矿压水自排系统自动换向阀的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 要 在煤矿生产中，突水是仅次于煤矿瓦斯突出的严重事故。因此防治突水灾害的意义重大。而井下预先排水则是防治突水事故的主要措施之一。 本设计涉及一种换向阀，尤其涉及一种新型的矿井承压水自排系统中的二位四通自动换向阀，它是该系统的重要组成部分。目前排水设备以离心泵和潜水泵为主，但用泵排水耗电量大，成本很高，且需要专人值班，手动启、停设备，安全性较差。针对这样的技术条件，此二位四通换向阀就发挥了很大的作用，它可以用来传输三种不同压力的矿井承压水，并且有阀片耐磨耐腐蚀，抗冲击能力高并且采用三级平面密封，实现严格的 无泄漏等优点，它能适应水质不同、压力不同的矿井承压水的自动传输，且传输过程中承压水的能量损失小，与系统完美配合，实现井下承压水的绿色排放。 它设计的目的是将已探查清楚的地下含水层突水，经自排系统工作后排到地面。大大的减少了突水事故发生的可能性。 关键词： 二位四通自动换向阀 矿井承压水排放 低能耗 自排系统 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 n is a to So of is is of of of to a in a of in it is an of is is on a it be to a of It to of of in of of in It is to be of to of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 前 言 . 1 1 绪 论 . 2 设的目的和意义 . 2 题背景及意义 . 3 下防治突水事故的技术现状 . 3 井承压水形成的原因 . 4 水装置的发展方向 . 4 向阀在装置中的应用 . 5 2 基本原理简述 . 6 井承压水自排水系统的工作原理 . 6 位四通自动换向阀的工作原理 . 7 位四通换向阀基本结构简图 . 7 位四通换向阀的基本工作原理 . 7 向阀的种类 . 7 3 承压水自排系统的简要设计 . 9 压装置的简要设计 . 9 塞杆的简要设计 . 9 筒活塞的简要设计 . 9 塞与活塞杆连接结构型式 . 10 离装置的简要设计 . 10 冲装置的简要设计 . 11 液压缸的设计 . 12 管的选择 . 12 4 二位四通换向阀的设计 . 13 5 二位四通自动换向增压装置的设计 . 14 动换向增压装置的工作原理 . 14 筒的设计 . 15 体的材料 . 15 筒结构的设计 . 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 缸体的技术要求 . 15 筒内径 D 的计算 . 15 筒壁厚的计算 . 16 盖的设计 . 17 塞杆的设计和尺寸计算 . 17 塞杆的作用 . 17 塞杆的材料 . 17 塞杆的 技术要求 . 17 塞杆的结构设计 . 18 塞杆的尺寸计算 . 18 塞杆上密封圈的选择 . 18 出油口直径计算 0d . 19 能器的设计及尺寸的计算 . 19 能器的作用和原理结构 . 19 寸的计算 . 20 簧的选用 . 21 右进油口接头的选择 . 21 叉的设计 . 22 叉的材料 . 22 叉的尺寸计算 . 23 动换向增压装置与左壳体的连接形式 . 23 6 二位四通换向阀换向装置的设计 . 24 向装置的工作原理和基本结构 . 24 构 简图 . 24 本原理 . 24 向轴结构的设计 . 25 向轴结构设计和作用 . 25 向轴尺寸大小的选择 . 25 承的选择 . 26 右陶瓷阀片的设计 . 26 瓷阀芯的优点 . 26 瓷阀芯材料的选择 . 26 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 陶瓷阀片的工作原理和简图 . 27 寸的简单确定 . 28 门的结构设计需注意的几点 . 29 端盖的设计 . 