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摘 要
液压泵作为液压系统的动力装置，越来越受到人们的关注，因为它的性能的好坏直接影响整个液压系统的工作可靠性。被广泛应用于冶金、矿山、锻压、注塑、船舶、重型等机械设备中。但在实际生产中还不能解决很好地流量脉动、刚性和柔性冲击等问题。平衡式径向柱塞泵的设计可以很好地解决流量脉动、刚性和柔性冲击等问题。通过设计使此泵在结构功能上能够适应现代化生产高要求的专用泥浆泵。
泥浆泵（Mud Pump）也是一种宽泛的泵的一个通俗概念，不同的地域，习惯，最终涉及的泵型不会一样，本词条所阐述的泥浆泵是多数意义上的的一种泵型。事实上，污水泵，渣浆泵等一些非清水泵和泥浆泵在叫法上也有通用的时候。
本设计是根据给定设计参数完成专用泥浆泵泵结构设计，主要包括带轮、泵的结构设计。确定出几何参数，绘制并检查投影图，采对泵进行结构设计，绘制了装配图和部分零件图，并对轴进行了强度校核计算。
关键词：泥浆泵，专用泥浆泵，结构设计
Abstract
The hydraulic pump as the power device of hydraulic system, more and more attention, because of its working reliability will directly influence the performance of the whole hydraulic system. Widely used in metallurgy, mining, forging, injection molding, shipbuilding, heavy machinery and other equipment. But in actual production is not properly resolve the flow pulsation, rigid and flexible impact problems. Better solve the problem of flow pulsation, rigid and flexible impact design balanced radial piston pump can. Through the design of the pump 2X-70 rotary vane vacuum pump can meet the high requirements of the modernized industry structure function.
Vacuum pump with mechanical, physical, chemical, physical and chemical method for pumping the container, in order to obtain and maintain a vacuum device. Vacuum pumps and other equipment (such as a vacuum container, vacuum valve, vacuum measuring instruments, the connection pipelines) consists of vacuum system, widely used in electronics, metallurgy, chemical industry, food, machinery, pharmaceuticals, aerospace and other departments.
The design is based on the rotary vane vacuum pump structure design to complete a given design parameters, including the structure design of belt wheel, pump. To determine the geometric parameters, and check the projection mapping, mining design the structure of the pump, drawing the assembly drawing and parts drawing, and for the strength calculation.
