150型全液壓注漿泵設(shè)計(jì)【三維PROE】【3張CAD高清圖紙及說明書】【YC系列】

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The power transmission member of the drilling rig , in addition to the air compressor , the other parts are made of mud outside the hydraulic drive and control technology , the complexity of the mechanical structure of the reciprocating mud pump , flow control and power transmission is not flexible , shock , heavy weight influence the improvement of the overall level of rig products .Past 150 injection pump are using mechanical power source , and this topic is designed primarily to improve the mechanical power source for the full hydraulic power source. The program uses the principle of automatic reciprocating hydraulic control mechanism , unlike the conventional mechanical reciprocating mechanism . The commutation mechanism and control principle is simple, for the smooth , reliable commutation time is adjustable, no dead spots . System used parts are common parts, easy processing , low cost, easy to less wear and tear parts , easy to implement industrial production and promotion, as long as the institutions designed to calculate the exact impact of the phenomenon can be avoided when reversing , ensure that the system commutation freely.The design of the collection of information about the mud , the analysis of the hydraulic automatic reversing mechanism proposed new hydraulic mud system design , and mechanical and hydraulic system design and calculation , and the whole system out of 150 hydraulic mud through three-dimensional software pump three-dimensional map .Keywords: Mud pump Aydraulic Automatic commutation 3D design目 錄摘 要1Abstract2第一章 緒論41.1 概述41.1.1 泥漿泵介紹41.1.2 泥漿泵的作用和特點(diǎn)51.1.3鉆探工作對(duì)泥漿泵性能的要求52）泥漿泵的排出壓力也要能在較大范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)；61.2 泥漿泵的發(fā)展現(xiàn)況61.3泥漿泵的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀71.3.1國外研究現(xiàn)狀71.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀71.4課題研究背景及主要任務(wù)8第二章 全液壓泥漿泵的總體設(shè)計(jì)92.1液壓泥漿泵簡介92.2傳統(tǒng)式泥漿泵的原理分析102.3 方案設(shè)計(jì)102.3.1方案一：機(jī)動(dòng)一液控自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)112.3.2 方案二：機(jī)動(dòng)電控自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)112.3.3方案三：電液換向閥的換向機(jī)構(gòu)122.3.4方案四：液控自動(dòng)往復(fù)換向機(jī)構(gòu)132.4方案的確定14第三章 全液壓泥漿泵的設(shè)計(jì)計(jì)算153.1 參數(shù)要求153.2 泵的設(shè)計(jì)153.2.1 泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)153.2.2泵的功率計(jì)算153.2.3各零部件的尺寸確定和校核163.2.4 進(jìn)出油口徑的確定183.3 驅(qū)動(dòng)油缸的設(shè)計(jì)193.3.1 驅(qū)動(dòng)油缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)193.3.2 液壓系統(tǒng)的功率計(jì)算203.3.3液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算20第四章 全液壓泥漿泵的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)繪圖254.1缸體的設(shè)計(jì)254.2泵體的設(shè)計(jì)264.3 缸蓋的設(shè)計(jì)274.4 活塞的設(shè)計(jì)274.4 泥漿泵裝配設(shè)計(jì)28第五章 全液壓泥漿泵的使用和維護(hù)295.1安裝295.2泥漿泵的使用與維護(hù)295.2.1泥漿泵在開啟前的維護(hù)與保養(yǎng)305.2.2泥漿泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的使用與維護(hù)30第六章150型泥漿泵的經(jīng)濟(jì)可行性分析32結(jié) 論33參考文獻(xiàn)34致 謝35附錄：外文翻譯36第一章 緒論1.1 概述1.1.1 泥漿泵介紹泥漿泵，是指在鉆探過程中向鉆孔里輸送泥漿或水等沖洗液的機(jī)械。泥漿泵是鉆探設(shè)備的重要組成部分。在常用的正循環(huán)鉆探中它是將地表沖洗介質(zhì)清水泥漿或聚合物沖洗液在一定的壓力下，經(jīng)過高壓軟管水龍頭及鉆桿柱中心孔直送鉆頭的底端，以達(dá)到冷卻鉆頭、將切削下來的巖屑清除并輸送到地表的目的。常用的泥漿泵是活塞式或柱塞式的，由動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)泵的曲軸回轉(zhuǎn)，曲軸通過十字頭再帶動(dòng)活塞或柱塞在泵缸中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在吸入和排出閥的交替作用下，實(shí)現(xiàn)壓送與循環(huán)沖洗液的目的。1.1.2 泥漿泵的作用和特點(diǎn)在使用旋轉(zhuǎn)鉆井法鉆石油、天然氣井的作業(yè)中，鉆井往復(fù)泵用于泵送鉆井液泥漿，使其循環(huán)流動(dòng)進(jìn)行沖井。所以鉆井泵通常被稱為泥漿泵。按其工作重要性，又被比擬為“鉆機(jī)的心臟”。泥漿循環(huán)是旋轉(zhuǎn)鉆井過程中的關(guān)鍵作業(yè)，主要有以下作用:1）清除井底的巖屑并將其經(jīng)由環(huán)形空間攜至地面；2）在井壁上造泥餅，防止井壁坍塌；3）平衡或控制已鉆開的井段中的油、氣、水層壓力，防止井噴；4）處理井下復(fù)雜情況。如遇裂縫地層時(shí)泵入堵漏材料，遇卡鉆時(shí)泵入原油、柴油解卡等。5）冷卻鉆頭，潤滑旋轉(zhuǎn)的鉆柱。