29 端盖的作用 . 29 端盖的形状和结构的设计 . 29 端盖管接头的选择 . 29 端盖尺寸的计算 . 30 端盖螺栓个数的确定 . 30 密封垫圈的选择 . 31 密封垫圈的选择 . 31 7 油液的选取和污染的控制 . 32 液的选取 . 32 染的危害 . 32 染的原因 . 32 染控制的主要措施 . 32 8 液压系统中需要重视的几个问题 . 34 压元件的失效方式 . 34 压系统设计中的节能问题 . 34 压系统中的能耗损失的分类 . 34 能的主要途 径 . 34 压系统中的冲击、震动和噪声控制 . 35 压冲击 . 35 止液压冲击的措施 . 35 动和噪声的污染 . 36 染的原因和危害 . 36 动和噪声的防治和改进措施 . 36 结 论 . 38 致 谢 . 39 参考文献 . 40 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 言 毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学 习阶段 ,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程，是对大学期间所学专业知识的全面总结。 本人毕业设计题目为二位四通换向阀的设计。在毕业设计前期，我温习了很多的专业知识，并查阅了关于阀体和矿井承压水的很多资料；在毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行阀体各个部分的进行了原理的疏通、结构的设计和尺寸的确定等；在毕业设计后期，主要进行设计手稿的电子排版整理，并得到老师的审批和指正，使我圆满地完成了设计任务，在此我表示衷心的感谢。 毕业设计的两个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、 论文撰写以及外文的翻译，使我加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。在绘图时熟练掌握了 制图软件，以及多种结构设计软件。以下所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。由于自己水平有限，难免有不妥和疏漏之处，敬请各位老师批评指正。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 绪 论 设的目的和意义 毕业设计是对大学期间所学知识的一次总的检验和巩固，是一次很好的理论联系实际的锻炼，是大学教学的重要实践性环节，相比以前的几次课程设计，毕业设计对所学基础知识和专业知识的涉及面更加广泛，是知识与实践的有机结合，也是对四年大学生活和学习的一个总结。做好本次毕业设计可以为以后的工作打下坚实的基础和积累丰富 的经验 因此本次毕业设计具有很重要的意义。 1、毕业设计的目的 通过本次毕业设计，使达到以下几个效果： （ 1）巩固、扩大、深化学生以前所学的基础和专业知识； （ 2）培养学生综合分析、理论联系实际的能力； （ 3）培养学生调查研究、正确熟练运用国家标准、规范、手册等工具书的能力； （ 4）锻炼进行设计计算、数据处理、编写技术文件、绘图等独立工作能力。 总之，通过毕业设计使学生建立正确 的设计思想，初步掌握解决本专业工程技术问题的方法和手段，从而使学生受到一次工程师的基本训练。 2、毕业设计的主要内容和要求 本次毕业设计的题目是比较新型的题目，但又同液压缸的工作原理很像，因此本次设计主要是依据液压缸来设计的。具体设计内容和要求如下： （ 1）调查和查阅现在煤矿的防治突水的方法，收集并分析各种防治措施的先进技术、发展趋势以及有关的科技动向； （ 2）查阅资料并进行本毕业设计的原理分析； （ 3）进行总装配图的设计和计算； （ 4）进行零部件的设计和计算； （ 5）编制设计技术说明书一份和图纸若干。 