液压注聚泵的设计含有全套图纸.docx
- 文档编号:3557043
- 上传时间:2022-11-23
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:50.93KB
液压注聚泵的设计含有全套图纸.docx
《液压注聚泵的设计含有全套图纸.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《液压注聚泵的设计含有全套图纸.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
液压注聚泵的设计含有全套图纸
全套图纸,加174320523各专业都有
摘要I
AbstractII
第1章绪论1
1.1往复泵的作用及优缺点1
1.2往复泵的特点2
1.2.1瞬时流量是脉动的2
1.2.2平均流量是恒定的3
1.2.3泵的压力取决于管路特性3
1.2.4对输送的介质有较强的适应性4
1.2.5有良好的自吸性能4
1.3往复泵的分类5
1.3.1按泵的的液力端特点分5
1.3.2按传动端的结构特点分5
1.3.3按泵的驱动方式或配带的原动机分5
1.3.4按泵的排出压力分6
1.3.5按泵的每分钟往复次数分6
1.3.6按泵输送介质某一突出特性分6
1.3.7按泵的用途分6
1.4往复泵的应用与发展7
第2章液压注聚泵的方案确定10
2.1液压注聚泵主要结构参数的选择与确定10
2.2液压系统主要技术参数13
2.2.1系统内液流流速突变引起的液压冲击13
2.2.2由运动部件制动所产生的液压冲击14
2.2.3空气室的理论设计15
2.3液压油.滤油器.溢流阀的确定17
2.3.1液压油的功能和基本要求17
2.3.2溢流阀的选择18
2.3.3滤油器的选择19
2.4电动机的选择21
2.5选择液压泵的规格21
2.5.1齿轮泵22
2.5.2叶片泵23
2.5.3柱塞泵24
2.5.4螺杆泵25
第3章泵的结构及工作原理27
3.1泵的结构27
3.1.1底座25
3.1.2动力组件25
3.1.3传动组件25
3.1.4液缸组件25
3.1.5安全阀组件25
3.1.6稳压器组件25
3.2泵的工作原理28
第4章泵的安装、调整、使用和保养30
4.1泵的安装30
4.1.1泵在安装中存在的问题30
4.2泵的调整31
4.2.1曲柄的位置调整31
4.2.2柱塞密封的调整31
4.3泵的使用31
4.3.1启动及停车31
4.4泵的维护与保养33
4.5泵有关部件的调整和易损件的更换33
4.5.1安全阀的调整33
4.5.2柱塞及密封填料的更换34
4.5.3阀、阀座、阀弹簧的更换35
第5章泵可能产生的故障及原因36
结论38
致谢40
参考文献41
专题42
附录146
附录254
摘要
针对国内中后期油田高含水和特殊油藏开采需要,通过对往复泵的概述分析,说明了液压注聚泵所要解决的主要问题,高效节能,排量可调,液压传动在国民生产各部门占有相当的比重,如何提高液压系统的性能,减少它的缺点是我们现在和将来都一直努力的方向。
本设计就是主要针对油田使用的注聚泵而进行的。
注聚泵是油田中重要的生产工具,它的设计合格与否直接影响到油田的生产效率和生产成本。
因此,在设计中我通过查阅大量的有关资料,尽量使本次设计符合要求,减少它的缺点。
本次设计也是对我们大学四年学习的一个总结。
关键词:
液压传动液压系统注聚泵
Abstract
Hydraulictransmissioneverydepartmentoccupyasuitableonethanserious,howimprovehydraulicpressuresystematicperformanceinnationalproduct,Alldiligentdirectionofthepresentandthefuturethattheshortcomingofreducingitisus.Designandgatherpumpandgoontonotethatoilfieldusemainlyoriginally.Itistheimportanttoolofproductionamongtheoilfieldthatthenotegathersthepump,itsdesignisqualifiedtoinfluencetheproductionefficiencyoftheoilfieldandproductioncostdirectlySo,Itryone'sbesttoenabledesigningandfulfilrequirementsthistimethroughconsultingalargeamountofrelevantmaterialsinthedesign,Reduceitsshortcoming.Thisdesignistoasummaryofstudyoffouryearsofouruniversitytoo.
