煤礦用泥漿泵的設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

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買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985I摘 要本文主要介紹了 3NB-150/3.0-11 型礦用泥漿泵的設(shè)計。在煤炭行業(yè)需求持續(xù)升溫的背景下鉆探工業(yè)迫切需要我們設(shè)計生產(chǎn)出高效率的鉆探工具。泥漿泵是鉆探行業(yè)中的一個重要部分，本設(shè)計運行機理是由 YB160M---4 型電動機輸出動力，通過行星減速裝置調(diào)整到生產(chǎn)所需的轉(zhuǎn)速，用聯(lián)軸器將其與泵軸連接，泵軸通過回轉(zhuǎn)運動帶動柱塞往復(fù)運動進而使鋼球上下運動實現(xiàn)液體的吸排，為保證泥漿在吸排過程中能穩(wěn)定運行，在排出管道中接入空氣室，并安裝安全閥保證泵的安全使用。通過分析其機理按設(shè)計要求結(jié)合給定的參數(shù)從動力源的選擇到泥漿的排出進行一一計算，務(wù)求通過創(chuàng)新設(shè)計出一款滿足企業(yè)需求的低成本高效率的泥漿泵。關(guān)鍵詞：泥漿泵；煤炭需求；煤炭行業(yè) 買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985IIAbstractThis book is mainly introduce the 3NB-150/3.0-11 mud pump.As the economic highly developed in our country including the need of coal mining is obviously improved.That urge us to design a high efficiency mining tool.and mud pump is the most important part of it.The theory of the pump is we got power from the electromotor. Through the Planetary reducer transport the power to the working setting and make it suited. And used the coupling connected with the axle which make it moving around to bring the pommel to work .Through this way we can get the mud out of the well. In order to make the fluid stablely we install an air chamber in the output pipeline.Away from this we must make sure that the mud pump can working safety.so we also install a relief valve in the pipeline. At last I combined the pump we had in our market with the request of the company’need to make a innovation designingKey word: mug pump； requirement of coal mining；coal industry買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985III目 錄摘要………………………………………………………………………………IAbstract…………………………………………………………………………II第一章 緒論.11.1 泵的發(fā)展歷程.11.2 中國泵的發(fā)展過程.21.3 本文設(shè)計的內(nèi)容.2第二章 泥漿泵的總體概述.32.1 柱塞泥漿泵的工作原理.32.2 泥漿泵的主要性能參數(shù).4第三章 方案設(shè)計與選擇.53.1 方案一.53.2 方案二.63.3 方案三.63.4 方案比較.7第四章 電動機的選擇.84.1 電動機的介紹.84.2 三相異步交流電動機型號的選擇.8第五章 行星減速機的選擇105.1 行星減速機的介紹105.2 行星減速機的重要優(yōu)勢115.3 行星減速機的整體設(shè)計11第六章 聯(lián)軸器的選擇166.1 聯(lián)軸器的原理與分類166.2 聯(lián)軸器的選用及其特點16第七章 泥漿泵的零件設(shè)計177.1 泵主要參數(shù)的合理選擇187.2 鉆井泵閥運動對排量的影響.197.3 吸漿泵與排漿泵的選擇與直徑計算.20買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985IV7.4 缸套材料的選擇與強度計算.217.5 連桿十字頭連接處銷子的強度計算.237.6 空氣室容積及強度計算.257.7 安全閥的選用.277.8 軸的強度計算.307.9 球閥的選用.38第八章 泥漿泵的使用與維護.408.1 泥漿泵的安裝.408.2 泥漿泵的維護.408.3 正確使用維護.418.4 泥漿泵的潤滑.418.5 常見故障及排除.428.6 其他注意事項.42結(jié)論.43致謝.44參考文獻.45買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985V買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985VI買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985VII買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985VIIICONTENTSAbstract ……………………………………………………………………….