XQB小型泥漿泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

PAGEPAGE34摘要灌用泥漿泵被廣泛的應(yīng)用在水庫(kù)大壩、煤礦巷道、隧道灌漿、高速公路邊坡維護(hù)、建筑地基加固等場(chǎng)合，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，此類泥漿泵的需求量也越來(lái)越大。近年來(lái)，灌用泥漿泵的研制和發(fā)展也越來(lái)越快，但其也存在著許多的問(wèn)題：一是此類泥漿泵的平均無(wú)故障的工作時(shí)間較短，最多也就幾個(gè)小時(shí)；二是重量和體積普遍較大，野外搬運(yùn)不便；三是更換密封件的時(shí)間較長(zhǎng)。針對(duì)以上問(wèn)題的提出，本次設(shè)計(jì)有了具體的解決措施，解決密封件壽命短的問(wèn)題，關(guān)鍵是選擇合適的密封材料和合理的結(jié)構(gòu)形式；為了使泵的整體重量減輕，就要徹底放棄傳統(tǒng)的減速方式，取而代之的是先進(jìn)的減速方式，本此設(shè)計(jì)選用的是行星減速器大傳動(dòng)比降速，并將行星減速器置于大帶輪中，既能夠達(dá)到降速的目的，又能夠減輕泵的總體重量。關(guān)鍵字：密封件行星減速器壓力流量柱塞AbstractFedsludgepumpiswidelyusedintheapplicationofdamreservoirs,coalmine,tunnelsfilled,lengthofthehighway,constructionoffoundationreinforced,andsoon,withthedevelopmentofthenationaleconomy,thedemandofsuchsludgepumpisalsogrowing.Inrecentyears,fedbysludgepumpresearchanddevelopmentisgrowingfast,buttherearestilltheexistenceofmanyproblems:First,theaverageno-faultsludgepumpshorterworkinghours,uptoseveralhours;Second,theweightandsizegenerallylargerfieldhandlinginconvenience;Thirdisthereplacementofsealedpiecesoveralongerperiodoftime.Respondingtotheabovequestions,thisdesignhasspecificsolutionstoaddresstheshortlifeofthesealed,thekeyistochoosesuitablematerialsandsealedreasonablestructure;Inordertomaketheoverallweightpump,wemustcompletelyabandonthetraditionalslowdown,replacedbyadvancedslowdown,Thedesignchosenisthelargetransmissionplanetaryreducerthanpaved,andundergreatDailunplanetaryreducer,bothcanbeachievedfasterpurposes,andtoreducetheoverallweightpump.Key:sealedpiecesplanetaryreducerpressureflowpiston目錄摘要 1Abstract 2目錄 3前言 5第一章泵的總體設(shè)計(jì) 7第二章原動(dòng)機(jī)的選擇 9第三章吸漿管與排漿管的選擇與直徑計(jì)算 12第四章泥漿泵零件選擇及其強(qiáng)度的計(jì)算 134.1機(jī)架 134.2泵體 134.3連桿十字頭連接處銷子強(qiáng)度的計(jì)算 144.4柱塞上螺紋強(qiáng)度計(jì)算 164.4.1螺紋的選擇和強(qiáng)度校核 164.4.2螺紋連接的防松方式的選擇 174.5泵體壁厚強(qiáng)度計(jì)算和選擇 184.6空氣室容積及強(qiáng)度計(jì)算和選擇 184.7減速器的選擇和計(jì)算 204.8V帶傳動(dòng)的計(jì)算 234.9軸的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 264.9.1估算軸徑d 274.9.2軸的受力分析 274.9.3驗(yàn)算軸徑 314.10軸承選擇 314.10.1軸承壽命計(jì)算 324.10.2靜載荷計(jì)算 324.11軸上鍵的選擇 334.11.1平鍵的選擇 334.11.2平鍵的強(qiáng)度校核 334.11.3花鍵的選擇 344.11.4花鍵的強(qiáng)度校核 344.12活塞密封圈的選擇 344.13.泵的潤(rùn)滑 35第五章泵的使用和維護(hù) 365.1用途 365.2結(jié)構(gòu) 365.3安裝 365.4維護(hù)與保養(yǎng) 37第六章XQB75/3.5型泥漿泵的經(jīng)濟(jì)可行性分析 38第七章結(jié)論 39參考文獻(xiàn) 40附錄1專題 41附錄二外文翻譯 49英文文獻(xiàn) 49中文翻譯 60致謝 68前言灌用泥漿泵是一種新型的非標(biāo)準(zhǔn)工程機(jī)械，走向市場(chǎng)至今已有多年的歷史?？墒牵钡浇裉?，仍然沒(méi)有一種較理想的機(jī)型來(lái)滿足用戶的需求。流行在市場(chǎng)上的灌用泥漿泵種類很多，但都存在著柱塞的密封件不耐磨的致命缺陷，使用壽命最長(zhǎng)不超過(guò)60小時(shí)。更換密封件需投入大量的人力、財(cái)力，用戶難于承受。其次，泵的結(jié)構(gòu)大多數(shù)復(fù)雜、笨重、體積大；野外露天作業(yè)進(jìn)隧道施工搬運(yùn)困難。為了解決這些問(wèn)題，一種新型的體積輕便、使用壽命長(zhǎng)的灌用泥漿泵的研制和開發(fā)就顯的尤為重要。目前，在世界范圍內(nèi)泥漿泵的技術(shù)發(fā)展，美國(guó)處于領(lǐng)先地位，其次是俄國(guó)，俄國(guó)近幾年來(lái)對(duì)三缸單作用泵的發(fā)展較快。我國(guó)鉆探用泥漿泵與美國(guó)、俄國(guó)同類型泵的先進(jìn)水平對(duì)比，容積效率和質(zhì)量比等方面達(dá)到了先進(jìn)水平，唯有總效率還有差距，也就是說(shuō)機(jī)械效率偏低，美國(guó)和俄國(guó)的泵的機(jī)械效率一般為９０％左右，而我國(guó)僅為85％左右。這主要是因?yàn)槲覈?guó)機(jī)械制造精度較差，表面粗糙度值較大，裝配質(zhì)量也較差之故。因此，為了使我國(guó)鉆探用泥漿泵易損件使用壽命達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，必須在三個(gè)方面下功夫：一是要盡快研制和應(yīng)用抗磨損、抗腐蝕、價(jià)格合理的新型合成橡膠；二是要研制有效實(shí)用的泥漿凈化系統(tǒng)，并應(yīng)用到鉆探使用中，使泥漿的含砂量控制在0．5％以下，或者使用無(wú)固相優(yōu)質(zhì)泥漿，三是適當(dāng)降低沖次和加長(zhǎng)沖程，雖然會(huì)帶來(lái)增大泵的體積和加重質(zhì)量以及提高制造成本的問(wèn)題，但其經(jīng)濟(jì)效益的提高還是可取的。國(guó)外泵業(yè)發(fā)展迅速，高科技的發(fā)展和應(yīng)用起了致關(guān)重要的作用，如CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)了泵的設(shè)計(jì)多樣化，生產(chǎn)朝多品種、小批量方向發(fā)展。制造技術(shù)的提高給泵業(yè)的發(fā)展注入了新的力量，由合成纖維、陶瓷及聚四氟乙烯等材料制成的低摩擦壓縮填料和石棉填料相比，在多方面顯出了優(yōu)勢(shì)，顯示了新的生命力。國(guó)內(nèi)泵業(yè)就近幾年來(lái)發(fā)展很迅速，生產(chǎn)的能力已具有了相當(dāng)大的規(guī)模，在原有的基礎(chǔ)上開發(fā)研究新產(chǎn)品，引進(jìn)國(guó)外的工藝及技術(shù)。如泵計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)，中國(guó)泵制造業(yè)與相關(guān)行業(yè)信息計(jì)算機(jī)運(yùn)程通訊系統(tǒng)等新技術(shù)的設(shè)計(jì)和開發(fā)促進(jìn)了我國(guó)泵業(yè)技術(shù)水平的提高。綜上所述，無(wú)論在國(guó)內(nèi)、國(guó)外，新型輕便的灌用泥漿泵還不是很多，而現(xiàn)在對(duì)此泵的需求量卻在日益增大。通過(guò)調(diào)研了解到，以往灌用泥漿泵的體積都比較大，整體看起來(lái)比較笨重，結(jié)構(gòu)一般都是三缸單作用，三缸泵流量大，壓力大，比較受歡迎，但目前的三缸泵也存在著由于密封圈壽命太短，軸承蓋容易損壞，勞動(dòng)強(qiáng)度大，適應(yīng)差等缺點(diǎn)。而傳動(dòng)則采用傳統(tǒng)古老的V行夾織物成組橡膠密封圈，難于承受細(xì)碎的砂石和微顆粒水泥漿介質(zhì)，使用壽命最長(zhǎng)不超過(guò)60小時(shí)，就需要經(jīng)常更換密封件。鑒于以上原因，我們決定開發(fā)輕便的灌用泥漿泵。其存在主要問(wèn)題是：液力部件耐磨性差，壽命短，可靠性低。為了解決上述問(wèn)題，本項(xiàng)目擬設(shè)計(jì)的灌用泥漿泵的特點(diǎn)：一是采用更好的密封材料，提高密封件的耐磨性和使用壽命；二是采用行星減速器內(nèi)置大皮帶輪內(nèi)的結(jié)構(gòu)，使其體積小，重量輕，便于搬運(yùn)。經(jīng)過(guò)幾次方案討論決定，輕便灌用泥漿泵應(yīng)具有以下特點(diǎn)：1.經(jīng)濟(jì)耐用可靠，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉；2.體積小，重量輕，便于搬運(yùn)；3.密封件更換時(shí)間短，使用壽命長(zhǎng)；4.操作簡(jiǎn)單，維修方便；5.適用于壩基工程，巖基帷幕灌漿等多種場(chǎng)合；6.動(dòng)力為電機(jī)。第一章泵的總體設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)調(diào)研和幾次方案論證，考慮到工作現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)，從實(shí)際實(shí)用的角度出發(fā)，確定方案如下：考慮到多種場(chǎng)合的野外作業(yè)，動(dòng)力可選擇電機(jī)；考慮到使流量更加平滑穩(wěn)定，增加一個(gè)空氣室；考慮到密封件容易損壞，需經(jīng)常更換，選擇新型的密封材料聚四氟乙烯，可延長(zhǎng)使用壽命；考慮到泵體容易損壞，選用高強(qiáng)度材料，提高承載能力；柱塞選用更好的材料，提高柱塞耐磨性，延長(zhǎng)柱塞使用壽命。在滿足上述要求的同時(shí)，盡量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，適合于搬運(yùn)。盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，系列化。工作原理此泥漿泵是采用單缸雙作用柱塞泵工作。由電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)輸入動(dòng)力，通過(guò)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)雙作用柱塞泵作功。柱塞泵的進(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1.1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(jiàn)以上工作原理圖1.1）除此之外,在主通路上安裝空氣力表用來(lái)調(diào)整泵在抽吸過(guò)程中產(chǎn)生的波動(dòng)大小。第二章原動(dòng)機(jī)的選擇泵的原動(dòng)機(jī)類型應(yīng)根據(jù)動(dòng)力來(lái)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(jì)效益而定。