Keyword:
HydraulictransmissionHydraulicpressuresystemThenotegathersthepump
第1章绪论
1.1往复泵的作用及优缺点往复泵是工业泵中不可缺少的一类产品。
它的突出优点是:
可获得高的排压,且流量与压力无关,适应输送介质十分广泛,吸入性能好,效率高,泵的性能不随压力和输送介质粘度的变动而变动。
在当今世界能源紧缺的形势,往复泵作为节能产品,在石油开发、管道输煤、煤气化工、电站排渣、矿山开采等方面起着重要作用,而且在压力容器检测和实现现代化石油化工工业全面自动化操作方面也是不可缺少的品种。
近年来,其产量明显增长,证明了它在国民经济发展中的地位。
往复泵的主要缺点就在于它是一种低速机械,因此,体积和重量很大。
这类泵结构比较复杂,配套性强而通用性差;品种多而批量小,它的总产量约占整个泵类总产值3%左右。
正因为如此,往往不注意这类产品的开发。
以致这类产品的研究成果和文献资料也很少。
至今全面地、系统地介绍往复泵结构、设计方面的书,至今还很少。
往复泵是泵类产品中出现最早的一种,至今已有2100多年的历史。
在旋转式原动机出现以前,往复泵几乎是唯一的泵类。
在旋转式原动机出现以后,才逐步地产生了离心泵和转子泵等其它类型的泵。
后出现的泵,由于它们的结构比较简单、操作比较方便,而且还有体积小、重量轻、流量均匀等一系列优点,致使原来使用往复泵的地方逐步地为这些泵类所取代。
目前,往复泵的产量只占整个泵类总产量很少的一部分。
但是,往复泵所具有的特点并没有被其它类型泵所取代。
有些特点仍为其它类型泵所不及,因此,它非但不会被淘汰,而且仍将作为一种不可缺少的泵类,被广泛采用。
1.2往复泵的特点在离心式和容积式两大类泵中,往复泵属于容积式泵。
亦即它也是借助工作腔里的容积周期性变化来达到输送液体的目的;原动机的机械能经泵直
接转化为输送液体的压力能;泵的流量只取决于工作腔容积变化值及其在单位时间内的变化次数(频率),而(在理论上)与排出压力无关。
往复泵和其它类型容积式泵的区别,仅在于它实现工作腔容积变化的方式和结构特点上;往复泵是借助于活塞(柱塞)在液缸工作腔内的往复运动(或通过隔膜、波纹管等挠性元件在工作腔内的周期性变形)来使工作腔容积产生周期性变化的。
在结构上,往复泵的工作腔是借助密封装置与外界隔开,通过泵阀(吸入阀和排出阀)与管路沟通或闭合。
往复泵这一实现工作腔容积变化的方式和结构特点,构成了这类类型泵性能参数和总体结构的一系列特点。
这些特点也正是这类类型泵借以生存、竞争和发展的依据:
1.2.1瞬时流量是脉动的
这是因为在往复泵中,液体介质的吸入和排出过程(即容积变化过程)是交替进行的,而且活塞(柱塞)在位移过程中,其速度又在不断地变化之中。
在只有一个工作腔(单缸泵)的泵中,泵的瞬时流量不仅随时间而变化,而且是不连续的;在具有多个工作腔(多缸泵)的泵中,如果工作腔的工作相位安排适当,则可减小排出集液管路中瞬时流量的脉动幅度,乃至可达到在实用上可认为是稳定流的地步。
当然,此时相应的泵的结构也就变得复杂了。
也正因为如此,往复泵的工作腔不宜设置过多。
因此,往复泵瞬时流量的脉动性也就不可避免,只不过因不同泵型其脉动程度有大有小而已。
1.2.2平均流量是恒定的
由前述往复泵实现工作腔容积变化的方式和结构特点可知,当泵的设计合理、制造质量又好时,泵的流量只取决于工作腔容积的变化值及其频率。
具体地讲:
泵的流量只取决于泵的主要结构参数?
