机械073设计-XQB小型泥浆泵的结构设计带CAD图纸
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共69页)
编号：22086520
类型：共享资源
大小：1.05MB
格式：ZIP
上传时间：2019-09-18
上传人：QQ24****1780
认证信息
个人认证
王**（实名认证）
浙江
IP属地：浙江
50
积分
- 关 键 词：
-
机械
设计
xqb
小型
泥浆泵
结构设计
cad
图纸
- 资源描述：
-
机械073设计-XQB小型泥浆泵的结构设计带CAD图纸,机械,设计,xqb,小型,泥浆泵,结构设计,cad,图纸
- 内容简介：
-
黑龙江科技学院毕业设计（论文）任务书姓名： 任务下达日期： 年月日设计（论文）开始日期： 年 月 日设计（论文）完成日期： 年 月 日一、设计（论文）题目：XQB小型泥浆泵的结构设计 二、设计的目的和意义：此类泥浆泵是输送水泥浆和砂浆介质的灌用工程设备。可用于坝基工程防渗和加固，切断渗流及提高坝体整体性和抗滑稳定性。可用于基坑支护和边坡治理，提高支护结构后土体的强度，减少基坑的渗水量，防止邻近建筑物沉降及维护边坡稳定。可用于对建筑地基加固，对地基进行加固或纠偏处理等等。因此，灌用泥浆泵具有非常广泛的应用场所，是不可缺少的工厂机械设备。随着中西部地区的大开发，对黄河、长江及澜沧江、金沙江等各水系的开发利用和综合治理。黄河小浪底、广西龙潭水电站等及铁路、隧道、高速公路的修建，灌用泥浆泵已成为一种不可缺少的配套设备。 三、设计（论文）主要内容：（1） XQB小型泥浆泵的整体结构设计及其总装图和布置图以及具体零件图的绘制（二张零号图，一张一号图，三张三号图，合计三张零号图）（2）具体设计过程及其合理性的文字说明。四、设计目标：完成对XQB小型泥浆泵的总体结构设计，主要是设计合理的减速装置使泵的总体体积和重量较小，以及选用适当的耐磨材料和密封装置，能够提高泥浆泵的使用寿命。五、进度计划： 2007年3月13日至3月31日进行为期3周的生产实习；4月1日至4月20日完成对设计题目的资料收集与查询；4月21日至5月31日完成对设计图纸的绘制；6月1日至6月20日完成毕业设计说明书的编写；6月21日至6月24日最后的审稿及说明书和图纸的打印。 六、参考文献资料：1 濮良贵，纪名刚.机械设计.第六版.北京：高等教育出版社，20012 崔忠圻. 金属学及热处理. 北京: 机械工业出版社, 19893 章宏甲.液压传动.北京：机械工业出版社，19924 往复泵设计编写组.往复泵设计.北京：机械工业出版社，19995 中国机械工程学会.中国机械设计大典编委会.中国机械设计大典.南昌：江西科学技术出版社，20006 赵怀文,陈智喜.液压与气动.北京:石油工业出版社,19897 朱俊华,战长松.往复泵.北京:机械工业出版社,19908 卜炎.螺纹联结设计与计算.北京：高等教育出版社，1993 9 陈允中，曹占友，邓国强，黄红梅.泵手册.北京：中国石化出版社，200110 王启平.机械制造工艺学.第四版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，199911 崔洪斌.中文版AUTOCAD2004机械图形设计.北京：清华大学出版社，200312 陆玉.机械设计课程设计.第三版.北京：机械工业出版社 ，2000 13 徐灏.机械设计手册.第三版.北京：机械工业出版社，200014 机械零件设计手册.第四版.北京：冶金工业出版社，198215 范顺成.机械设计基础.第三版.北京：机械工业出版社，200316 汪凯.机械工业基础标准应用手册.北京：机械工业出版社，200117 雷天觉.液压工程手册.第二版.北京：冶金工业出版社，198218（苏）B.A.费迪尤金.钻井法凿井.北京：煤矿工业出版社，198014（美）约翰逊RC.机械设计综合.陈国闲等.北京：冶金工业出版社，198215 范顺成.机械设计基础.第三版.北京：机械工业出版社，200316 汪凯.机械工业基础标准应用手册.北京：机械工业出版社，200117 雷天觉.液压工程手册.第二版.北京：冶金工业出版社，198218（苏）B.A.费迪尤金.钻井法凿井.北京：煤矿工业出版社，198019 赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.第二版.北京：机械工业出版社，2000.1020 华楚生.机械制造技术基础.第二版.重庆：重庆大学出版社，2003.721 傅水根.机械制造工艺基础.第二版.北京：清华大学出版社，200422 孙恒，陈作模.机械原理.第六版.北京：高等教育出版社，200023 刘鸿文.材料力学.第三版.北京：高等教育出版社，1991 指 导 教 师： 院（系）主管领导： 年 月 日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AbstractFed sludge pump is widely used in the application of dam reservoirs, coal mine, tunnels filled, length of the highway, construction of foundation reinforced, and so on, with the development of the national economy, the demand of such sludge pump is also growing.In recent years, fed by sludge pump research and development is growing fast, but there are still the existence of many problems : First, the average no-fault sludge pump shorter working hours, up to several hours; Second, the weight and size generally larger field handling inconvenience; Third is the replacement of sealed pieces over a longer period of time. Responding to the above questions, this design has specific solutions to address the short life of the sealed, the key is to choose suitable materials and sealed reasonable structure; In order to make the overall weight pump, we must completely abandon the traditional slowdown, replaced by advanced slowdown, The design chosen is the large transmission planetary reducer than paved, and under great Dailun planetary reducer, both can be achieved faster purposes, and to reduce the overall weight pump.Key: sealed pieces planetary reducer pressure flow piston 目 录摘要1Abstract2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134.1 机架134.2 泵体134.3 连杆十字头连接处销子强度的计算144.4 柱塞上螺纹强度计算164.4.1螺纹的选择和强度校核164.4.2螺纹连接的防松方式的选择174.5泵体壁厚强度计算和选择184.6 空气室容积及强度计算和选择184.7 减速器的选择和计算204.8 V带传动的计算234.9 轴的设计和强度校核264.9.1 估算轴径d274.9.2轴的受力分析274.9.3 验算轴径314.10轴承选择314.10.1轴承寿命计算324.10.2静载荷计算324.11 轴上键的选择334.11.1 平键的选择334.11.2 平键的强度校核334.11.3 花键的选择344.11.4 花键的强度校核344.12活塞密封圈的选择344.13. 泵的润滑35第五章 泵的使用和维护365.1用途365.2结构365.3安装365.4 维护与保养37第六章XQB75/3.5型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05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CAD/CAM技术的应用，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CAD系统，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：1.经济耐用可靠，质优价廉；2.体积小，重量轻，便于搬运；3.密封件更换时间短，使用寿命长；4.操作简单，维修方便；5.适用于坝基工程，岩基帷幕灌浆等多种场合；6.动力为电机。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F2打开，单向阀F4关闭），缸体左腔排浆（单向阀F3打开，单向阀F1关闭）。当活塞杆向右图1.1驱动时，缸体左腔进浆（单向阀F1打开，单向阀F3关闭），缸体右腔排浆（单向阀F4打开，单向阀F2关闭）。（见以上工作原理图1.1）除此之外,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。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/min，P=3.5Mpa.而根据公式F=AP可得， F=3.53.14=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由以上便可得主轴的转矩T： T=Fr=484651=247.146N.m根据公式， P=，可得 P= =443.45/r 其中p为排量； M 为转矩 ； P为最大压力； 又由Q=，可得轴的转速r=， r= =170r/min； 其中Q为流量（L/min）； P为排量（/r）；最终根据以上所求的参数，可根据公式T=9550 求得轴的输出功率 P= = =4.39Kw；取每级齿轮的传动效率为0.97，带的传动效率为0.92。可算得电机的输出功率为P= =5.08Kw。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Y132S-4型三向异步电动机，其功率为5.5Kw，转速为1440r/min，重量为95Kg。即Y132S-4，5.5Kw、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；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。第三章 吸浆管与排浆管的选择与直径计算3.1吸浆管直径计算dx=（4Q/vX）1/2=490.90/（3.141360）1/2=0.180mm取20mm式中：vX液流在吸入管中的流速 取vX=1.3 m/S=13 dm/S Q计算流量Q=Q/V=75/0.825=90.90L/min3.2排浆管直径计算dp=（4Q/vp）1/2=（490.90/（3.142060）1/2=0.272mm取30mm式中：vp液流在排水管中的流速 取vp=2m/S=20 dm/S3.3浆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3-4%。