…IIChapter 1 Introduction……….………………………………………………11.1 The development of pump……………………………….…………11.2 Pumps of China……………………………………………….…….21.3 The topics of the design………………………………………….…2Chapter 2 The introduction of the mud pump.32.1 The principle of the pommel pump…………………………….….32.1 The major parameter of the pump…………………………….….4Chapter 3 Scheme’s designing and selection.….53.1 Scheme 1…………………………………………………………….53.2 Scheme 2………………………………………………….………63.3 Scheme 3………………………………………………………….63.1 Comparison………………………………………………………….7Chapter 4 The selection of the electromotor………………………………84.1 The introduction of the electromotor………………………………84.2 Selection of the electromotor………………………………….…….8Chapter 5 The selection of the Planetary reducer……………………….…105.1 Introduction of Planetary reducer…………….……………………105.2 Advantage………………………………………………………….11買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985IX5.3 Designing……………………………………………………………11Chapter 6 The selection of the coupling…………………………………….166.1 Principle of the coupling and it’s assortment…………………….166.2 Characteristic of the coupling……………………………….……16Chapter 7 Designing of the mud pump’ component………………….……177.1 Selection of the mud pump’ major parameter……………………187.2 Influence of the displacement……………………………………197.3 The calculation of the input-output pipeline………………….….207.4 Selection of the Cylinder liner and it’s strength calculation……217.5 Calculation of the dowel in crosshead….……………………….…237.6 The calculation of the air chamber……………………………….257.7 relief valve…………………………………………………………277.8 Calculation of the axle………………………………………….….307.9 Ball valve………………….………………………………………37Chapter 8 Uses and maintains………………………………………….……398.1 Installation……………………………………………….……….398.2 maintains………………………………………………………….398.3 Correct use of mud pump……………………………………………408.4 lubrication……………………………………………………….…408.5 Out-of-order and elimination…………………………………….….418.6 Other Attentions………41Conclusion…………………………………………………………………….42Thanks………………………………………………………………….…….….43References……………………………………………………………………….44買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985X買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709850第一章 緒 論1.1 泵的發(fā)展歷程1.1.1 泵行業(yè)歷史悠久泵是古老的機械。歐洲各國第一流的泵制造廠多建于 19 世紀中期，如美國 Wortington 公司建于 1880 年，Ingersoll-Rand 公司建于 1860 年，Byron-Jackson 公司建于 1872 年，德國 KSB 公司建于 1871 年，英國 Weir 公司建于1871 年。中國最早的泵廠出現(xiàn)在 20 世紀初期，如：1907 年漢陽周恒順機器廠生產(chǎn)了簡單的抽水機。