于泵的泵活塞的往复运动。手动泵：通过人类的杠杆作用驱动往复泵的活塞运动。由于泵功率很小，所以在现代化企业中很少使用。（4）按泵缸位置分类卧式泵：液缸的中心线和地面是平行关系。立式泵：液缸的中心线和地面是垂直关系。（5）按液缸数分类单缸泵：一台泵只有一个液缸。双缸泵：一台泵有两个液缸。多缸泵：一台泵有三个以上液缸。（6）按转动端的结构特点分类按传动端的结构特点分为：曲轴连杆机构泵、直轴偏心轮结构泵、行程调节机构泵。如下图所示：安徽理工大学毕业设计5图 2-4 往复泵的结构类型(a) 单作用活塞泵 (b) 双作用活塞泵 (c) 单作用柱塞泵 (d) 双作用柱塞泵 (e)机械作用隔膜泵 (f) 液压作用隔膜泵 ( g) 双隔膜泵 (h) 卧式曲柄泵 (i) 立式无曲泵 (j) 卧式蒸汽泵 (k) 卧式凸轮泵 (l) 水平对置式液( 气)动泵 （7）根据排出压力的大小分类低压泵： 4MPa。排P中压泵：4MPa100MPa。排（8）根据活塞每分钟的往复次数大小分