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。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5.5Kw，泵的额定压力P=3500N/cm2 ，流量，柱塞D=0mm来进行的。4.1 机架 机架是由8#槽钢、平垫板、撑管、加固筋等结构件焊接而成。4.2 泵体 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250，低温-100，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，设置在进浆室的右侧、内孔为，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，纤维编织两层高压胶管制，接排浆室胶管接头。4.3 连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1-2倍，定位销的材料通常选35、45钢，并进行硬化处理，根据工作需要也可以选用30CrMnSiA、1Cr13、2Cr13、H62和1Cr18Ni9Ti等材料；弹性圆柱销多采用65Mn，其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T8A、T10A等，热处理后硬度为30-36HRC；销套材料可选用45钢、35SiMn、40Cr等，热处理后的硬度为40-50HRC。安全销的直径应按销的抗剪强度b进行计算，一般可取b =（0.6-0.7）b。根据本设计的实际情况，选择45钢d=16mm的圆柱销。材料：45号钢机械性能：s=36000N/cm2 b=61000N/ cm2= s/1.5=24000N/ cm2（1） 外加负荷P=D2P/4=5.52200/4=4749.25N（2） 各支点反力FA，FBZ=0FA+ FB= P=4749.25NMA=018 P36 FB=0解得：FB=2374.625N FA =2374.625N（3） 各支点弯矩如图4.1MA=MB=0MC=18FA=4274.3N.cm (4)按弯曲强度计算从图4.1的弯矩图可知危险短面为C处截面，截面C处的抗弯摸量WW=0.1d3=0.11.63=0.41 cm 3截面C处的弯曲应力WW=MC/W=4274.3/0.41=10425 N/ cm2 安全系数nn=/ W=24000/10425=2.3 安全图4.1 弯矩图（5）按剪切强度计算由于此销为双剪切故剪力Q=P/2=2374.625N剪应力=Q/F=2374.625X4/1.62=1182 N/ cm2安全系数n=/ =8150/1182=6.9 安全式中：许用剪应力=8150 N/ cm2 （6）按挤压强度计算挤压应力JYP/FJY=4749.25/1.6X2.4=1237 N/ cm2 安全系数n= JY /JY=5100/1237=4.12 安全式中：JY挤压剪应力JY=5100 N/ cm2 综上所叙连杆小头销子直径为16mm满足强度要求。4.4 柱塞上螺纹强度计算4.4.1螺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。图4.2 螺纹计算简图材料：45号钢机械性能：s=36000 N/ cm2b=61000 N/ cm2 = s /1.5=24000 N/ cm2计算简图见图4.2主要尺寸公称尺寸 d =2 cm 内径 d1= 1.7835 cm 螺 距s=0.2 工作高度h=0.10825 螺纹梯形宽度b=2htg300 =0.15 旋上差宽l=2.2 cm 旋入等容Z =2.2/0.2=11（1）按弯曲强度计算弯曲应力：=2M/2W=2X257/11X0.021=2225 N/ cm2式中：M弯矩M=h P /2=0.108254749.25/2=257 N. cm W一圈的抗弯摸量W=d1b2/6=1.7835 0.152/6=0.021 cm3安全系数n= /=24000/2225=10.7（2）按剪切强度计算剪切应力：=2Q/（ZF）=24749.25/（110.84）=1028N/cm2式中：F一圈的剪切面积F=d1b=3.141.78350.15=0.84 cm2安全系数n= /=72000/1028=7式中：许用剪切应力= S/5=36000/5=7200 N/ cm2（3）按挤压强度计算挤压应力JY =2Q/（ZFJY）=24749.25/（110.643）=1343 N/ cm2 式中： FJY一圈的挤压面积FJY=（d2 d12）/4=（22 1.78352）/4=0.634cm2安全系数n= JY /JY=28800/1343=21.45 安全 JY许用挤压应力JY= S/1.25=36000/1.25=28800 N/ cm24.4.2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GB/T6170-2000六角头防松螺母琐定于被联结件上，防松可靠。4.5泵体壁厚强度计算和选择材料：蠕墨铸铁 机械性能： b=330 N/ cm2 S=230 N/ cm2许用安全系数S=23.5 取S =3.5则= /S =23000/3.5=6571.429 N/ cm2实际壁厚=8 mm=0.8cm（1） 按经验公式计算= r1P/(0.6p)+C=2002/(6571.43-0.6200)+0.8= 0.662cm0.8 cm式中：r1_缸的内半径r1=2 cmC_考虑腐蚀和铸造偏心的壁厚附加量C=0.10.8 cm 取C=0.4 cm（2） 按承压强度计算=0.5D（+0.4P）/（1.3P）1/21+a=0.84（+0.4200）/（1.32200）1/21+0.4解得=1960 N/ cm2式中：D泵体最大内径a 考虑腐蚀和铸造偏心的壁厚附加量 a=0.4 cm安全系数n= /=657143/1960=3.35 7.7Kw。2. 由于环境温度的影响，应验算热平衡时临界功率,按已知条件查表2-8、表2-9、表3-17、得=1，=1，因为=5.5/111.11=4.9%，用插值法得=1=5.5111=5.5Kw通过查表3-15得=21Kw5.5Kw.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 行星减速器选用型双联机构，行星轮n=3，i=6；1）中心轮参数=30； ；旋向向左。2） 行星轮参数=30；旋向向左；3）行星轮参数=18； = =0.8；旋向右旋。4.8 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Pi=N=1.15.5=6.05kw 式中: Kg=工作情况系数 Kg=1.1(2)胶带型号的选择 根据 Pi=6.05kw及n1=1440r/min 由参考文献1图8-8选定B型胶带 (3) 传动比为i=2.16 ； (4)小带轮直径D1的确定 根据参考文献1图8-8选 =123mm (5)大带轮直径D2的计算 =i（1-）=2.16100（1-0.01）=265.74mm 其中，小带轮直径（mm）； i 传动比； 弹性滑动率； 由表8-9可查得，大带轮直径为266mm。(6)带速VV=n/(601000)=3.141001440/（601000）=7.536m/s 速度在525 m/s的范围内，合适(7) 初定轴间距a00.7(+)a02(+) 0.7(123+266)a02(123+266)282.3a0778取a0=560mm(8)初算胶带基准长度L0L0=2 a0+(+)/2+(-)2/4a0 =2300+(266+123)/2+(266-123)2/(4560)=600+610.73+9.12=1219.85mm选取基准长度Li=1250mm查参考文献1表8-2(9) 实际中心距a a=a0+(Lp-L0)/2=300+(1250-1219.85)/2 =398mm(10)小带轮包角11=60（-）/a =60(266-123)/398 = 合适(11)单根胶带传递的功率N0 根据：n1=1440r/min =100mm 查得 P0=1.32kw查参考文献1表8-5a(12)单根胶带传递功率的增量P0根据i=n1/n2=960/255=3.76 n1=960r/min查得P0=0.15 kw查参考文献1表8-5b(13)胶带根数Z=2.96 取Z=3 式中K 包角系数K =0.91KL查参考文献1表8-8 KL 长度系数KL =0.91 查参考文献1表8-8(14)单根胶带的预紧力F0F0=500（）+m=500（）+0.1=146.05N式中：q皮带每米长的重量 q=0.1kg/m查参考文献1表8-4(15)带轮的结构和尺寸 1.小带轮的结构尺寸确定 由所选电机的类型，Y132S-4型三向异步电动机。起轴伸直径d=38mm，长度L=88mm，故小带轮轴孔的直径应取=38mm，毂长应小于88mm。由表14-18查得，小带轮应为实心轴。轮槽尺寸及轮宽应按表14-16计算，可得=11mm，=3mm，=11mm，e=15mm，=10mm，=6mm。=80mm。取。 2.大带轮的结构尺寸确定 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，=14mm，=3mm，=15mm，e=19mm，=12mm，=7.5mm。 =120mm。取4.9 轴的设计和强度校核材料：40Cr机械性能：调质后 b=7500N/cm2 s=5200 N/ cm2E=210 E= 37000N/ cm24.9.1 估算轴径ddA（P/W）1/3 =510-3（5.5103/255）1/3=0.0453m 式中:A与材料有关的系数 A =510-3 考虑开键槽应增大1015%，然后将轴径圆整，取轴径d=48cm 4.9.2轴的受力分析(1) 由于皮带传动产生的作用力QQ=1781.8NQx=Qcos=1781.8cos19.5=1679.6NQy=Qsin=1781.8sin19.5=594.8N(2) 由于缸内压力对轴的作用 假设条件:(a) 只计算缸内的作用力,其它构件的惯性力忽略不计,因轴的转速较低.图4.5 轴受力图 (b) 由于法向力所引起的产生应力,切向力所引起的切向应力及起扭转产生的切应力是同时存在.