1.1.2 泵傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的不斷創(chuàng)新近年來，化工、石油化工、電站、礦山和船舶等工業(yè)對泵的需求日益增長，促進了泵技術(shù)的發(fā)展。泵的品種規(guī)格繁多，并向大型化、高速化方向發(fā)展。今天，全人類提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，泵產(chǎn)品更加強調(diào)了環(huán)保要求。隨著新技術(shù)要求，作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的泵技術(shù)不斷進步。20 世紀初，首先在英國開發(fā)了無泄漏屏蔽泵；20 世紀中期美國開發(fā)了高速分流泵。高溫、高壓泵日益向大型化，高可靠性發(fā)展。特殊材料泵，如陶瓷泵、石墨泵、塑料泵以及鋯、鈦等貴重合金泵也應(yīng)運而生。繼而在水力設(shè)計、誘導輪研究、新材料、新工藝、CAD、CAM等方面有了更新發(fā)展。1.1.3 標準化、系列化美、德、日等國家在長期的泵生產(chǎn)、使用中，建立了一整套完善的標準體系，以獲得更高的效益。國外先進泵制造業(yè)，還體現(xiàn)在標準化、系列化、通用化、模塊化、便于生產(chǎn)管理、便于用戶維護。1.1.4 機電一體化泵的無級調(diào)速，集中控制，各類溫度傳感器，壓力傳感器，模擬可視化，實時監(jiān)控等機電一體化技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。 買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098511.2 中國泵的發(fā)展過程中國泵工業(yè)起步于 20 世紀初，由于多年戰(zhàn)爭劫難，基本處于停滯狀態(tài)。新中國成立后，早期主要汲取前蘇聯(lián)泵技術(shù)，在計劃經(jīng)濟的模式下，政府布置，指定牽頭，布點研發(fā)，定點生產(chǎn)，在當時的特定歷史條件下推動了泵的大發(fā)展。例如：中國“一五”期間，沈陽水泵廠已能自主設(shè)計研制具有相當難度的多級泵、雙吸泵、不銹鋼泵等。接著不少泵行業(yè)廠在農(nóng)業(yè)排灌、電站礦山、石油、化工及軍工配套等方面研制出較高水平的新型泵。中國泵行業(yè)是在新中國成立以后發(fā)展起來的，特別是改革開放以來，泵行業(yè)得到了快速發(fā)展。除少數(shù)的特殊泵類產(chǎn)品外，現(xiàn)有的產(chǎn)品品種和數(shù)量基本能滿足國民經(jīng)濟各部門的需求。泵行業(yè)主要產(chǎn)品有各類離心泵，混流泵，軸流泵，旋渦泵，回轉(zhuǎn)式容積泵，往復(fù)式容積泵和水環(huán)真空泵等。在這些泵類產(chǎn)品中，按臺數(shù)計算，離心泵約占 70%，回轉(zhuǎn)式容積泵和往復(fù)式容積泵約占 18%。隨著各行業(yè)尤其是流程工業(yè)的快速發(fā)展，中國的泵行業(yè)也經(jīng)歷了高速的發(fā)展。同時，水處理行業(yè)，石化行業(yè)，石油天然氣行業(yè)，電力行業(yè)繼續(xù)保持持較高的景氣度。雖然我國的泵行業(yè)發(fā)展已有了長足的進步，但還是存在諸多問題，主要是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不完整，低端市場產(chǎn)品供大于求；企業(yè)技術(shù)水平相對較低，自主研發(fā)自主創(chuàng)新能力不強。這些問題在一定程度上阻礙了我國泵行業(yè)市場的健康發(fā)展。隨著越來越多的跨國泵生產(chǎn)企業(yè)進入中國，泵業(yè)市場競爭的國際化日益加深，國內(nèi)泵行業(yè)企業(yè)在技術(shù)，管理等方面將面臨越來越大的挑戰(zhàn)。從美國和德國等發(fā)達國家的泵行業(yè)發(fā)展過程來看，中國的泵業(yè)市場勢必要經(jīng)歷一場由外資企業(yè)主導的整合。這一輪整合必將淘汰一部分缺乏技術(shù)能力和市場競爭力的中小企業(yè)。這無疑有助于提高中國泵業(yè)市場的集中度，調(diào)整市場秩序。這也將使中國的泵業(yè)市場更具生機，并積極參與到全球泵業(yè)市場的競爭中。1.3 本文設(shè)計的內(nèi)容此次設(shè)計的內(nèi)容是 3NB-150/3.0-11 型礦用泥漿泵。該泵的基本參數(shù)為：1. 額定壓力------3.0MPa2. 額定流量------150L/min買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709852第二章 泥漿泵的總體概述2.1 柱塞泥漿泵的工作原理泥漿泵是在鉆探過程中，向鉆孔輸送泥漿或水等沖洗液的機械。泥漿泵是鉆探機械設(shè)備的重要組成部分。泥漿泵的主要作用是在鉆進過程中將泥漿隨鉆頭鉆進注入井下，起著冷卻鉆頭，清洗鉆具、固著井壁、驅(qū)動鉆進，并將打鉆后巖屑帶回地面的作用。在常用的正循環(huán)鉆探中，泥漿泵是將地表沖洗介質(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，由動力機帶動泵的曲軸回轉(zhuǎn)，曲軸通過十字頭再帶動活塞或柱塞在泥漿泵泵缸中做往復(fù)運動。在吸入和排出閥的交替作用下，實現(xiàn)壓送與循環(huán)沖洗液的目的。由圖 2-1 所示。電機通過帶傳動輸入動力，通過行星減速器減速。經(jīng)泵軸將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線往復(fù)運動。