1.1.3鉆探工作對(duì)泥漿泵性能的要求鉆探工作對(duì)泥漿泵的要求主要有以下幾點(diǎn)：1）泥漿泵的排量要能簡便、迅速地在較大范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)，最好能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)；2）泥漿泵的排出壓力也要能在較大范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)；3）當(dāng)根據(jù)鉆進(jìn)工藝規(guī)程將泵量調(diào)定以后，它不能隨泵的排出壓力的變化而發(fā)生變化；4）工作可靠、易損件壽命長、便于維修保養(yǎng)；5）要能適應(yīng)不利條件下的工作；6）運(yùn)移性要好。1.2 泥漿泵的發(fā)展現(xiàn)況到目前為止，使用泥漿泵鉆井己有一百多年的歷史。早期的泥漿泵的功能僅在于循環(huán)泥漿、冷卻井底、攜帶巖屑和在井壁形成泥餅。在四十年代末，采用了噴射式鉆井，以及后來的井下動(dòng)力鉆具鉆井，利用高壓泥漿的沖蝕力輔助破碎巖石可以加快鉆井速度，利用泥漿的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)井下渦輪鉆具也可以旋轉(zhuǎn)鉆井，從而擴(kuò)大了泥漿泵的功能和使用范圍。泥漿泵早期的典型結(jié)構(gòu)是雙缸雙作用泵，這種泵使用時(shí)比較可靠，但是體積和重量都較大，效率低，壓力波動(dòng)大。隨著鉆井井深的增加和套管層次的增多，對(duì)鉆井泵的排量和泵壓提出了愈來愈高的要求。這也導(dǎo)致了泵功率的急劇加大，泵的重量和外形尺寸也隨之增加。為減輕泵重，當(dāng)時(shí)在雙缸泵的設(shè)計(jì)上較大的改進(jìn)是以鋼代鐵和減小泵寬。以鋼帶鐵是用鋼板焊接的泵殼代換鑄鐵泵殼，并將一些零件改用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造;減小泵寬是應(yīng)用大直徑的滾動(dòng)軸承作連桿大端支撐，摒棄懸臂曲拐軸設(shè)計(jì)。這樣，兩缸中心距明顯縮小。這些都是50年代雙缸泵的主要改進(jìn)之處。當(dāng)然，除此之外在細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)上也有不少改進(jìn)。盡管在50-60年代噴射鉆井工藝本身提出了Pa的泵壓要求，但雙缸泵的實(shí)際持續(xù)工作泵壓只能達(dá)到Pa左右。限制泵壓提高的主要因素是活塞橡膠皮碗的壽命。雙缸雙作用泵的活塞是“捂”在缸體里的，冷卻散熱條件極差。盡管沖次不高，但在高壓下由于活塞皮碗與缸套的摩擦，仍將產(chǎn)生100上下的溫度:再加上與缸套間的各種磨損作用，皮碗很快老化破裂，不能保證鉆井作業(yè)的正常進(jìn)行和使用的合理壽命。但這種單向活塞和敞口缸套的結(jié)構(gòu)給吸入帶來了特殊的問題，即三缸泵的吸入過程中，只要缸內(nèi)壓力低于當(dāng)?shù)卮髿鈮?，空氣就可能從活塞背后侵入液缸而破壞正常吸入。所以，在原則上三缸泵應(yīng)配置灌注泵，這也是國外通常的做法。三缸單作用泥漿泵的優(yōu)點(diǎn)在于體積小、重量輕、效率高、壓力波動(dòng)小，特別適用于鉆井。三缸單作用泥漿泵經(jīng)過三十多年的不斷改進(jìn)和完善，在性能上、結(jié)構(gòu)上、可靠性、適應(yīng)性與經(jīng)濟(jì)性等方面，已經(jīng)走向成熟，使用效果也很顯著。在我國，第一臺(tái)泵是五十年代誕生的，為雙缸泵。在七十年代，由于鉆井工藝的試驗(yàn)和推廣，引進(jìn)國外三缸泵及技術(shù)。從此開始了三缸泵的研制工作，它在短短的數(shù)年中取代了雙缸泵，成為提高噴射鉆井水平的關(guān)鍵設(shè)備。1.3泥漿泵的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1國外研究現(xiàn)狀 國外對(duì)注漿泵的研究開發(fā)起步比較早，技術(shù)也比國內(nèi)先進(jìn)德國是歐洲注漿泵發(fā)展最快的國家,第一臺(tái)得到成功應(yīng)用的注漿泵就是在德國誕生,對(duì)注漿泵的起步和發(fā)展做出很大貢獻(xiàn)1932年由荷蘭開發(fā)的第一臺(tái)機(jī)械式注漿泵，明確了注漿泵的構(gòu)造原理，為后來的機(jī)械式注漿泵開發(fā)奠定了基礎(chǔ)隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，注漿泵往復(fù)換向的驅(qū)動(dòng)方式也從最初的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)發(fā)展到現(xiàn)在的機(jī)電一體化形式機(jī)械式驅(qū)動(dòng)方式以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為主,采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)的注漿泵重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、磨損較快，造價(jià)高，所以現(xiàn)在使用場合較少“當(dāng)前應(yīng)用較多的幾種自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)是:機(jī)動(dòng)一液控,機(jī)動(dòng)一電控,電一液,以及全液壓控制方式”它們依據(jù)自身特點(diǎn),在適當(dāng)?shù)墓ぷ鲌龊鲜褂?都能較好的實(shí)現(xiàn)往復(fù)換向不足之處在于,綜合前三種驅(qū)動(dòng)方式,機(jī)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(huì)影響電器設(shè)備的性能,故障率較高，還存在安全隱患。而全液壓自動(dòng)換向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，換向平穩(wěn)可靠,使用維護(hù)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(dòng)換向控制系統(tǒng)“世界上第一臺(tái)由液壓驅(qū)動(dòng)的注漿泵是由施維英公司生產(chǎn)制造的,它以其排量大,振動(dòng)較小,而且能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)使注漿泵進(jìn)入了較高的發(fā)展階段?！?011.5中國地質(zhì)大學(xué)碩士學(xué)位論文3小時(shí)159立方米,泵送水平距離可達(dá)1600米,泵送垂直距離可達(dá)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(chǎn)各類型的注漿泵產(chǎn)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。1.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國在五十年代開始從國外引進(jìn)注漿泵,直到二十世紀(jì)八十年代,才較大范圍的推廣使用注漿泵目前,國內(nèi)注漿泵生產(chǎn)企業(yè)有十余家,總生產(chǎn)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(gè)企業(yè),產(chǎn)量占全行業(yè)的95%泵車的型號(hào)也有多種,泵送高度從20多米到50多米,國內(nèi)目前生產(chǎn)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(dāng)迅速,借鑒歐洲技術(shù)自主開發(fā)”目前國內(nèi)占主導(dǎo)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?fù)Q向系統(tǒng);第二種是采用電信號(hào)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(shè)備銷售額僅占工程機(jī)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(jī)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(jī)械產(chǎn)品的,而且注漿泵目前仍然是公司的主打產(chǎn)品“中國大規(guī)模的城市建設(shè)和整改在一定程度上促進(jìn)注漿泵和注漿機(jī)械工業(yè)的持續(xù)繁榮”近年來,隨著注漿泵市場不斷擴(kuò)大,注漿技術(shù)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(diǎn)：1）發(fā)展全液壓驅(qū)動(dòng)往復(fù)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(jié)構(gòu)簡潔,安裝調(diào)試方便等特點(diǎn)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(yīng)用戶要求1.4課題研究背景及主要任務(wù)隨著產(chǎn)品技術(shù)水平的不斷提高，油田80%以上鉆機(jī)產(chǎn)品的功能設(shè)置及實(shí)際使用的需要，都要求配備往復(fù)式泥漿泵。