(c) 偏心装置上产生的力如图4.5所示(d) 切向力T: T=Psin(+)/cos法向力Z: Z=Pcos(+)/cos式中：偏心角度连杆的偏角由于缸内压力所引起的连杆偏心机构的力是变化的，通过对泵轴的受力分析，可知当E=360时ZE=Zmax，TZ=0，缸正处于排液状态，轴受力最恶劣，其中 L/sin60=/sin即sin=sin60/L=25/（1902）=0.11395=6.54 F=D=高压缸:ZE=5.52200/4=4749.25NTE=0ZD=D2P cos(D+D)/（4 cosD）=2827.25NTD=D2P sin (D+D)/（4cosD）=3851.6N低压缸:ZF=D2P cos (F +F)/（4cosF）=141.36NTF=D2P sin (F +F)/（4cosF）=192.58N将以上各力分别向水平及垂直面上投影,见图4.6aXD= ZD cos30TD cos60=522.7NYD= ZD sin30TD sin60=4748.2NXE= 0YE= 4749.25NXF = ZF cos 30TF cos 60=235NYF = ZF SIN30+ TF SIN 60=237N由于TD ,TF而产生的扭矩MND=TD=3851.62510-3=96.29NmMNF=TF=192.582510-3=4.8Nm轴所传递的扭矩M=N/W=304103/(3.14255)=149.79 Nm(3)各支点反力X平面见图5.7aMA=0QX74+XD152.5+XF245.4XB305=0NXB=(170974+522.7152.5+26.1245.5)/305=697NX=0XA= XB+ QXXDXF=697+1709522.7261=1857.2NY平面见图5.7aMA=0QY74+YE59.5+YD152.5YF245.5YB305 =0NYB=(58974+4749.2559.5+4748.2152.5237245.5)/305=3253NY=0YA=YE+YDQYY=4749.25+4748.25892373253=5417.4N图4.6a水平面弯矩图4.6b垂直面弯矩图4.6c合成弯矩 (4)弯矩水平面见图4.6aMXA =QX7410-3=17077410-3=126.4 NmMXE=(QX135.5XA)=(1709319.5+1857.2545)10-3=117.6NmMXF=(QX319.5+ XA245.5+ XD93)10-3=(1709319.5+1857.2245.5+522.793)10-3=41.4 NmMXD=(QX226.5+XA125.3)10-3=(1709226.5+ 1857.2125.3)10-3=104.2 NmMXC=0 MXB=0 垂直面见图4.6bMYA=QY7410-3=5897410-3=43.6 NmMYE=(QY133.5YA 59.5)10-3=(589133.5541959.5) 10-3=401 NmMYD=(YB152.5YF93)10-3=(3253152.5237 93)10-3=518.1 NmMYF=YB59.510-3=325359.510-3=193.6 NmMYB =0 MYC=0 合成弯矩见图4.6cMA =( MXA2+ MYA2)1/2=( 126.42+ 43.62)1/2=133.7NmME =( MXE2+ MYE2)1/2=(117.62+ 4012)1/2=417.9NmMD =( MXD2+ MYD2)1/2=(104.22+ 518.12)1/2=528.5NmMF =( MXF2+ MYF2)1/2=(41.42+ 193.62)1/2=197.9Nm最大弯矩MMAX = MD =528.5Nm最大扭矩MnMAX = MND + MNF =96.29+4.8=101.09Nm4.9.3 验算轴径由资料查得 40Cr d100mm时b=7500N/cm2 s=5200N/cm2 -1=37000N/cm2 H=241286D截面 K=1.71 k=1.465K=1.95 k=1.795应用过盈配合公式dMwa= MD =528.5 NM=52850 NcmMna= MNMAX /2=101.09/2=50.545 Nm =5054.5 Ncm=0.69%取S=1.8-1=-1/S=37000/1.8=20550 N/ cm2d=44.69d=48 cm故取d=48cm 强度合格4.10轴承选择 滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小，功率消耗小，启动容易等特点。因此，此次设计的轴承主要选择滚动轴承。A即主轴左端处轴承为：33210 其主要性能参数：C=27800N C0=17500N nlim=7500r/min 主要特性：额定动载荷比为1.6-3.5，可以同时承受径向载荷及轴向载荷。外圈可分离，安装时可调整轴承的游隙，承载能力大，一般成对使用。B处即主轴右端处轴承为32005，与A处的轴承是配对使用的。 其主要性能参数与处的轴承是一样的。C=21010N C0=13900N nlim=8500r/minC处即为连杆与偏心装置处的轴承为：单列深沟球轴承61912， 其主要性能：主要承受径向载荷，也可同时承受小的轴向载荷；当量摩擦系数较小，轴向位移限制在轴向游隙范围内；极限转速高；结构简单，尺寸小；润滑简单；密封性好，防尘性好。C=47200N C0=42600N nlim=8500r/min行星轴上的轴承选择：角接触球轴承，左右两边各一个，配对使用，并且型号都为6301。由前面轴的受力分析可以看出，轴承只受径向力，而无轴向力。轴承所承受的径向力分别为：FrA=（XA2+YA2）1/2=（1857.22+5419.42）1/2=5728.8NFrB=（XB2+YB2）1/2=（6972+32532）1/2=3326.8NFrE=YE=4749.25N4.10.1轴承寿命计算（1）当量动载荷PPA=fP FrA =1.25728.8=6874.6NPB=fP FrB =1.23326.8=3992.2NPE=fP FrE =1.24749.25=5699.1N式中fP载荷系数=1.2（2）轴承寿命LhA处轴承:LhA=16670（C/ PA）10/3/n=16670（27800/ 6874.6）10/3/255=6887.35hB处轴承:LhB=16670（C/ PB）10/3/n=16670（20100/3992.2）10/3/255=8343hC处轴承:LhE=16670（C/ PE）10/3/n=16670（27800/ 5699.1）10/3/255=37136.7h4.10.2静载荷计算（1）COA/S0=17500/1.2=14583NCOB/S0=13900/1.2=11593NCOB/S0=42600/1.2=35500N式中：S0静载荷安全系数 取S0=1.2（2）验算当量静载荷P0P0A=X0FA+Y0Fa =0.65728.8+0 =3437.2NFAP0A=FAP0B=X0FB+Y0FB=0.63326.8+0=1996.1NFB取P0B=FBP0E=X0FE+Y0FE =0.65699.1=3419.5Fe式中: X0静载荷系数(径向)X0=0.6 Y0静载荷系数(轴向) Y0=0.5P0A COA/S0P0B COB/S0P0E COE/S0故满足要求。4.11 轴上键的选择主轴上与齿轮连接处为花键连接，与连杆连接处为普通平键连接，4.11.1 平键的选择 根据主轴的直径，可选择平键的宽为8mm，高为7mm，长为20mm。4.11.2 平键的强度校核 由于此平键的连接为动连接，则依据校核公式P=61.21pa 其中，T为传递的转矩（N.m）； d为轴的直径（mm）； k为键与轮毂的接触高度（mm），平键为0.4h； l为键的工作长度（mm）。通过查表可得，此键的许用压强p为40Mpa，pp，所以，此键连接安全。4.11.3 花键的选择 在本次设计里，花键的连接主要应用在主轴与齿轮之间的连接处，根据矩形花键的小径定心原理，主轴最左处d=36，可选择花键的规格为836407（NdDB），主轴上套筒与齿轮连接处d=46，可选择花键类型为846509（NdDB）。4.11.4 花键的强度校核 花键连接的类型和尺寸通常根据被连接件的结构特点，使用要求和工作条件选择。为避免键齿工作表面压溃（静连接）或过度磨损（动连接），应进行必要的强度校核计算，计算公式如下： P=0.2Mpa 其中 T传递转矩（N.mm）； 各齿间载荷不均匀系数，一般取0.7-0.8，齿数多时取偏小值； Z花键的齿数； l齿的工作长度（mm）； h键齿工作长度（mm）； d平均直径（mm）；而花键连接的许用压强为p=310Mpa，并且pp,所以此花键连接安全。同理，载荷套与齿轮连接处的花键p=1.3p，也安全。4.12活塞密封圈的选择根据以前的资料，泥浆泵一般选用O型密封圈，但是一般都寿命不长，须经常更换，这不仅增加了泵的维修护理费用，更是浪费了宝贵的时间，降低了工人的劳动生产率，所以通过查找有关资料了解到，一种C形滑环式的组合密封能够解决上述问题。柱塞在行腔内采用两道C形滑环式组合密封，能承受高压，高温度，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，只需把胶皮水管一端接进直通管接头，冷却水即可进入冷却水管，冷却拉杆和柱塞。 4.13. 泵的润滑 1.拧开箱体尾上部的加油螺塞，可向箱内加润滑油，直到圆形塑料油标线为止。 2.泵在运转前和运转中，应经常观察油标。油位不得低于油标的中心高。低时，应补充加油。 3.连续运转时，应检查润滑油的变化情况，润滑油变质、变脏，要及时更换。放脏油时，只需拧开箱体底部的放油螺塞。 4.带轮和减速器的传动部位选用脂润滑的方式，可定时涂抹润滑脂。第五章 泵的使用和维护5.1用途XQB75/3.5型灌用泥浆泵用于各种坝基工程和各种加固工程中灌浆，是输送水泥浆或水泥沙浆介质的灌浆工程配套设备。使用于坝基工程，岩基帷幕灌浆、边坡固结灌浆、隧道灌浆、地铁灌浆加固工程的基础处理铆索灌浆。 5.2结构 XQB75/3.5型灌用泥浆泵为立式单作用柱塞泵，由单独电动机驱动，电动机及泵体装在同一个机架上，用三根B型三角皮带将动力直接传递给泵从动皮带轮，带动主轴旋转。 泵由底座，泵体，电机，皮带轮，减速器，主轴，缸套，连杆，柱塞，空气室，压力表及防护罩等组成。缸套，柱塞，阀座，及钢球是完成吸入及排出泥浆的部分。柱塞由轴上的偏心装置通过连杆带动的，泵轴上的轴承（61912），轴承（32905）直接装在泵体上，在泵体上方装有空气室。为观察泵的吸排系统压力，在空气室上方安装压力表。空气室的作用是为增加出泥系统中泥浆流动的均匀性。5.3安装泥浆泵本身为一个完整的体系，所有零部件全部安装在底座上，将通过电机的回转运动变成柱塞的往复运动，该泵在使用中不需另外安装，可将泵放在平坦的地面上，不加任何固定就能开泵运转使用。5.4 维护与保养 1.该泵在正常连续运转三个月，不管泵的情况如何应将所有零件进行一次拆洗。 2.滚动轴承部分在连续运转45天（每天24小时计算）应更换一次润滑脂油。 3.观察箱体的油标，润滑油是否不足或变质，发现后及时补加或更换。 4. 经常观察和检查各部件运转情况，有无异常情况发生，一经发现，立即停泵检查、排除。 5. 泵在灌浆运行中，应注意保持泵的清洁。 6. 定期检查各部件的紧固螺栓，有无松动，及时拧紧。7. 在使用后，停机时，必须用清水冲洗循环，以防水泥浆凝结于泵腔及管道。第六章XQB75/3.5型泥浆泵的经济可行性分析XQB75/3.5型泥浆泵为立式单作用柱塞泵，由单独电动机驱动，电动机及泵体装在同一个机架上，只有一根主轴,靠行星传动大降速,用三根B型三角皮带将动力直接传递给泵从动皮带轮，带动主轴旋转，从而使主轴的回转运动转变为柱塞的前后往复运动，完成吸排泥浆作用。该泥浆泵有一定的技术要求，所以必须通过专门的机械厂加工生产。泵体需要铸造加工，所选用材料为铸铁，通过专门沙箱铸造。底座则采用外购形材8号槽钢。螺栓、螺母通过采购使用标准件。其他轴类零件则采用棒料，生产泥浆泵的材料所需费用为5000元，各类齿轮、轴类零件的加工，车削，铣削需要加工费用为 2000元。并且各类零件所需要热处理如正火、退火、调质等以及在加工过程中，冷加工各类零件所需带来的机械和电的损耗共计费用1000元。工人的工资共需3000元。经过市场调研得到，该型号钻机需求量很大。每台成本价11000元左右，而根据市场需求每台大约可以销售15000元，每年共可销售200台，每年可实现纯利润80万元。同时，该型号设计的泥浆泵有着深远的社会价值。当今,我国对中西部地区大开发,对母亲河黄河、长江及各水系如澜苍江、金沙江、鸦龙江等的开发应用，综合治理。铁路、桥梁、隧道、大小水电站层出不穷。如三峡水电站、黄河小浪底水电站、广西刚开工兴建的龙潭水电站等，对灌用泥浆泵的需要量倍增。而且值得注意的是在若干年内，对电站的周围环境还需要灌浆泵灌浆铆固，需求量达到最高峰。综上所叙，XQB75/3.5型泥浆泵具有充分的经济及社会效益，相信此泥浆泵投产后会得到广大用户的一致信赖。第七章 结 论 结果表明, XQB75/3.5型泥浆泵具有体积轻便、工作平稳、易损件寿命长、吸入性能好、搬运方便、整机可靠性好等特点，并且所有技术指标均达到设计要求并满足实际需要，。从而可实现科学、文明施工,提高注浆质量,节约施工费用，是我国现阶段比较理想的灌用泥浆泵。该泵压力平稳,工作可靠，密封件寿命较长，大大超过了国内现在的平均水平；密封件磨损后换件时间短，可提高工效。清洗维护也较为方便。是较为理想的灌运设备。参考文献1 濮良贵，纪名刚.机械设计.第六版.北京：高等教育出版社，20012 崔忠圻. 金属学及热处理. 北京: 机械工业出版社, 19893 章宏甲.液压传动.北京：机械工业出版社，19924 往复泵设计编写组.往复泵设计.北京：机械工业出版社，19995 中国机械工程学会.中国机械设计大典编委会.中国机械设计大典.