驅(qū)動柱塞泵作功。柱塞泵的進漿室、排漿室有兩個鋼球組成的單向控制閥。當活塞桿向左驅(qū)動時，缸體右腔進漿（單向閥F2 打開，單向閥 F4 關(guān)閉） 。當活塞桿向右驅(qū)動時，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室用來調(diào)整泵在抽吸過程中產(chǎn)生的波動大小。買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709853圖 2-1 泥漿泵工作原理圖2.2 泥漿泵主要性能參數(shù)泥漿泵性能的兩個主要參數(shù)為排量和壓力。排量以每分鐘排出若干升計算，它與鉆孔直徑及所要求的沖洗液自孔底上返速度有關(guān)，即孔徑越大，所需排量越大。要求沖洗液的上返速度能夠把鉆頭切削下來的巖屑﹑巖粉及時沖離孔底，并可靠地攜帶到地表。地質(zhì)巖心鉆探時，一般上返速度在 0.3～1m/min 左右。泥漿泵的壓力大小取決于鉆孔的深淺，沖洗液所經(jīng)過的通道的阻力以及所輸送沖洗液的性質(zhì)等。鉆孔越深，管路阻力越大，需要的壓力越高。隨著鉆孔直徑﹑深度的變化，要求泵的排量也能隨時加以調(diào)節(jié)。在泵的機構(gòu)中設(shè)有變速箱或以液壓馬達調(diào)節(jié)其速度，以達到改變排量的目的。為了準確掌握泵的壓力和排量的變化，泥漿泵上要安裝流量計和壓力表，隨時使鉆探人員瞭解泵的運轉(zhuǎn)情況，同時通過壓力變化判別孔內(nèi)狀況是否正常以預(yù)防發(fā)生孔內(nèi)事故。買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709854第三章 總體方案設(shè)計通過分析市場上多種型號的泥漿泵并結(jié)合此次設(shè)計所需要求后選出了以下設(shè)計方案：3.1 方案一：采用兩缸單桿雙作用柱塞泵1、柱塞泵的運動規(guī)律：通過曲柄連桿機構(gòu)，將原動機的等速回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)的直線運動，而該往復(fù)運動件與泵的活塞直接相連，帶動活塞也在泵缸內(nèi)作往復(fù)運動。如圖3-1所示。2、使用球閥和空氣室，并確定泵缸的數(shù)目為兩缸；3、根據(jù)所需排出的流量確定泵缸直徑D和沖程S以及往復(fù)次數(shù)n；已知i=2；4、確定吸入閥和排出閥的孔徑d 1和d 2；5、確定泵閥升程h；6、計算泵的吸排能力后算出泥漿泵正常運轉(zhuǎn)的所需動力選出合適的動力機；7、計算泥漿泵的零件強度；8、確定泵體和動力機的整體規(guī)格。圖3.1買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709855圖3-1 單桿雙作用泥漿泵的工作原理圖3.2 方案二：采用立式三缸柱塞泵1、工作原理與往復(fù)式單桿雙作用柱塞泵相同；2、通過計算流量確定該泵所需的動力為其選擇合適的動力機；3、選擇動力機后通過計算校核為給泵選擇合適的減速器；4、計算泵軸的輸入直徑結(jié)合動力機的輸出直徑選擇合適的連軸器；5、對所設(shè)計泵體零件進行尺寸計算及強度計算；6、對所設(shè)計的三缸泵選擇合適的空氣室；7、選擇安全閥；8、計算泵的整體規(guī)格。3.3 方案三：采用螺桿泵1、工作原理：螺桿泵的轉(zhuǎn)子形狀是圓柱形單頭螺旋體，定子的內(nèi)腔形狀為雙頭螺旋空心體，其斷面形狀是長圓形。定子的螺距導程為轉(zhuǎn)子導程的二倍。定子與轉(zhuǎn)子在裝配后就形成若干個密封腔。當轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動時，是定子與轉(zhuǎn)子之間的密封腔的容積不斷變化，從而使液體不停地從一段強制送至另一端。泵體右端部與吸水室相通，左端部與排水室相通，在轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動時形成吸排工作如圖3-2所示。2、螺桿泵的工作特性：螺桿泵在工作中，泵的吸入高度和液體的粘度和泵的運轉(zhuǎn)速度都是有關(guān)系的。3、計算泵的吸入高度；4、計算泵的運轉(zhuǎn)速度；5、/計算泵的流量；6、計算泵的排出壓力；7、計算泵的功率；8、計算泵零件的強度；買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098569、泵的整體規(guī)格。圖 3-2 螺桿泵3.4 方案比較往復(fù)式泥漿泵這類泵構(gòu)造比較簡單，堅固耐用，調(diào)節(jié)水量和操作比較容易。缺點是不能采用高速，泵與動力機間的傳動裝置笨重，外廓尺寸大，泵體較重。螺桿泵的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，流速穩(wěn)定和使用方便，工作時連續(xù)排水，壓力穩(wěn)定，不需要空氣室和水閥等部件。而且可與動力機直接聯(lián)動，不需要減速箱。缺點由于與動力機直接聯(lián)動就固定了運轉(zhuǎn)速度，因此限制了調(diào)速的范圍，尤其對于深井鉆探時不同地質(zhì)層所需的轉(zhuǎn)速不同。因此綜合比較選用往復(fù)式泥漿泵對工業(yè)生產(chǎn)更有效益。而往復(fù)式泥漿泵中兩缸和三缸中，雖然兩缸的結(jié)構(gòu)比三缸簡單，所需的動力要求比三缸低，對于額定的電動機來說可以增大調(diào)速范圍，但由于往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)特點，因而引起泵輸送液流時產(chǎn)生波動，給鉆探工作帶來不良影響。