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1、湖北民族学院理学院 机械电子工程 专业毕业论文(设计)题 目 注浆机传动装置结构设计 设 计 人 （签名）设计说明书 页附 图 张附 表 张图 纸 张教 学 团 队 名 称机械电子工程 教 学 团 队负责人 （签名）设 计 指 导 教 师 （签名） （签名）评 阅 人（签名） 2013年5月 31 日作者声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全了解有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀学位
2、论文评选机构将本学位论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。本学位论文内容不涉及国家机密。论文题目：注浆机传动机构的设计作者单位：湖北民族学院理学院作者签名： 年 月 日27目录摘 要16ABSTRACT171引言182注浆原理及设计参数182.1 注浆泵原理182.2设计参数193注浆机传动装置简图拟定194注浆机传动装置结构设计204.1注浆机柱塞缸大小的确定204.2注浆泵柱塞杆运动速度大小的确定204.3计算曲轴的转速和确定总传动比分配214.4计算曲轴的功率215减速机构的设计225.1减速结构整体布局的设计225.2电动机的选择
3、225.3确定分配传动装置传动比分配235.4计算传动装置直轴的动力和转速参数计算235.5齿轮的设计245.6设计带传动设计255.6.1设计带传动参数255.6.2皮带轮的设计275.7.传动轴的设计285.7.1 输入直轴的设计285.7.2曲轴设计计算336 注浆机传动装置结构组装图347 结束语36致 谢37参考文献38附 录39注浆机传动装置结构设计摘 要注浆机主要由注浆缸、柱塞缸、动力传动机构三大部分组成，传动部分将所需的力传递到柱塞泵活塞，使柱塞泵活塞往复运动来实现注浆缸对物料吸入和输出。课题主要对注浆机的传动装置的结构进行设计计算。根据注浆机的注浆性能指标，计算出柱塞活塞的往
4、复运动速度，得出柱塞在单位时间内往复运动的频率。根据柱塞往复运动的频率和推力选择电动机，计算总传动比并分配传动比。最后确定传动装置的零件的尺寸，使传动装置的工作能力满足注浆机工程的需求。关键词：注浆机，传动结构，设计Design Of Transmission Mechanism Of Grouting MachineABSTRACTGrouting machine is mainly composed of grouting cylinder, piston cylinder, a power transmission mechanism is composed of three parts
5、, transmission parts will be required to transfer to the piston pump, the piston reciprocating plunger pump to achieve grouting cylinder on the material suction and discharge. The design and analysis, calculation, main subject of grouting machine transmission device structure, according to the grout
6、ing performance grouting machine, analyzed and calculated the reciprocating motion speed plunger piston, and then calculated the punching plunger, the plunger stroke and thrust according to the motor selection, allocation of the total transmission ratio and transmission ratio is calculated by this,
7、at the end of the transmission structure parts design and analysis in order to meet the needs of the construction project.KEY WORDS： transmission mechanism, grouting machine, design1引言 注浆机简介：注浆机用途较广的一种施工设备。在应用预应力技术的建筑施工中，经常用于预预应力孔道注浆. 适用于矿井、隧道、水利、地铁、建筑、桥梁等。注浆机传动装置作用：注浆机传动装置把动力装置的动力传递给工作机构等的中间设备。传动系统