在鉆機(jī)各部件的動(dòng)力傳動(dòng)中，除空壓機(jī)，泥漿泵外其它部件均采用了液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)，由于機(jī)械式往復(fù)泥漿泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)力傳動(dòng)及流量控制不靈活，沖擊大，重量重影響了鉆機(jī)產(chǎn)品整體水平的提高。目前油氣地震勘探工作正在向地理?xiàng)l件更加惡劣的地區(qū)轉(zhuǎn)移，油氣勘探鉆機(jī)需要配備高效，節(jié)能，重量輕，維護(hù)方便的泥漿泵，因此，將泥漿泵的驅(qū)動(dòng)，控制方式由機(jī)械式改進(jìn)為液壓驅(qū)動(dòng)與控制對(duì)鉆機(jī)技術(shù)性能提高有著非常重要的作用。以往的150型注漿泵都是采用了機(jī)械動(dòng)力源，而這次課題的設(shè)計(jì)主要是將機(jī)械動(dòng)力源改進(jìn)為全液壓動(dòng)力源。全液壓動(dòng)力源的好處在于，它相對(duì)機(jī)械動(dòng)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(qiáng)了抗腐蝕性，同時(shí)也加強(qiáng)了工作時(shí)的安全性，密封環(huán)境下也降低了工作時(shí)的噪聲。全液壓動(dòng)力源提高了工作效率。同時(shí)，液壓注漿泵因其結(jié)構(gòu)簡單,相對(duì)減少了生產(chǎn)的難度，防爆性能好,易于過載保護(hù)輸出特性可無級(jí)調(diào)節(jié)和并下狹窄空間易于安裝布置等優(yōu)點(diǎn),深受煤礦行業(yè)歡迎。本文在分析現(xiàn)有機(jī)種自動(dòng)換向液壓往復(fù)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換向的新方法，并用于驅(qū)動(dòng)雙缸雙作用往復(fù)液壓泵工作，實(shí)現(xiàn)泥漿泵的全液壓驅(qū)動(dòng)。課題主要完成的工作內(nèi)容：1）液壓自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)的應(yīng)用研究2）新型液壓泥漿泵系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)3）機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算4）液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算5）繪制裝配圖、零件圖和三維圖第二章 全液壓泥漿泵的總體設(shè)計(jì)2.1液壓泥漿泵簡介目前，在油氣生產(chǎn)使用的泥漿幾乎都是機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)和控制的往復(fù)式活塞泵，由于機(jī)械式泥漿泵的動(dòng)力傳遞的特點(diǎn)決定了其傳遞效率低、體積大、部件磨損快、維修困難等缺點(diǎn)。近年來，此問題已吸引了各行業(yè)的許多工程技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行不斷的研究，以期使此問題得到解決，提高資源的利用率。隨著液壓技術(shù)的迅猛發(fā)展，利用液壓油缸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換向直接驅(qū)動(dòng)泥漿泵的往返運(yùn)動(dòng)的方法稱為眾多專家所關(guān)注、討論和實(shí)施的方案。解決泥漿泵的液壓驅(qū)動(dòng)和控制時(shí)的液壓壓力波動(dòng)大、泥漿對(duì)液壓活塞的磨損、合理的沖程長度與缸徑比等問題的方法已有眾多文章所分析、介紹。液壓往復(fù)泥漿泵往復(fù)動(dòng)作非常簡單，只是要求換向機(jī)構(gòu)能夠及時(shí)、平穩(wěn)的自動(dòng)換向，結(jié)構(gòu)簡單且動(dòng)作可靠，使用壽命長等。其中，自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)性能的好壞直接影響泥漿泵的使用性能。因此，本章就液壓泥漿泵的自動(dòng)換向問題提出了新的解決方案。液壓泥漿泵的基本原理如下：隨著小型勘探鉆機(jī) 和水井鉆機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及泥漿鉆井技術(shù)的使用不斷擴(kuò)展，小型泥漿泵的使用也越來越廣泛。但機(jī)械驅(qū)動(dòng)式泥漿泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量重、效率低，這些問題嚴(yán)重制約著產(chǎn)品的技術(shù)水平提高。2.2傳統(tǒng)式泥漿泵的原理分析以下圖所示傳統(tǒng)單缸雙作用泥漿泵為例分析泥漿泵的工作原理以便指導(dǎo)全液壓泥漿泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如圖示由電機(jī)通過帶傳動(dòng)輸入動(dòng)力，通過行星減速器減速。經(jīng)偏心輪將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)雙作用活塞泵作功?；钊玫倪M(jìn)漿室、排漿室各有兩個(gè)鋼球組成的單向控制閥（如下圖所示）。當(dāng)活塞桿向左驅(qū)動(dòng)時(shí)，缸體右腔進(jìn)漿（單向閥F2打開，單向閥F4關(guān)閉），缸體左腔排漿（單向閥F3打開，單向閥F1關(guān)閉）。當(dāng)活塞桿向右圖2.1 傳統(tǒng)泥漿泵原理圖驅(qū)動(dòng)時(shí)，缸體左腔進(jìn)漿（單向閥F1打開，單向閥F3關(guān)閉），缸體右腔排漿（單向閥F4打開，單向閥F2關(guān)閉）。（見以上工作原理圖2.1）除此之外,在主通路上安裝空氣力表用來調(diào)整泵在抽吸過程中產(chǎn)生的波動(dòng)大小。2.3 方案設(shè)計(jì)經(jīng)過對(duì)傳統(tǒng)式泥漿泵的原理進(jìn)行分析結(jié)合設(shè)計(jì)背景要求，此次設(shè)計(jì)保留泵的結(jié)構(gòu)不變把機(jī)械式原動(dòng)機(jī)改為全液壓驅(qū)動(dòng)，并且為提高泵的排量，減小泵的往復(fù)換向頻率和換向脈動(dòng)本此設(shè)計(jì)采用雙缸雙作用對(duì)稱布置式往復(fù)泵。而要通過液壓驅(qū)動(dòng)泵的往復(fù)動(dòng)作，關(guān)鍵在于選擇合適的液壓換向機(jī)構(gòu)，下面對(duì)幾種換向機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)如下：2.3.1方案一：機(jī)動(dòng)一液控自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)此類機(jī)構(gòu)的換向特點(diǎn)是：當(dāng)活塞到達(dá)行程終點(diǎn)時(shí)，與活塞桿聯(lián)動(dòng)的撞塊碰撞缸體上的先導(dǎo)閥閥芯或機(jī)架上的閥塊，使換向閥換向，進(jìn)而使液壓缸的運(yùn)動(dòng)換向，帶動(dòng)泥漿泵的活塞周而復(fù)始的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其原理見下圖：圖中AB是固定在缸體上的碰撞式行程換向閥，也成先導(dǎo)閥；C為液恐換向閥；D為固定在液壓缸活塞桿上的機(jī)械撞塊。此機(jī)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械碰撞可靠性差，使用換向回路換向頻率較低，換向時(shí)沒有設(shè)計(jì)緩沖，換向沖擊大，不能充分利用液壓缸的長度空間，但可以調(diào)整換向位置以適應(yīng)不同的換向距離要求，不能充分利用液壓缸的長度空間，但可以調(diào)整換向位置以使用不同的換向距離要求，對(duì)機(jī)構(gòu)其他元件的使用性能影響大，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性不高?？