現(xiàn)今電動(dòng)機(jī)主要有鼠籠式和線繞式兩種，三向交流鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)是石化裝置用泵的主要原動(dòng)機(jī)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、價(jià)格較低、體積緊湊、啟動(dòng)及運(yùn)行均較方便可靠的優(yōu)點(diǎn)。但是它不能經(jīng)濟(jì)、方便地實(shí)現(xiàn)范圍較廣的平滑調(diào)速、運(yùn)行中必須從電網(wǎng)吸收滯后的無(wú)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(jī)和三相交流同步電機(jī)，則可用于對(duì)啟動(dòng)、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(chǎng)合，但用于驅(qū)動(dòng)泵的不多。直流電機(jī)雖有調(diào)速性好、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)，但需直流電源，造價(jià)高，維修較復(fù)雜，一般也不常用于生產(chǎn)裝置中。當(dāng)需要改變工廠的蒸汽平衡，對(duì)裝置中大型泵或需調(diào)速等特殊要求的泵，可采用氣輪機(jī)作泵的原動(dòng)機(jī)。隨著石化裝置技術(shù)水平及經(jīng)濟(jì)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(dòng)機(jī)，以回收壓力液流的可用能量；采用調(diào)速或多速電機(jī)，或采用電磁的、液力的、機(jī)械的耦合器以達(dá)到泵調(diào)速的目的等技術(shù)，近年來(lái)已應(yīng)用于石化裝置。此外，在特定的情況下，也有用蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、燃汽機(jī)等作為泵的原動(dòng)機(jī)的。然而，電機(jī)的選擇還要根據(jù)某些參數(shù)才能確定最終的電機(jī)型號(hào)計(jì)算過(guò)程如下：由已知參數(shù)可知Q=75/min，P=3.5Mpa.而根據(jù)公式F=AP可得，F(xiàn)=3.5××3.14×=4846N其中F——主軸所受的軸向力A——運(yùn)動(dòng)活塞的截面積P——作用在軸上的最大壓力由以上便可得主軸的轉(zhuǎn)矩T：T=Fr=4846×51×=247.146N.m根據(jù)公式，P=，可得P==443.45/r其中p——為排量；M——為轉(zhuǎn)矩；P——為最大壓力；又由Q=，可得軸的轉(zhuǎn)速r=，r==170r/min；其中Q——為流量（L/min）；P——為排量（/r）；最終根據(jù)以上所求的參數(shù)，可根據(jù)公式T=9550求得軸的輸出功率P===4.39Kw；取每級(jí)齒輪的傳動(dòng)效率為0.97，帶的傳動(dòng)效率為0.92?？伤愕秒姍C(jī)的輸出功率為P==5.08Kw。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(dòng)機(jī)，具有效率高、性能好、噪音低、振動(dòng)小、體積小、重量輕、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。而Y系列電動(dòng)機(jī)主要擁有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高、啟動(dòng)電流小等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)以上的敘述和有關(guān)計(jì)算，決定選擇Y132S-4型三向異步電動(dòng)機(jī)，其功率為5.5Kw，轉(zhuǎn)速為1440r/min，重量為95Kg。即Y132S-4，5.5Kw、1440r/p。此系列的電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)：1啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高、啟動(dòng)電流小，效率較高，損耗少，運(yùn)行可靠，運(yùn)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(yáng)、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(zhǎng)的使用壽命。第三章吸漿管與排漿管的選擇與直徑計(jì)算3.1吸漿管直徑計(jì)算dx=（4Q‘/πvX）1/2=[4×90.90/（3.14×13×60）]1/2=0.取φ20式中：vX—液流在吸入管中的流速取vX=1.3m/S=13dm/SQ‘—計(jì)算流量Q‘= Q/ηV=75/0.825=903.2排漿管直徑計(jì)算dp=（4Q‘/πvp）1/2=（4×90.90/（3.14×20×60））1/2=0.272m取φ30式中：vp—液流在排水管中的流速取vp=2m/S=20dm/S3.3漿管的選擇根據(jù)工作壓力和按上式求得的管子的內(nèi)徑，選擇膠管的尺寸規(guī)格。對(duì)于頻繁，經(jīng)常扭者要降低40%。膠管在使用及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意下列事項(xiàng)：膠管的彎曲半徑不宜過(guò)小，膠管與管接頭的連接處應(yīng)留有一段直的部分，此段長(zhǎng)度不應(yīng)小于關(guān)外半徑的兩倍。（2）膠管的長(zhǎng)度應(yīng)考慮到膠管在通入壓力液后，長(zhǎng)度方向?qū)l(fā)生收縮變形，一般收縮量為管長(zhǎng)的3-4%。因此，膠管安裝時(shí)應(yīng)避免處于拉緊狀態(tài)。（3）膠管在安裝時(shí)應(yīng)保證不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，為了便于安裝，可沿管長(zhǎng)涂以色紋，以便檢查。（4）膠管的管接頭軸線，應(yīng)盡量放置在運(yùn)動(dòng)的平面內(nèi)，避免兩端互相運(yùn)動(dòng)時(shí)膠管收扭。（5）膠管應(yīng)避免與機(jī)械上尖角部分相接觸和摩擦，以免管子損壞。第四章泥漿泵零件選擇及其強(qiáng)度的計(jì)算泥漿泵零件強(qiáng)度的計(jì)算是按皮帶傳動(dòng)，電機(jī)功率5.5Kw，泵的額定壓力P=3500N/cm2，流量，柱塞D=８0mm來(lái)進(jìn)行的。4.1機(jī)架機(jī)架是由8#槽鋼、平墊板、撐管、加固筋等結(jié)構(gòu)件焊接而成。4.2泵體泵體可實(shí)現(xiàn)吸、排水泥漿功能。泵體由主軸、偏心套、連桿、滑套、十子頭、活塞銷等組成。泵頭由拉桿、柱塞、漿缸、閥座、閥蓋、球閥、進(jìn)漿室、排漿室、進(jìn)漿膠管接頭、空氣室等組成。行星軸和主軸均安有圓錐滾子軸承，既能承受向心力又能承受斜齒輪產(chǎn)生的軸向分力，有較高的抗彎強(qiáng)度。柱塞和拉桿都采用兩道C形滑環(huán)組合密封，能承受高壓，高溫度250，低溫-100，耐磨，自潤(rùn)滑，適用于水、水泥漿、砂漿、礦物油、酸、堿等各類介質(zhì)。柱塞通過(guò)一套冷卻裝置降低溫升，只需要把膠皮水管一端接近直通管接頭，冷卻水即可進(jìn)入冷卻水管，冷卻拉桿、柱塞。泵的進(jìn)口為，設(shè)置在進(jìn)漿室的右側(cè)、內(nèi)孔為，有膠管一端接進(jìn)漿膠管接頭，另一端接水泥漿攪拌桶出口。攪拌機(jī)的出漿口必須高于或等于進(jìn)漿膠管接頭孔的高度，使?jié){涂順利的被泵吸入。泵的出口為，纖維編織兩層高壓膠管制，接排漿室膠管接頭。4.3連桿十字頭連接處銷子強(qiáng)度的計(jì)算銷的類型可根據(jù)工作要求選定，用于聯(lián)結(jié)的銷，其直徑可根據(jù)聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按經(jīng)驗(yàn)確定，必要時(shí)再作強(qiáng)度較核。定位銷通常不受載荷或只受很小的載荷，數(shù)目不能少于兩個(gè)。銷在每一個(gè)被聯(lián)結(jié)的件內(nèi)的長(zhǎng)度約為銷直徑的1-2倍，定位銷的材料通常選35、45鋼，并進(jìn)行硬化處理，根據(jù)工作需要也可以選用30CrMnSiA、1Cr13、2Cr13、H62和1Cr18Ni9Ti等材料；彈性圓柱銷多采用65Mn，其槽口位置不應(yīng)裝在銷子受壓的一面，要在裝配圖上表示出槽口的方向。設(shè)計(jì)安全銷時(shí)，應(yīng)考慮銷剪斷后要不易飛出和要易于更換。安全銷的材料可選用35、45、50鋼或T8A、T10A等，熱處理后硬度為30-36HRC；銷套材料可選用45鋼、35SiMn、40Cr等，熱處理后的硬度為40-50HRC。安全銷的直徑應(yīng)按銷的抗剪強(qiáng)度τb進(jìn)行計(jì)算，一般可取τb=（0.6-0.7）σb。根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，選擇45鋼d=16mm的圓柱銷。材料：45號(hào)鋼機(jī)械性能：σs=36000N/cm2σb=61000N/cm2[σ]=σs/1.5=24000N/cm2外加負(fù)荷P=πD2P/4=Π×5.52200/4=4749.25N各支點(diǎn)反力FA，F(xiàn)B∑Z=0FA+FB=P=4749.25N∑MA=018P－36FB=0解得：FB=2374.625NFA=2374.625N各支點(diǎn)彎矩如圖4.1MA=MB=0MC=18FA=4274.3N.cm(4)按彎曲強(qiáng)度計(jì)算從圖4.1的彎矩圖可知危險(xiǎn)短面為C處截面，截面C處的抗彎摸量WW=0.1d3=0.1×1.63=0.41cm3截面C處的彎曲應(yīng)力σWσW=MC/W=4274.3/0.41=10425N/cm2安全系數(shù)nn=[σ]/σW=24000/10425=2.3安全圖4.1彎矩圖（5）按剪切強(qiáng)度計(jì)算由于此銷為雙剪切故剪力Q=P/2=2374.625N剪應(yīng)力τ= Q/F=2374.625X4/1.62π=1182N/cm2安全系數(shù)n=[τ]/τ=8150/1182=6.9安全式中：[τ]—許用剪應(yīng)力[τ]=8150N/cm2（6）按擠壓強(qiáng)度計(jì)算擠壓應(yīng)力σJYP/FJY=4749.25/1.6X2.4=1237N/cm2安全系數(shù)n=[σJY]/σJY=5100/1237=4.12安全式中：[σJY]—擠壓剪應(yīng)力[σJY]=5100N/cm2綜上所敘連桿小頭銷子直徑為16mm滿足強(qiáng)度要求。4.4柱塞上螺紋強(qiáng)度計(jì)算4.4.1螺紋的選擇和強(qiáng)度校核螺紋強(qiáng)度校核是假定螺紋只沿螺紋中徑傳力，而不受徑向力的影響。而且只有半數(shù)螺紋參加工作，螺紋工作圈數(shù)之間載荷均勻分配，內(nèi)螺紋之間沒(méi)有間隙。此外，本柱塞螺紋是當(dāng)作松聯(lián)接，及受剪切載荷作用的聯(lián)接來(lái)計(jì)算的。圖4.2螺紋計(jì)算簡(jiǎn)圖材料：45號(hào)鋼機(jī)械性能：σs=36000N/cm2σb=61000N/cm2[σ]=σs/1.5=24000N/cm2計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4.2主要尺寸公稱尺寸d=2cm內(nèi)徑d1=1.7835cm螺距s=0.2工作高度h=0.10825螺紋梯形寬度b=2htg300=0.15旋上差寬l=2.2cm旋入等容Z=2.2/0.2=11（1）按彎曲強(qiáng)度計(jì)算彎曲應(yīng)力：σ=2M/2W=2X257/11X0.021=2225N/cm2式中：M—彎矩M=hP/2=0.10825×4749.25/2=257N.cmW—一圈的抗彎摸量W=πd1b2/6=π1.7835×0.152/6=0.021cm3安全系數(shù)n=[σ]/σ=24000/2225=10.7（2）按剪切強(qiáng)度計(jì)算剪切應(yīng)力：τ=2Q/（ZFτ）=2×4749.25/（11×0.84）=1028N/cm2式中：Fτ—一圈的剪切面積Fτ=πd1b=3.14×1.7835×0.15=0.84cm2安全系數(shù)n=[τ]/τ=72000/1028=7式中：[τ]—許用剪切應(yīng)力[τ]=σS/5=36000/5=7200N/cm2（3）按擠壓強(qiáng)度計(jì)算擠壓應(yīng)力σJY=2Q/（ZFJY）=2×4749.25/（11×0.643）=1343N/cm2式中：FJY—一圈的擠壓面積FJY=π（d2—d12）/4=π（22—1.78352）/4=0.634cm2安全系數(shù)n=[σJY]/σJY=28800/1343=21.45安全[σJY]—許用擠壓應(yīng)力[σJY]=σS/1.25=36000/1.25=28800N/cm24.4.2螺紋連接的防松方式的選擇連接螺紋通常均能滿足自鎖條件（φ＜ρ），且擰緊后螺母和螺栓頭部支撐面存在著摩擦力。