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1、ZWB30型直线电机驱动往复泵的设计型直线电机驱动往复泵的设计 学生姓名：谢鑫伟学生姓名：谢鑫伟指导教师：张金中指导教师：张金中论文主要内容论文主要内容4 结论结论43 结构设计结构设计 32 总体方案确定总体方案确定21 绪论绪论11 绪论绪论1.1 1.1 几种常见的往复泵几种常见的往复泵几种常见的往复泵几种常见的往复泵a.a.曲柄连杆机构往曲柄连杆机构往复泵复泵曲柄连杆机构往曲柄连杆机构往曲柄连杆机构往曲柄连杆机构往复泵流量、压力复泵流量、压力复泵流量、压力复泵流量、压力脉动大脉动大脉动大脉动大 1 绪论绪论 b.b.液压驱动往复泵液压驱动往复泵 液压往复泵由于存在着换向冲击液压往复泵由
2、于存在着换向冲击, ,引起流量引起流量和压力的脉动及泵体振动，液压系统的液和压力的脉动及泵体振动，液压系统的液压元件故障率高、工作可靠性差、密封件压元件故障率高、工作可靠性差、密封件寿命短、液压油容易漏失等缺点。寿命短、液压油容易漏失等缺点。 1 绪论绪论c. c.凸轮机构往复泵凸轮机构往复泵 凸凸轮轮机构往复机构往复泵泵的凸的凸轮结轮结构构设计设计、加工、加工、运行条件高，冲程短，只适合流量不大和运行条件高，冲程短，只适合流量不大和较较小功率的小功率的泵泵 1 绪论绪论近年来，一种新型的驱动技术近年来，一种新型的驱动技术直线电机驱动技术直线电机驱动技术获得了飞速发展，并开始在石油机械中应用。
3、将直线获得了飞速发展，并开始在石油机械中应用。将直线电机作为往复泵的动力端，为我们开发一种全新的往电机作为往复泵的动力端，为我们开发一种全新的往复泵技术提供了新的思路。将直线电机直接与柱塞杆复泵技术提供了新的思路。将直线电机直接与柱塞杆相连接，省去曲轴、连杆、十字头等部件，简化了装相连接，省去曲轴、连杆、十字头等部件，简化了装置，有效地提高了往复泵的可靠性和传递效率；由于置，有效地提高了往复泵的可靠性和传递效率；由于直线电机运行平稳，速度恒定，从理论上基本消除了直线电机运行平稳，速度恒定，从理论上基本消除了输出流量和压力的脉动性。输出流量和压力的脉动性。 1.2 1.2 直线电机往复泵直线电机
4、往复泵直线电机往复泵直线电机往复泵2 总体方案确定总体方案确定直线电机为直线电机为2222型：额定推力型：额定推力30KN30KN。初定柱塞直径为。初定柱塞直径为40mm40mm。由此可计算出最大泵压为由此可计算出最大泵压为p=22.5Mpa p=22.5Mpa 。直线电机的直线电机的运动曲线如运动曲线如右图所示右图所示为了消除流量脉动配备两台直线电机，为了消除流量脉动配备两台直线电机，每台直线电机连接两台泵。四台泵联每台直线电机连接两台泵。四台泵联接后流量曲线如下图所示接后流量曲线如下图所示2 总体方案确定总体方案确定直线电机的参数设定：初定冲次直线电机的参数设定：初定冲次n=20 n=20
5、 ，则周期，则周期T=3sT=3s。流量参照流量参照3DSJ-1/2003DSJ-1/200的流量标准，初选流量为的流量标准，初选流量为30L/min30L/min。则电机最大速度由则电机最大速度由Q=FuQ=Fu可知可知u=Q/F=0.40m/su=Q/F=0.40m/s。（。（F F为柱塞截面积）为柱塞截面积）冲程冲程s=u/2xT/2=0.3ms=u/2xT/2=0.3m。两套泵整体装配方案两套泵整体装配方案泵入口泵出口3.1 往复泵柱塞设计计算往复泵柱塞设计计算本设计中柱塞选用本设计中柱塞选用45号钢号钢强度分析：强度分析： 由公式由公式 可计算出最大应力为可计算出最大应力为23.9M
6、Pa，材料的屈服应力为，材料的屈服应力为340MPa，满足强度要求。，满足强度要求。 柱塞稳定性分析：柱塞稳定性分析：由公式由公式 计算出安全系数为计算出安全系数为5.7大于许用大于许用安全系数安全系数 =35，满足稳定性要求。，满足稳定性要求。 柱塞与电机的连接柱塞与电机的连接柱塞与电机的连接柱塞与电机的连接3.2 往复泵泵阀设计往复泵泵阀设计 泵阀包括阀、阀座、阀弹簧泵阀包括阀、阀座、阀弹簧 ，阀又由阀体、阀胶皮、，阀又由阀体、阀胶皮、阀螺母等组成。泵阀是往复工作过程的直接组成件、也是阀螺母等组成。泵阀是往复工作过程的直接组成件、也是往复泵中最重要的易损件之一，它的设计、加工和装配的往复泵
