RBW350-35型三缸单作用乳化液泵结构设计及曲轴机械加工工艺设计含3张CAD图
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RBW350
35
型三缸单
作用
乳化
结构设计
曲轴
机械
加工
工艺
设计
CAD
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RBW350-35型三缸单作用乳化液泵结构设计及曲轴机械加工工艺设计含3张CAD图,RBW350,35,型三缸单,作用,乳化,结构设计,曲轴,机械,加工,工艺,设计,CAD
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摘 要在当今的生产技术领域内，广泛应用着乳化液泵，它与乳化液箱组成乳化液泵站，是井下综合采煤工作面支护设备的动力源泉，是煤矿井下支护作业“外注式单体液压支柱”及“液压支架”的专用小型推移式注液设备。该泵具有体积小、重量轻、操作简便、移动灵活、工作平稳可靠和高效节能安全的特点，尤其空间狭小的坑道口，掘进头，低煤层等地段，更是一般大型泵站无法替代的产品。此次设计乳化液泵主要是因为它在煤矿工业上有主要的应用。关键词： 乳化液泵;曲轴；泵头机械加工工艺 AbstractIn the nowadays field of the technique of the production,extensive use the pump of the emulsification,it integrate with the emulsification liquid make up of emulsification pumping station.It is the bottom of a well synthetical excavate coal working face timbering facilitys power headspring,it is also the appropriative minitype process injecting liquid equipment which uses coal mine bottom of a well timbering work “ in the manner of outside injecting monocase hydraulic pressure underpinning” and “hydraulic pressure bracket”.The pump have many traits eg: small volume、light weight、manipulate simple and convenient、moving agility 、work placidity and credibility、 high efficiency、 saving energy sources , safety and so on.Especially in narrowness roomages sap ostium、 grub entrance、low coal seam region and so on,it is also the bigness pumping station cannot instead. In this about design the pump of the emulsification,the importance of the reason is that it has extensive use at the coal mine industry.Key words : Emulsion pump；crank axle；pump head machining process 前 言1.乳化液泵简介乳化液泵主要是为采煤工作面提供高压乳化液，作为液压支架和推移工作面刮板输送机的动力源。各种不同流量和压力的乳化液泵，可分别满足普采工作面、高档普采工作面以及综采工作面的不同要求。泵主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。此外泵也可用于油田高压注水之用，还可用于化工、造纸、橡胶、矿山、机械、冶金、食品、轻工业等行业中输送清水、污水、乳化液、各种活性和非活性的液态介质及各种特殊化工液体等1。2乳化液泵结构概述乳化液泵主要是为采煤工作面提供高压乳化液，作为液压支架和推移工作面刮板输送机的动力源。各种不同流量和压力的乳化液泵，可分别满足普采工作面、高档普采工作面以及综采工作面的不同要求。