捎糜谝话銠C(jī)械設(shè)備的液壓控制系統(tǒng)。2.3.2 方案二：機(jī)動(dòng)電控自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)下圖中，DT1、DT2分別為對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)行程開關(guān)和電磁鐵開關(guān)，當(dāng)觸電行程開關(guān)得電時(shí)，相應(yīng)的電磁鐵得電產(chǎn)生動(dòng)作，電磁換向閥DT1、DT2為一對(duì)互鎖開關(guān)，即其中一個(gè)開關(guān)得電時(shí)，另一個(gè)必然掉電，且不能同時(shí)得電。這類機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：當(dāng)活塞到達(dá)行程終點(diǎn)時(shí)，與活塞桿聯(lián)動(dòng)的撞塊碰撞機(jī)械觸電開關(guān)，通過電控系統(tǒng)使電磁換向閥換向，進(jìn)而使液壓缸活塞換向，實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的功能。因電磁閥受電磁力的限制，主要用于小型流量閥，當(dāng)流量較大時(shí)，產(chǎn)生沖擊壓力較大，該系統(tǒng)同樣未考慮活塞在換向時(shí)的沖擊，也不能充分利用液壓缸的長度空間，但可以調(diào)整換向位置以適應(yīng)不同換向距離的要求，適合在功率較小的場合，如普遍機(jī)床液壓系統(tǒng)等。2.3.3方案三：電液換向閥的換向機(jī)構(gòu)電磁閥受電磁推力的限制，主要用于小型流量閥，它的換向時(shí)間短，每分鐘換向次數(shù)可達(dá)600次，在流量較大時(shí)，產(chǎn)生沖擊力較大。一般在流量較大時(shí)，采用液動(dòng)換向閥控制，換向時(shí)間較長，但換向中極力較小。此外，液動(dòng)換向閥單獨(dú)使用次數(shù)較少，常與電磁換向閥一起使用，即電燁換向閥。利用電磁換向閥給出電訊號(hào)比較方便的優(yōu)點(diǎn)，用來控制液動(dòng)換向閥的控制油路，為小流量閥，因其在電液換向閥中起先導(dǎo)作用，一般稱作先導(dǎo)閥。液動(dòng)換向閥由液壓控制，操作力大，為大流量閥，控制執(zhí)行元件的主油路，稱主閥。以彈簧對(duì)中的三位四通換向閥（34EY）組成的自動(dòng)換向回路為例，介紹其自動(dòng)換向原理，如下圖：換向時(shí)可能出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象，該系統(tǒng)控制原理簡單，結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠。但需要專門額控制電源，工作效率低，可在功率較小的機(jī)械設(shè)備中使用。圖中節(jié)流閥是通過控制先導(dǎo)閥的高壓流量為調(diào)節(jié)主閥的換向快慢的，由于此類機(jī)構(gòu)沒有設(shè)計(jì)液壓缸的壓力或位置反饋裝置，可能因?yàn)樨?fù)載的不確定性而不能及時(shí)判斷液壓缸中活塞是否到達(dá)頂端，可能會(huì)造成空行程活活塞達(dá)到液壓缸頂端部后仍未換向而對(duì)系統(tǒng)零部件的損壞；降低了液壓缸的空間使用效率。2.3.4方案四：液控自動(dòng)往復(fù)換向機(jī)構(gòu)換向機(jī)構(gòu)的工作原理是：該液壓換向機(jī)構(gòu)使用了緩沖液壓缸（原理圖見方案四），通過緩沖缸兩端產(chǎn)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(jìn)、出油口，a、b為液壓缸的控制油路出油口，控制油路中設(shè)置了可調(diào)是節(jié)流閥、單向閥和蓄能器，主油路中設(shè)置了蓄能器。主油路換向使用了一個(gè)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(yùn)行至缸體端部時(shí)，活塞與缸體端部出現(xiàn)的局部密封產(chǎn)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(yùn)動(dòng)，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=PAPb=PB,二位四通換向閥保持右位機(jī)能不變,液壓缸活塞繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)至右端緩沖區(qū)時(shí),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(gè)壓力,該壓力值可以通過控制油路上的節(jié)流閥調(diào)定大小,我們是這個(gè)壓力高于系統(tǒng)壓力的某個(gè)值,即高于控制口a的壓力值,此時(shí),Pa=PAPB，二位四通換向閥換向?yàn)橛椅粰C(jī)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(dòng)，這是Pa=PAPb=PB,二位四通換向閥保持右位機(jī)能不變,液壓缸活塞繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)至右端緩沖區(qū)時(shí),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(gè)壓力,該壓力值可以通過控制油路上的節(jié)流閥調(diào)定大小,我們是這個(gè)壓力高于系統(tǒng)壓力的某個(gè)值,即高于控制口a的壓力值,此時(shí),Pa=PAPB，二位四通換向閥換向?yàn)橛椅粰C(jī)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(dòng)，這是Pa=PA0.1cm=1mm取控制口直徑為：5mm，完全滿足控制油流在層流狀態(tài)流動(dòng)。7、密閉空間幾何尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算密閉空間前后的壓力為：P1=0.2MPa，P2=10MPa控制口兩端壓差P=9.8MPa根據(jù)控制口兩端作用力相等，控制有關(guān)的通徑d=5mm，且近似認(rèn)為液壓油不可壓縮。,即則密閉空間直徑為：，取40mm考慮到實(shí)際使用時(shí)控制管路中液壓油的壓縮和不可避免的泄漏，以及當(dāng)系統(tǒng)在即將換向時(shí)停機(jī)后控制油的泄漏，還應(yīng)當(dāng)保持系統(tǒng)不能存在換向死點(diǎn)，按照換向容積V換向閥=10.8cm3增加20%作為密閉空間的實(shí)際容積，得密閉空間的容積為Q密閉=13cm3因此計(jì)算得密閉空間的最小長度為保險(xiǎn)及驗(yàn)證假設(shè)條件及計(jì)算是否合理，取密閉空間長度為20mm其余結(jié)構(gòu)尺寸不一一計(jì)算。第四章 全液壓泥漿泵的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)繪圖4.1缸體的設(shè)計(jì)圖4.1 缸體的三維模型圖4.2 缸體的工程圖4.2泵體的設(shè)計(jì)圖4.3泵體三維模型圖4.4 泵體的工程圖4.3 缸蓋的設(shè)計(jì)圖4.5 缸蓋的三維模型4.4 活塞的設(shè)計(jì)圖4.6 活塞的三維模型4.4 泥漿泵裝配設(shè)計(jì)圖4.7 泥漿泵三維模型圖4.8 泥漿泵裝配工程圖第五章 全液壓泥漿泵的使用和維護(hù)5.1安裝泥漿泵本身為一個(gè)完整的體系，所有零部件全部安裝在底座上，將通過電機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該泵在使用中不需另外安裝，可將泵放在平坦的地面上，不加任何固定就能開泵運(yùn)轉(zhuǎn)使用。5.2泥漿泵的使用與維護(hù) 泥漿泵的正常工作對(duì)整套鉆探設(shè)備的生產(chǎn)效率起著很大的作用。正確維護(hù)和使用泥漿泵能提高鉆進(jìn)速度和純鉆進(jìn)時(shí)間，保護(hù)孔內(nèi)清潔，并能將井壁坍和卡鉆事故減至最小。因此我們應(yīng)當(dāng)做好泵的使用，維護(hù)和保養(yǎng)工作。為保護(hù)泥漿泵的壽命及其正常工作，必須從包裝運(yùn)輸保存開始，直至安裝使用和維護(hù)保養(yǎng)都精心注意。