南昌：江西科学技术出版社，20006 吴宗泽.机械零件设计手册.北京:机械工业出版社,20047 朱俊华,战长松.往复泵.北京:机械工业出版社,19908 卜炎.螺纹联结设计与计算.北京：高等教育出版社，1993 9 陈允中，曹占友，邓国强，黄红梅.泵手册.北京：中国石化出版社，200110 王启平.机械制造工艺学.第四版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，199911 崔洪斌.中文版AUTOCAD2004机械图形设计.北京：清华大学出版社，200312 陆玉.机械设计课程设计.第三版.北京：机械工业出版社 ，2000 13 徐灏.机械设计手册.第三版.北京：机械工业出版社，200014 机械零件设计手册.第四版.北京：冶金工业出版社，198215 范顺成.机械设计基础.第三版.北京：机械工业出版社，200316 汪凯.机械工业基础标准应用手册.北京：机械工业出版社，200117 雷天觉.液压工程手册.第二版.北京：冶金工业出版社，198218（苏）B.A.费迪尤金.钻井法凿井.北京：煤矿工业出版社，198014（美）约翰逊RC.机械设计综合.陈国闲等.北京：冶金工业出版社，198215 范顺成.机械设计基础.第三版.北京：机械工业出版社，200316 汪凯.机械工业基础标准应用手册.北京：机械工业出版社，200117 雷天觉.液压工程手册.第二版.北京：冶金工业出版社，198218（苏）B.A.费迪尤金.钻井法凿井.北京：煤矿工业出版社，198019 赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.第二版.北京：机械工业出版社，2000.1020 华楚生.机械制造技术基础.第二版.重庆：重庆大学出版社，2003.721 傅水根.机械制造工艺基础.第二版.北京：清华大学出版社，200422 孙恒，陈作模.机械原理.第六版.北京：高等教育出版社，200023 刘鸿文.材料力学.第三版.北京：高等教育出版社，1991附录1 专题国内外小型泥浆泵的现状与发展趋势摘要：通过对国内外钻井泥浆泵现状的分析，阐述了钻井泥浆泵的发展方向，以及研制轻便钻井泥浆泵过程中应采用的新工艺、新方法和新技术，并展望了轻便钻井泥浆泵的广阔前景。关键词：钻井泥浆泵现状展望一、现状1国内钻井泵现状轻便钻井泵功率在955kW以下，主要配套于4000m以下钻机，因此，轻便钻井泵的市场前景基本依从于4000m以下钻机的使用现状和发展。根据2000年的统计，中国拥有钻机1000余台，占世界钻机总量的32%，其中中石油集团公司拥有702台，因此，中石油集团公司的钻机的情况基本反映了国内钻机的现状。在中国石油集团公司拥有的702台钻机中，4000m以下的钻机占总量的80%。平均新度系数仅为0.4其中48%的钻机新度系数小于0.3，有500台左右的钻机服役10年以上，亟待更新。在“十五”期间，中石油集团公司投入巨资更新钻机，随之配套的钻井泵相应也需要更新。在2005年统计，中国石油集团公司年累计完成井数为7165口，进尺为10?908km，其中井深小于4000m的井数和进尺分别为7056口和101383km，所占比例分别为98.5%和95.2%。 从以上分析数据可知，在用钻机主要为4000m以下钻机。随着改革开放的深入及中国加入世界贸易组织（WTO），我国石油钻井队伍“充分利用国内外两种资源、两个市场”，实施走出去的战略，进入国际钻井市场，为了满足参与国际市场的需要，中石油、中石化都在不断加大钻井设备的投入，同时加快了老钻机的更新改造和新型轻便钻机研制步伐，加之国际市场对钻井泵的需求增大，使得钻井泵的供求矛盾更加突出，各类型钻井泵的缺口每年达200台左右。国内生产钻井泵的企业主要有：宝鸡石油机械厂、兰州石油机械厂等，但由于各自产品为多年前开发，结构不尽合理，难以满足现代钻井工艺要求。 目前，三缸单作用往复式钻井泵存在以下主要问题。 (1）钻井泵重量大，难以适应现代轻便钻机的要求，制约着钻机的移运性。 (2）冲程短，冲次高钻井泵在不适合的冲次范围内工作，致使液力端寿命短。 (3）泵压偏低，不能完全满足现代钻井工艺的需要。 (4）结构不合理，部分强度冗余，部分刚度不足，可靠性低，难以满足钻机高可靠性要求。(5）缸套寿命短，难以满足钻机高效率要求。2美国三缸钻井泵的现状(1)美国三缸单作用钻井泵系列美国的钻井泵大量采用三缸单作用泵，设计技术已由我国宝鸡石油机械厂引进，并已形成F系列泵. (2)美国三缸单作用钻井泵的结构特点美国三缸泵的液力端、阀箱采用L形，阀箱的吸入阀和排出阀是分体结构。吸入阀采用螺纹压紧，其壳体与阀箱螺纹连接，球形吸入空气包。泵机座多为焊接结构，小齿轮用键固定在传动轴上，大齿轮套装在曲轴上。曲轴采用直轴与偏心轮一起铸造的结构。采用调心球轴承。十字头滑动面经表面淬火磨削。齿轮采用斜齿或无槽人字齿轮。为了加强易损件的互换，阀腔和活塞杆制定了相应的API标准。随机辅助工具齐全，有阀座液压拉拔器，液压拆卸器，缸套拆卸器等。3俄罗斯三缸钻井泵的现状(1)俄罗斯三缸单作用钻井泵系列俄罗斯的三缸钻井泵起步较晚，发展较慢，至今在钻井实践中，仍大量采用双缸泵。但其三缸泵已形成系列，而且发展势头较快。俄罗斯现有四个功率级别的三缸泵，即：600kW、800kW、950kW和1180kW四种。(2)俄罗斯三缸单作用钻井泵的结构特点俄罗斯三缸泵的液力端，阀箱采用I形直通式和L形,阀箱的吸入阀和排出阀不是分体结构，而是一体式液力模块。L形阀箱又有吸入阀在前、排出阀在后的常规型和吸入阀在后、排出阀在前的变L形结构。吸入阀采用液力压紧装置，不靠螺纹压紧，压紧装置内充满液压油，其壳体与阀箱螺纹联接。排出阀用冠形螺纹压盖压紧。阀盘以锥面和端面与阀座接触，阀盘的质量较轻，接触应力也较小。阀胶皮保证可靠的密封。活塞与缸套间有独特的水封装置，喷淋冷却管有铰链装置，可以提高可靠性，减少机修时间和使用费用。喷淋泵的开关与钻井泵传动机组联锁，电动泵未起动，钻井泵不能起动，以保护主泵。缸套采用离心浇铸的双金属毛坯或双金属轧制钢管制造。外层是中碳结构钢，内层为高铬耐磨不锈钢。内层的金相组织为细针状马氏体和部分残留奥氏体。使用寿命一般在500h左右，最高可达800900h。为了方便用户，减少易损件规格，制造的600kW、800kW、950kW及1180kW泵的缸套可以通用。活塞寿命平均300h左右，最高600800h。阀盘和阀座的寿命200300h，最高600h。吸入空气包有球形及筒形两种。 动力端机座有铸件和焊接件，传动采用小螺旋角斜齿轮传动和宽槽人字齿轮。曲轴是由铸造的偏心轮套在直轴上组成的。采用双列圆锥滚子轴承。十字头滑动面经表面淬火磨削。介杆采用双室密封。随机辅助工具齐全，有阀座液压拉拔器、液压折卸器、缸套拆卸器等。 总的来说，俄罗斯三缸泵易损件的使用寿命较低。与先进水平相比，尚有不小差距。然而，由于其三缸泵多数运转速度较小（如额定速度为135r/min的泵，经常以7080r/min运转），而且传动可以调速，因此，泵的功效发挥较好。二、发 展 趋 势随着钻井工艺技术，特别是高压喷射钻井、近平衡钻井、丛式定向井、水平井等新工艺、新技术的发展，钻井泵进一步向大功率、大排量和高泵压方向推进，作为钻机“心脏”的钻井泵，其性能水平和使用寿命同钻井速率和生产成本有着直接关系，同时其工作条件又十分恶劣，工况也异常复杂，对钻井泵的可靠性和安全性提出越来越高的要求。多年来钻井的实践证实，只有卧式活塞泵能满足钻井工艺要求，钻井使用的活塞泵传动功率由300kW到2000kW，最大排量850L/s，最小排量下的最高压力为940MPa。从排量的均衡性，对不同结构泵的排量不均匀度进行分析。结果表明，曲柄错角120的三缸泵比其他方曲柄错角等的多缸泵都有利；三缸以上的泵由于结构复杂，维修困难和易磨损而难以广泛应用。近年相继开始研制出5缸、7缸斜盘型轴向柱塞泵、双缸单作用液压钻井泵等新型钻井泵，但由于维修不便及使用寿命等因素限制了其推广应用。所以目前国内外钻井泵的主要形式仍为三缸单作用往复泵。 国内外三缸泵的优点有：液力端L形结构，复合锥面阀胶皮，冷却缸套活塞的内孔喷射移动式喷淋装置，直立式吸入空气包；动力端的体外强力润滑系统，闭式内固定导板机构。钻井技术的发展方向是提高时效，降低成本和采用能够降低成本的新工艺、新技术和新装备。运用大排量高压喷射钻井工艺即是这一趋向的必然选择。高压喷射则由高可靠性的钻井泵来保证。因此，钻井泵的发展趋势是：降低额定冲数，由150冲/min降到110120冲/min。长冲程，最大冲程已达300mm以上。降冲不仅可以提高易损件如活塞密封、缸套的使用寿命，而且还可以减少惯性损失，改善泵的吸入性能，同时提高泵动力端齿轮、轴承等零部件的使用寿命，大大提高钻井泵的可靠性。合理降低泵的冲次，适当增加泵的冲程长度，既满足钻井过程中的排量要求，又能确保泵的自吸性能，充分发挥了泵的效能，成为今后钻井泵设计的发展方向。三、研究内容与关键技术钻井行业的发展方向是提高时效，降低成本和采用能够降低成本的新工艺、新技术和新装备。运用高速高压喷射钻井工艺即是这一趋向的必然选择。决定钻井泵易损件寿命和工作效率的参数为泵冲次、冲程、排出压力和吸入压力。这些参数与有关寿命之间的关系是指数函数。实践表明钻井泵80%的故障是由于缸套活塞组的磨损引起的。1钻井泵主要参数的合理选择 钻井泵的性能取决于钻井泵技术参数的合理匹配。从提高泵的吸入性能出发，优化选择泵的性能和结构参数是非常重要的。(1)泵的额定冲次n 钻井泵的冲次n是泵的主要参数之一。目前的发展趋势是降低冲次，相同功率下，冲次高使得泵体积小，质量轻，进而制造费用、运输费用和维护保养费用较小；冲次高则不能充分发挥三缸单作用泵的效能，因此，对冲次的选定将决定钻井泵的性能可靠性、使用性和经济性。降低冲次可以提高泵吸入性能，特别是提高三缸泵的自吸能力。降低冲次可延长易损件的使用寿命。钻井泵冲次的高低对易损件的寿命有很大影响。活塞失效的主要原因是挤伤和磨损，由于活塞平均速度与冲次成正比，当冲次降低后，活塞往复运动的速度减慢，活塞与缸套之间的摩擦功耗产生的摩擦热减少，从而延长活塞密封的使用寿命，也提高了缸套的使用寿命。同时，十字头、导板、阀和阀座的寿命都有所提高。另外，冲次降低后，惯性损失减少，泵不易产生“水击”现象，惯性力减弱，将会提高泵动力端齿轮、轴承等零部件的使用寿命。(2)泵的冲程长度 泵的冲程长度是钻井泵的另一重要指标。由以上表所知，在降低冲次的前提下，适当加长冲程长度是合理的，而且还可以进一步改善其吸入性能。经合理搭配泵的冲程长度，泵的额定冲次，缸套直径，在泵的理论排量、排出压力满足钻井工艺要求的前题下使泵的惯性水头系数（2rd2）小于34m/s2时，能够确保钻井泵自吸性能良好。(3)正确设计吸入管线也是钻井泵设计的关键 为保证液流与活塞同步增速，液流需要消耗一定的能量，即称为“加速度水头损失”或“惯性损失”。随着所用吸入管线的形式不同，这种损失可能加大或减小。要控制惯性损失，提高泵的吸入性能，应注意以下几方面问题。 1）吸入管线应有足够的液体。 2）选用直通式泵头。 3）吸入系统应绝对密封。2钻井泵阀运动对排量的影响钻井泵工作时排量不断变化，压力也随之变化。排量和压力的波动会降低泵的机械效率、容积效率及缩短泵和管线的使用寿命，甚至导致井壁的坍塌和钻进液的漏失。为了减小泵的排量和压力的波动，常用的方法是在泵的排出口安装空气包，或在吸入口安装空气包。泵工作时，阀盘作间歇运动。当阀盘上升时，它与阀座间有一空间，从液缸内排出的液体有一部分储存其中，使流经阀隙的液体量小于液缸内排出液体量；当阀盘下落时，下部空间减少，把原来储存的小部分液体排出，使流经阀隙的液体量大于由液缸内排出的液体量。从本质上说，泵阀在阀腔内的运动效果就相当于一台“开式”往复泵，阀盘相当于一个活塞。 对钻井泵而言，为了满足钻井工艺对排量和压力的要求，通常采用换缸套的方法。根据泵阀理论，阀盘的运动存在滞后现象，在排出过程终止时，阀盘并未落回阀座。吸入过程开始时，阀盘在自重、弹簧力及阀盘上下压力差的作用下，快速下落，产生冲击力。阀盘上下压力差越大，阀盘的冲击力越大，阀盘和阀座所受的力就越大。同样，由于泵在高压状态下使用的是小缸套，在Q1=Frsint中，F值较小，泵的排量变化值较大。所以在设计泵时，通常采用泵的小缸径参数。