如果沖洗液量波動太大，沖洗液攜帶巖粉的能力會降低，容易發(fā)生孔內(nèi)事故，以至于埋鉆等。此外流量波動還會造成吸水系統(tǒng)內(nèi)液流慣性增大，使吸水性能變壞，會使缸內(nèi)液流發(fā)生強烈的沖擊現(xiàn)象，并可出現(xiàn)整個排水系統(tǒng)發(fā)生振動，降低泵及其附件的使用壽命。在鉆探用各類往復(fù)泵中，三缸泵的不均勻度最低。因此買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709857綜合上述選用三缸往復(fù)式柱塞泵作為最佳方案。因此選用方案二。第四章 電動機的選擇4.1 電動機的介紹泵的原動機類型應(yīng)根據(jù)動力來源、工廠或裝置能量平衡、環(huán)境條件、調(diào)節(jié)控制要求以及經(jīng)濟效益而定?，F(xiàn)今電動機主要有鼠籠式和繞線式兩種，三向交流鼠籠型異步電動機是石化裝置用泵的主要原動機，它具有結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、價格較低、體積緊湊、啟動及運行均較方便可靠的優(yōu)點。但是它不能經(jīng)濟、方便地實現(xiàn)范圍較廣的平滑調(diào)速、運行中必須從電網(wǎng)吸收滯后的無功電流而使電網(wǎng)功率因素變低，一般不適于大型泵及調(diào)速泵，而多用于中、小型泵。相比之下，三相交流繞線型電機和三相交流同步電機，則可用于對啟動、調(diào)速、改善電網(wǎng)功率因數(shù)、大功率、高效率、轉(zhuǎn)速恒定等有特殊要求的場合，但用于驅(qū)動泵的不多。直流電機雖有調(diào)速性好、啟動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點，但需直流電源，造價高，維修較復(fù)雜，一般也不常用于生產(chǎn)裝置中。隨著石化裝置技術(shù)水平及經(jīng)濟性的提高，采用反轉(zhuǎn)離心泵或液力透平作為泵的輔助或主要原動機，以回收壓力液流的可用能量；采用調(diào)速或多速電機，或采用電磁的、液力的、機械的耦合器以達到泵調(diào)速的目的等技術(shù)，近年來已應(yīng)用于石化裝置。此外，在特定的情況下，也有用蒸汽機、內(nèi)燃機、燃汽機等作為泵的原動機的。然而，由于泥漿泵的工作環(huán)境和條件惡劣，工作于高濕度、高粉塵的環(huán)境。因此選用三相異步交流電動機作為這款泥漿泵的動力機。4.2 三相異步交流電動機型號的選擇買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709858已知該設(shè)計的泥漿泵的額定流量 Q=150L/min，額定壓力 P=3.0MPa。由文獻[8]可求泵的輸出功率 Ne HQg????g??P式中：Q——額定流量H——有效壓頭P——額定壓力y——輸送液體的重度，此處為清水 y=15.760/315/?????PQNe傳動到泵軸的功率：N= Ne/??式中： ——泵的總效率 取 =0.75?? ??N=7.5/0.75=10 kW電動機的功率：Nd= N/ c??式中： c——電機的效率，取 c=0.95?? ??Nd=10/0.95=10.53 kW一般的，Y 系列是供一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機，具有效率高、性能好、噪音低、振動小、體積小、重量輕、運行可靠、維護方便等優(yōu)點。而 Y 系列電動機主要擁有啟動轉(zhuǎn)矩高、啟動電流小等優(yōu)點。根據(jù)以上的敘述和相關(guān)計算,決定選用的三相異步交流電動機為 YB160M---4 型電動機，即功率 P=11kW，轉(zhuǎn)速 n=1460r/min，重量為 148kg。此型號的電動機的主要特點：1.啟動轉(zhuǎn)矩高、啟動電流小，效率較高，損耗少，運行可靠，運行溫度低；2.由于其結(jié)構(gòu)型式為封閉式，因此可以在塵土飛揚、水土飛濺的環(huán)境中使用，在比較潮濕及有輕微腐蝕性氣體的環(huán)境中也能有較長的使用壽命。第五章 行星減速機的選 擇買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098595.1 行星減速機的介紹5.1.1 級數(shù)級 數(shù) ： 行 星 齒 輪 的 套 數(shù) ， 由 于 一 套 行 星 齒 輪 無 法 滿 足 較 大 的 傳 動 比 ,有 時 需 要 2 套 或 者 3 套 來 滿 足 擁 護 較 大 的 傳 動 比 的 要 求 。 由 于 增 加 了 行 星齒 輪 的 數(shù) 量 ,所 以 2 級 或 3 級 減 速 機 的 長 度 會 有 所 增 加 ,效 率 會 有 所 下 降 。5.1.2 回 程 間 隙回 程 間 隙 ： 將 輸 出 端 固 定 ,輸 入 端 順 時 針 和 逆 時 針 方 向 旋 轉(zhuǎn) ,使 輸 入 端產(chǎn) 生 額 定 扭 矩 +-2%扭 矩 時 ,減 速 機 輸 入 端 有 一 個 微 小 的 角 位 移 ,此 角 位 移就 是 回 程 間 隙 ， 單 位 是 “分 ”,就 是 一 度 的 六 十 分 之 一 ， 也 有 人 稱 之 為 背隙 。5.1.3 主 要 結(jié) 構(gòu) 及 特 點行 星 減 速 機 主 要 傳 動 結(jié) 構(gòu) 為 :行 星 輪 ,太 陽 輪 ,外 齒 圈 。 行 星 減 速 機 因 為 結(jié) 構(gòu) 原 因 ,單 級 減 速 最 小 為 3,最 大 一 般 不 超 過 10,常見 減 速 比 為 :3、 4、 5、 6、 8、 10,減 速 機 級 數(shù) 一 般 不 超 過 3,但 有 部 分 大 減速 比 定 制 減 速 機 有 4 級 減 速 。 