?
n(每分钟往复次数)、S(活塞或柱塞行程)、D(活塞或柱塞直径)、Z(工作腔或活塞数目),而(在理论上)与排出压力无关,且与输送介质液体的温度、粘度等物理、化学性质无关(实际上,由于介质性质和排出压力不同,密封或泵阀处的泄漏量
也有所不同,因此也可以说有一点关系)。
当泵的每分钟往复次数一定时,泵的流量也是恒定的。
往复泵这一特点也正是作为计量泵选型的基础。
由于受活塞(柱塞)密封技术以及泵阀、液缸体等设计技术及材料强度等方面的限制、往复泵的工作腔容积一般不宜太大(特别是高压时),工作腔数目不宜太多、每分钟往复次数也不宜太高。
因此,泵的流量也就不可能很大。
1.2.3泵的压力取决于管路特性
离心式泵流量和扬程是由泵本身所限定的,而且两者是密切相关的。
往复泵则不同,它的排出压力不能由泵本身限定,而是取决于泵装置的管路特性,并且与流量无关。
换句话说,不论泵装置的管路有多大的水力阻力,原则上泵都可以按其主要结构参数所决定的恒定流量予以排出。
也就是说,如果认为输送液体是不可压缩(因液体压缩率很小,通常可这样认为,但在高压或超高压下、液体的压缩性也不容忽视)的,那么,在理论上可认为往复泵的排出压力将不受任何限制,即可根据泵装置的管路特性,建立泵的任何所需的排出压力。
当然,在往复泵实际出厂时,都有一个泵的排出压力的规定,这不是说该泵的排出压力不会再升高,而只是说,由于受到配带原动机的额定功率(或其它动力源参数)和该泵本身的结构强度(包括液力端和传动端所有承压、受力的零部件)的限制,不允许高出这一排出压力下使用而已。
1.由这一特点导致往复泵在启动和操作过程中与离心泵有着重大区别:
2.在泵的排出管路上必须设置安全阀,以保证泵的排出压力不高于它的额定值;
3.在泵启动前,必须把管路上的排出阀门全部打开,且不允许排出管路堵塞,否则就可能造成设备或人身伤亡事故;
4.往复泵允许降压使用,此时不会产生超载,也没有机件损伤的可能,只不过充分发挥原设计的功能而已。
1.2.4对输送的介质有较强的适应性
往复泵原则上可以输送任何介质,几乎不受介质的物理性能或化学性能的限制。
当然,在实际应用中,有时也会遇到不能适应的情况。
但是,当遇到这种情况时,多半是因为液力端的材料和制造工艺以及密封技术一时不能解决的缘故。
其它类型泵就不能做到这一点。
1.2.5有良好的自吸性能
往复泵不仅有良好的吸入性能,而且还有良好的自吸性能。
因此,对多数往复泵(除高速泵外)来说,在启动前通常不需灌泵。
由上述往复泵的主要特点可以看出往复泵的主要适用范围。
即往复泵主要适用于高压(或超高压)、小流量,要求泵的流量恒定或定量(计量)或成比例地输送各种不同的介质(液体),或者要求吸入性能好或者要求有自吸性能的场合。
1.3往复泵的分类
往复泵(相对离心泵来讲)的特点决定了它的“通用性”越来越差,而专业配套性越来越强。
于是就出现了这样的情况?
?