3、本次毕业设计的程序和时间安排 毕业设计是实践性的教学环节，由于时间的限制，本次毕业设计不可能按工厂的设计程序来进行，具体的说，可以分以下几个阶段： （ 1）实习阶段，通过毕业实习实地调查、研究、收集有关资料，掌握数控电火花线切割加工技术，了解机床的结构、工作原理和设计的基本要求，花两周时间； （ 2）制定方案、总体设计阶段，花两周时间； （ 3）计算和技术设计阶段，绘制图纸，整理设计说明书，花三周时间； （ 4）答辩阶段，自述设计内容，回答问题。 最后，由于专业知识的有限 ,实际生产经验不足 ,所以在设计中难免出现了 错误与不足。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 题背景及意义 中国大部分矿区复杂的水文地质和构造地质中比较严重的突水事故，在煤矿的生产中，突水是仅次于煤矿瓦斯突出的严重事故。而我国煤矿突水灾害的基本特点是：分布广、发生频次高、破坏损失严重。据初步调查统计，全国统配煤矿的 624 对矿井中，有 272 对矿井受水灾威胁。突水灾害广泛发生在十几个省 (市、自治区 )的 70 多个煤矿。 1955 2000 年，全国煤矿发生较严重的突水灾害约 1500 次，造成淹井事故 260 多次，至少造成 4600 多人死亡，减少出煤约 1 8 亿 t。而且还早成了很多的人员伤亡，严重 的突水灾害，除造成人员伤亡和经济损失外，还破坏矿区地下水、地表系统，甚至引起地面塌陷，影响矿区及周围生态坏境，因此要高度重视突水的防治。导致我国煤矿突水事故的原因非常复杂，除自然条件、管理水平比较低外，还有与生产技术和防治能力比较差有密切的关系。此题目的设计就是针对这一现状，充分利用地下含水层的压力，然后利用本身水压力将突水排到地面，因此此自排系统可在一定程度减少煤矿的开采成本。而主要部件之一的换向阀也是很重要的一部分。 下防治突水事故的技术现状 目前国内防治突水的技术措施主要有以下几种： 1、地 面防水，包括修筑防洪沟、河流改道或河流防渗、封填老窿井口。 2、井下防水治水，包括采掘前钻孔探水、阻断水路隔绝水源（主要采用水闸门阻绝水源、采用水闸墙阻断水源、采用注浆堵水、采用封闭水泵房）。 3、预先排水、疏干降压，包括地面钻孔疏干降压、井下钻孔疏干降压、利用巷道疏干。 限于技术条件，目前还无法辨识突水前兆信息进而进行预警；因此，预先排水、疏 干降压仍是矿井防治水灾害的主要方法。目前排水设备以离心泵和潜水泵为主，但用泵排水耗电量大，成本很高，且需专人值班，手动起、停设备，安全性较差。 而在预先排水中利用水泵 排水又占有主导地位。现在的水泵排水技术已有很大的进步，如在国外 潜水泵的扬程可达 351000m，排水量达1265000m3/h。值得称道的是，国外矿井疏干工作正在逐渐采用计算机自动控制，这使疏干技术的水平大大提高了一步。但是，由于矿井排水成本越来越高，更进一步加剧了能源紧张问题。另一方面， 矿井排水一直以来都是煤矿用电的大户。据统计，在我国的煤炭行业中，矿井排水用电量占原煤生产总耗电量的 18%41%，一般为 20%左右。如永荣矿务局 1996 年矿井原煤生产用电共 5230万 中主排水泵用电 986 万 矿井原煤生产用电的 又如华丰煤矿属大水矿井，矿井正常涌水量 13水电耗居高不下， 2006 年矿井全年生产实耗电量 4264 7124万 中排水耗电量为 2200 万 总耗电量的 45 ，吨煤排水电费 7 5 元左右，年排水电费 1000 万元以上。 在我国的煤矿生产中，排水装置的运行效率很低。因此，探讨矿井新的排水技术，对于节约能源用电，节约煤矿开采成本具有重大的意义。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 井承压水形成的原因 矿井水源分为地面水和地下水： （ 1）地面水引起的矿井水灾。矿井附近有江河、湖泊、 池塘、水库、沟渠等积水，以及季节性雨水时，当水位暴涨，超过矿井井口标高而涌入井下，或由裂隙、断层或塌陷区渗入井下造成水灾，这种水源叫地表水。