为了减小泵阀运动对泵排量不均度的影响，应尽可能地减小阀盘的直径和运动速度，尽可能地使用直径较大的缸套，使F/f阀的值较大，也就是说，在泵的使用过程中，尽可能使用大直径缸套，既可以提高钻井液的循环量，又可以保证泵的瞬时排量相对稳定，从而保证钻井质量。3液力端失效原因分析、结构设计及新技术应用(1)泵头失效分析及结构设计 1）泵头失效分析泵头失效的主要原因有：泵头内腔均受到泥浆和海水腐蚀介质的侵蚀。泵头表面发生变化的相贯线部分除受到与腔内其他各处表面相同的交变载荷外，还由于应力集中而存在着较大的拉应力，使其平均拉应力和最大拉应力都大于泵头腔体表面的其他区域，因此腐蚀疲劳裂纹首先在此处形成。由于泵头一直处于平均压力不为零的状态下，使裂纹始终处于张开状态，腐蚀介质极易进入裂纹尖端，从而加速了腐蚀疲劳的扩展。从腔体内表面的蚀坑、宏观断口的海滩波纹，微观断口的腐蚀疲劳辉纹，晶界面上的腐蚀斑点和微坑，断面上的泥状总样及多条裂纹源等，充分证明泵头失效系腐蚀疲劳失效。 2)泵头结构设计 根据以上研究结果，在结构设计时相贯线处应尽量以大圆角过渡，严格控制加工质量，降低应力集中；疲劳腐蚀主要与环境特性有关，可采用适当的表面强化工艺、表面涂镀等工艺措施。 (2)缸套磨损机理研究、结构设计及表面处理技术的应用 1）磨损原因分析 钻井泵运行时，缸套内壁与活塞外圆材料会产生磨粒磨损、粘着磨损，磨粒磨损是其主要磨损形式。而这些磨粒主要是泥浆液中含有来自地层的各种矿物硬料，其中以石英硬粒为主。石英是六方晶系的致密结晶体，泥浆中的石英粒子尺寸一般为0.090.3mm，硬度高达7501300HV。当活塞在缸套中往复运动时，这些坚硬矿物粒子就对缸套内壁产生犁耘刮擦的作用，产生拉伤犁沟。当犁沟尺寸较大时，高压钻井液将泄漏，并冲刷缸套内壁，进而出现更严重的侵蚀条件下的三体硬粒磨损，使缸体、活塞、缸套在短期内失效。 2）结构设计双金属缸套的优点在于它的抗腐蚀性，抗研磨性，很好的磨合性及工作表面的高光滑度。缸套采用双金属制作，外套用45钢，经调质处理获得回火索氏体组织，具有较好的综合性能。其内层为高铬白口合金铸铁，高铬铸铁缸套失效的特点是：马氏体基体的磨损及就凸出的碳化物的折断和脱落，交替发生直至失效。碳化物的折断和脱落是缸套磨损失效的主要机制，为了提高缸套寿命，必须控制碳化物的折断和脱落的速率，优选合适的缸套表面硬度有效地提高高铬铸铁套寿命。可采用离心浇注，经淬火+回火处理，获得马氏体+合金碳化物+残留奥氏体组织，硬度6168HRC，加工内衬内孔时尽量控制内壁加工余量小于5mm，以保留浇铸后的细晶区。 3）表面处理技术 因钻井泵与泥浆接触，在工作过程中一直承受着强烈的磨粒磨损，使其寿命极低，原材料大量消耗，生产设备工时严重浪费，维修费用大量增加和钻井效率大幅度降低。据统计，平均每支钻井队每年消耗缸套约100200个。目前我国石油工业有1000多支钻井队。这样，全国钻井队每年仅缸套消耗就超过1亿多元，而且更换费工费时。钻井泵修理工时约占1部钻机总修理工时的1/2。在钻1口井的总时间内，因钻井泵等设备的易损件寿命太低，而使所需的停机修理时间占到12%15%，相当于1个井队每年少钻井15002000m。因此，提高缸套的使用寿命，可大幅提高钻井进尺。可采用激光渗硼、激光熔覆制备高硬度耐磨涂层、二次强化、表面自增强等技术。4齿轮 根据钻井泵工作特点，如何提高齿轮的接触强度和疲劳强度成为齿轮设计的要点。要提高齿轮的疲劳强度和接触强度，需要提高齿轮的抗弯能力，降低齿轮接触应力，提高齿轮的表面强度。增大齿轮接触长度不仅可以降低齿轮接触应力，而且可以提高齿轮的抗弯能力，但由于结构及体积的限制即钻井泵重量的限制，齿轮的宽度不能太大。因此，抗弯能力强，接触长度大的双圆弧人字齿轮成为钻井泵传动齿轮的首选。现有钻井泵的传动齿轮多采用渐开线齿形。圆弧齿轮齿面承载能力强，其接触沿齿高为线接触，当受载变形后为一块接触区面，接触强度远远大于渐开线齿轮；圆弧齿轮在啮合过程中，接触点沿啮合线作轴向移动，即齿面间相对滚动，这对建立油膜极为有利，较厚的油膜不仅可提高齿面的接触强度，而且可减少摩擦磨损，提高传动效率。四、结束语随着改革开放的深入及我加入世界贸易组织（WTO），我国石油钻井队伍参与国际钻井市场竞争，中石化、中石油加快对老钻机的更新改造和新型轻便钻机研制步伐，加之国际市场对钻井泵的需求扩大，使得钻井泵供求的矛盾更加突出，各类型钻井泵的年缺口量达200台左右。同时随着新钻井工艺的应用和发展，要求开发具有更高更好性能的新型钻井泵。因此，该项目具有良好的市场前景。以800HP钻井泵为例，国产价格52万元/台，进口价高出国产价格20%30%。按年产量60台计，可产生工业价值5260=3120万元。因此轻便钻井泵的开发将会给企业带来新的经济增长点。 随着越来越多的国产设备步入国际市场，也会极大地提高我国石油装备制造企业的国际声誉，创造出更多的商机。附录二 外文翻译英文文献lubrication and tribology in seawater hydraulic piston pumpAbstract: Water hydraulic systems have provoked major interest because of the human friendly and environmental safety aspects. Piston pump is one of the most frequently used hydraulic units in recent engineering technique.In water hydraulic piston pump,poor lubrication is more likely to happen than in oil hydraulic one because of difference in properties between water and oil.So there are some key problems such as corrosive wear and erosion,which are investigated briefly.Many new materials have been developed,which give longer life expectancies with water without corrosion and erosion.A new type of seawater hydraulic piston pumps with better suction characteristics had been developed at HUST.Much of this research has concentrated on new materials,structureand experiments,which are also specially introduced.Keywords: water hydraulics;pistonpump;lubrication;test;materialINTRODUCTIONThe earliest hydraulic systems used water as the hydraulic fluid.This restricted the working temperature range and caused corrosion as well as lubricating problems.It was not until the late 1920s that mineral hydraulic oils were introduced.Consequently, the oil became the main pressure medium of hydraulic applications.Recently,the demand for usingpure tap water(excluding seawater) as a pressure medium in hydraulic applications has increased due to its availability,easy maintenance,its low cost and high safety levels against pollution and fire hazard.So,water hydraulics can be used in new application areas such as food processing,pulp and paper industry,medicine,glass making,coal mining and nuclear industry.Water is characterized by very low viscosity in comparison with mineral hydraulic oils.For example, the kinematics viscosity of water at 40 is about 0.7 /s and of typical mineral oil is 3 2 /s. Key problems should be considered in water hydraulic system. Firstly,the very low viscosity must increase the difficulty of developing hydrodynamic film between frictional pairs,and the very small change of waters viscosity with pressure means that elastohydrodynamic lubrication with hard materials is unlikely to occur.So,the low viscosity is accompanied with poor lubricity of water.Poor lubricity can cause corrosive wear and erosion problems.Secondly,it is to be noted that water (especially sea water)is electrically conductive and may act as anelectrolyte when impurities or certain additives are present.In such cases the electrolytic corrosion may occur.Therefore metallic materials to be used in connection with the water pressure medium should comply with the electrochemical series.From the present point of view,oil has an advantage against water in the aspect of lubrication but the recent technology of materials,designs and tribology has brought the possibility of using water as a pressure medium again.A number of new materials,such as stainless steel,corrosion resistant alloy,ceramics,polymers,bronze,brass,anodized alumina and composites,etc.,have good compatibility with water,along with modern design and manufacturing techniques,water