BRW200-31.5乳化液泵液力端设计开题报告.doc
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BRW200
31.5
乳化
液泵液力端
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BRW200-31.5乳化液泵液力端设计含SW三维及5张CAD图.zip,BRW200,31.5,乳化,液泵液力端,设计,SW,三维,CAD
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BRW200/31.5乳化液泵液力端设计开题报告1、 题目来源来源于生产和社会实际。2、 设计目的和意义泵是伴跟着产业发展而发展起来的。19世纪时，国外已有了比较完整的泵的型式和品种，并得到了广泛的应用。据统计，在1880年左右，-般用途的离心泵产量占整产量的90%以上，而动力装置用泵、化工泵、矿山用泵等特殊用途的泵，仅占整个泵产量的10%左右。到1960年，一般用途的泵只占45%，而特殊用途的泵已占55%。 据目前发展趋势，特殊用途的系，会比一般用途的泵所占比例还要进步。早在20世纪初，潜水污水泵由关国首先研制成功，用它来代替深井系。随后，西政各国也接臻进行研制.并且不断加以改进，逐步完雪。如德国的莱茵福煤矿，使用各种潜水污水系2500多台，容量最高的达1600kw.扬程410mo我国的潜水污水系是20世8260年代，发展起来的，其中功课面潜水电预在南方早已用于农田的浇灌，且中小容量的潜水电泵已形成系列，并批量投入了出产。容量高电压的潜水电泵、潜水电念头也接障面世，500-1200k的大型港水电泵均已在山投入运行。通常把用来抽吸液体、输送液体和使液体增加压力的机器统称为泵。从能量观点来说，须是一种转换能量的机器，它把原念头的机械能转化为被输送波体的能量，使液体的流速和压力增加。系一般是用来将液体从地势较低的地方曲吸上来;沿管路输送到地势较高的地方去。例如，我们日常见到的，用泵把河流，池塘中的水抽上来往农田里浇灌，又如把地下深井里的水抽吸上来并送到水塔上去等。因为液体经由系后压力可以进步，所以聚的作用也可以用来将液惨从压力较低的容器中抽吸出来，井克服沿途的阻力输送到压力较高的容器中或其他需要的地方，例如，胡炉给水泵从低压水箱中抽吸水往压力较高的锅炉气包内给水。系的机能老围很广，巨型的系流量可大达几十万in/ he上，而微型的系流量则在几十mL hu下。其压力可从常压一直高达1000MPa以上。它输送波体的温度最低可到200C以下.最高可达800C以上。与输送液体的种类良多，它可以输送水(净水、污水等)、油液、酸碱液、乳化液、悬评液和液态金属等。三、阅读的主要参考文献1 董爱粉.3500型压裂泵液力端的设计计算D.华东:中国石油大学,2012.2 朱维兵,周锡容,成愈,王潜龙,张建设.压裂泵往复密封性能及机理研究J.天然气工业， 2006, 26(1):60-62.3 刘济宁.国内压裂车制造业发展回顾与展望J.石油矿场机机械,2004(33):127-128.4 姜培昌.TWS600S柱塞泵泵头设计分析及制造工艺研究D.淄博:山东理工大学,2010.5 冷如波.高压注水泵结构分析与优化设计D.成都:西南石油学院,2003.6 张云霞.直线电机往复泵工作理论研究与结构设计D.中国石油大学,2007.7往复泵设计编写组.往复泵设计M.北京:机械工业出版社,1987: 151.8贺天才等，矿用乳化液泵站的智能控制研究II，煤矿机电，2004, (5).9李曼等，矿用乳化液泵站自动监控系统的研究与开发U.煤矿机电。2005, (9).华仕容等基于$3C44B0的乳化液泵智能监控系统U1.煤矿机械，2007, (1).10沈学海钻井往复泵原理与设计M，北京 ：机械工业出版社. 