Keywords: pump, design, structure
目 录
摘 要 II
Abstract III
绪 论 1
1.1泥浆泵简介 1
1.2工作原理 1
1.3泥浆泵的性能 2
1.4泥浆泵的分类 2
第2章 结构与工作原理 3
2.1 结构 3
2.2 工作原理 3
第3章 泥浆泵总体设计 5
3.1 设计参数 5
3.2 电动机的选择 5
3.3 总体传动结构设计 6
第4章 泥浆泵主要零部件的设计 7
4.1 带传动设计 7
4.2选择带型 8
4.3确定带轮的基准直径并验证带速 8
4.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 9
4.5确定带的根数z 10
4.6确定带轮的结构和尺寸 10
4.7带轮结构设计 11
4.8确定带的张紧装置 13
4.9计算压轴力 13
4.10轴的结构设计计算 21
4.10.1 按扭转强度条件计算 24
4.10.2按刚度条件计算 25
4.10.3 精确校核轴的疲劳强度 25
4.11 轴承选取设计计算 28
4.11.1 轴承的设计参数 28
4.11.2 轴承的当量动载荷计算 28
4.12键的选择、键的校核 29
第5章 典型零件（带轮）加工工艺设计 31
5.1 零件的分析 31
5.1.1 零件的作用 31
5.1.2 零件的工艺分析 31
5.2 工艺规程的设计 32
5.2.1 基准的选择 32
5.2.2制定工艺路线 32
5.2.3机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 32
5.3 确定切削用量及基本工时 32
第6章 泥浆泵的保养与维护 40
6.1 泥浆泵的保养 40
6.2 泥浆泵防止过载的方法 41
6.3 常见故障及消除方法 42
总 结 44
参考文献 45
谢 辞 46
绪 论
1.1泥浆泵简介
泥浆泵，是指在钻探过程中向钻孔里输送泥浆或水等冲洗液的机械。泥浆泵是钻探设备的重要组成部分。
在常用的正循环钻探中﹐它是将地表冲洗介质──清水﹑泥浆或聚合物冲洗液在一定的压力下，经过高压软管﹑水龙头及钻杆柱中心孔直送钻头的底端，以达到冷却钻头、将切削下来的岩屑清除并输送到地表的目的。
常用的泥浆泵是活塞式或柱塞式的，由动力机带动泵的曲轴回转，曲轴通过十字头再带动活塞或柱塞在泵缸中做往复运动。在吸入和排出阀的交替作用下，实现压送与循环冲洗液的目的。
1.2工作原理
泥浆泵是在钻探过程中，向钻孔输送泥浆或水等冲洗液的机械。泥浆泵是钻探机械设备的重要组成部分。它的主要作用是在钻进过程中将泥浆随钻头钻进注入井下，起着冷却钻头，清洗钻具、固着井壁、驱动钻进，并将打钻后岩屑带回地面的作用。在常用的正循环钻探中﹐泥浆泵是将地表冲洗介质─清水﹑泥浆或聚合物冲洗液在一定的压力下﹐经过高压软管﹑水龙头及钻杆柱中心孔直送钻头的底端﹐以达到冷却钻头﹑将切削下来的岩屑清除并输送到地表的目的。常用的泥浆泵是活塞式或柱塞式的﹐由动力机带动泵的曲轴回转﹐曲轴通过十字头再带动活塞或柱塞在泵缸中做往复运动。在吸入和排出阀的交替作用下﹐实现压送与循环冲洗液的目的。
1.3泥浆泵的性能
泥浆泵性能的两个主要参数为排量和压力。排量以每分钟排出若干升计算﹐它与钻孔直径及所要求的冲洗液自孔底上返速度有关﹐即孔径越大﹐所需排量越大。要求冲洗液的上返速度能够把钻头切削下来的岩屑﹑岩粉及时冲离孔底﹐并可靠地携带到地表。地质岩心钻探时﹐一般上返速度在0.4～1米/分左右。泵的压力大小取决于钻孔的深浅﹐冲洗液所经过的通道的阻力以及所输送冲洗液的性质等。钻孔越深﹐管路阻力越大﹐需要的压力越高。随着钻孔直径﹑深度的变化﹐要求泵的排量也能随时加以调节。在泵的机构中设有变速箱或以液压马达调节其速度﹐以达到改变排量的目的。为了准确掌握泵的压力和排量的变化﹐泥浆泵上要安装流量计和压力表﹐随时使钻探人员了解泵的运转情况﹐同时通过压力变化判别孔内状况是否正常以预防发生孔内事故。