hydraulics become more and more practical.Modern science and technologies can provide essential technical guarantee for the reemergence and development of water hydraulics. Piston pump is one of the most frequently used hydraulic units in recent engineering techniques.In water hydraulic piston pump,poor lubrication is more likely to happen than that in oil hydraulic oneIn water hydraulic system,the first objective is to develop piston pump and motor using raw water as pressure medium.To deal with problems of using raw water as lubricant,three critical sliding pairs,such as the cylinder block/port plate,piston/cylinder bore,swash plate/slipper pad have been focused.Water piston pump(motor) has been developed in some developed countries,such as USA,UK,Japan,Denmark,GermanyandFinland,etc.Pumps and motors are virtually identical.The Fenner company in the United Kingdom has developed an axial pump for raw water with fixed displacement.The pumps and motors are of the swash plate type.Bearing centers are designed to be in line with the torque centers of the units in order to minimize tilt forces on the valve plate.All rubbing surfaces use polymer-stainless interfaces.An adapt ation of the pump using ceramic pistons has operated successfully up to 14MPa.The casing are made of stainless steel.The Hauhinco radial piston pump in Germany has fixed displacement.The pump design is based upon using new and non-traditional materials sothat a separate lubrication system is avoided.The medium,industrial water,to be pumped also acts as a lubricant.Typically pump ratings are: flow rate up to 242L/min,pressure up to 32MPa.The Danfoss Nessie pump of type PHA(pump axialhigh-pressure) in Denmark is designed as an integral unit based upon the swash plate principle.All friction surfaces,such as cylinders,thrust plate and piston shoes,are made solely of reinforced plastic or overmolded stainless steel.The outer housing and end flanges are made of chronite-casted special brass in order to prevent corrosion.The pump is designed so that the lubrication of the moving parts in thepump is maintained by the water itself.All the parts in the pump are made of non-corrosive materials, ensuring a long life of the pump.The pressure level of the pump is16MPa.The axial piston pump inthe Finnish company Hytar can also act asa motor and it can be operated in normal tap water and seawater. The pressure level of the pump is 21 Mpa and the lifespan is about 8000 h After ten years of research and development on high water based fluid hydraulics,a new research and development program for tap water and seawater hydraulics supported by National Science Foundation of China were carried out at Huazhong University of Science & Technology (HUST) from 1990 to today.Recently,a new type of seawater hydraulic piston pumps with better suction characteristics had been developed at HUST4.Much of this research has concentrated on new materials,structure and experiments,which are specially introduced in this paper.Meanwhile,the applications on some aspects for water hydraulics are also described.1 SEAWATER HYDRAULIC AXIAL PISTON PUMP AT HUST Figure 1 shows the schematic diagram of the seawater hydraulic axial piston pump at HUST.It is a swash plate axial seven-piston pump with fixed displacement,which can work with either seawater or raw water.This pumps ratings are:flow rate up to 40L/min,pressure up to 14 MPa.The specified pressure is 10 MPa.The inlet and outlet check valves with soft seals are respectively associated with each piston,on the piston suction stroke,water is drawn by vacuum from the inlet port through the inlet check valves,filling the space at the left side of the pistons.On the piston discharge stroke,the water is forced to the outlet port through the outlet valves.To get better lubrication for the bearings,the drive mechanism of the pump is lubricated with oil and the oil chamber at the right side of the pistons is kept separate from the displacement side by using double packing seals around each of the seven pistons.Therefore, bearings and the swash plate/slipperpad friction pairs are lubricated with oil.The piston/cylinder bore friction pairs are lubricated with raw water.Fig.1 Schematic Diagram of the Seawater Axial Piston PumpWhen using raw water as lubricant,due to rawwaters chemically active nature,low viscosity,poor lubrication and high vapor pressure,the selection of materials used,play a key role in determining long lifespan for a water hydraulic pump.The front and rear casings,cylinder block are made of aluminum-alloy with anodizing treatment,pistons and cylinder liners are made of stainless steel(1Cr18Ni9Ti)and reinforced polymer o rreinforced polymer-eterketon (PEEK),respectively.The seals of inlet and outlet valves are made of poly tetrafluoroethy lene(PTEF)and the poppets with soft seals are made of bronzed stainless steel.In order to reduce the wear on a surface,materials with low friction coefficient must be used. relatively new polymer,PEEK shows a very lowfriction coefficient,about0.02,in contact to steel with a water film4.This friction coefficient iscomparable with 0.050.07 for steel to steel with mineral oil.Recently,PEEK,has turned to