相 對 其 他 減 速 機 ,行 星 減 速 機 具 有 高 剛 性 ,高 精 度 (單 級 可 做 到 1 分 以內(nèi) ),高 傳 動 效 率 (單 級 在 97%-98%),高 扭 矩 /體 積 比 ,終 身 免 維 護 等 特 點 。 因 為 這 些 特 點 ,行 星 減 速 機 多 數(shù) 是 安 裝 在 步 進 電 機 和 伺 服 電 機 上 ,用來 降 低 轉(zhuǎn) 速 ,提 升 扭 矩 ,匹 配 慣 量 。 減 速 機 額 定 輸 入 轉(zhuǎn) 速 最 高 可 達 到 18000r/min(與 減 速 機 本 身 大 小 有 關(guān) ,減速 機 越 大 ,額 定 輸 入 轉(zhuǎn) 速 越 小 )以 上 ,工 業(yè) 級 行 星 減 速 機 輸 出 扭 矩 一 般不 超 過 2000N·m,特 制 超 大 扭 矩 行 星 減 速 機 可 做 到 10000N·m 以 上 。 工 作溫 度 一 般 在 -25℃ 到 100℃ 左 右 ,通 過 改 變 潤 滑 脂 可 改 變 其 工 作 溫 度 。5.2 行 星 減 速 機 的 重 要 優(yōu) 勢買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098510內(nèi) 部 齒 輪 采 用 20CrMnTi 滲 碳 淬 火 和 磨 齒 ， 具 有 體 積 小 、 重 量 輕 、 承載 能 力 高 、 使 用 壽 命 長 、 運 轉(zhuǎn) 平 穩(wěn) 、 噪 聲 低 、 輸 出 扭 矩 大 、 速 比 大 、 效率 高 、 性 能 安 全 的 特 點 。 兼 具 功 率 分 流 、 多 齒 嚙 合 獨 用 的 特 性 。 是 一 種 具有 廣 泛 通 用 性 的 減 速 機 。 其 最 大 輸 入 功 率 可 達 104kW。 適 用 于 起 重 運 輸 、工 程 機 械 、 冶 金 、 礦 山 、 石 油 化 工 、 建 筑 機 械 、 輕 工 紡 織 、 醫(yī) 療 器 械 、 儀器 儀 表 、 汽 車 、 船 舶 、 兵 器 和 航 空 航 天 等 工 業(yè) 部 門 。5.3 行星減速機的整體設(shè)計根據(jù)電動機的滿載轉(zhuǎn)速 nm 和工作機主軸的轉(zhuǎn)速 nb,傳動裝置的總傳動比按下式計算： bmi?式中：n b——泥漿泵泵軸轉(zhuǎn)速， r/in6213491305iLFQnb ???762.?5.3.1、高速級齒輪轉(zhuǎn)動1、選定齒輪類型、精度等級、材料和齒數(shù)a、運輸機為一般工作機制器，速度不高，故選為 8 級精度（GB10095-88） 。b、由[12]表 10-1 選擇太輪材料為 40Cr，硬度為 280HBS，行星輪材料為45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS，二者材料硬度差 40HBS。外齒圈材料為 15鋼（調(diào)質(zhì)）c、選太陽輪齒數(shù) Z1=17，行星輪數(shù)為 Z2=i× Z1=6.7×17=113.92、按齒輪接觸強度設(shè)計買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098511由設(shè)計計算（10-9a）進行試算，即 3 2112?????????][ZuTk.dHEdtt ??1）確定公式的各計算數(shù)值：試選載荷系數(shù) kt=1.3計算太陽輪傳送的轉(zhuǎn)距：T1=95.5×105P1/n1式中：P 1——軸 1 的功率T1=95.5×105×11/1460=7.2×104N·M由[12]圖 10-7 選取齒輪系數(shù) ?d?由[12]表 10-6 查得的彈性影響系數(shù) z E=189.8Mpa由[12]圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限： lim160HMpa??；大齒輪接觸疲勞強度極限： P521由[12]式 10-13 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ： 8324103571890????N由[12]10.19 查的接觸疲勞壽命系數(shù) kHN1=0.90，k HN2=0.95。計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1%,安全系數(shù) s=1,由式(10-12)得1lim12li20.96540.2.HNMpaSk????????買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985122）計算(1)試算小齒輪分度圓直徑 1,dt代入 ??H?中較小的值32112.t Et hdukTZ?????????????解得 d1t=32mm(2)計算圓周速度 V： m/s4210634106nt ????(3)計算齒寬 b 1?td?(4)計算齒寬與齒高之比 b/h模數(shù) ： m81732.Zmtt?齒高： 45.ht??6723//b?(5)按實際的載荷系數(shù)校正所有的分度圓直徑，由[12]式（10-12）得： m1831 ./.k/dtt(6)計算模數(shù) m2761./Z/??5.3.2、按齒根彎曲強度設(shè)計由式（10-5 ）的彎曲強度的設(shè)計公式為：買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098513132FaSYkTmdz?????????????1）確定公式的各計算數(shù)值(1)由[1]圖 10-20c 查的小齒輪的彎曲疲勞強度極限 150FEMpa?； 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 2380FEpa?