8、的基本功用是将发动机发出的动力传给注浆泵的活塞产生动力，使注浆泵柱塞达到所需要的冲次满足工程的需求，传动装置在整个注浆机中其重要的作用。随着我国经济建设的迅猛发展，建筑市场呈现出前所未有的景象。国内大力兴建房建产业、交通桥梁工程和高速高铁公路，作为建筑工程中重要机械设备的需求量不断增多，有力地拉动注浆泵的市场需求。1802年由法国人用木制冲击泵注入勃土和石灰浆液加固地层，被称为注浆的开始。1862年英国研制发明硅酸盐水泥后，注浆材料发展以水泥浆液为主。1880 -1905年，美国人又相继研制了压缩空气和类似目前的压力注浆泵等注浆设备，对注浆材料的配方、注浆泵和注浆工艺做了不少改进，为现在岩层注
9、浆技术奠定了基础。1884年化学浆液在印度问世，并用于建桥固砂工程。从化学注浆开始到20世纪40年代，注浆材料主要是以水玻璃为主，且在欧美各国广泛应用。20世纪40年代后，注浆技术的研究和应用进入一个鼎盛时期，各种水泥浆材和化学浆材相继问世，尤其是60年代以来，有机高分子化学浆材得到迅速的发展，各国大力发展和研制化学注浆材料及其注浆技术。随着注浆材料的飞速发展，注浆工艺和注浆设备也得到巨大发展，注浆技术应用工程规模越来越广，几乎涉及到所有的岩土和土木工程领域【1】。本课题主要根据注浆机的注浆性能指标为设计出发点，通过柱塞缸往复运动速度来决定注浆机传动机构的功率转速和最大输出推力。如图2-1所示
10、，当活塞往右移动的时候，注浆缸内的压力小于大气压力，物料从进料口进入注浆缸，出料口关闭，当物料压入一定量的时候，活塞开始往左移动，注浆缸内的压力大于外界压力，进料口关闭出料口打开，物料从出料口输出。注浆机的排出流量速度大小取决于活塞的往复运动速度，注浆机的输出压力由活塞的推力大小决定的。为了实现活塞往复运动，主要有三种传动形式，液压传动，气压传动，电动传动。电动执行机构的主要优点就是高度的稳定和用户可应用的恒定的推力，达到一样的的推力液动执行器造价要比电动高很多。因此本设计选择电动传动，并对传动装置进行设计。2注浆原理及设计参数2.1 注浆泵原理物料从进料口吸入，活塞右移移吸入物料，此时出料口
11、是关闭的。物料落入一定量后，进料口关闭，出料口打开，活塞左移，物料从出料口泵出。为了实现这一功能，选择电动传动，传动原理如2-1所示，曲轴6连续转动，曲轴切向力推动连杆5往复运动，最终实现活塞杆4的往复运动。图2-1 注浆机原理图 2.2设计参数表2-1 注浆机的给出的主要技术性能注浆机输送量（m3/h）4.2注浆机输出压力（MPa）1.04柱塞的最大推力（KN）6.05电动机转度（r/min）1440输出口内径（mm）383注浆机传动装置简图拟定根据注浆机的原理和一般齿轮减速器原理，初步拟定注浆机的传动装置见图。电动机6转动，通过皮带轮5、6，齿轮10、11减速将电动机回转运动传递至曲轴4，
12、提供所需的动力再通过连杆、活塞使柱塞产生所需往复运动速度, 方案简图如图2-2所示。1.输出口 2.注浆泵体 3.活塞 4.曲轴 5、6. 皮带轮 7.输出球阀 8.输入球阀 9.输入口 10、11.齿轮 12.输入轴 13.电动机 图3-1 注浆机传动机构图4注浆机传动装置结构设计4.1注浆机柱塞缸大小的确定根据注浆泵所给的性能指标可知输出压力为1.04MPa，最大推力为6.05KN。首先计算输出口的出浆速度A2 (4-1) (4-2)联立以上两个式子，得柱塞缸的半径为4.2注浆泵柱塞杆运动速度大小的确定要确定曲轴的转速，必须先计算出活塞的速度，从而结合曲轴的转速确定活塞的冲次。柱塞杆的速度
13、也就是柱塞缸内运动流体的平均速度V2。根据流体力学流体的连续性公式【2】 (3-3)其中流体的密度，A1,A2分别是输出口和柱塞缸的截面面积，V1,V2分别是输出口流体的平均速度和柱塞缸内流体的平均速度。输出口浆体的平均速度为 (4-4)其中Q是泵的流量已知出口的直径，计算输出口的面积 (4-5)只有柱塞左移动的时候才压出浆体，而根据注浆泵的参数指标是4.2，假设流体不间断流出，流量 (4-6)将数据代入公式3-33-5，联立计算得出柱塞杆的运动速度为V2=0.413m/s 4.3计算曲轴的转速和确定总传动比分配曲轴转一圈活塞在行程上进退一次所以得时间相等，活塞的速度由以上得出V2=0.413m/s，初步假设曲轴圆半径为40mm。曲轴转一圈所走的路程为 (4-7)计算得出曲轴的转速n计算减速器的总传动比i4.4计算曲轴的功率为了使曲轴的切向力使用效率高，初步假设连杆的长度为210mm已知活塞的最大推力，求曲轴的最大切向力图4-2 曲轴最大切向力的分解图连杆长度为210mm，曲轴圆半径为40mm，F2为活塞杆推力的反作用力，大小等于活塞的最大推力6.05kN最大切向力