泥漿泵主要是在鉆井進(jìn)行的過程中以高壓向井底輸送含砂量較高、大比重以及高粘度的鉆井液，工作時(shí)用于冷卻鉆頭、驅(qū)動(dòng)鉆進(jìn)、清洗鉆具、沖刷井底、固著井壁、破碎巖石以及從井底返回時(shí)將巖屑帶出，減少孔壁與鉆具的磨擦、保護(hù)孔壁不坍塌等。通常泥漿泵可以分為兩部分動(dòng)力端和液力端，其工作過程可以分為吸入、排出兩步過程。泥漿泵的動(dòng)力端由連桿、偏心輪、十字頭、曲柄等組成，用于傳遞動(dòng)力、轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方式，從而為液力端提供適宜的動(dòng)力。液力端是由活塞、泵缸、吸入管、吸入閥、排出管、排出閥等組成的，它可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體的內(nèi)能，從而用于泥漿的輸送。在吸入和排出的交替過程下，可以達(dá)到循環(huán)與壓送沖洗液的目的。泥漿泵輸送的介質(zhì)通常粘度大、含砂量大、壓力較高、有一定的腐蝕性，這就需要對(duì)泥漿泵進(jìn)行合理的日常維護(hù)與保養(yǎng)，延長泵的使用壽命。 必須將泥漿泵安裝在較為穩(wěn)固的基礎(chǔ)上，泥漿泵在開啟前應(yīng)仔細(xì)檢查泵內(nèi)各個(gè)零部件之間的潤滑情況、緊固狀態(tài)、配合間隙等。應(yīng)盡量避免泥漿泵的頻繁倒泵，在開啟或者倒泵時(shí)，要防止泵內(nèi)輸送介質(zhì)的汽化，防止輸送過程中泵內(nèi)介質(zhì)溫度變化大，原因是由于溫度變化大會(huì)引起泵體受熱不均，從而可能會(huì)導(dǎo)致泵內(nèi)零部件的變形、老化等。泥漿泵在輸送較高溫度的介質(zhì)時(shí)，啟動(dòng)前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行充分的暖泵，當(dāng)泵體的溫度與輸送介質(zhì)溫度一致的情況下，方可啟動(dòng)泵。此外，用手轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或皮帶輪，檢查轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)內(nèi)部的障礙情況，視情況調(diào)整皮帶松緊的程度。另外要注意檢查是否有臟物堵塞進(jìn)水管、出水管，給軸承加注黃油，檢查底閥是否關(guān)閉嚴(yán)密、開閉自如。檢查各個(gè)部分的密封件的密封情況，防止漏水、漏氣等。 泥漿泵在施工過程中輸送泥沙的顆粒大小關(guān)系到泥漿泵易損部件的使用壽命。不允許泥漿泵的吸入管路有漏氣的現(xiàn)象，通過泵的顆粒大小應(yīng)符合要求，避免顆粒大的物料堵塞泥漿泵。泥漿泵的軸承、泵殼、葉輪是最易損壞的部件。泥漿泵的軸承彎曲或者與軸承座有同軸度上的偏差，會(huì)增大泵的零部件的磨損以及引起泵體的震動(dòng)。泥漿泵葉片的損壞大都是泵的氣蝕或者是吸入了固體、金屬類雜質(zhì)引起的。為了工程投入的減少、生產(chǎn)效率的提高，要經(jīng)常檢查和替換易損的部件，或者盡量采用較為先進(jìn)的抗磨技術(shù)措施，以期增加易損部件的使用壽命。 泥漿泵的日常維護(hù)和保養(yǎng)最好是由專門的人員負(fù)責(zé)，要配備常用的易損壞的零部件，以備不時(shí)之需，定期進(jìn)行檢查和維護(hù)泥漿泵的各個(gè)零部件，遇到問題時(shí)能夠及時(shí)解決，盡量避免泥漿泵在運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題，造成損失。 如何能夠做好泥漿泵的維護(hù)，需要能夠保證潤滑油的油量、油質(zhì)清潔，每月需放出部分油底并補(bǔ)充部分新油，并保證每六個(gè)月能夠換油一次。軸承組件內(nèi)干凈無塵，檢查軸承各部位的溫度變化情況，是否有異常的響聲，如若溫度過高會(huì)燒壞軸承。經(jīng)常檢查活塞和缸套的工作情況，以能夠及時(shí)更換活塞。檢查閥蓋以及缸蓋密封圈的使用情況，檢查閥座、閥體、閥膠皮的磨損沖蝕情況，能夠及時(shí)更換，檢查泥漿振動(dòng)篩、除泥器、除砂器、砂泵的工作情況是否正常。檢查安全閥的活塞和安全銷，及時(shí)更換主動(dòng)軸上裝配的安全閥的保險(xiǎn)銷，以確保泥漿泵在鉆井作業(yè)工況下能夠安全運(yùn)行。泥漿泵每隔兩年需要進(jìn)行一次全面解體檢查，檢測軸承的間隙，進(jìn)行維護(hù)修理或者直接更換，還要定期對(duì)泥漿泵進(jìn)行盤泵，以期能夠延長泥漿泵的使用壽命。5.2.1泥漿泵在開啟前的維護(hù)與保養(yǎng)泥漿泵必須安裝在穩(wěn)固的基礎(chǔ)之上，必須檢查原動(dòng)機(jī)和泥漿泵皮帶輪軸的平行度及傳動(dòng)皮帶的位置，使它們都在一個(gè)平面內(nèi)，然后用地角螺釘固緊。為了泵能正常工作，應(yīng)根據(jù)鉆機(jī)機(jī)場場地考慮好回水槽，沉淀池，吸水池及泵的合理安裝位置，應(yīng)盡可能縮短吸入管路和吸入高度。在高山地區(qū)或安裝位置離吸水池過高時(shí)，應(yīng)考慮用輔助吸入系統(tǒng)。在泥漿泵開動(dòng)前應(yīng)對(duì)泥漿泵系統(tǒng)作全面檢查：首先應(yīng)仔細(xì)檢查往復(fù)式泵動(dòng)力端零部件的緊固情況，配合間隙，潤滑狀態(tài)等。應(yīng)特別注意檢查活塞的壓緊螺帽及十字頭與活塞連桿連接是否緊固；連桿軸瓦，十字頭軸套及滑套的配合間隙是否合乎要求；離合器及變速機(jī)構(gòu)是否靈活可靠；軸承及曲軸箱內(nèi)和離合器裝置內(nèi)是否有足夠的潤滑油；用手轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶輪或電動(dòng)機(jī)，看看轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)內(nèi)部有無障礙,并調(diào)整皮帶的松緊程度。其次對(duì)液力端的整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)作仔細(xì)檢查，應(yīng)特別注意檢查底閥和濾水器的進(jìn)水孔是否被臟物堵塞，底閥應(yīng)開閉自如、關(guān)閉嚴(yán)密.軟管兩端與濾水器及吸入口連接處應(yīng)保證密封；吸水閥運(yùn)動(dòng)是否受到障礙、閥密封是否良好；檢查個(gè)部分密封件是否密封嚴(yán)密，以防漏水漏氣然后要檢查壓力表及緩沖裝置，是否靈敏準(zhǔn)確；把三通閥轉(zhuǎn)向回水位置，是排出能流入泥漿池；打開一個(gè)吸水閥室，向吸入管道注滿水。5.2.2泥漿泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的使用與維護(hù)在做完以上工作之后，將離合器手柄放在空轉(zhuǎn)位置上，開動(dòng)原動(dòng)機(jī)，檢查泵的皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否符合要求。在泵空載的情況下合上離合器，操作過程應(yīng)平穩(wěn)稍慢。當(dāng)泵運(yùn)轉(zhuǎn)情況正常時(shí)，在逐漸關(guān)閉回水閥，以便平穩(wěn)得想孔內(nèi)輸送沖洗液。當(dāng)泵正常工作時(shí)，如需變速操作必須停泵進(jìn)行，一面在運(yùn)轉(zhuǎn)中操作損壞機(jī)件。為了保證泵能維持正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，防止沖洗液沙粒的磨損和高壓沖洗液的不斷沖刷造成泵頭體內(nèi)部過早損壞，必須注意下列事項(xiàng)：（1）在泵正常工作過程中要按時(shí)檢查各運(yùn)動(dòng)件的潤滑情況，要使曲軸箱內(nèi)的潤滑油始終保證質(zhì)量，要注意是否出現(xiàn)異樣聲音，并及時(shí)清除。要經(jīng)常檢查個(gè)密封是否嚴(yán)密。（2）要密切注意泥漿質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)磨礪性沙礫過多或有雜物，必須加強(qiáng)凈化和過濾。泵不能再無水條件下工作，濾水器要距水源箱底0.2-0.3m，并要注意清洗底閥及濾罩。（3）注意壓力表，安全閥工作是否正常，在最大工作壓力下，持續(xù)時(shí)間不宜過長，以不超過一個(gè)小時(shí)為宜。（4）干式摩擦離合器不易粘油，以防摩擦片與壓盤在結(jié)合時(shí)滑動(dòng)，離開時(shí)有摩擦。是重要保證離合器的正常工作。（5）曲軸箱內(nèi)的油溫及缸套活塞副的溫度不得過高。