因此，在靜載荷且工作溫度變化不大時(shí)，可保證連接自鎖而不松退。但在沖擊、振動(dòng)或變載荷的作用下，或在高溫、溫度變化較大的情況下，仍會(huì)出現(xiàn)聯(lián)結(jié)松動(dòng)甚至松退，使機(jī)器不能正常工作甚至造成嚴(yán)重事故。因此，對(duì)螺紋聯(lián)結(jié)必須采取有效的防松措施，以保證正常的工作。按防松原理，螺紋聯(lián)結(jié)的防松方法可分為摩擦防松、機(jī)械防松和破壞螺紋副防松等幾種。根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，選擇摩擦防松中的防松螺母來(lái)擰緊防松。此處用GB/T6170-2000六角頭防松螺母瑣定于被聯(lián)結(jié)件上，防松可靠。4.5泵體壁厚強(qiáng)度計(jì)算和選擇材料：蠕墨鑄鐵機(jī)械性能：σb=330N/cm2σS=230N/cm2許用安全系數(shù)[S]=2—3.5取[S]=3.5則[σ]=σ/[S]=23000/3.5=6571.429N/cm2實(shí)際壁厚δ=8mm=按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算δ=r1P/([σ]－0.6p)+C=200×2/(6571.43-0.6×200)+0.8=0.662cm式中：r1_缸的內(nèi)半徑r1=2C_考慮腐蝕和鑄造偏心的壁厚附加量C=0.1—0.8cm取C=0.按承壓強(qiáng)度計(jì)算δ=0.5D{[（σ+0.4P）/（σ—1.3P）]1/2—1}+aδ=0.8×4{[（σ+0.4×200）/（σ—1.32×200）]1/2—1}+0.4解得σ=1960N/cm2式中：D—泵體最大內(nèi)徑考慮腐蝕和鑄造偏心的壁厚附加量a=0.安全系數(shù)n=[σ]/σ=657143/1960=3.35<[n]=3.5所以此壁厚安全。4.6空氣室容積及強(qiáng)度計(jì)算和選擇空氣室位于排漿室的始端，當(dāng)排漿量增大時(shí)，空氣室中空氣受到壓縮，而當(dāng)排漿量減少時(shí)，空氣膨脹，由于空氣室中空氣體積的改變，空氣壓力也隨之改變，影響水泥漿自空氣室跑出的快慢，迫使排漿均勻。（1）空氣室容積計(jì)算V=1.5πβPαsD2s/(4P0δp)=（1.5×3.14×0.009×200××3）/（4×10×0.04）=801圖4.3空氣室式中:Pαv—平均壓力Pαv=200N/cm2P0—空氣室未工作時(shí)的壓力P0=10N/cm2S—柱塞行程S=5β—剩余液量β=0.009δP—壓力不均勻系數(shù),取δP=0.04(2)實(shí)際容積VSVS=πd2L/4+4πr3=π×92×10/4+4×π×4.53/3=1017.36cm3＞801.44即空氣室的容積合適(3)強(qiáng)度計(jì)算材料:蠕墨鑄鐵實(shí)際厚度:δ=0.8按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算δ=Pγ/([σ]-0.6P)+C=200×2/(6571.429-0.6×200)+0.4=0.43cm＜按承壓強(qiáng)度計(jì)算δ=0.5d（-1）+2δ=0.5×9（-1）+2解得δ=1478N/cm2安全系數(shù)n=[δ]/δ=6571.429/1478=4.446故取δ=0.8cm是可以的4.7減速器的選擇和計(jì)算減速器是指原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)矩。減速器的種類很多，這里近討論由齒輪傳動(dòng)、蝸輪傳動(dòng)以及由它們組成的減速器。如果按照傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)劃分，這類減速器有下述六種：1．齒輪減速器主要有圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐-圓柱齒輪減速器。2．蝸桿減速器主要有圓柱蝸桿減速器、環(huán)面蝸桿減速器和蝸桿減速器。3．蝸桿-齒輪減速器及齒輪-蝸桿減速器。4．行星齒輪減速器5．?dāng)[線針輪減速器6．諧波齒輪減速器其中，各類的減速器還有其各自的特點(diǎn)和應(yīng)用，圓柱齒輪減速器的應(yīng)用廣泛，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度容易保證，齒輪可做成直齒、斜齒或人字齒?？捎糜诘退僦剌d，也可用于高速傳動(dòng)。圓錐-圓柱齒輪減速器可制成直齒、斜齒或曲線齒。適用于輸入軸和輸出軸兩軸線垂直相交的傳動(dòng)中?？蔀樗绞交蛄⑹健Ｆ渲圃彀惭b復(fù)雜，成本高，僅在設(shè)備布置必要時(shí)才采用。蝸桿-齒輪減速器，當(dāng)蝸桿布置在蝸輪的下邊時(shí)，嚙合處的冷卻和潤(rùn)滑較好，蝸桿軸承潤(rùn)滑也方便。但當(dāng)蝸桿圓周速度太大時(shí)，油的攪動(dòng)損失較大，一般用于蝸桿圓周速度大于5m/s。而當(dāng)蝸桿布置在蝸輪的上邊是，裝拆方便，蝸桿的圓周速度允許高一些，但蝸桿軸承潤(rùn)滑不方便，當(dāng)蝸桿放在蝸輪側(cè)面，蝸輪軸應(yīng)是豎直的。漸開線行星齒輪減速器，其體積小，重量輕，承載能力大，效率高，傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)。與普通圓柱齒輪減速器比較，體積和重量可減少50%左右，效率可提高3%。但其制造精度要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。擺線針輪減速器，其傳動(dòng)比大，傳動(dòng)效率較高，單級(jí)傳動(dòng)效率為90%-94%，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕。在相同情況下，它的體積和重量約為普通減速器的50%-80%，過(guò)載和耐沖擊能力較強(qiáng)，故障少，壽命長(zhǎng)。但制造工藝復(fù)雜，需用專用機(jī)床加工，宜專業(yè)化生產(chǎn)。三環(huán)減速器的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，傳動(dòng)比大，效率單級(jí)為92%-98%，噪聲低，過(guò)載能力強(qiáng)，承載能力高，傳遞功率不受限制，輸出轉(zhuǎn)矩高達(dá)400Kw，不用輸出機(jī)構(gòu)，軸承直徑不受限制。使用壽命長(zhǎng)。零件種類少，齒輪精度要求不高，無(wú)特殊材料且不采用特殊加工方法就能制造，造價(jià)低，適應(yīng)性廣，派生系列多。諧波齒輪減速器的傳動(dòng)比大，范圍寬，元件少，體積小，重量輕。在相同情況下，比一般齒輪減速器體積和重量減少20%-25%。雙波傳動(dòng)中在受載時(shí)同時(shí)嚙合齒數(shù)可達(dá)總齒數(shù)的20%-40%，承載能力大，傳動(dòng)效率高。但制造的工藝較復(fù)雜。選擇減速器：考慮到此泥漿泵需經(jīng)常在野外工作，要求利于搬運(yùn)和輸送，因此其體積應(yīng)該盡量輕便，所以選用行星齒輪減速器，因其可用小的體積，就可完成大的傳動(dòng)比，可將其置于大皮帶輪的內(nèi)部，使整個(gè)泵的結(jié)構(gòu)緊湊，體積輕便。圖4.41.傳動(dòng)比的分配因?yàn)殡姍C(jī)軸的轉(zhuǎn)速=1440r/min，柱塞泵往復(fù)次數(shù)為175次/分，即，=.==12.9729；=2.16，=6；1.按照減速器機(jī)械強(qiáng)度限制的承載能力選定；==1×5.5×1.4=7.7Kw其中，——為計(jì)算功率（Kw）；——為使用系數(shù)，考慮使用工況的影響，選取1；——為安全系數(shù)，選取1.4；當(dāng)i=4.5，n=1440r/min，根據(jù)參考文獻(xiàn)16查表3-4知NAD200，=111.11Kw>7.7Kw。2.由于環(huán)境溫度的影響，應(yīng)驗(yàn)算熱平衡時(shí)臨界功率>,按已知條件查表2-8、表2-9、表3-17、得=1，=1，因?yàn)?5.5/111.11=4.9%，用插值法得=1=5.5×1×1×1=5.5Kw通過(guò)查表3-15得=21Kw>5.5Kw.工作狀態(tài)的熱功率小于減速器熱平衡功率，因此無(wú)需增加冷卻措施。3.行星減速器各齒輪參數(shù)行星減速器選用型雙聯(lián)機(jī)構(gòu)，行星輪n=3，i=6；1）中心輪參數(shù)=30；；；；旋向向左。2）行星輪參數(shù)=30；；旋向向左；；3）行星輪參數(shù)=18；==0.8；；旋向右旋。4.8V帶傳動(dòng)的計(jì)算帶傳動(dòng)是由固聯(lián)于主動(dòng)軸上的帶輪、固聯(lián)于從動(dòng)軸上的帶輪和緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶組成的。當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶和帶輪間的摩擦（或嚙合），便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳動(dòng)一定動(dòng)力。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、造價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)，所以此次設(shè)計(jì)中選用了帶傳動(dòng)。在帶傳動(dòng)中，常用的有平帶傳動(dòng)，V帶傳動(dòng)，多楔帶傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)等。在一般機(jī)械中，應(yīng)用最廣的是帶傳動(dòng)。V帶傳動(dòng)較其它帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力。這是V帶傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)。因此，我選用了V帶傳動(dòng)。(1)計(jì)算功率Pi=N=1.1×5.5=6.05kw式中:Kg=工作情況系數(shù)Kg=1.1(2)膠帶型號(hào)的選擇根據(jù)Pi=6.05kw及n1=1440r/min由參考文獻(xiàn)[1]圖8-8選定B型膠帶(3)傳動(dòng)比為i=2.16；(4)小帶輪直徑D1的確定根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]圖8-8選=123mm(5)大帶輪直徑D2的計(jì)算=i（1-）=2.16100（1-0.01）=265.74mm其中，——小帶輪直徑（mm）；i——傳動(dòng)比；——彈性滑動(dòng)率；由表8-9可查得，大帶輪直徑為266mm。(6)帶速VV=πn/(60×1000)=3.14×100×1440/（60×1000）=7.536m/s速度在5～25m/s的范圍內(nèi)，合適(7)初定軸間距a00.7(+)≤a0≤2(+)0.7(123+266)≤a0≤2(123+266)282.3≤a0≤778取a0=560(8)初算膠帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度L0L0=2a0+π(+)/2+(-)2/4a0=2×300+π(266+123)/2+(266-123)2/(4×560)=600+610.73+9.12=1219.85選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度Li=1250〈查參考文獻(xiàn)[1]表8-2〉(9)實(shí)際中心距aa=a0+(Lp-L0)/2=300+(1250-1219.85)/2=398(10)小帶輪包角α1α1=－60×（-）/a=－60×(266-123)/398=>合適(11)單根膠帶傳遞的功率N0根據(jù)：n1=1440r/min=100查得P0=1.32kw〈查參考文獻(xiàn)[1]表8-5a 〉(12)單根膠帶傳遞功率的增量△P0根據(jù) i=n1/n2=960/255=3.76n1=960r/min查得△P0=0.15kw〈查參考文獻(xiàn)[1]表8-5b〉(13)膠帶根數(shù)Z===2.96取Z=3式中Kα－包角系數(shù)Kα=0.91KL〈查參考文獻(xiàn)[1]表8-8〉KL－長(zhǎng)度系數(shù)KL=0.91〈查參考文獻(xiàn)[1]表8-8〉(14)單根膠帶的預(yù)緊力F0F0=500（）+m=500（）+0.1×=146.05N式中：q－皮帶每米長(zhǎng)的重量q=0.1kg(15)帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸1.小帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸確定由所選電機(jī)的類型，Y132S-4型三向異步電動(dòng)機(jī)。起軸伸直徑d=38mm，長(zhǎng)度L=88mm，故小帶輪軸孔的直徑應(yīng)取=38mm，轂長(zhǎng)應(yīng)小于88mm。由表14-18查得，小帶輪應(yīng)為實(shí)心軸。輪槽尺寸及輪寬應(yīng)按表14-16計(jì)算，可得=11mm，=3mm，=11mm，e=15mm，=10mm，=6mm。=80mm。取。2.大帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸確定根據(jù)小帶輪尺寸的選定，以及以上關(guān)于帶輪傳動(dòng)的計(jì)算和減速器的結(jié)構(gòu)尺寸，可得，=14mm，=3mm，=15mm，e=19mm，=12mm，=7.5mm。=120mm。取4.9軸的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核材料：40Cr機(jī)械性能：調(diào)質(zhì)后σb=7500N/cm2σs=5200N/cm2E=210E=37000N/cm24.9.1估算軸徑dd≥A（P/W）1/3=5×10-3（5.5×103/255）1/3=0.0式中:A－與材料有關(guān)的系數(shù)A=5×10-3考慮開鍵槽應(yīng)增大10～15%，然后將軸徑圓整，取軸徑d=48cm4.9.2軸的受力分析由于皮帶傳動(dòng)產(chǎn)生的作用力QQ=1781.8NQx=Qcosθ=1781.8cos19.5○=1679.6NQy=Qsinθ=1781.8sin19.5○=594.8N由于缸內(nèi)壓力對(duì)軸的作用假設(shè)條件:只計(jì)算缸內(nèi)的作用力,其它構(gòu)件的慣性力忽略不計(jì),因軸的轉(zhuǎn)速較低..圖4.5軸受力圖(b)由于法向力所引起的產(chǎn)生應(yīng)力,切向力所引起的切向應(yīng)力及起扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的切應(yīng)力是同時(shí)存在.(c)偏心裝置上產(chǎn)生的力如圖4.5所示(d)切向力T:T=Psin(α+β)/cosβ法向力Z:Z=Pcos(α+β)/cosβ式中：α－偏心角度β－連桿的偏角由于缸內(nèi)壓力所引起的連桿偏心機(jī)構(gòu)的力是變化的，通過(guò)對(duì)泵軸的受力分析，可知當(dāng)αE=360○時(shí)ZE=Zmax，TZ=0，缸正處于排液狀態(tài)，軸受力最惡劣，其中L/sin60○=γ/sinβ即sinβ=γsin60○/L=25/（190×2）=0.11395β=6.54○βF=βD=β高壓缸:ZE=π×5.52×200/4=4749.25NTE=0ZD=πD2Pcos(αD+βD)/（4cosβD）=2827.25NTD=πD2Psin(αD+βD)/（4cosβD）=3851.6N低壓缸:ZF=πD2Pcos(αF+βF)/（4cosβF）=141.36NTF=πD2Psin(αF+βF)/（4cosβF）=192.58N將以上各力分別向水平及垂直面上投影,見(jiàn)圖4.6XD=ZDcos30○－TDcos60○=522.7NYD=ZDsin30○－TDsin60○=4748.2NXE=0YE=4749.25NXF=Z Fcos30○－TFcos60○=235NYF=ZFSIN30○+TFSIN60○=237N由于TD,TF而產(chǎn)生的扭矩MND=TDγ=3851.6×25×10-3=96.29N·mMNF=TFγ=192.58×25×10-3=4.8N·m軸所傳遞的扭矩M=N/W=30×4×103/(3.14×255)=149.79N·m(3)各支點(diǎn)反力X平面見(jiàn)圖5.7a∑MA=0QX×74+XD×152.5+XF×245.4－XB×305=0NXB=(1709×74+522.7×152.5+26.1×245.5)/305=697N∑X=0XA=XB+QX－XD－XF=697+1709－522.7－261=1857.2NY平面見(jiàn)圖5.7a∑MA=0QY×74+YE×59.5+YD×152.5－YF×245.5－YB×305=0NYB=(589×74+4749.25×59.5+4748.2×152.5－237×245.5)/305=3253N∑Y=0YA=YE+YD－QY－Y=4749.25+4748.2－589－237－3253=5417.4N圖4.6a水平面彎矩圖4.6b垂直面彎矩圖4.6c合成彎矩(4)彎矩水平面見(jiàn)圖4.6aMXA=－QX×74×10-3=－1707×74×10-3=126.4N·mMXE=(－QX×135.5－XA)=(－1709×319.5+1857.2×545)×10-3=117.6N·mMXF=(－QX×319.5+XA×245.5+XD×93)×10-3=(－1709×319.5+1857.2×245.5+522.7×93)×10-3=41.4N·mMXD=(－QX×226.5+XA×125.3)×10-3=(－1709×226.5+1857.2×125.3)×10-3=104.2N·m MXC=0MXB=0垂直面見(jiàn)圖4.6bMYA=－QY×74×10-3=－589×74×10-3=－43.6N·mMYE=(－QY×133.5－YA×59.5)×10-3=(－589×133.5－5419×59.5)×10-3=－401N·mMYD=(－YB×152.5－YF×93)×10-3=(－3253×152.5×237×93)×10-3=－518.1N·mMYF=－YB×59.5×10-3=－3253×59.5×10-3=－193.6N·mMYB=0MYC=0合成彎矩見(jiàn)圖4.6cMA=(MXA2+MYA2)1/2=(126.42+43.62)1/2=133.7N·mME=(MXE2+MYE2)1/2=(117.62+4012)1/2=417.9N·mMD=(MXD2+MYD2)1/2=(104.22+518.12)1/2=528.5N·mMF=(MXF2+MYF2)1/2=(41.42+193.62)1/2=197.9N·m最大彎矩MMAX=MD=528.5N·m最大扭矩MnMAX=MND+MNF=96.29+4.8=101.09N·m4.9.3驗(yàn)算軸徑由資料查得40Crd≤100mm時(shí)σb=7500N/cm2σs=5200N/cm2σ-1=37000N/cm2H=241～286D截面K=1.71kτ=1.465K=1.95kτ=1.795應(yīng)用過(guò)盈配合公式d≥Mwa=MD=528.5N×M=52850N·cmMna=MNMAX/2=101.09/2=50.545N·m=5054.5N·cm==0.69%取[S]=1.8[σ-1]=σ-1/[S]=37000/1.8=20550N/cm2d≥=44.69<d=48cm故取d=48cm4.10軸承選擇滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，功率消耗小，啟動(dòng)容易等特點(diǎn)。因此，此次設(shè)計(jì)的軸承主要選擇滾動(dòng)軸承。A即主軸左端處軸承為：33210其主要性能參數(shù)：C=27800NC0=17500Nnlim=7500r/min主要特性：額定動(dòng)載荷比為1.6-3.5，可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷。外圈可分離，安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙，承載能力大，一般成對(duì)使用。B處即主軸右端處軸承為32005，與A處的軸承是配對(duì)使用的。其主要性能參數(shù)與處的軸承是一樣的。C=21010NC0=13900Nnlim=8500r/minC處即為連桿與偏心裝置處的軸承為：?jiǎn)瘟猩顪锨蜉S承61912，其主要性能：主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受小的軸向載荷；當(dāng)量摩擦系數(shù)較小，軸向位移限制在軸向游隙范圍內(nèi)；極限轉(zhuǎn)速高；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小；潤(rùn)滑簡(jiǎn)單；密封性好，防塵性好。C=47200NC0=42600Nnlim=8500r/min行星軸上的軸承選擇：角接觸球軸承，左右兩邊各一個(gè)，配對(duì)使用，并且型號(hào)都為6301。由前面軸的受力分析可以看出，軸承只受徑向力，而無(wú)軸向力。軸承所承受的徑向力分別為：FrA=（XA2+YA2）1/2=（1857.22+5419.42）1/2=5728.8NFrB=（XB2+YB2）1/2=（6972+32532）1/2=3326.8NFrE=YE=4749.25N4.10.1軸承壽命計(jì)算（1）當(dāng)量動(dòng)載荷PPA=fPFrA=1.2×5728.8=6874.6NPB=fPFrB=1.2×3326.8=3992.2NPE=fPFrE=1.2×4749.25=5699.1N式中fP－載荷系數(shù)=1.2（2）軸承壽命LhA處軸承:LhA=16670×（C/PA）10/3/n=16670×（27800/6874.6）10/3/255B處軸承:LhB=16670×（C/PB）10/3/n=16670×（20100/3992.2）10/3/255C處軸承:LhE=16670×（C/PE）10/3/n=16670×（27800/5699.1）10/3/2554.10.2靜載荷計(jì)算（1）COA/S0=17500/1.2=14583NCOB/S0=13900/1.2=11593NCOB/S0=42600/1.2=35500N式中：S0－靜載荷安全系數(shù)取S0=1.2（2）驗(yàn)算當(dāng)量靜載荷P0P0A=X0FγA+Y0FΑa=0.6×5728.8+0=3437.2N＜FγAP0A=FγAP0B=X0FγB+Y0FΑB=0.6×3326.8+0=1996.1N＜FΓB取P0B=FγBP0E=X0FγE+Y0FγE=0.6×5699.1=3419.5＜FΓe式中:X0－靜載荷系數(shù)(徑向)X0=0.6Y0－靜載荷系數(shù)(軸向)Y0=0.5P0A<COA/S0P0B<COB/S0P0E<COE/S0故滿足要求。4.11軸上鍵的選擇主軸上與齒輪連接處為花鍵連接，與連桿連接處為普通平鍵連接，4.11.1平鍵的選擇根據(jù)主軸的直徑，可選擇平鍵的寬為8mm，高為7mm，長(zhǎng)為20mm。4.11.2平鍵的強(qiáng)度校核由于此平鍵的連接為動(dòng)連接，則依據(jù)校核公式P===61.21pa其中，T——為傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.m）；d——為軸的直徑（mm）；k——為鍵與輪轂的接觸高度（mm），平鍵為0.4h；l——為鍵的工作長(zhǎng)度（mm）。通過(guò)查表可得，此鍵的許用壓強(qiáng)[p]為40Mpa，p<[p]，所以，此鍵連接安全。4.11.3花鍵的選擇在本次設(shè)計(jì)里，花鍵的連接主要應(yīng)用在主軸與齒輪之間的連接處，根據(jù)矩形花鍵的小徑定心原理，主軸最左處d=36，可選擇花鍵的規(guī)格為836407（NdDB），主軸上套筒與齒輪連接處d=46，可選擇花鍵類型為846509（NdDB）。4.11.4花鍵的強(qiáng)度校核花鍵連接的類型和尺寸通常根據(jù)被連接件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用要求和工作條件選擇。