becommonly used for sliding parts in water hy draulic pump and motor. In order to reduce the wear on a surface,materials with low friction coefficient must be used.A relatively new polymer,PEEK shows a very low friction coefficient,about 0.02,in contact to steel with a water film4.This friction coefficient is comparable with 0.050.07 for steel to steel with mineral oil.Recently,PEEK,has turned to be commonly used for sliding parts in water hydraulic pump and motor.1 EXPERIMENTAL2.1 Test apparatusIn order to examine the functions of this pump,an experimental study is in progress.The test pump is driven by an electric motor.To study the functions of this pump at different pump rotation,which was controlled by adjustments in electriccabinet.The relief valve can be used to protect the system.The throttle is used as loading unit for the test pump. The cooler controls the temperature of the system. All hydraulic components were designed by ourselves.2.2 Experimental methodThe test method is described as follows.Either raw water(pure tap water)or seawater(imitationseawater) can be used as pressure medium.The imitation seawater can be made up according to thestandard (ASTMD21142252) of the United States of America That the main features of the tests were decidedas follows:(a) The loading pressure should be adjusted upto 14MPa.(b) The speed of rotation should be fully variable up to 1000r/min.(c) After speed reaches a steady state,waterpressure and the flow rate should be recorded.(d) The temperature of fluid medium is controlled in the range of 2040e. 2.3 Test procedureThe aim of the test was to determine the variation of volumetric efficiency, for the pump,with pressure and speed ,as well as the curves of the pump inlet vacuum versus flow rate. Usually Volumetric efficiency can be used to describe the performances of a pump.It is defined as: =100Where is volumetric dfficiency; Q is the dffective,averaged pump delivery per unit time, L/min; Q is the theoretical,averaged pump delivery per unit time,L/min.The system pressure can be adjusted by water throttle.Changing theorifices can change the out put pressure of the pump.The loading pressure should be increased from0t o14MP agradually.2 RESULTS AND DISCUSSIONS2.1 Results Observed from the flow meter,the effective flow rate is undulate within a small range.The average of observed data is calculated as the final result.Under the three speeds condition (1000r/min,750r/min,500r/min),volumetric efficiency,Gv for the pump is a function of pressure as shown in Fig 2.Effective flow rate,Q for the pump is a function of pressure as shown in Fig 3 3.2 DiscussionsThe volumetric efficiency for the sea water pump decreases as the loading pressur erises,which is steady in the range from 82% to 85%. Finally, from Eq.2,under identical conditions,the leak age through aclear ance can be up to forty times greater than that of typical hydraulicoil because water(sea water)viscosity is 1/50 much less than that of the Journal of Marine Science and Application,Vol.2,No.1,June 2003 oil.This decreases the volumetric efficiency for thesea water pump quickly.So,the increase of volumetric efficiency for the sea water pump is also one of the key problems in pump design. Q =where q is leakage through a clearance, is clearance thickness, is fluid mass density, v is fluid kinematics viscosity, is pressure difference,L is clearance length,and d is diameter. Fig.2 Test curves of volumetric efficiency vs system pressure Fig.3 Test curves of flow rate vs system pressureIf we want to get the same flow rate as oil,the clearances such as piston/cylinder interface should be reduced by approximately 70%,for instance,the thickness is around 540.This will result in material asperity contacts of matching surface,high friction,and severe mechanical wear.Meanwhile,it will also result in high velocity through the small clearances,which leads to fluid erosion calledwire drawing on the matching surface. Obviously,it is not practical.Figure 4 shows that the pump suction characteristics are pretty well,which can be worked at inlet vacuum of 0.04MPa.If the rotating speed is reduced to 1000 or 750r/min,it can operated at an inlet vacuum of 0.050.055MPa.4 APPLICATIONSAfter severe acceptance test,the sea water hydraulic pump at HUS Thas been successfully used in a deep submergence rescue vehicle.In water hydraulics,a lot of interesting applications have been developed and researched.The application mentioned below shows clear that water hydraulics is no longer restricted to stationary applications.4.1 Ocean exploration engineering When seawater hydraulics is used in the subsea control system,the power source and sea water pump could be positioned nea rthe working place,requiring only electrical power from the surface. There would be no need for the flow and return of hydraulics fluid,and possibly no need for the expensive umbilicalat allif the system were controlled remotely.The financial benefits would be significant。