當(dāng)鉆進(jìn)完畢時(shí)，泥漿泵停止工作前，先將三通閥轉(zhuǎn)向回水位置卸荷，再停泵。如在寒冬季節(jié)停泵時(shí)間較長時(shí)，要放出泵內(nèi)及管道中的沖洗液，以防缸套甚至泵頭部分機(jī)關(guān)到凍裂。如果泵長期停止使用，還需將曲軸箱中的油放出，清理個(gè)部件上的泥砂及污物，并在曲軸軸徑，齒輪，十字頭，十字頭滑套，活塞桿及安全閥體內(nèi)孔涂上黃油，以防銹蝕。第六章150型泥漿泵的經(jīng)濟(jì)可行性分析150型泥漿泵為立式單作用柱塞泵，由單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)及泵體裝在同一個(gè)機(jī)架上，只有一根主軸,靠行星傳動(dòng)大降速,用三根B型三角皮帶將動(dòng)力直接傳遞給泵從動(dòng)皮帶輪，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，從而使主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹那昂笸鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，完成吸排泥漿作用。該泥漿泵有一定的技術(shù)要求，所以必須通過專門的機(jī)械廠加工生產(chǎn)。泵體需要鑄造加工，所選用材料為鑄鐵，通過專門沙箱鑄造。底座則采用外購形材8號(hào)槽鋼。螺栓、螺母通過采購使用標(biāo)準(zhǔn)件。其他軸類零件則采用棒料，生產(chǎn)泥漿泵的材料所需費(fèi)用為5000元，各類齒輪、軸類零件的加工，車削，銑削需要加工費(fèi)用為 2000元。并且各類零件所需要熱處理如正火、退火、調(diào)質(zhì)等以及在加工過程中，冷加工各類零件所需帶來的機(jī)械和電的損耗共計(jì)費(fèi)用1000元。工人的工資共需3000元。經(jīng)過市場調(diào)研得到，該型號(hào)鉆機(jī)需求量很大。每臺(tái)成本價(jià)11000元左右，而根據(jù)市場需求每臺(tái)大約可以銷售15000元，每年共可銷售200臺(tái)，每年可實(shí)現(xiàn)純利潤80萬元。同時(shí)，該型號(hào)設(shè)計(jì)的泥漿泵有著深遠(yuǎn)的社會(huì)價(jià)值。當(dāng)今,我國對(duì)中西部地區(qū)大開發(fā),對(duì)母親河黃河、長江及各水系如瀾蒼江、金沙江、鴉龍江等的開發(fā)應(yīng)用，綜合治理。鐵路、橋梁、隧道、大小水電站層出不窮。如三峽水電站、黃河小浪底水電站、廣西剛開工興建的龍?zhí)端娬镜龋瑢?duì)灌用泥漿泵的需要量倍增。而且值得注意的是在若干年內(nèi)，對(duì)電站的周圍環(huán)境還需要灌漿泵灌漿鉚固，需求量達(dá)到最高峰。綜上所述，150型泥漿泵具有充分的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益，相信此泥漿泵投產(chǎn)后會(huì)得到廣大用戶的一致信賴。結(jié) 論泥漿泵是石油礦場鉆井作業(yè)中的關(guān)鍵設(shè)備之一,它的性能、結(jié)構(gòu)、可靠性、適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性以及使用壽命,直接影響著鉆井質(zhì)量的好壞。目前國內(nèi)所使用的各種泥漿泵設(shè)備，對(duì)于修井、淺井鉆井來說均存在結(jié)構(gòu)龐大、重量太重、移運(yùn)性差等諸多缺點(diǎn)，而該型泥漿泵是針對(duì)油田使用現(xiàn)狀，克服以上各類缺點(diǎn)而開發(fā)出來的泥漿泵設(shè)備。該型泥漿泵在動(dòng)力端的設(shè)計(jì)時(shí)主要借鑒了三缸活塞固井泵的設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)，并對(duì)其主要的零部件進(jìn)行了載荷計(jì)算、強(qiáng)度校核。而在液力端的設(shè)計(jì)時(shí)主要借鑒了鉆井泥漿泵的設(shè)計(jì)方法，在結(jié)構(gòu)形式上選擇的是可拆分的形式，避免了采用柱塞型式在泥漿介質(zhì)中柱塞及柱塞密封壽命過低的問題。對(duì)該型泥漿泵的動(dòng)力端齒輪進(jìn)行了齒面接觸強(qiáng)度、齒根彎曲強(qiáng)度校核，也對(duì)連桿銷、花鍵軸等重要零件進(jìn)行了強(qiáng)度校核計(jì)算。對(duì)泥漿泵曲軸的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速以及液力端理論流量進(jìn)行參數(shù)化分析，與實(shí)際設(shè)計(jì)相符合，收到了很好的效果，并且鍛煉了新型軟件的操作能力。該泥漿泵的設(shè)計(jì)充分考慮了生產(chǎn)實(shí)際狀況，為很好的利用設(shè)備資源發(fā)揮了巨大作用。參考文獻(xiàn)1楊可貞主編，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)高等教育出版社 2011.122王少懷等主編，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊機(jī)械工業(yè)出版社2010.103關(guān)醒凡主編，現(xiàn)代泵理論與設(shè)計(jì) 中國宇航出版社 2012.11 4王伯平主編，互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社2013.015馬保國主編，新型泵送漿液技術(shù)及施工化學(xué)工業(yè)出版社 2006.3.13.6魏宏宇主編，漿液輸送泵閉式液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 20057宋錦春主編，液壓與氣壓傳動(dòng)科學(xué)出版社 2011.028姚春冬.主編石油鉆采機(jī)械 石油工業(yè)出版社 1994.7 9沈?qū)W海。 鉆井往復(fù)泵原理與設(shè)計(jì)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199010李志繼，陳榮振。石油鉆采設(shè)備及工藝概論。石油大學(xué)出版社，199211萬邦烈，李志繼。石油礦場水力機(jī)械。北京：石油工業(yè)出版社，1990廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書系 別機(jī)電工程系專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)本機(jī)制103學(xué)生姓名劉學(xué)文學(xué)號(hào)2010030743350指導(dǎo)教師鐘奇職稱高級(jí)工程師題 目150型全液壓注漿泵設(shè)計(jì)論文（設(shè)計(jì)）的主要任務(wù)與具體要求（有實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的要提出主要技術(shù)指標(biāo)要求）首先對(duì)目前國內(nèi)外注漿泵的現(xiàn)狀進(jìn)行分析對(duì)比，找出一種較為合適的方案，完成自己的全液壓注漿泵的設(shè)計(jì)。1、 完成注漿泵的方案設(shè)計(jì)，外文翻譯，開題報(bào)告；2、 完成注漿泵的三維設(shè)計(jì)；UG3、 完成注漿泵的裝配工程圖及主要零件工程圖。累計(jì)量不少于兩張A0圖紙。4、 完成設(shè)計(jì)說明書。（50頁）進(jìn)度安排（包括時(shí)間劃分和各階段主要工作內(nèi)容）序號(hào) 設(shè)計(jì)各階段名稱 日期（教學(xué)周） 下達(dá)任務(wù)書 第七學(xué)期第10周 檢索收集課題最新資料 第七學(xué)期第 11 周 提出總體方案 第七學(xué)期第13周 提供開題報(bào)告及相關(guān)外文翻譯資料 第七學(xué)期第15周 完成總裝圖、部裝圖、全部零件圖、電控圖 第七學(xué)期第17周 中期檢查 第八學(xué)期第3周 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第八學(xué)期第11周 8 畢業(yè)答辯 第八學(xué)期第13-14周主要參考文獻(xiàn)1.楊可貞主編，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)高等教育出版社 2011.122.王少懷等主編，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊機(jī)械工業(yè)出版社2010.103. 