為避免鍵齒工作表面壓潰（靜連接）或過(guò)度磨損（動(dòng)連接），應(yīng)進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核計(jì)算，計(jì)算公式如下：P===0.2Mpa其中T——傳遞轉(zhuǎn)矩（N.mm）；——各齒間載荷不均勻系數(shù)，一般取0.7-0.8，齒數(shù)多時(shí)取偏小值；Z——花鍵的齒數(shù)；l——齒的工作長(zhǎng)度（mm）；h——鍵齒工作長(zhǎng)度（mm）；d——平均直徑（mm）；而花鍵連接的許用壓強(qiáng)為[p]=3—10Mpa，并且p<[p],所以此花鍵連接安全。同理，載荷套與齒輪連接處的花鍵p=1.3<[p]，也安全。4.12活塞密封圈的選擇根據(jù)以前的資料，泥漿泵一般選用O型密封圈，但是一般都?jí)勖婚L(zhǎng)，須經(jīng)常更換，這不僅增加了泵的維修護(hù)理費(fèi)用，更是浪費(fèi)了寶貴的時(shí)間，降低了工人的勞動(dòng)生產(chǎn)率，所以通過(guò)查找有關(guān)資料了解到，一種C形滑環(huán)式的組合密封能夠解決上述問(wèn)題。柱塞在行腔內(nèi)采用兩道C形滑環(huán)式組合密封，能承受高壓，高溫度，低溫，耐磨，自潤(rùn)滑，適用于水、水泥漿、砂漿、礦物油、酸、堿等各類介質(zhì)。柱塞通過(guò)一套冷卻裝置降低溫升，只需把膠皮水管一端接進(jìn)直通管接頭，冷卻水即可進(jìn)入冷卻水管，冷卻拉桿和柱塞。4.13.泵的潤(rùn)滑1.擰開箱體尾上部的加油螺塞，可向箱內(nèi)加潤(rùn)滑油，直到圓形塑料油標(biāo)線為止。2.泵在運(yùn)轉(zhuǎn)前和運(yùn)轉(zhuǎn)中，應(yīng)經(jīng)常觀察油標(biāo)。油位不得低于油標(biāo)的中心高。低時(shí)，應(yīng)補(bǔ)充加油。3.連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)檢查潤(rùn)滑油的變化情況，潤(rùn)滑油變質(zhì)、變臟，要及時(shí)更換。放臟油時(shí)，只需擰開箱體底部的放油螺塞。4.帶輪和減速器的傳動(dòng)部位選用脂潤(rùn)滑的方式，可定時(shí)涂抹潤(rùn)滑脂。第五章泵的使用和維護(hù)5.1用途XQB75/3.5型灌用泥漿泵用于各種壩基工程和各種加固工程中灌漿，是輸送水泥漿或水泥沙漿介質(zhì)的灌漿工程配套設(shè)備。使用于壩基工程，巖基帷幕灌漿、邊坡固結(jié)灌漿、隧道灌漿、地鐵灌漿加固工程的基礎(chǔ)處理鉚索灌漿。5.2結(jié)構(gòu)XQB75/3.5型灌用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，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)。泵由底座，泵體，電機(jī)，皮帶輪，減速器，主軸，缸套，連桿，柱塞，空氣室，壓力表及防護(hù)罩等組成。缸套，柱塞，閥座，及鋼球是完成吸入及排出泥漿的部分。柱塞由軸上的偏心裝置通過(guò)連桿帶動(dòng)的，泵軸上的軸承（61912），軸承（32905）直接裝在泵體上，在泵體上方裝有空氣室。為觀察泵的吸排系統(tǒng)壓力，在空氣室上方安裝壓力表?？諝馐业淖饔檬菫樵黾映瞿嘞到y(tǒng)中泥漿流動(dòng)的均勻性。5.3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(guò)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。5.4維護(hù)與保養(yǎng)1.該泵在正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)三個(gè)月，不管泵的情況如何應(yīng)將所有零件進(jìn)行一次拆洗。2.滾動(dòng)軸承部分在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)45天（每天24小時(shí)計(jì)算）應(yīng)更換一次潤(rùn)滑脂油。3.觀察箱體的油標(biāo)，潤(rùn)滑油是否不足或變質(zhì)，發(fā)現(xiàn)后及時(shí)補(bǔ)加或更換。4.經(jīng)常觀察和檢查各部件運(yùn)轉(zhuǎn)情況，有無(wú)異常情況發(fā)生，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，立即停泵檢查、排除。5.泵在灌漿運(yùn)行中，應(yīng)注意保持泵的清潔。6.定期檢查各部件的緊固螺栓，有無(wú)松動(dòng)，及時(shí)擰緊。7.在使用后，停機(jī)時(shí)，必須用清水沖洗循環(huán)，以防水泥漿凝結(jié)于泵腔及管道。第六章XQB75/3.5型泥漿泵的經(jīng)濟(jì)可行性分析XQB75/3.5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(guò)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(guò)專門沙箱鑄造。底座則采用外購(gòu)形材——8號(hào)槽鋼。螺栓、螺母通過(guò)采購(gòu)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(guò)程中，冷加工各類零件所需帶來(lái)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(guò)市場(chǎng)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(chǎng)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(rùn)80萬(wàn)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(guó)對(duì)中西部地區(qū)大開發(fā),對(duì)母親河黃河、長(zhǎng)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。綜上所敘，XQB75/3.5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。第七章結(jié)論結(jié)果表明,XQB75/3.5型泥漿泵具有體積輕便、工作平穩(wěn)、易損件壽命長(zhǎng)、吸入性能好、搬運(yùn)方便、整機(jī)可靠性好等特點(diǎn)，并且所有技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求并滿足實(shí)際需要，。從而可實(shí)現(xiàn)科學(xué)、文明施工,提高注漿質(zhì)量,節(jié)約施工費(fèi)用，是我國(guó)現(xiàn)階段比較理想的灌用泥漿泵。該泵壓力平穩(wěn),工作可靠，密封件壽命較長(zhǎng)，大大超過(guò)了國(guó)內(nèi)現(xiàn)在的平均水平；密封件磨損后換件時(shí)間短，可提高工效。清洗維護(hù)也較為方便。是較為理想的灌運(yùn)設(shè)備。參考文獻(xiàn)[1]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).第六版.北京：高等教育出版社，2001[2]崔忠圻.金屬學(xué)及熱處理.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989[3]章宏甲.液壓傳動(dòng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992[4]《往復(fù)泵設(shè)計(jì)》編寫組.往復(fù)泵設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999[5]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì).《中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典》編委會(huì).中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典.南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2000[6]吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004[7]朱俊華,戰(zhàn)長(zhǎng)松.往復(fù)泵.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1990[8]卜炎.螺紋聯(lián)結(jié)設(shè)計(jì)與計(jì)算.北京：高等教育出版社，1993[9]陳允中，曹占友，鄧國(guó)強(qiáng)，黃紅梅.泵手冊(cè).北京：中國(guó)石化出版社，2001[10]王啟平.機(jī)械制造工藝學(xué).第四版.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1999[11]崔洪斌.中文版AUTOCAD2004機(jī)械圖形設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2003[12]陸玉.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).第三版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000[13]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第三版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000[14]機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).第四版.北京：冶金工業(yè)出版社，1982[15]范順成.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).第三版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[16]汪凱.機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001[17]雷天覺(jué).液壓工程手冊(cè).第二版.北京：冶金工業(yè)出版社，1982[18]（蘇）B.A.費(fèi)迪尤金.鉆井法鑿井.北京：煤礦工業(yè)出版社，1980[14]（美）約翰遜RC.機(jī)械設(shè)計(jì)綜合.陳國(guó)閑等.北京：冶金工業(yè)出版社，1982[15]范順成.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).第三版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[16]汪凱.機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001[17]雷天覺(jué).液壓工程手冊(cè).第二版.北京：冶金工業(yè)出版社，1982[18]（蘇）B.A.費(fèi)迪尤金.鉆井法鑿井.北京：煤礦工業(yè)出版社，1980[19]趙家齊.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.10[20]華楚生.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).第二版.重慶：重慶大學(xué)出版社，2003.7[21]傅水根.機(jī)械制造工藝基礎(chǔ).第二版.北京：清華大學(xué)出版社，2004[22]孫恒，陳作模.機(jī)械原理.第六版.北京：高等教育出版社，2000[23]劉鴻文.材料力學(xué).第三版.北京：高等教育出版社，1991附錄1專題國(guó)內(nèi)外小型泥漿泵的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)摘要：通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外鉆井泥漿泵現(xiàn)狀的分析，闡述了鉆井泥漿泵的發(fā)展方向，以及研制輕便鉆井泥漿泵過(guò)程中應(yīng)采用的新工藝、新方法和新技術(shù)，