(2)由圖 10-18 查的彎曲疲勞壽命系數(shù)： 12.5,0.8KNF?(3)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 由公式（10-12）得：11220.8530.574.28.61FEF MpaSKN????????(4)計算載荷系數(shù) K： 451.AvFk??????(5)查取齒形系數(shù)，由[12]表 10-5 可查得：12.65,.FaFaY(6)查取應(yīng)力校正系數(shù)，由 [12] 表 10-5 可查得：12.8,1.7sasa?(7)計算大小齒輪的FsY??????并加入以比較買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709851412.56180.3793641FaSaSFY????????比較后知，大齒輪的數(shù)值大 。2）設(shè)計計算 m48201617283 .m????對比計算結(jié)果，由齒輪接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于由齒輪根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅僅于齒輪直徑（即模數(shù) ?齒數(shù)）有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù) 2.48mm 并就近圓整為標準值 m=2.5。按接觸強度算得的分度圓直徑 d=36mm 算出小齒輪數(shù): 4152361Z?圓整后 Z1=15。大齒輪齒數(shù) Z2=15×6.7=100.5；圓整后 Z2=100。這樣設(shè)計出來的齒輪傳動，即滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并作到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。（3）幾何尺寸計算(1) 計算分度圓直徑 :d1=1.5Z1=1.5×15=22.5mmd2=1.5Z2=1.5×100=150mm(2) 計算中心距 : 2586051a???(3) 計算齒輪寬度 :買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098515m521db?????取 b=25mm(4) 驗算 mN201930576 241 ???????bFK.dTtAt合適。第六章 聯(lián)軸器的選擇6.1 聯(lián)軸器的原理與分類聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接。聯(lián)軸器的的分類：凸緣式聯(lián)軸器、滑塊聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器、安全聯(lián)軸器、剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器等。6.2 聯(lián)軸器的選用及其特點聯(lián) 軸 器 與 各 種 不 同 主 機 產(chǎn) 品 配 套 作 用 。 周 圍 的 工 作 環(huán) 境 比 較 復(fù) 雜 ，對 于 高 溫 、 低 溫 、 有 油 、 酸 、 堿 介 質(zhì) 的 工 作 環(huán) 境 ， 不 宜 選 用 以 一 般 橡 膠 為彈 性 元 件 材 料 的 撓 性 聯(lián) 軸 器 ， 應(yīng) 選 擇 金 屬 彈 性 元 件 撓 性 聯(lián) 軸 器 。 彈 性 柱買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098516銷 齒 式 聯(lián) 軸 器 由 于 運 轉(zhuǎn) 時 柱 銷 的 竄 動 ， 自 身 噪 聲 大 ， 對 于 噪 聲 有 嚴 格 要 求的 場 合 不 應(yīng) 選 用 。 而 泥 漿 泵 使 用 的 環(huán) 境 是 比 較 惡 劣 的 ， 因 此 選用撓性聯(lián)軸器。其特點有：1、 具 有 一 定 的 補 償 被 聯(lián) 兩 軸 軸 線 相 對 偏 移 的 能 力 ， 最 大 量 隨 型 號 不 同而 異 。 2、 無 彈 性 元 件 的 撓 性 聯(lián) 軸 器 ： 承 載 能 力 大 ， 但 也 不 具 有 緩 沖 減 震 性 能 ，在 高 速 或 轉(zhuǎn) 速 不 穩(wěn) 定 或 經(jīng) 常 正 、 反 轉(zhuǎn) 時 ， 有 沖 擊 噪 聲 。 適 用 于 低 速 、 重 載 、轉(zhuǎn) 速 平 穩(wěn) 的 場 合 。 3、 非 金 屬 彈 性 元 件 的 撓 性 聯(lián) 軸 器 在 轉(zhuǎn) 速 不 平 穩(wěn) 時 有 很 好 的 緩 沖 減 震性 能 ； 但 由 于 非 金 屬 （ 橡 膠 、 尼 龍 等 ） 彈 性 元 件 強 度 低 、 壽 命 短 、 承 載 能力 小 、 不 耐 高 溫 和 低 溫 ， 故 適 用 于 高 速 、 輕 載 和 常 溫 的 場 合 。 4、 金 屬 彈 性 元 件 的 撓 性 聯(lián) 軸 器 ： 除 了 具 有 較 好 的 緩 沖 減 震 性 能 外 ， 承載 能 力 較 大 ， 適 用 于 速 度 和 載 荷 變 化 較 大 及 高 溫 或 低 溫 場 合 。終 上 所 述 ， 結(jié) 合 本 設(shè) 計 要 求 決 定 選 用 NL5 型 的 金 屬 彈 性 元 件 的 撓 性聯(lián) 軸 器 。 