虽然它的产量少,但泵型和品种却繁多,以至于已经无法按照某一统一原则来进行分类了。
这里所讲的分类,只能是只能是按照这类型泵各方面特点进行比较,并兼顾到目前已经习惯了的称呼,予以相对的分类和命名:
1.3.1按泵的的液力端特点分
1.按与输送介质接触的工作构件可分为:
活塞泵、柱塞泵和隔膜泵包括油隔离泵;
2.按泵的工作原理或流量的脉动特性可分为:
单作用泵、双作用泵、差动泵、单缸泵、双缸泵、三缸泵、多缸泵;
3.按泵的活塞(柱塞)数目可分为:
单联泵、双联泵、三联泵、多联泵等;
4.按活塞(柱塞)中心线所处的位置可分为:
卧式泵、立式泵、角度式(Y形、V形等)泵、对置式泵和轴向平行式(无曲柄)泵等;
1.3.2按传动端的结构特点分
根据传动端把原动机的旋转运动转化为活塞(柱塞)的往复运动的方式特点可分为:
曲柄(曲柄连杆机构)泵、凸轮(凸轮轴机构)泵和(无曲柄机构)泵等;
1.3.3按泵的驱动方式或配带的原动机分
机动(以电动机或旋转式内燃机驱动的)泵、直动(以蒸气、气体或液体直接驱动的)泵和手动(人力驱动)泵。
1.3.4按泵的排出压力分
根据泵排出压力高与低可分为:
低压泵、中压泵、高压泵和超高压泵;
1.3.5按泵的每分钟往复次数分
按每分钟往复次数高与低可分为:
低速泵(n80spm)、高速泵(n550spm)。
介于两者之间的,对一般性往复泵来讲,通常是正常选择范围(当然各类型往复泵,其正常范围也有所不同),因此,没有划分。
1.3.6按泵输送介质某一突出特性分
根据泵设计时主要适用的介质可分为:
热油泵、酸泵、碱泵、盐泵、液氨泵、甲铵(氨基甲酸铵)泵、泥浆泵、重水泵、清水泵、高温泵、低温泵、超低温泵、高粘液泵、低粘液泵等。
1.3.7按泵的用途分
根据泵主要的使用部门或主要用途可分为:
工业用泵、农业用泵、路用泵、船用泵、化工用泵、原子能用泵、电站用泵、石油矿场用泵、液压机用泵、压裂泵、固井泵、农药喷雾用泵、注水泵、清砂泵、清渣泵、除锈泵、试压泵、消防泵、计量泵和平流泵等。
由上述分类可知,往复泵的品种十分复杂,而且从分类命名中也很难找出它们之间相互联系,有些称呼也不能确切地反映泵的特点。
在实际采用上述称
呼时(特别是设计和生产部门),往往为了较为确切地反映该泵的结构特点和性能特点,常常就要冠以一连串的组合式称呼,例如:
卧式三联(缸)单作用机动柱塞泵、卧式双缸双作用蒸气直接作用活塞泵、立式五缸单作用机动柱塞泵等等。
这种组合方式是多种多样的。
见表1
表1往复泵的大致分类
1.4往复泵的应用与发展
综合前述可知,往复泵是一类品种多、批量少,而通用化程度较低、专业很强的产品。
它常常是随着某一生产工艺的需要而产生,又随着这一生产工艺的重大改革或取消而更新或淘汰。
当这种生产工艺长期稳定时,也有基本上适应这一工艺需要的定型产品。
从上述分类可知,往复泵的应用仍然十分广泛。
其实际应用领域有如下方面:
用于化肥生产配套用的有铜液泵、碱液泵和氨基甲酸铵(甲铵)泵和液氨泵等;
用于高压聚乙烯装置配套用的超高压催化剂注射泵等;
用于提供造船或机械制造大型锻压设备上配套用的液压机用泵;用于输送石油及其副产品和电站锅炉给水备用配套的各种蒸气直动泵;
用于路上石油钻井或海上石油开发配套用的钻井泥浆泵、压裂泵、固井泵和注水泵等;
用于铸造、轧钢方面的水力清砂、除锈泵;
用于长距离管道输送媒粉、冶金矿尾矿的油隔离泵,用于矿井排水的无曲柄泵以及用于加固井壁、防止地下水害的注浆、堵水用泵等;
用于船舶的沧底泵;
用于农药喷雾机配套用的农用泵;
用于水压试验或容器爆破试验以及水力切割配套的高压泵和超高压泵;
用于污水清洗车配套的清洗泵,用于消防的消防泵;
用于电站或船台等污水处理的各种计量泵。
总之,往复泵无论是在工业或农业、陆上或海上、国防与民用、科研与生产等各个部门,仍然是作为一种不可缺少的品种被广泛地采用着。
总括各类往复泵,它的排出压力可由常压一直到15000kgf/cm2,其流量范围由cc/h~600m3/h,输送介质的温度由?