并展望了輕便鉆井泥漿泵的廣闊前景。關(guān)鍵詞：鉆井泥漿泵現(xiàn)狀展望一、現(xiàn)狀1國(guó)內(nèi)鉆井泵現(xiàn)狀輕便鉆井泵功率在955kW以下，主要配套于4000m以下鉆機(jī)，因此，輕便鉆井泵的市場(chǎng)前景基本依從于4000m以下鉆機(jī)的使用現(xiàn)狀和發(fā)展。根據(jù)2000年的統(tǒng)計(jì)，中國(guó)擁有鉆機(jī)1000余臺(tái)，占世界鉆機(jī)總量的32%，其中中石油集團(tuán)公司擁有702臺(tái)，因此，中石油集團(tuán)公司的鉆機(jī)的情況基本反映了國(guó)內(nèi)鉆機(jī)的現(xiàn)狀。在中國(guó)石油集團(tuán)公司擁有的702臺(tái)鉆機(jī)中，4000m以下的鉆機(jī)占總量的80%。平均新度系數(shù)僅為0.4其中48%的鉆機(jī)新度系數(shù)小于0.3，有500臺(tái)左右的鉆機(jī)服役10年以上，亟待更新。在“十五”期間，中石油集團(tuán)公司投入巨資更新鉆機(jī)，隨之配套的鉆井泵相應(yīng)也需要更新。在2005年統(tǒng)計(jì)，中國(guó)石油集團(tuán)公司年累計(jì)完成井?dāng)?shù)為7165口，進(jìn)尺為10?908km，其中井深小于4000m的井?dāng)?shù)和進(jìn)尺分別為7056口和101383km，所占比例分別為98.5%和95.2%。