關(guān)醒凡主編，現(xiàn)代泵理論與設(shè)計(jì) 中國宇航出版社 2012.114.王伯平主編，互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社2013.01指導(dǎo)教師簽名教研室審核意見系審核意見任務(wù)接受人（簽名）年 月 日負(fù)責(zé)人： 年 月 日負(fù)責(zé)人： 年 月 日年 月 日備注：1、本任務(wù)書一式三份，由指導(dǎo)教師填寫相關(guān)欄目，經(jīng)系審核同意后，系、指導(dǎo)教師和學(xué)生各執(zhí)一份。 2、本任務(wù)書須裝入學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）檔案袋存檔。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題 目： 150型全液壓泥漿泵設(shè)計(jì) 系 別： 專 業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2013 年 11 月 1 日- 8 -本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告系別機(jī)電系專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)姓名學(xué)號(hào)2聯(lián)系方式題目 150型全液壓注漿泵設(shè)計(jì)一、選題背景 隨著產(chǎn)品技術(shù)水平的不斷提高，油田80%以上鉆機(jī)產(chǎn)品的功能設(shè)置及實(shí)際使用的需要，都要求配備往復(fù)式泥漿泵。在鉆機(jī)各部件的動(dòng)力傳動(dòng)中，除空壓機(jī)，泥漿泵外其它部件均采用了液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)，由于機(jī)械式往復(fù)泥漿泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)力傳動(dòng)及流量控制不靈活，沖擊大，重量重影響了鉆機(jī)產(chǎn)品整體水平的提高。目前油氣地震勘探工作正在向地理?xiàng)l件更加惡劣的地區(qū)轉(zhuǎn)移，油氣勘探鉆機(jī)需要配備高效，節(jié)能，重量輕，維護(hù)方便的泥漿泵，因此，將泥漿泵的驅(qū)動(dòng)，控制方式由機(jī)械式改進(jìn)為液壓驅(qū)動(dòng)與控制對(duì)鉆機(jī)技術(shù)性能提高有著非常重要的作用。二、課題設(shè)計(jì)2.1課題的內(nèi)容主要完成的工作內(nèi)容：1） 液壓自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)的應(yīng)用研究2） 新型液壓泥漿泵系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)3） 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算4） 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)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(chǎn)中使用的泥漿泵幾乎都是機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)和控制的往復(fù)式活塞泵，由于機(jī)械式泥漿泵的動(dòng)力傳遞的特點(diǎn)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(shù)人員對(duì)其進(jìn)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(jī)械動(dòng)力源，而這次課題的設(shè)計(jì)主要是將機(jī)械動(dòng)力源改進(jìn)為全液壓動(dòng)力源。全液壓動(dòng)力源的好處在于，它相對(duì)機(jī)械動(dòng)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(qiáng)了抗腐蝕性，同時(shí)也加強(qiáng)了工作時(shí)的安全性，密封環(huán)境下也降低了工作時(shí)的噪聲。全液壓動(dòng)力源提高了工作效率。同時(shí)，液壓注漿泵因其結(jié)構(gòu)簡單,相對(duì)減少了生產(chǎn)的難度，防爆性能好,易于過載保護(hù)輸出特性可無級(jí)調(diào)節(jié)和并下狹窄空間易于安裝布置等優(yōu)點(diǎn),深受煤礦行業(yè)歡迎。2.4 文獻(xiàn)綜述三、課題研究現(xiàn)狀3.1國外研究現(xiàn)狀 國外對(duì)注漿泵的研究開發(fā)起步比較早，技術(shù)也比國內(nèi)先進(jìn)德國是歐洲注漿泵發(fā)展最快的國家,第一臺(tái)得到成功應(yīng)用的注漿泵就是在德國誕生,對(duì)注漿泵的起步和發(fā)展做出很大貢獻(xiàn)1932年由荷蘭開發(fā)的第一臺(tái)機(jī)械式注漿泵，明確了注漿泵的構(gòu)造原理，為后來的機(jī)械式注漿泵開發(fā)奠定了基礎(chǔ)隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，注漿泵往復(fù)換向的驅(qū)動(dòng)方式也從最初的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)發(fā)展到現(xiàn)在的機(jī)電一體化形式機(jī)械式驅(qū)動(dòng)方式以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為主,采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)的注漿泵重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、磨損較快，造價(jià)高，所以現(xiàn)在使用場合較少“當(dāng)前應(yīng)用較多的幾種自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)是:機(jī)動(dòng)一液控,機(jī)動(dòng)一電控,電一液,以及全液壓控制方式”它們依據(jù)自身特點(diǎn),在適當(dāng)?shù)墓ぷ鲌龊鲜褂?都能較好的實(shí)現(xiàn)往復(fù)換向不足之處在于,綜合前三種驅(qū)動(dòng)方式,機(jī)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(huì)影響電器設(shè)備的性能,故障率較高，還存在安全隱患。而全液壓自動(dòng)換向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，換向平穩(wěn)可靠,使用維護(hù)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(dòng)換向控制系統(tǒng)“世界上第一臺(tái)由液壓驅(qū)動(dòng)的注漿泵是由施維英公司生產(chǎn)制造的,它以其排量大,振動(dòng)較小,而且能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)使注漿泵進(jìn)入了較高的發(fā)展階段。”2011.5中國地質(zhì)大學(xué)碩士學(xué)位論文3小時(shí)159立方米,泵送水平距離可達(dá)1600米,泵送垂直距離可達(dá)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(chǎn)各類型的注漿泵產(chǎn)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(nèi)研究現(xiàn)狀 我國在五十年代開始從國外引進(jìn)注漿泵,直到二十世紀(jì)八十年代,才較大范圍的推廣使用注漿泵目前,國內(nèi)注漿泵生產(chǎn)企業(yè)有十余家,總生產(chǎn)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(gè)企業(yè),產(chǎn)量占全行業(yè)的95%泵車的型號(hào)也有多種,泵送高度從20多米到50多米,國內(nèi)目前生產(chǎn)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(dāng)迅速,借鑒歐洲技術(shù)自主開發(fā)”目前國內(nèi)占主導(dǎo)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?fù)Q向系統(tǒng);第二種是采用電信號(hào)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(shè)備銷售額僅占工程機(jī)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(jī)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(jī)械產(chǎn)品的,而且注漿泵目前仍然是公司的主打產(chǎn)品“中國大規(guī)模的城市建設(shè)和整改在一定程度上促進(jìn)注漿泵和注漿機(jī)械工業(yè)的持續(xù)繁榮”近年來,隨著注漿泵市場不斷擴(kuò)大,注漿技術(shù)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(diǎn)： 1.