查 文 獻 [24]可 得 其 參 數(shù) 為 ： 公 稱 扭 矩 315N·m 許 用 轉(zhuǎn) 速n=5000r/min第七章 泥漿泵的零件設(shè)計鉆井行業(yè)的發(fā)展方向是提高時效，降低成本和采用能夠降低成本的新工藝、新技術(shù)和新裝備。運用高速高壓噴射鉆井工藝即是這一趨向的必然選擇。決定泥漿泵易損件壽命和工作效率的參數(shù)為泵沖次、沖程、排出壓力和吸入壓力。這些參數(shù)與有關(guān)壽命之間的關(guān)系是指數(shù)函數(shù)。實踐表明鉆井泵 80%的故障是由于缸套活塞組的磨損引起的。買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985177.1 泵主要參數(shù)的合理選擇泵的性能取決于泵技術(shù)參數(shù)的合理匹配。從提高泵的吸入性能出發(fā)，優(yōu)化選擇泵的性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)是非常重要的。7.1.1 泵的額定沖次 n泥漿泵的沖次 n 是泵的主要參數(shù)之一。目前的發(fā)展趨勢是降低沖次，相同功率下，沖次高使得泵體積小，質(zhì)量輕，進而制造費用、運輸費用和維護保養(yǎng)費用較小;沖次高則不能充分發(fā)揮三缸單作用泵的效能，因此，對沖次的選定將決定鉆井泵的性能可靠性、使用性和經(jīng)濟性。降低沖次可以提高泵吸入性能，特別是提高三缸泵的自吸能力。降低沖次可延長易損件的使用壽命。鉆井泵沖次的高低對易損件的壽命有很大影響。活塞失效的主要原因是擠傷和磨損，由于活塞平均速度與沖次成正比，當沖次降低后，活塞往復(fù)運動的速度減慢，活塞與缸套之間的摩擦功耗產(chǎn)生的摩擦熱減少，從而延長活塞密封的使用壽命，也提高了缸套的使用壽命。同時，十字頭、導板、閥和閥座的壽命都有所提高。另外，沖次降低后，慣性損失減少，泵不易產(chǎn)生“水擊 ”現(xiàn)象，質(zhì)性力減弱，將會提高泵動力端齒輪、軸承等零部件的使用壽命。泵缸橫截面積：S = 24d?式中：d——為活塞直徑，這里已知活塞直徑為 d=70mm,220.385m/.731 ?由文獻[8]可知： inSLQ??式中：L—— 活塞行程，這里為已知的 L=60mm。i——泥漿泵的缸數(shù)，i=3 in/2163491.305次???iSLn7.1.2 泵的沖程長度 買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098518泵的沖程長度是泥漿泵的另一重要指標。由以上表所知，在降低沖次的前提下，適當加長沖程長度是合理的，而且還可以進一步改善其吸入性能。經(jīng)合理搭配泵的沖程長度，泵的額定沖次，缸套直徑，在泵的理論排量、排出壓力滿足鉆井工藝要求的前提下使泵的慣性水頭系數(shù)小于 0 . 34 m/s2 時，能夠確保鉆井泵自吸性能良好。驗算上返速度： m/s34.)5.09(14.32????FQV由此可得 V [V][V] ——允許沖洗液上返的最低速度， [V]=0.25m/s。7.1.3 吸入管線的設(shè)計正確設(shè)計吸入管線也是泥漿泵設(shè)計的關(guān)鍵，為保證液流與活塞同步增速，液流需要消耗一定的能量，即稱為“加速度水頭損失”或“慣性損失” 。隨著所用吸入管線的形式不同，這種損失可能加大或減小。要控制慣性損失，提高泵吸入性能，應(yīng)注意以下幾方面問題：1)吸入管線應(yīng)有足夠的液體。2)選用直通式泵頭。3)吸入系統(tǒng)應(yīng)絕對密封。7.2 泥漿泵泵閥運動對排量的影響泵工作時排量不斷變化，壓力也隨之變化。排量和壓力的波動會降低泵的機械效率、容積效率及縮短泵和管線的使用壽命，甚至導致井壁的坍塌和鉆進液的漏失。為了減小泵的排量和壓力的波動，常用的方法是在泵的排出口安裝空氣室，或在吸人口安裝空氣室。泵工作時，鋼球作間歇運動。當鋼球上升時，它與鋼球間有一空間，從液缸內(nèi)排出的液體有一部分儲存其中，使流經(jīng)閥隙的液體量小于液缸內(nèi)排出液體量;當鋼球下落時，下部空間減少，把原來儲存的小部分液體排出，使流經(jīng)閥買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098519隙的液體量大于由液缸內(nèi)排出的液體量。從本質(zhì)上說，泵閥在閥腔內(nèi)的運動效果就相當于一臺“開式”往復(fù)泵，鋼球相當于一個活塞。對泥漿泵而言，為了滿足鉆井工藝對排量和壓力的要求，通常采用換缸套的方法。根據(jù)泵閥理論，鋼球的運動存在滯后現(xiàn)象，在排出過程終止時，鋼球并未落回閥座。吸入過程開始時，鋼球在自重、彈簧力及鋼球上下壓力差的作用下，快速下落，產(chǎn)生沖擊力。鋼球上下壓力差越大，鋼球的沖擊力越大，鋼球和閥座所受的力就越大。同樣，由于泵在高壓狀態(tài)下使用的是小缸套，在泵閥運動過程中，缸徑值較小的，泵的排量變化值較大。所以在設(shè)計泵時，通常采用泵的小缸徑參數(shù)。為了減小泵閥運動對泵排量不均度的影響，應(yīng)盡可能地減小閥盤的直徑和運動速度，盡可能地使用直徑較大的缸套，使用較大面積的泵閥，也就是說，在泵的使用過程中，盡可能使用大直徑缸套，既可以提高鉆井液的循環(huán)量，又可以保證泵的瞬時排量相對穩(wěn)定，從而保證鉆井質(zhì)量。7.3 吸漿管與排漿管的選擇與直徑計算7.3.1 吸漿管的直徑計算： m54d.0)6134./(8214)( ????xxvQd?取 φ=60mm式中：v x——液流在吸入管中的流速，取 vX=1.3m/s=13dm/sQ‘——計算流量,Q ‘=Q/ηV=150/0.825=181.82L/min7.3.2 排漿管直徑計算 m39d.0)62514.3/(84)( ????ppvd?取 φ=40mm式中：v p——液流在排水管中的流速 取 vp=2.5m/s=25dm/s7.3.3 漿管的選擇