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本科畢業(yè)設計開題報告
題 目： 150型全液壓泥漿泵設計
系 別：
專 業(yè)：
姓 名：
學 號：
指導教師：
2013 年 11 月 1 日
- 8 -
本科畢業(yè)設計開題報告
系別
機電系
專業(yè)
機械設計制造及其自動化
班級
姓名
學號
2
聯(lián)系方式
題目
150型全液壓注漿泵設計
一、選題背景
隨著產品技術水平的不斷提高，油田80%以上鉆機產品的功能設置及實際使用的需要，都要求配備往復式泥漿泵。在鉆機各部件的動力傳動中，除空壓機，泥漿泵外其它部件均采用了液壓傳動及控制技術，由于機械式往復泥漿泵結構復雜，動力傳動及流量控制不靈活，沖擊大，重量重影響了鉆機產品整體水平的提高。目前油氣地震勘探工作正在向地理條件更加惡劣的地區(qū)轉移，油氣勘探鉆機需要配備高效，節(jié)能，重量輕，維護方便的泥漿泵，因此，將泥漿泵的驅動，控制方式由機械式改進為液壓驅動與控制對鉆機技術性能提高有著非常重要的作用。
二、課題設計
2.1課題的內容
主要完成的工作內容：
1） 液壓自動換向機構的應用研究
2） 新型液壓泥漿泵系統(tǒng)的方案設計
3） 機械系統(tǒng)設計與計算
4） 液壓系統(tǒng)設計與計算
5） 繪制裝備圖、零件圖和三維圖
2.2課題的目的
目前，在汽油生產中使用的泥漿泵幾乎都是機械動力傳動和控制的往復式活塞泵，由于機械式泥漿泵的動力傳遞的特點決定了其傳遞效率低，體積大，部件磨損快，維修困難等缺陷，近年來此問題已吸引了各行業(yè)的許多工程技術人員對其進行不斷的研究，以使此問題得到解決，提高資源的利用率。
2.3課題的意義
以往的150型注漿泵都是采用了機械動力源，而這次課題的設計主要是將機械動力源改進為全液壓動力源。全液壓動力源的好處在于，它相對機械動力源受到外界干擾比較少，可以增加注漿泵在惡劣的工作環(huán)境中的壽命，它是密封環(huán)境下工作的，可以避免外界因素的干擾，加強了抗腐蝕性，同時也加強了工作時的安全性，密封環(huán)境下也降低了工作時的噪聲。全液壓動力源提高了工作效率。同時，液壓注漿泵因其結構簡單,相對減少了生產的難度，防爆性能好,易于過載保護輸出特性可無級調節(jié)和并下狹窄空間易于安裝布置等優(yōu)點,深受煤礦行業(yè)歡迎。
2.4 文獻綜述
三、課題研究現(xiàn)狀
3.1國外研究現(xiàn)狀
國外對注漿泵的研究開發(fā)起步比較早，技術也比國內先進"德國是歐洲注漿泵發(fā)展最快的國家,第一臺得到成功應用的注漿泵就是在德國誕生,對注漿泵的起步和發(fā)展做出很大貢獻1932年由荷蘭開發(fā)的第一臺機械式注漿泵，明確了注漿泵的構造原理，為后來的機械式注漿泵開發(fā)奠定了基礎"隨著科學技術的快速進步，注漿泵往復換向的驅動方式也從最初的機械式驅動發(fā)展到現(xiàn)在的機電一體化形式"機械式驅動方式以曲柄滑塊機構為主,采用機械驅動的注漿泵重量大、結構復雜、磨損較快，造價高，所以現(xiàn)在使用場合較少“當前應用較多的幾種自動換向機構是:機動一液控,機動一電控,電一液,以及全液壓控制方式”它們依據(jù)自身特點,在適當?shù)墓ぷ鲌龊鲜褂?都能較好的實現(xiàn)往復換向不足之處在于,綜合前三種驅動方式,機械碰撞使系統(tǒng)的可靠性不高，再有受電磁換向閥的電磁推力影響，不適合大流量閥，流量太大，壓力沖擊也很大，而且在環(huán)境條件惡劣,比如濕度較大場合，都會影響電器設備的性能,故障率較高，還存在安全隱患。而全液壓自動換向系統(tǒng)結構簡單，換向平穩(wěn)可靠,使用維護方便,工況受環(huán)境因素影響較小，一直以來科技工作者在較大程度上都致力于開發(fā)高性能的全液壓自動換向控制系統(tǒng)“世界上第一臺由液壓驅動的注漿泵是由施維英公司生產制造的,它以其排量大,振動較小,而且能實現(xiàn)無級調速等優(yōu)點使注漿泵進入了較高的發(fā)展階段。”