它工作的好坏影响着生产情况.本设计所采用的乳化液泵为卧式三柱塞泵，由卧式四级防爆电动机驱动，经联轴器和一级斜齿圆柱齿轮减速后带动曲轴旋转，再经过连杆滑块机构使曲轴的旋转运动转变为柱塞的直线往复运动。乳化液泵可以分为两部分,箱体和泵头。箱体内有一对减速齿轮,曲轴,连杆,滑块等。泵头内有柱塞、缸套，进排液阀等4。箱体传动部件是由箱体，一级减速齿轮，曲轴，连杆滑块组件等组成，箱体为整体结构，分曲轴箱腔和进液腔两部分。在曲轴箱腔三个滑道孔上方设盛油池，以备滑道处的润滑，曲轴箱腔底部设有放油孔。进液腔在箱体的前端，有通液孔与阀组件进液口相连，吸液接头与进液腔相连。曲轴为整体三曲拐结构，曲轴以两端主轴颈为主支撑点，曲轴三曲拐互成夹角120均匀分布，选用优质的40Cr刚制成，曲轴各轴颈经氮化处理，有良好的耐磨性和较高的硬度。曲轴两端装有双列调心滚子轴承。曲轴各曲拐与连杆大头薄壁瓦配合，该瓦有良好的抗咬性和减磨性。连杆大头为剖分式结构，瓦盖用连杆螺栓与连杆体对合连接，小头制成整体式通过十字头销与十字头相连，箱体传动部件各运动件采用“飞溅润滑”方式进行润滑。泵的液力端是液体流过部分，主要由柱塞、缸套组件、阀体组件组成。阀体内垂直安装三组吸液阀组和排液阀组。吸液阀和排液阀采用整体式结构分别装在阀体的下部和上部，由阀芯和壳体组装为一体，拆装方便。柱塞与缸套、阀体等形成密闭腔，柱塞的直线往复运动使得密闭腔容积变化，将工作介质经吸、排液阀吸入和排出，从而将电能转换成液压能，输出高压液体。高压液体自阀体的上部排出，分别与安全阀及自动卸载阀连接。压力控制部分由自动卸载阀、安全阀和蓄能器组成，其主要作用是提供稳定压力的液体。另外，当液压系统中压力达到额定值以后，使泵压力卸载，这样可以节省动力消耗，减少液压系统的发热；如果自动卸载阀失灵，压力超过额定值后，则安全阀打开泄液，以保证泵及液压管路的安全运转及正常工作。3 设计意义随着现在我国对能源的需求量日益增加，作为三大传统能源的煤已成为推动我国经济持续健康发展的重要能源保障。而我国目前煤矿大部分都已经经过了多年的开采，由于技术的原因我们一直以来对煤层的支护设备还不到位，所以对乳化液泵的结构进行改进还是有很大潜力的。要实现煤矿井下安全作业，提高采煤工作效率，防止出现重大设备安全事故，保障乳化液泵站井下安全运行是十分必要的一个环节。所以说对乳化液泵站的研究与开发是有着长远的社会效益和良好经济效益的。而我国目前对乳化液泵站进行研究与开发的虽然有一些种类的产品，但还远远未能成形系列化，而且目前已经上市的乳化液泵还不能满足实际工况的需要，所以对乳化液的研究与设计是十分有必要的，而且它的设计将有着重大的意义。7 国内外相关研究1 乳化液泵在我国的使用情况泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。泵主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体2。国内生产制造厂家100多个，形成了100多个系列、2000多个品种泵类产品制造技术和生产装备，满足了石化生产的需要。与国外比较，国内石化用泵在设计理论、设计方法上比较落后，产品开发多采用仿制和类比的方法，缺乏理论根据和实验研究数据；加工装备和工艺水平比较落后，加工精度低，生产效率低；产品系列化和通用化程度不高，规格品种少；泵效率、质量和可靠性、密封性能、耐腐蚀性能等方面同国外相比还有较大差距，因此化工用泵还有较多进口。2 乳化液泵在国外的发展和使用国际上石化用泵制造厂主要有瑞士苏尔寿公司、德国KSB公司、美国高斯公司等。石化用泵的生产技术比较成熟，规格品种多，标准化程度高，发展方向主要是大型化、高速化，机电一体化及泵产品成套化。特别是高温泵、低温和超低温泵、高速泵、精密计量泵、耐腐蚀泵、输送粘稠介质和带固体颗粒介质泵、屏蔽泵技术发展很快。比较著名的是公元前三世纪，阿基米德发明的螺旋杆，可以平稳连续地将水提至几米高处，其原理仍为现代螺杆泵所利用。公元前200年左右，古希腊工匠克特西比乌斯发明的灭火泵是一种最原始的活塞泵，已具备典型活塞泵的主要元件，但活塞泵只是在出现了蒸汽机之后才得到迅速发展5。18401850年，美国沃辛顿发明泵缸和蒸汽缸对置的，蒸汽直接作用的活塞泵，标志着现代活塞泵的形成。19世纪是活塞泵发展的高潮时期，当时已用于水压机等多种机械中。然而随着需水量的剧增，从20世纪20年代起，低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐渐被高速的离心泵和回转泵所代替。