發(fā)展全液壓驅(qū)動(dòng)往復(fù)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(jié)構(gòu)簡潔,安裝調(diào)試方便等特點(diǎn)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(yīng)用戶要求四、課題設(shè)計(jì)方案4.1設(shè)計(jì)方案選型與分析方案一：機(jī)動(dòng)一液控自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)方案二：機(jī)動(dòng)電控自動(dòng)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(dòng)往復(fù)機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)的工作原理是：該液壓換向機(jī)構(gòu)使用了緩沖液壓缸（原理圖見方案四），通過緩沖缸兩端產(chǎn)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(jìn)、出油口，a、b為液壓缸的控制油路出油口，控制油路中設(shè)置了可調(diào)是節(jié)流閥、單向閥和蓄能器，主油路中設(shè)置了蓄能器。主油路換向使用了一個(gè)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(yùn)行至缸體端部時(shí)，活塞與缸體端部出現(xiàn)的局部密封產(chǎn)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(yùn)動(dòng)，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=PAPb=PB,二位四通換向閥保持右位機(jī)能不變,液壓缸活塞繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)至右端緩沖區(qū)時(shí),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(gè)壓力,該壓力值可以通過控制油路上的節(jié)流閥調(diào)定大小,我們是這個(gè)壓力高于系統(tǒng)壓力的某個(gè)值,即高于控制口a的壓力值,此時(shí),Pa=PAPB，二位四通換向閥換向?yàn)橛椅粰C(jī)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(dòng)，這是Pa=PAPb=PB，二位四通換向閥保持右位機(jī)能，活塞向左移動(dòng)至液壓缸左端或緩沖、換向，從而實(shí)現(xiàn)液壓缸的自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。整體采用了液壓缸壓力控制液動(dòng)換向閥換向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方式，設(shè)計(jì)了理論擺出性能極佳的雙缸雙作用泥漿泵。4.3方案的特點(diǎn)及創(chuàng)新該方案的的特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)在于：該方案使用了液控自動(dòng)往復(fù)機(jī)構(gòu)原理，不同于以往的機(jī)械往復(fù)機(jī)構(gòu)。該換向機(jī)構(gòu)及控制原理簡單，換向平穩(wěn)、可靠，換向時(shí)間可調(diào)，無死點(diǎn)。系統(tǒng)所使用零件皆為通用件，加工容易，成本低，易磨損零件少，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和推廣，只要機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、計(jì)算準(zhǔn)確可以避免換向時(shí)的沖擊現(xiàn)象，保證系統(tǒng)換向自如。五、預(yù)期結(jié)果 采用自己設(shè)計(jì)的方案可以達(dá)到換向機(jī)構(gòu)為全液壓，機(jī)構(gòu)比機(jī)械換向要簡單方便，元件少，使用安全，維護(hù)起來也方便，因?yàn)樵S多元件都是標(biāo)準(zhǔn)元件，購買、更換起來簡單。能夠改善以往控制閥未直接參與液壓缸的工作，不能及時(shí)、準(zhǔn)確地判斷工作缸的工況，造成不必要損失的一些問題，提高了系統(tǒng)效率。該設(shè)計(jì)方案可以達(dá)到任務(wù)書的要求。六、設(shè)計(jì)主要步驟 設(shè)計(jì)步驟：1、收集關(guān)于泥漿泵的資料 2、液壓自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)的應(yīng)用研究 3、新型液壓泥漿泵系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 4、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 5、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 6、繪制出150型全液壓泥漿泵的三維圖 7、出裝備圖和零件圖，書寫說明書七、進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)任務(wù)名稱開始時(shí)間結(jié)束時(shí)間1選題2查閱中、外文獻(xiàn)資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第七學(xué)期第6周第七學(xué)期第8周3開題第七學(xué)期第8周第七學(xué)期第10周4進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)5中期檢查6上交畢業(yè)設(shè)計(jì)正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)說明書光盤，完成畢業(yè)答辯ppt7畢業(yè)答辯八、參考文獻(xiàn) 1楊可貞主編，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)高等教育出版社 2011.122王少懷等主編，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊機(jī)械工業(yè)出版社2010.10 3關(guān)醒凡主編，現(xiàn)代泵理論與設(shè)計(jì) 中國宇航出版社 2012.11 4王伯平主編，互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社2013.015馬保國主編，新型泵送漿液技術(shù)及施工化學(xué)工業(yè)出版社 2006.3.13. 6魏宏宇主編，漿液輸送泵閉式液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 20057宋錦春主編，液壓與氣壓傳動(dòng)科學(xué)出版社 2011.02 8姚春冬.主編石油鉆采機(jī)械 石油工業(yè)出版社 1994.7 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日教研室審核意見： 教研室主任簽名： 年 月 日備注：本開題報(bào)告須裝入學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）檔案袋存檔。