199011东北工学院机械零件设计手册编写组.机械零件设计手册（第二版，下册）M.冶金工业出版社.1990 年6 月12朱俊华，战长松合编.往复泵M.机械工业出版社.1992 年10 月13机械设计手册联合编写组编.机械设计手册，第二版M.化学工业出版社.1979.1014往复泵设计编写组. 往复泵设计M 北京：机械工业出版社1987，15胜利油田石油勘探开发工艺研究所钻井泥浆泵液力端的部分改进Z16长江大学机械设计制造及其自动化专业生产实习教材M17 S.L.科利尔编.寇炳国，陈继龙译.王运新校核.泥浆泵手册M北京 石油工业出版社,1988.418 A. H. VAN DER KROGT. 高压泥浆泵液力端自增强的数学和试验研究Z19王中辉，仵亚红.新型钻井泵泵阀的设计计算J.北京石油化工学院学报，2001 年12 月，第9 卷，第2 期，第58 页20孙松尧. 三缸单作用钻井泵空气包体积的设计计算.石油矿场机械.2005 年第24 卷，第6期，444621刘朝儒，彭福荫，高政一主编.机械制图，第四版M.高等教育出版社.2001 年8 月四、国内外乳化液泵的发展现状和发展趋势4.1国内矿用乳化液泵站的现状及发展趋势4.1.1国内矿用乳化液泵站的组成国内外矿用矿用乳化液泵矿用乳化液泵站是煤矿并下现代化高产高效综采工作面的关键设备之一，是保证缘采工作面安全可靠运行的重要动力单元。近三十年来，国内的乳化液泵站的设计和制造技术取得了巨大的进步，主要技术参数得到了很大的提高。同时国内的大型煤矿也引进了众多厂家的乳化液泵站系统， 使得我们对于国外的乳化液泵站技术有了较为全面的了解。国外厂家采用新材料、新工艺制造乳化波泵的关键部件，延长了整机的大修周期，提高了使用寿命。泵站采用电子监控手段实现了多泵成组自动化运行，提高了泵站系统的可靠性。这些新的思路对于我们开发研制高质量的矿用乳化液泵站具有很好的启示和借鉴作用。4.1.2国内乳化液泵的技术现状 国内乳化液泵的生产单位厂家以无锡煤机，南京六合。浙江中煤等几家为代表，产品结构大同小异。目前的流量系列有80、125、160、200、250、200、400、450、500、550等。流量乳化液泵大多采用卧式五柱塞结构，下面以使用较广泛的400泵为例，介绍国产乳化液泵的主要特点。该型泵额定压力31. 5MPa,额定流量400升/分，卧式三柱塞结构。总体上可分为动力端和液力端两大部分。动力端部分主要由箱体、曲轴、连杆滑块和减速齿轮箱等组成。箱体采用高强度铸铁整体箱型结构，箱内存有润滑油对运动部件实现飞溅润滑。曲轴采用两端支承方式。液力端主要由柱塞、缸套组件和泵头组件等组成。采用分体式泵头，泵头体为整体钢锻件，内有吸液阀、排液阀和排液孔，排液管将各泵头排液孔汇流孔连接起来。排液管一一侧装有安全阀，另-一侧装有卸载阀。大功率的乳化液泵设有水冷的强制压力润滑系统，主:要运来润滑曲轴连杆的滑动轴承。有一一些大流量的泵自吸能力差，在泵的进液端还配有皮带驱动的增压泵以防止吸液腔产生的气蚀。4.2国外泥浆泵的发展现状4.2.1国外矿用乳化液泵站的组成 国外的的矿用乳化液泵站一般由四台泵成，三台使用一台备用。配备完善的电控系统可根据工作面的需要可实现一台泵到三台泵同时供液，满足综采工作面对乳化液流量大范围变化的需求，增加了整个系统的工作可靠性。根据单泵流量大小配置一台或两台乳化液箱。装有过滤器和蓄能器的供回液小车完成对液体的过滤和稳压。电控系统为集散式控制，可实现自动和手动两种模式运行。一台总控箱负责完成对整套泵站的监控和参数设定，并向地面远程通讯;乳化液泵和乳化液箱各有一台分控箱负责监控本台设备并将本地参数传送到总控箱。整套电控系统的功能有:乳化液泵润滑油位、油温、油压的检测保护;电磁卸载阀的自动控制;乳化液箱自动补液、配比和乳化油箱的油位保护:每台控制箱都可显示系统参数。