但是在高压小流量领域往复泵仍占有主要地位，尤其是隔膜泵、柱塞泵独具优点，应用日益增多6。回转泵的出现与工业上对液体输送的要求日益多样化有关。早在1588年就有了关于四叶片滑片泵的记载，以后陆续出现了其他各种回转泵，但直到19世纪回转泵仍存在泄漏大、磨损大和效率低等缺点。20世纪初，人们解决了转子润滑和密封等问题，并采用高速电动机驱动，适合较高压力、中小流量和各种粘性液体的回转泵才得到迅速发展。回转泵的类型和适宜输送的液体种类之多为其他各类泵所不及7。利用离心力输水的想法最早出现在列奥纳多达芬奇所作的草图中。1689年，法国物理学家帕潘发明了四叶片叶轮的蜗壳离心泵。但更接近于现代离心泵的，则是1818年在美国出现的具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的所谓马萨诸塞泵。18511875年，带有导叶的多级离心泵相继被发明，使得发展高扬程离心泵成为可能。尽管早在1754年，瑞士数学家欧拉就提出了叶轮式水力机械的基本方程式，奠定了离心泵设计的理论基础，但直到19世纪末，高速电动机的发明使离心泵获得理想动力源之后，它的优越性才得以充分发挥。在英国的雷诺和德国的普夫莱德雷尔等许多学者的理论研究和实践的基础上，离心泵的效率大大提高，它的性能范围和使用领域也日益扩大，已成为现代应用最广、产量最大的泵。结论乳化液泵与乳化液箱组成乳化液泵站。乳化液泵站在煤矿开采过程中有着广泛的应用，是井下综合采煤工作面支护设备的动力源泉，煤矿井下支护作业“外注式单体液压支柱”及“液压支架”的专用小型推移式注液设备，也是支护作业更换维修的不可缺少的工具。乳化液泵具有体积小、重量轻、操作简便、移动灵活、工作平稳可靠和高效、节能、安全的特点，尤其是在空间狭小的坑道口、掘进头、低煤层和回采面等地段，更是一般大型注液泵站无法替代的产品，深受广大煤矿工作者的欢迎。由于乳化液泵具有流量均匀、压力稳定、运转平稳、强度高、脉冲小、油温低、噪声小、使用维护方便等特点， 所以还广泛适用于管道清洗、工件清洗、玻璃清洗、工程掘进等。针对煤矿的需要和以上的突出优点，我对乳化液泵进行了设计。本文主要介绍了乳化液泵的结构解析,首先是乳化液泵的介绍，通过对国内外的乳化液压泵的对比，深入分析液泵的结构。其次乳化液泵通过选用曲轴连杆机构为传动方式的结构型式，将曲线运动转变为直线运动。总体方案确定以后通过液力计算对液力端型式进行选择，根据流体力学及流体机械对传动端的结构型式进行选择。再通过设计计算进行液力端主要部件液缸体的设计及校核，传动端的主要部件减速机构、曲轴、连杆的设计及校核，经过校核计算，最终设计。此次设计的主要优点是尺寸设计合理，看起来较美观。通过设计，乳化液泵在煤矿开采过程中及其他一些领域内满足应用，较好的适应环境，设计合理。参考文献1 煤矿固定设备的管理与维护J. 耿中强.产业与科技论坛 . 2012(09) 2 矿山机械中液压机械传动的应用探讨J. 陆清林.科技视界 . 2020(17) 3白海清. 机械制造工艺学M.重庆大学出版社:机械设计制造及其自动化专业本科系列规划教材, 201311.284.4 往复泵曲柄滑块机构的运动学分析J. 付子豪,翟国栋.机械工程师 . 2016(12)5 美国约翰霍普金斯大学的流体力学及流体机械实验技术综述J. 施红辉.流体机械 . 2011(05)6张人会,孙鹏程,符义红. 往复泵泵阀流场与阀芯运动的动态耦合特性J. 排灌机械工程学报,2021,39(03):217-223.7煤矿综采工作面设备安装技术J. 智国华. 技术与市场. 2014(12)8朱玉.机械设计基础M.北京:北京大学出版社,2013.9朱玉.机械综合课程设计M.北京:机械工业出版社,201510曹春玲,李海宁.乳化液泵滑块的特点及结构改进J.煤矿机械,2006(02):322-323.11李海宁,康帆.乳化液泵容积效率的影响因素分析J.煤矿机械,2014,35(03):93-95.12郭卫,王云平.乳化液泵曲轴应力的有限元分析J.机床与液压,2004(06):108-109+32.13 朱松青,周辉. 乳化液泵节能控制的一种方法. 煤矿机电，2001（06）14郭卫,孙战彬,樊小晶,王云平.乳化液泵的工况故障诊断系统J.重型机械,2003(06):51-54.15臧延斌.试论机械加工工艺对零件加工精度的影响J.建筑工程技术与设计，2020（23）：664.16邢玉钊，周全胜，邹超.机械加工工艺对零件加工精度的影响及控制的思考J.建筑工程技术与设计，2020（14）：4367.17赵鹏.
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