200~4500C,粘度由0.1cp~250000cp。
被输送的介质,由一般常温清水直至具有强腐蚀、易挥发、易结晶、易燃、易爆、剧毒、恶臭、磨砺性强、比重大、粘度高、有放射性或其它贵重液体等。
从今后发展的角度来看,尽管往复泵原来占据的位置有不少已被其它类型泵所取代,生产量也很少,但这并不意味着往复泵有全部被取代的趋势。
实际情况是:
在各类型泵的生存与竞争中,则是更加突出地发挥了它们各自的特长,显示其本身的优越性,从而更好地为国民经济、为四个现代化服务。
由此可知,要想求得往复泵的生存与更进一步的发展,从根本意义上来讲,就是要扬长避短,充分发挥往复泵本身的优势。
这就是说:
1.4.1要充分发挥往复泵配套性强、适应介质广泛的优势。
对于其它任何一类泵来讲,它所适应的介质受到限制。
例如,离心泵就不
能适应粘度很高的液体;转子泵则通常不能适应于化工介质。
而目前石油化工、化学工业、医药卫生等部门生产技术的发展,使得输送介质的名目繁多、性状各异。
有些介质对其它类型泵来讲,就不能适应,但对往复泵来讲,因为它原则上不受介质的物理和化学性能的限制,可见,往复泵是用武之地的。
1.4.2要充分发挥往复泵在流量比较小而排出压力又很高的情况下,它的整机效率高、运转经济性好的优势。
上述两点,往往不被使用部门重视。
他们往往是过分地注意了往复泵体积较大、结构较复杂、瞬时流量又脉动这些缺点,而忽视了这类泵的特长,因此常常习惯于选用其它类型泵。
特别是当排出压力很高(高压或超高压)而流量又小时,其它类型泵已经不仅是效率很低的问题,而是根本不能适用。
因此,往复泵主要是在高压或超高压、流量小或比较小的范围内发展新品种。
在这一领域内,往复泵是独占优势的。
1.4.3要充分发挥往复泵的流量恒定而且与排出压力无关的优势。
往复泵这一特长是它成为计量泵选型的基础,而计量泵这一新品种是随着现代工业朝着自动化操作,远距离自动控制这一发展形势出现的。
由于计量泵这一新品种的出现,使得原来生产工艺由手工进行物料配比这一环节,被计量泵所取代,使物料配比实现了远距离自动控制下的连续操作,并使物料配比更加准确无误,从而为提高产品质量、降低成本、改善劳动条件、提高全员劳动生产率、全面实现工艺流程的自动化创造了条件。
计量泵虽然只是从本世纪五十年代才兴起的新品种,但是至今已经不仅是在石油、化工合成装置上被广泛采用,而且在水处理装置、研究院所的中间试验装置以及化学分析仪器、医药、食品加工和矿井注浆堵水方面也已被广泛采用。
当然,要求得往复泵的不断发展,不仅要注意到充分发挥它的优势或特长,而且还要不断地克服它的缺点。
为此,就必须加强技术基础的研究、不断地提高产品质量、注意采用新技术、新材料、新工艺,以及在保证产品好用、耐用的同时,要力求结构简单、操作方便、体积小、重量轻和外形美观。
第2章液压注聚泵的方案确定
通过实习期间,到工厂中调研,收集资料,联系工厂中的生产实际情况和我对液压原理的一些了解,拟定以下设计方案:
2.1液压注聚泵主要结构参数的选择与确定
泵的主要参数是n、s、D,为了确定.n、s、D组合最佳方案,首先要选择合适的Um,尔后确定n,进而再比较ψ;活塞平均速度Um的选择直接影响运动副,活塞及其密封件的摩擦和磨损,特别是对聚合物的失效尤为显著。
2.1.1泵的基本参数?
排出压力P和流量Q根据现场工作需要确定为P18Mpa;Q3.5m3/h;
Q?
泵的实际流量M3/hHv?
泵的容积效率输送粘稠的石油产品取0.7
D?
活塞直径M(取0.1M)
L?
活塞行程长度M取0.4M
Z?
活塞联数(取4)
Um?
活塞平均速度m/s
n?
活塞每分钟往复次数spmψ?
程径比
①确定活塞每分钟往复次数n
n20次/min
②确定活塞平均速度Um
Umn×L/3020×0、4/302.6666m/s
远小于各类型泵选取范围,可以采用
③程径比ψ的选取
ψL/D0.4/0.14
符合泵取值范围
1.液压泵输出端给定的参数有:
输出压:
18Mpa输出流量:
3.5M3/h;
冲程:
400mm冲次:
20次/min
2.首先计算输出端柱塞的作用面积:
LSnQ其中:
S?