從以上分析數(shù)據(jù)可知，在用鉆機(jī)主要為4000m以下鉆機(jī)。隨著改革開放的深入及中國(guó)加入世界貿(mào)易組織（WTO），我國(guó)石油鉆井隊(duì)伍“充分利用國(guó)內(nèi)外兩種資源、兩個(gè)市場(chǎng)”，實(shí)施走出去的戰(zhàn)略，進(jìn)入國(guó)際鉆井市場(chǎng)，為了滿足參與國(guó)際市場(chǎng)的需要，中石油、中石化都在不斷加大鉆井設(shè)備的投入，同時(shí)加快了老鉆機(jī)的更新改造和新型輕便鉆機(jī)研制步伐，加之國(guó)際市場(chǎng)對(duì)鉆井泵的需求增大，使得鉆井泵的供求矛盾更加突出，各類型鉆井泵的缺口每年達(dá)200臺(tái)左右。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)鉆井泵的企業(yè)主要有：寶雞石油機(jī)械廠、蘭州石油機(jī)械廠等，但由于各自產(chǎn)品為多年前開發(fā)，結(jié)構(gòu)不盡合理，難以滿足現(xiàn)代鉆井工藝要求。

目前，三缸單作用往復(fù)式鉆井泵存在以下主要問(wèn)題。

(1）鉆井泵重量大，難以適應(yīng)現(xiàn)代輕便鉆機(jī)的要求，制約著鉆機(jī)的移運(yùn)性。

(2）沖程短，沖次高鉆井泵在不適合的沖次范圍內(nèi)工作，致使液力端壽命短。

(3）泵壓偏低，不能完全滿足現(xiàn)代鉆井工藝的需要。

(4）結(jié)構(gòu)不合理，部分強(qiáng)度冗余，部分剛度不足，可靠性低，難以滿足鉆機(jī)高可靠性要求。(5）缸套壽命短，難以滿足鉆機(jī)高效率要求。2美國(guó)三缸鉆井泵的現(xiàn)狀(1)美國(guó)三缸單作用鉆井泵系列美國(guó)的鉆井泵大量采用三缸單作用泵，設(shè)計(jì)技術(shù)已由我國(guó)寶雞石油機(jī)械廠引進(jìn)，并已形成F系列泵.