7、中最重要的易损件之一，它的设计、加工和装配的优劣直接影响泵的工作性能、可靠性和使用寿命优劣直接影响泵的工作性能、可靠性和使用寿命 。 本设本设计中选用带计中选用带筋筋阀。阀。 阀体的结构尺寸参照阀体的结构尺寸参照中华中华人民共和国石油天然气行业标人民共和国石油天然气行业标准准SY/T608394 ，三维建，三维建模如右图所示。模如右图所示。带带筋筋阀阀座的结构阀阀座的结构阀螺母阀螺母阀螺母的主要作用是将阀胶皮固定在阀体上阀螺母的主要作用是将阀胶皮固定在阀体上 阀箱是液力端的重要部件，其内部安装吸入和排出阀，阀箱是液力端的重要部件，其内部安装吸入和排出阀，由阀箱内部零件的尺寸结构可设计出阀箱结构
8、。由阀箱内部零件的尺寸结构可设计出阀箱结构。 根据公式根据公式 可计算出阀箱壁厚，可计算出阀箱壁厚，为为8mm。吸入阀安吸入阀安装位置装位置排出阀安排出阀安装位置装位置阀箱的内部结构图阀箱的内部结构图阀箱的内部结构图阀箱的内部结构图3.3 计算机辅助设计计算机辅助设计阀阀箱装配体箱装配体箱装配体箱装配体将各零件装配到阀箱内，缸套、阀盖、及密封圈等装配好后，将各零件装配到阀箱内，缸套、阀盖、及密封圈等装配好后，将各零件装配到阀箱内，缸套、阀盖、及密封圈等装配好后，将各零件装配到阀箱内，缸套、阀盖、及密封圈等装配好后，虚拟装配模型如下图所示虚拟装配模型如下图所示虚拟装配模型如下图所示虚拟装配模型如
9、下图所示总装配图总装配图 两台直线电机连接四台往复泵的装配：首先装配四个包括阀箱部两台直线电机连接四台往复泵的装配：首先装配四个包括阀箱部件、柱塞密封等的单缸往复泵液力端装配体；再装配上两台直线件、柱塞密封等的单缸往复泵液力端装配体；再装配上两台直线电机将四个单缸液力端装配体装配电机两端；最后装配吸入管和电机将四个单缸液力端装配体装配电机两端；最后装配吸入管和排出管、密封圈、固定用螺栓等，最终的整体虚拟装配图如下所排出管、密封圈、固定用螺栓等，最终的整体虚拟装配图如下所示示 。吸入管排出管直线电机往复泵整体虚拟装配图直线电机往复泵整体虚拟装配图4 结论结论 本文以恒流量往复本文以恒流量往复本文
10、以恒流量往复本文以恒流量往复泵为泵为目的，将直目的，将直目的，将直目的，将直线电线电机机机机应应用于往用于往用于往用于往复复复复泵泵的的的的动动力端，研究力端，研究力端，研究力端，研究设计设计了直了直了直了直线电线电机往复机往复机往复机往复泵泵的的的的总总体方案体方案体方案体方案以及以及以及以及结结构。通构。通构。通构。通过过本次本次本次本次设计总结设计总结出如下出如下出如下出如下结论结论：1 1、直、直、直、直线电线电机往复机往复机往复机往复泵结泵结构构构构简单简单。省去了曲。省去了曲。省去了曲。省去了曲轴轴、连连杆、十杆、十杆、十杆、十字字字字头头等部件，直接将直等部件，直接将直等部件，直
11、接将直等部件，直接将直线电线电机与往复机与往复机与往复机与往复泵泵液力端柱塞杆相液力端柱塞杆相液力端柱塞杆相液力端柱塞杆相连连，使往复，使往复，使往复，使往复泵结泵结构大大构大大构大大构大大简简化，制造、运化，制造、运化，制造、运化，制造、运输输、拆装等都更、拆装等都更、拆装等都更、拆装等都更加加加加简简便。便。便。便。2 2、直、直、直、直线电线电机往复机往复机往复机往复泵泵流量恒定，流量恒定，流量恒定，流量恒定，泵阀泵阀冲冲冲冲击击小。小。小。小。 3 3、直、直、直、直线电线电机往复机往复机往复机往复泵泵冲程冲程冲程冲程长长、冲次低，冲次的降低可减、冲次低，冲次的降低可减、冲次低，冲次的
12、降低可减、冲次低，冲次的降低可减少吸入少吸入少吸入少吸入阀阀和排出和排出和排出和排出阀阀的往复次数，的往复次数，的往复次数，的往复次数，载载荷往复冲荷往复冲荷往复冲荷往复冲击击次数也减次数也减次数也减次数也减少，少，少，少，这这些都有效提高了易些都有效提高了易些都有效提高了易些都有效提高了易损损件寿命。件寿命。件寿命。件寿命。 直直直直线电线电机作机作机作机作为为一种正在一种正在一种正在一种正在发发展中的展中的展中的展中的动动力机械，在石油力机械，在石油力机械，在石油力机械，在石油矿场矿场中的中的中的中的应应用用用用还还很少，直很少，直很少，直很少，直线电线电机往复机往复机往复机往复泵泵从从从从设计设计到到到到应应用用用用还还有一有一有一有一段很段很段很段很长长的路要走。的路要走。的路要走。的路要走。谢谢各位老师的指导！谢谢各位老师的指导！