4.2.2国外乳化液泵的技术现状国内大型煤矿进口的乳化波泵主要来自英国雷波、德国卡马特和豪辛柯三家公司，这些产品他们代表了世界上矿用乳化液泵设计制造的水平和发展方向。进口乳化液泵全部采用卧式三柱塞结构。由于设计理念的不同，他们的设计重点从提高产品的安全性，可靠性人手，尽量采用先进的电子技术为泵站提供种类齐全的监控保护功能，进少了人为的误操作，为高产高效综采机械化工作面中央集中控制打下了基础。下面介绍国内引进量较大的英国雷波公司$300型乳化液泵的结构特征。该泵额定压力37.5MPa.额定流量200升，分，卧式三柱塞结构。传动箱体为分箱结构，便于曲轴的安装周整并易于实现多点支承。曲轴由两支承支撑变为四支承，增加了曲轴的刚性。提高曲轴的工作稳定性。采用了多点润滑回路环路改善了传动部件的工作条件。泵头组件由泵头体、缸套、吸排液阀等元件组成。泵头体为整体锻件，强度高，内部密封圈少，维修方便。缸套内使用多个小弹簧压紧盘根密封，压紧力均衡，密封可靠，寿命长。柱塞采用陶瓷材料，密度较小并且耐磨、防锈、有效延长了使用寿命。润滑油的冷却采用强制风冷和水冷方式，冷却效果良好，满载平衡温度不高于50C。通过联轴器上的风扇和机座壳体的作用，形成离心风机，实现强制风冷;同时设置独立的冷却器对压力润滑油进行冷却。乳化波泵的卸就采用电控外卸载方式，由控制系统根据设定压力自动控制卸载和加载。监控系绝设有压力、温度、液位等传感器，实时监控泵站系统的运行状态并在参数异常时自动停机。4.3国内外矿用乳化液泵站的发展趋势国产矿用乳化液泵站的发展趋势是在基本保持两泵一箱配置的基础上，通过增大单台乳化液泵的流量来提高泵站系统的流量。近年来有部分厂家和高校在研制泵站的保护系统，取得了一些技术成果，但功能还很不完善，目前都还没有推广应用。在新材料的使用上，国内已有厂家在尝试使用陶瓷材料制造柱塞。在吸排液阀的结构型式_上，也有厂家采用平面密封的片式阀结构。国外矿用乳化液泵站的发展思路是通过增加乳化液泵的数量来满足矿井对泵站流量的要求，即三台或四台乳化液泵与一台或两台液箱配套使用，最大可由三台乳化液泵同时向工作面供液。目前国内引进的乳化液单泵最大流量为430升，分，供给综采工作面的最大流量可达到为1290升/分，足以满足大部分长断面大采高综采面的需求。通过电控系统来实现矿用乳化液_泵站系统的自动有序运行，提高了系统的灵活性和可靠性。主要的发展趋势是:采用吸排液阀同侧布置,提高乳化液泵的可维护性;大量使用不锈钢和陶瓷材料，提高整机的可靠性和使用寿命;使用更多的传感器，完善系统的监控,从而提高了设备的自动化程度;采用带有图形界面的显示器，更加直观方便，提供了更加友好的。人机交互环境。五、RBW200/31.5 型乳化液泵介绍在国内，RBW200/31.5 型乳化液泵通常与 RX400/25 乳化液箱组成泵站，额定流量是 200L/min，额定压力 31.5MPa，装机功率在 200kw,乳化液箱容积 2500L，五柱塞卧式结构，采用较高的曲轴转速。该泵站装机效率和流量比较大，是高产高效采煤工作面液压支架动力源的升级品，主要应用于中厚煤层的开采。该型号的泵结构相对紧凑、并且体积相对比较小、重量也较轻，适用于井下的移动。采用压力与飞溅互相结合的润滑方式，柱塞表面采用热喷涂工艺，提高了产品的使用寿命。5.1结构特点(1) 卧式五柱塞的结构由于采用了五柱塞的结构，该泵流量脉动率小是其突出的优点，例如：相同连杆比2.0 的乳化液泵，理论上三柱塞的泵型流量脉动率是 6.72%，五柱塞的是 1.99%。较小的流量脉动率，表现在增加了液压系统的平稳性，还有利于选用较小的蓄能器来满足液压系统的平稳工作。(2) 分离型泵头（液缸体）组件泵头采用分离式，便于生产制造与维修。该型号的泵采用五块单独的泵头，各泵头内分别设一组吸排液阀，在泵的出油口，采用高压的集液装置将泵阀的五个出液口贯通起来后汇总出液。