1.4泥浆泵的分类
泥浆泵分单作用及双作用两种型式﹐单作用式泥浆泵在活塞往复运动的一个循环中仅完成一次吸排水动作。而双作用式泥浆泵每往复一次完成两次吸排水动作。若按泥浆泵的缸数分类﹐有单缸﹑双缸及三缸3种型式。 污水泥浆泵是单级单吸立式离心泵,主要部件有蜗壳、叶轮、泵座、泵壳、支撑筒、电机座、电动机等组成。蜗壳、泵座、电机座、叶轮螺母是生铁铸造、耐腐蚀性较好,加工工艺方便。叶轮为三片单园弦弯叶,选用半封闭叶轮,并采用可锻铸铁、所以强度高,耐腐蚀;加工方便,通过性好,效率高。为了减轻重量和减少车削量、泵轴是优质碳素钢冷拉园钢制造。泥浆泵座中装有四只骨架油封和轴套,防止轴磨损,延长轴的使用寿命。本泥浆泵可垂直或倾斜使用,占地面积小,蜗壳需埋在工作介质中工作,容易启动,不需引水,旋转方向应从电机尾部看是顺时针方向工作。总机长度备有各种规格,以便使用单位根据用途因地制宜地选用。
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第2章 结构与工作原理
2.1 结构
泥浆泵由动力段和液力端两大部分组成。动力端的功能，是将动力机的回转运动转变为活塞(或柱塞)的直线往复运动。它包括传动离合装置、变速减速装置和曲柄连杆。它们的相互位置与安排决定着泵的总体结构型式，决定着泵的驱动方案及结构方案的选择。动力端的主要零部件包括皮带轮，离合器曲轴箱体及其中的传动轴，齿轮副，曲轴，连杆及十字头滑块。液力端油泵头体、缸套、活塞、活塞杆吸入阀和排出阀等组成，它的作用是通过活塞在缸套中作往复运动形成液缸容腔变化，完成能量转化，实现吸入和排出液体。
此泵曲轴箱由两极齿轮变速机构和曲柄连杆机构组成。曲轴箱的输入轴和输出轴通过牙钳联轴器对接传动。当曲轴箱的输入轴上的双联变速齿轮分别和曲轴上的对应齿轮相啮合，曲轴可得到快慢两级转速。加上变速箱的四级变速。曲轴上总共可获得8级转速，实现8级变速。液力端属于直通式结构，便于制造，装配精度高。
2.2 工作原理
对单作用泵来说其工作原理可简化下图说明：
图2-1为单缸单作用泵工作原理示意图。它由滤水器l、吸入阀2、泵缸3(即工作腔室)、活塞4、活塞杆5、十字头6、连杆7、曲柄轴8、曲柄销9、排出阀10、排出管道11等主要零部件组成。
图2-1 工作原理示意图
1．滤水器 2.吸入阀 3. 泵缸 4.活塞5.活塞杆6 .十字头 7. 连杆8. 曲柄轴 9. 曲柄
10.排出阀 11.排出管道
通常以十字头为分界线，靠近泵缸一端称为泵的液力端，靠近动力输入一端称为泵的动力端。
动力机通过皮带、皮带轮、齿轮等传动件带动主轴旋轮，曲柄轴8以角速度。随主轴一起转动，同时曲柄轴一端相连的连杆7随着曲柄轴的转动带动连杆另—端的十字头6作往复运动，十字头通过与它相连的活塞杆5带动活塞4作往复运动，从而实现容腔3的容积有规律地变化。
当活塞由泵缸的左端位置(左死点)向右方移动时，活塞左端泵缸容积不断变化。由于泵缸是密闭容腔，不与外界大气相通，所以左边缸室内压力降低，形成负压（低于大气压力)，吸水池中的液体在液面大气压力的作用下，挤开吸入阀进入泵缸，挤开吸入阀进入泵缸，直到活塞移至最右边位置(右死点)为止。这一工作过程称为泵的吸入过程．当活塞到达右死点后(即曲柄转过rad)工作液停止吸入，吸入阀在自重和弹簧力作用下被关闭，活塞向左方(向液力端)移动，这时液力端一边泵缸的容积缩小工作液受挤压，缸内压力逐渐加大，挤开排出阀，液体排出，进入排出管道，这—过程称为泵的排出过程。活塞在一次往复过程中，此单作用泵吸入和排出液体一次，活塞不断循环往复运动使液以体不断吸入和排出。由泥浆泵的工作过程可以得出:泥浆泵是一个往复泵，它之所以能够实现吸、排液体，是由于活塞在泵头体内作往复运动.使泵头体工作腔的容积发生周期性变化，从而使吸入管产生真空，使排出管压力升高。由于泥浆泵是借助于工作腔容积变化进行吸、排液体的，所以泥浆泵也是一种容积式泵。
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