(2)美國(guó)三缸單作用鉆井泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

美國(guó)三缸泵的液力端、閥箱采用L形，閥箱的吸入閥和排出閥是分體結(jié)構(gòu)。吸入閥采用螺紋壓緊，其殼體與閥箱螺紋連接，球形吸入空氣包。泵機(jī)座多為焊接結(jié)構(gòu)，小齒輪用鍵固定在傳動(dòng)軸上，大齒輪套裝在曲軸上。曲軸采用直軸與偏心輪一起鑄造的結(jié)構(gòu)。采用調(diào)心球軸承。十字頭滑動(dòng)面經(jīng)表面淬火磨削。齒輪采用斜齒或無(wú)槽人字齒輪。為了加強(qiáng)易損件的互換，閥腔和活塞桿制定了相應(yīng)的API標(biāo)準(zhǔn)。隨機(jī)輔助工具齊全，有閥座液壓拉拔器，液壓拆卸器，缸套拆卸器等。3俄羅斯三缸鉆井泵的現(xiàn)狀(1)俄羅斯三缸單作用鉆井泵系列俄羅斯的三缸鉆井泵起步較晚，發(fā)展較慢，至今在鉆井實(shí)踐中，仍大量采用雙缸泵。但其三缸泵已形成系列，而且發(fā)展勢(shì)頭較快。俄羅斯現(xiàn)有四個(gè)功率級(jí)別的三缸泵，即：600kW、800kW、950kW和1180kW四種。(2)俄羅斯三缸單作用鉆井泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)俄羅斯三缸泵的液力端，閥箱采用I形直通式和L形,閥箱的吸入閥和排出閥不是分體結(jié)構(gòu)，而是一體式液力模塊。L形閥箱又有吸入閥在前、排出閥在后的常規(guī)型和吸入閥在后、排出閥在前的變L形結(jié)構(gòu)。吸入閥采用液力壓緊裝置，不靠螺紋壓緊，壓緊裝置內(nèi)充滿液壓油，其殼體與閥箱螺紋聯(lián)接。排出閥用冠形螺紋壓蓋壓緊。閥盤以錐面和端面與閥座接觸，閥盤的質(zhì)量較輕，接觸應(yīng)力也較小。閥膠皮保證可靠的密封?；钊c缸套間有獨(dú)特的水封裝置，噴淋冷卻管有鉸鏈裝置，可以提高可靠性，減少機(jī)修時(shí)間和使用費(fèi)用。噴淋泵的開關(guān)與鉆井泵傳動(dòng)機(jī)組聯(lián)鎖，電動(dòng)泵未起動(dòng)，鉆井泵不能起動(dòng)，以保護(hù)主泵。缸套采用離心澆鑄的雙金屬毛坯或雙金屬軋制鋼管制造。外層是中碳結(jié)構(gòu)鋼，內(nèi)層為高鉻耐磨不銹鋼。內(nèi)層的金相組織為細(xì)針狀馬氏體和部分殘留奧氏體。使用壽命一般在500h左右，

最高可達(dá)800～900h。為了方便用戶，減少易損件規(guī)格，制造的600kW、800kW、950kW及1180kW泵的缸套可以通用?；钊麎勖骄?00h左右，最高600～800h。閥盤和閥座的壽命200～300h，最高600h。吸入空氣包有球形及筒形兩種。

動(dòng)力端機(jī)座有鑄件和焊接件，傳動(dòng)采用小螺旋角斜齒輪傳動(dòng)和寬槽人字齒輪。曲軸是由鑄造的偏心輪套在直軸上組成的。采用雙列圓錐滾子軸承。十字頭滑動(dòng)面經(jīng)表面淬火磨削。介桿采用雙室密封。隨機(jī)輔助工具齊全，有閥座液壓拉拔器、液壓折卸器、缸套拆卸器等。

總的來(lái)說(shuō)，俄羅斯三缸泵易損件的使用壽命較低。與先進(jìn)水平相比，尚有不小差距。然而，由于其三缸泵多數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)速度較小（如額定速度為135r/min的泵，經(jīng)常以70～80r/min運(yùn)轉(zhuǎn)），而且傳動(dòng)可以調(diào)速，因此，泵的功效發(fā)揮較好。二、發(fā)展趨勢(shì)隨著鉆井工藝技術(shù)，特別是高壓噴射鉆井、近平衡鉆井、叢式定向井、水平井等新工藝、新技術(shù)的發(fā)展，鉆井泵進(jìn)一步向大功率、大排量和高泵壓方向推進(jìn)，作為鉆機(jī)“心臟”的鉆井泵，其性能水平和使用壽命同鉆井速率和生產(chǎn)成本有著直接關(guān)系，同時(shí)其工作條件又十分惡劣，工況也異常復(fù)雜，對(duì)鉆井泵的可靠性和安全性提出越來(lái)越高的要求。多年來(lái)鉆井的實(shí)踐證實(shí)，只有臥式活塞泵能滿足鉆井工藝要求，鉆井使用的活塞泵傳動(dòng)功率由300kW到2000kW，最大排量8～50L/s，最小排量下的最高壓力為9～40MPa。從排量的均衡性，對(duì)不同結(jié)構(gòu)泵的排量不均勻度進(jìn)行分析。結(jié)果表明，曲柄錯(cuò)角120°的三缸泵比其他方曲柄錯(cuò)角等的多缸泵都有利；三缸以上的泵由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修困難和易磨損而難以廣泛應(yīng)

用。近年相繼開始研制出5缸、7缸斜盤型軸向柱塞泵、雙缸單作用液壓鉆井泵等新型鉆井泵，但由于維修不便及使用壽命等因素限制了其推廣應(yīng)用。所以目前國(guó)內(nèi)外鉆井泵的主要形式仍為三缸單作用往復(fù)泵。

國(guó)內(nèi)外三缸泵的優(yōu)點(diǎn)有：液力端L形結(jié)構(gòu)，復(fù)合錐面閥膠皮，冷卻缸套活塞的內(nèi)孔噴射移動(dòng)式噴淋裝置，直立式吸入空氣包；動(dòng)力端的體外強(qiáng)力潤(rùn)滑系統(tǒng)，閉式內(nèi)固定導(dǎo)板機(jī)構(gòu)。鉆井技術(shù)的發(fā)展方向是提高時(shí)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(yùn)用大排量高壓噴射鉆井工藝即是這一趨向的必然選擇。高壓噴射則由高可靠性的鉆井泵來(lái)保證。因此，鉆井泵的發(fā)展趨勢(shì)是：①降低額定沖數(shù)，由150沖/min降到110～120沖/min。②長(zhǎng)沖程，最大沖程已達(dá)300mm以上。降沖不僅可以提高易損件如活塞密封、缸套的使用壽命，而且還可以減少慣性損失，改善泵的吸入性能，同時(shí)提高泵動(dòng)力端齒輪、軸承等零部件的使用壽命，大大提高鉆井泵的可靠性。合理降低泵的沖次，適當(dāng)增加泵的沖程長(zhǎng)度，既滿足鉆井過(guò)程中的排量要求，又能確保泵的自吸性能，充分發(fā)揮了泵的效能，成為今后鉆井泵設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。三、研究?jī)?nèi)容與關(guān)鍵技術(shù)鉆井行業(yè)的發(fā)展方向是提高時(shí)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(yùn)用高速高壓噴射鉆井工藝即是這一趨向的必然選擇。決定鉆井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(shí)踐表明鉆井泵80%的故障是由于缸套活塞組的磨損引起的。

1鉆井泵主要參數(shù)的合理選擇

鉆井泵的性能取決于鉆井泵技術(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。

(1)泵的額定沖次n

鉆井泵的沖次n是泵的主要參數(shù)之一。目前的發(fā)展趨勢(shì)是降低沖次，相同功率下，沖次高使得泵體積小，質(zhì)量輕，進(jìn)而制造費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)用和維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用較?。粵_次高則不能充分發(fā)揮三缸單作用泵的效能，因此，對(duì)沖次的選定將決定鉆井泵的性能可靠性、使用性和經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)易損件的使用壽命。鉆井泵沖次的高低對(duì)易損件的壽命有很大影響?；钊У闹饕蚴菙D傷和磨損，由于活塞平均速度與沖次成正比，當(dāng)沖次降低后，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)活塞密封的使用壽命，也提高了缸套的使用壽命。同時(shí)，十字頭、導(dǎo)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，慣性力減弱，將會(huì)提高泵動(dòng)力端齒輪、軸承等零部件的使用壽命。

(2)泵的沖程長(zhǎng)度

泵的沖程長(zhǎng)度是鉆井泵的另一重要指標(biāo)。由以上表所知，在降低沖次的前提下，適當(dāng)加長(zhǎng)沖程長(zhǎng)度是合理的，而且還可以進(jìn)一步改善其吸入性能。經(jīng)合理搭配泵的沖程長(zhǎng)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題下使泵的慣性水頭系數(shù)（ω2rd2）小于34m/s2時(shí)，能夠確保鉆井泵自