4.2 Metallurgical industry and miningNon-flammability is of paramount importance in high-temperature and mining applications.The use of water hydraulics instead of conventional fire resistant hydraulics in metallurgical industry(converter,furnace and aluminum productions),plastics processing facilities,nuclear industry and power in mine,not only avoid the risk of fire,but also reduce operating cost and pollution to environment.4.3 Paper cuttingQuite new development is water jet cutting system for paper machine.In paper machine the edge of the paper has to be cut quickly and evenly.Traditional way is to use steel cutters,but due to their unreliable operation more interest has been paid to use water jet for cutting.In other words,the problem is that the steel cuttings are wearing quite much and have to be changed very often.The alternative is to use water jet cutting.80MPa cutting system has been developed in Finland。Which is now available in the market.4.4 Waste packer lorryIn Sweden there is an interesting mobile application operated with water hydraulics.That is awaste packer lorry4 .The waste lorry is a daily operated vehicle and the hydraulic system must be designed for outdoor temperatures of-10 to + 40e. Therefore,the tap water is frost protected by 35% food grade propylene glycol.This fluid is classified as a non-hazardous to human and the environment.5 FURTHER RESEARCHES 5.1 Pump(Motor)A new,middle-low pressure,hydraulic axial piston pump(motor)is still in the developmentstage at HUST today.It has pistons,in multiples of four(usually8,12,16,20and24),place daxiallyaround the pump(motor)shaft.Valving consists of an internal hydraulic distributor and the pistons,which act as 3-way spool valves as the swash plate is rotated.The pump can also act as a motor and it can be operated in normal tap water and seawater.The valving system called piston valving has many design advantages.It has no rotating parts and does not add to the rotational inertia when it is used as motor.It has a high dirt-tolerance because dirt particles in the valving area are simply sheared off.It does not require flat lapping of surfaces.There is neither forced loading of valve plates nor pressure loading,so it has low start-up forces.Another advantage of the valving is that it permits hollow and straight through shaft construction because there are no mechanical devices down the center of the pump (motor).It allows the use of nearly any size bearings desired as they are supported by the end caps.It is a swash plate axial eight-piston pump(motor) with fixed displacement which can work with either seawater or raw water.All bearings,pistonhead,swash plate sliding surfaces of this pump are lubricated with oil and are kept separate from the displacement side by seals around the pistons.So,it has advantages regarding the lubrication of many contacts in the pump(motor).To select appropriate materials and calculation parameters in pump(motor)design,a bench wear test rigs has been developed to evaluate the lubricating properties of fluids matching materials.Essentially it is a single piston swash plate pump with port valves.This test rig ratings are:displacement around 6.3mL/r,pressure up to 21MPa,rotational speed up to 2000r/min.It can be used to test the tribological properties of different engineering materials lubricated by any fluids such as seawater,rawwater,HWBF,HFA,HFB,HFC and mineral oil,etc.A series of primary test researches work have beenUndertaken using this bench test rig.Three critical lubricating zones(cylinderblock/portplate,piston/cylinderbore,swashplate/slipperpad)in a pump(motor)are also still in the development stage at HUST today.It is very important to select suitable materials and optimize structure parameters in a water hydraulic pump(motor) design.6 CONCLUSIONSWater hydraulics is a versatile technology,which can be applied to various fields.That makes it an interesting technology area to research and develop.In water hydraulic system,the first objectiveshould be to develop piston pump and motor using raw water as pressure medium.The poor lubrication,wear,and erosion in water piston pump(motor) are more likely to happen than in oil hydraulic one.So,material selection,structure optimization and manufacturing Should be considered as key problems in pump(motor)design.Meanwhile,the experiences of experimental study on the friction pairs in a pump(motor)will provide good helps for design and development of water hydraulic axial piston pumps and motors.In a nutshell,modern water hydraulic technology is still new and a lot of problems must be solved to make the technique more widely available for power transmission.中文翻译润滑和摩擦学在海水水力活塞泵中的应用摘要：因为考虑到人类的友好性和环境保护等诸多方面的影响，水力体系就体现出了较为关键的利害关系。在现在的工程技术中，活塞泵已成为最广泛应用的运动单元。在水力活塞泵中、由于水和油之间在性质上的差异，不良的润滑要比在液压系统中更可能发生。因此，经过主要的调查，其中发现了腐蚀、磨损等这样的关键问题。许多在水中没有被腐蚀并且仍拥有较久的生命周期的新材料已经被发现，一种新型的带有套管吸力特性的海水水力活塞泵已经被广泛发展和应用。大多数的研究都集中在了新材料、结构、以及大量的实验上，而这些也将在本文作以特别的介绍。关键词：水力体系，活塞泵，润滑，试验，材料最初的水力体系是用水做为工作液体。这样能够限制工作回火的范围，避免腐蚀的发生以及解决一些润滑的问题。直到十九世纪二十年代，矿物的水力轻质石油产品才被推出。逐渐地，石油成为了水力应用中的主要压力介质。近年来，由于材料可行性，方便地维护，较底的成本，以及较高的安全系数和较低的环境污染，较低的火灾隐患等方面的研究，已经使纯净的水做为一种压力介质在水力中的需求有了显著的提高。因此 ，海水水力体系在一些新的应用领域像食物加工，造纸技术，医学领域，玻璃制造，煤炭产业和核工业等都有了广泛的应用水与矿物的水力轻质石油产品进行比较，其特点在于拥有较低的粘性，举个例子，水的运动粘度大概是0.72 /s，而矿物轻质石油的运动粘度大概是32 /s。在水力系统中的某些关键问题应该受到关注。首先，由于比较低的粘性，摩擦力偶和压力水粘性的微小改变，使油膜的开发难度就有了一定程度地增加，这就意味
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号