在泵头内，下部的装吸液阀组，上部装排液阀组，均是蕈形锥阀结构，材质选用不锈钢。泵头对外有三个横向的接口，其中与吸液阀接近的是进液口，与箱体部分相连；中部的接口连接高压缸套；与排液阀接近的是乳化液的出口，连接着高压的集液装置。另外还设有放气孔。(3) 泵的润滑和冷却系统RBW200/31.5型泵的润滑系统是结合了飞溅润滑和压力润滑的方式。其中连杆大头的轴瓦的润滑方式是压力润滑。齿轮、滑块滚动轴承等采用的是飞溅润滑的方式。系统润滑的工作过程为，曲轴转动带动齿轮油泵，油泵的吸油口设置在油箱油池内，输出的油液被引入到冷却器内，冷却器安装在泵液力端的吸油腔内，利用油液与乳化液的温差实现冷却，再输入曲轴经孔道润滑连杆大头。曲轴引入口处设有回转密封，正常工作下的油压设定为0.20.5MPa。(4) 安全阀安全阀是泵的过载保护元件，碟形的弹簧被用于系统的调压。安全阀未打开时，以相对较小的直径实现密封，此时封闭的压力的数值比较高；安全阀打开时，用于密封的直径增大，此时需要降低压力，维持卸压状态即可。(5) 卸载阀由两套相互并联的单向阀、主阀及一个先导阀组成卸载阀。(6) 高压缸套组件由于泵站是由四道矩形的盘根方式组成，采用无油的润滑导向套，柱塞经过热喷镀，因此，大大提高了柱塞的密封寿命，降低了维修的工作量。5.2泵的主要参数通过对 RBW200/31.5 型矿用乳化液泵基础理论的理解，主要参数如下所示：公称压力：31.5MPa；公称流量：200L/min；曲柄半径：38mm；连杆长度：280mm；曲轴转速：498r/min；柱塞直径：50mm；柱塞行程：66mm；电机功率：125k W5.3建立往复泵的系统模型利用solid works软件，建立乳化液泵的系统模型，首先需要对乳化液泵的结构组成进行分析，并且对泵的各部分构件进行简化，以便在搭建模型时确定合适的模块。六、国内外矿用乳化液泵站的主要参数对比为了便于对比国内外矿用乳化液泵站的主要差别，以流量为200升1分的机型为例，表1中列出了国内外主要型号乳化液泵的参数，表2列出了国内外矿用乳化液泵站的主要特征。表1国内外乳化液泵参数型号额定压力材料柱塞行程柱塞直径柱塞数目曲轴转速输入功率生产厂家S30037.5陶瓷60623602225英国雷波K25055033.5陶瓷100553450200德国卡马特EH3K20035.7钢98533490200德国豪辛柯PRB931.5钢76485498200平顶山煤机厂GRB200/31.531.5钢66455650200无锡煤机厂BRW200/310531.5钢60505532200南京六合煤机 从表1中可以看出，国外乳化液泵全部采用三柱塞结构，额定压力较高，普遍采用了陶瓷材料制造柱塞;而国产乳化液泵全部采用了五柱塞结构，柱塞材料以钢为基础，经过表面处理制造而成，反应出了国内外在材料和加工工艺方面的差别。表2中显示了国内外乳化液泵泵站组成及控制方式的不同。得益于电子控制方式的应用，选用相同流量的单泵，国外的泵站可以提供更大的流量，能更好的兼顾工作面的流量需求和泵站的可靠性要求。表2国内外乳化液泵特征型号泵站型号电子监控卸载方式大修周期生产厂家S300四泵一箱有机电卸载3年英国雷波K250550四泵一箱有机电卸载3年德国卡马特EH3K200四泵一箱有机械卸载3年德国豪辛柯PRB9两泵一箱无机械卸载2年平顶山煤机厂GRB200/31.5两泵一箱无机械卸载2年无锡煤机厂BRW200/3105两泵一箱无机械卸载2年南京六合煤机七、基本工作原理乳化液泵一般采用往复式柱塞泵，以乳化液为工作介质，工作原理见图2.1 所示。电机驱动使曲轴1依据图示箭头方向旋转，曲轴带动连杆2的运动，连杆驱动滑槽4 内的滑块 3，再带动柱塞5 做往复直线运动，将曲轴的旋转运动转换为柱塞的直线运动。当柱塞做向左的运动
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