2011.5中國地質大學碩士學位論文3小時159立方米,泵送水平距離可達1600米,泵送垂直距離可達400米美國也不乏有大的注漿泵制造商如湯姆森公司,亦能生產各類型的注漿泵產品,日本目前擁有一批大型的注漿泵制造企業(yè),比如:三菱重工,極東開發(fā)等。
3.2國內研究現(xiàn)狀
我國在五十年代開始從國外引進注漿泵,直到二十世紀八十年代,才較大范圍的推廣使用注漿泵"目前,國內注漿泵生產企業(yè)有十余家,總生產能力600輛,主要集中在中聯(lián)重工三一重工、遼寧海諾、安徽星馬、上海普斯特5個企業(yè),產量占全行業(yè)的95%泵車的型號也有多種,泵送高度從20多米到50多米,國內目前生產的注漿泵車多集中在37m以下“我國雖然起步較晚,但發(fā)展相當迅速,借鑒歐洲技術自主開發(fā)”目前國內占主導地位的泵送液壓系統(tǒng)有3種,一種是主要由三一重工所采用全液壓液控換向系統(tǒng);第二種是采用電信號換向,主要為中聯(lián)重科采用；第三種是主要用在泵車上的閉式系統(tǒng),換向沖擊小,但成本比較高。
全球注漿設備銷售額僅占工程機械銷售額的3%,而在中國市場卻占到10%中聯(lián)重科和三一重工兩大工程機械巨頭,都是從制造注漿泵和混凝土泵起家,以此積累資本延伸到其他工程機械產品的,而且注漿泵目前仍然是公司的主打產品“中國大規(guī)模的城市建設和整改在一定程度上促進注漿泵和注漿機械工業(yè)的持續(xù)繁榮”近年來,隨著注漿泵市場不斷擴大,注漿技術水平的不斷提高,注漿泵的發(fā)展趨勢明顯呈現(xiàn)以下特點：
1.發(fā)展全液壓驅動往復式注漿泵是主流
2.盡量使得系統(tǒng)液壓沖擊小、噪聲低、注重環(huán)保
3.提高注漿泵的輸出壓力
4.液壓系統(tǒng)趨于結構簡潔,安裝調試方便等特點多采用集成閥塊形式
5.提高注漿泵的工作可靠性和作業(yè)效率
6.小批量!多品種適應用戶要求
四、課題設計方案
4.1設計方案選型與分析
方案一：機動一液控自動換向機構
方案二：機動—電控自動換向原理圖
方案三：電液換向閥的換向原理
方案四：液控自動往復機構原理圖
4.2方案的確定
根據(jù)比較分析我選擇了方案四
換向機構的工作原理是：該液壓換向機構使用了緩沖液壓缸（原理圖見方案四），通過緩沖缸兩端產生的高壓控制油控制液壓換向閥換向。A、B為液壓缸的主油路進、出油口，a、b為液壓缸的控制油路出油口，控制油路中設置了可調是節(jié)流閥、單向閥和蓄能器，主油路中設置了蓄能器。主油路換向使用了一個普通液控二位四通換向閥。液壓缸的換向由緩沖液壓缸活塞運行至缸體端部時，活塞與缸體端部出現(xiàn)的局部密封產生的高壓油流控制換向閥換向。
工作過程中如下：方案四所示位置換向閥技能是液壓缸活塞正向右運動，液壓缸左腔為高壓腔，右腔為低壓回油腔，控制口分別取得各自工作腔的壓力，因此Pa=PA>Pb=PB,二位四通換向閥保持右位機能不變,液壓缸活塞繼續(xù)向右運動,當活塞運動至右端緩沖區(qū)時,活塞與缸體端部出現(xiàn)的局部封閉空間使壓力迅速升高,活塞開始減速,控制口b得到這個壓力,該壓力值可以通過控制油路上的節(jié)流閥調定大小,我們是這個壓力高于系統(tǒng)壓力的某個值,即高于控制口a的壓力值,此時,Pa=PA
PB，二位四通換向閥換向為右位機能，液壓缸左腔為低壓回油腔，右腔為高壓腔，液壓缸活塞換向后向左移動，這是Pa=PA
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