柱塞的作用面积m2
Q?
输出端的液体流量可得
400×10×10-3S30×10-3S3.25×10-3?
3.计算柱塞的推力
计算公式为:
FPS×103
式中F?
柱塞的推力KNd?
柱塞直径
A(π/4)d2F18×103×3.25×10-360KN
4.柱塞直径d的计算
根据速度比的要求来计算柱塞直径d,在机械设计手册上表37.7?
62查得速度比为1.46
由计算公式φD2/D2-d2计算可得dD[(φ?
1)/φ]1/20.06m
5.计算双杆液压缸的工作压力
低压缸内的活塞直径为0.1m双杆活塞式液压缸的推力计算公式为
FPA×103其中:
Aπ/4D2?
d2
式中:
Aπ/40.12?
0.0620.005?
PF/A×10?
360/0.005×10?
312Mpa
6.确定液压泵的最大工作压力PP
PP≥P+∑ΔP
式中:
P?
液压缸的最大工作压力
∑ΔP?
从液压泵出口到液压缸入口之间总的管路损失,取∑Δ
P0.6MpaPP12.6Mpa
7.确定液压泵的流量Qp液压泵的输出流量应为:
Qp≥K∑Qm3/s
式中:
K?
系统泄漏系数,在机械设计手册上查,选K1.2
∑Q?
液压缸的最大总流量
8.求出低压腔内的流量即是液压泵的输出流量,低压腔内的流量为:
Q1(A1?
π/4×r2)Ln
其中:
Q1?
低压腔的流量m3/s
A1?
低压腔活塞的面积m2
r?
活塞杆的半径m
L?
活塞的冲程m
n?
冲次次/min
Q(π0.0562?
π0.032)×0.4×200.056m3/min
因此液压泵流量:
QP3.36m3/h2、
2.2液压系统主要技术参数
液压注聚泵采用了长冲程、低冲次结构,工作中,在换向、启动及负载突然发生变化时,由于惯性和阻尼的存在,柱塞不能对压力及时作出响应,因此会出现运动部件的动能将在液压缸回油腔和管路内引起液压冲击,液体中的瞬时峰值压力可以比正常压力大近几倍。
产生很大的噪声,易使系统中的密封件早期失效,影响工作质量,导致产品可靠性降低。
必须解决工作中对系统液压冲击,产品才能正常工作。
需要对液压注聚泵系统进行动态特性的分析,通过设计相应的空气室,改善液压系统的性能;
2.2.1系统内液流流速突变引起的液压冲击
液压冲击是管道中流动液体的动能瞬时地转变为压力能。
当管道的末端突然关闭时,液体立即停止运动。
根据能量转化和守恒定律,液体的动能转化成液体的弹性能既
所以液压冲击时压力的生高值
K‘?
为液体的等效体积模量;Pa
C?
为冲击波在管中的传播速度,;m/s
对于特定的液压油和管道材质来说,和C均为定值,因此要想减少的办法是加大管道的通流截面积以降低V值。
2.2.2由运动部件制动所产生的液压冲击
设总质量为的运动部件在制动时的减速
时间为,速度的减少值为,则根据动量定律可近似地求得系统中的冲击压力,
由于
得
经过分析,在系统的出口需要设置空气室,不但缩短了压力波传播的距离,减少了相应的换向时间,并能吸收压力冲击。
2.2.3空气室的理论设计
液压注聚泵在工作中启动和换向时,系统中设置空气室是清除管路内压力冲击的较好的办法,利用空气室内的空气的压缩和膨胀来贮存或放出比平均流量多的或少的那部分液体,从而达到减少管路中流量脉动的目的。
如果泵的瞬时流量为平均流量时所对应的空气压力为Pm,则当泵的瞬时流量大于平均流量时,排出压力就大于Pm,因此,空气就被压缩,空气室内的液体量增加,把泵排出的瞬时流量的一部分存入了空气室,使空气室后的管路内瞬时流量小于该瞬间泵排出的瞬时流量;可以建立下列关系式
(1)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 液压 注聚泵 设计 含有 全套 图纸
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)