受这种水危害的情况，一般有以下几种： 1）位于低洼地带的矿井，由地表水冲破矿井周围围堤而流入井口，或由于歼石山、炉灰等推积位置选择不当，被洪水或雨水长年冲刷到附近的江河当中，使河床增高或造成河水超过堤或拦洪坝直接进入井口。这种地表水来势凶猛，而且伴随许多泥沙、砾石。如防备不当，常造成淹井事故； 2）地表水与松软的沙砾岩层相通，当井筒掘进穿透冲积层含水层时，地表水将顺着砂 砾岩层的裂隙涌入井下造成淹井； 3）地表水与煤层顶底板的含水层相连通或由断层沟通，地表水通过含水层或断层进入井巷，致使发生水灾事故； 4）煤层采掘以后，冒落带一旦进入老窑或与地表水系沟通，也会发生地表水涌入矿井，造成水灾事故。 （ 2）地下水引起的矿井水灾。地下水包括地下含水层水、溶洞、断层水、老空水等。地下水造成水灾的情况，一般有以下几种： 1）地下的砾岩层，流沙层和具有岩溶的石灰岩层，都含有大量积水，称为含水层。当采掘工作接近或穿透这种积水区时，就会造成透水事故； 2）断层及其附近的岩层均比较破碎，在这种 破碎带内有时含水或与地表水、含水层沟通，掘进时，碰到这种情况容易造成突水事故。 3）已采掘的旧巷及空洞内，常有大量积水，称为老空水。老空水常为矿井水灾事故的主要原因。老空水特点是水压大，一旦掘透，来势凶猛，具有很大破坏性。 水装置的发展方向 虽然预先排水中利用水泵排水现在占有主导地位，而且水泵排水技术已有很大的进步，但是水泵在井下并不能像我们想象的那样完美，它耗能大、有污染，而且在井下复杂的情况下需要电力的支持才能正常的工作，并不能很好的与现在所提倡的绿色环保的理念完美的结合，这就需要一个更好的方 法去完成井下承压水的排放，也就揭示了未来井下排水系统应该努力的方向。本系统就提供了一个很好的方向， 此次设计的承压水自排系统就是在这个基础上构思的，它与现在煤矿所用的排水泵有着很大的区别。它不是利用电能带动水泵将地下含水层排出水面，而是利用地下含水层本身的压力经自排泵工作后自行排出水面。它的工作原理类似于液压缸的工作原理。据初步计算自排泵排出的突水可占总突水总量的 2/3 左右，因此这对煤矿用电量的减少也是十分可观的。我想这是未来这方面发展的重要方向之一。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 向阀在装置中的应用 所谓的换向阀是为了改变活塞 的运动方向的，使活塞能自行的往返运动。此换向装置既不采用利用油泵控制油压来实现换向，也不采用电磁结构实现换向，而是利用自排泵活塞杆自身的动力来实现换向的。因此此换向装置的设计对节省能源，节约成本有着重要的意义 ,这也是此自排水系统的亮点之一，巧妙的把承压水的压力转化为自身换向的动力，在节能方面起到了很大的作用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 基本原理简述 井承压水自排水系统的工作原理 矿井承压水自排系统总体图如图 2示： 图 2矿井承压水自排系统总体图 由图可知，矿井承压水自排系统的工作原理如下：本设计的矿 井承压水自排系统的工作原理为：打开总开关 26，矿井承压水通过低压水管 22 及其上的第一单向阀 18、第二单向阀 19 进入左缸体 1和右缸体 2，然后打开工作开关 25，矿压水通过低压水管 22、换向阀套 13 上的进水口 8 并经换向阀套 13 上的进出水口 9、水管 23 进入环形空腔 4，推动增压装置活动块 3 往右运动，使环形空腔 5内的水经水管 24、换向阀套 13 上的进出水口 10 和排水口 12 流入水仓；增压装置活动块 3 向右运动使右缸体 2 里面的水压力升高，迫使第二单向阀 19 关闭、第四单向阀 21 打开，高压水经过第四单向阀 21 流入高压水管道 27，再 经高压水管道 27 送到地面。同时第一单向阀 18 处于打开状态，第三单向阀 20 处于关闭状态。增压装置活动块 3 运动到右端，其端部的凹槽推动右液压油油缸的小柱塞 7 向右运动，通过右输油管 17 使换向阀套 13 右端压力升高，由右蓄能器 16 蓄能，达到一定压力后，换向阀芯 14 克服限位钢球的阻力向左移动，实现换向。矿井承