直线电机驱动往复泵设计.ppt

1 绪论 1 绪论 1 绪论 1 绪论 2 总体方案确定 2 总体方案确定 3.1 往复泵柱塞设计计算 本设计中柱塞选用45号钢 强度分析： 由公式 可计算出最大应力为 23.9MPa，材料的屈服应力为340MPa，满足强度要求。 柱塞稳定性分析： 由公式 计算出安全系数为5.7大于许用 安全系数[ ] =3~5，满足稳定性要求。 3.2 往复泵泵阀设计 阀体的结构尺寸参照《中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6083—94 》，三维建模如右图所示。 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。 根据公式 可计算出阀箱壁厚，为8mm。 3.3 计算机辅助设计 4 结论 学生姓名：谢鑫伟 指导教师：张金中 论文主要内容 4 结论 4 3 结构设计 3 2 总体方案确定 2 1 绪论 1 1.1 几种常见的往复泵 a.曲柄连杆机构往复泵 曲柄连杆机构往复泵流量、压力脉动大 b.液压驱动往复泵 液压往复泵由于存在着换向冲击,引起流量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、密封件寿命短、液压油容易漏失等缺点。 c.凸轮机构往复泵 凸轮机构往复泵的凸轮结构设计、加工、运行条件高，冲程短，只适合流量不大和较小功率的泵 近年来，一种新型的驱动技术——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。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输出流量和压力的脉动性。 1.2 直线电机往复泵 直线电机为22型：额定推力30KN。初定柱塞直径为40mm。 由此可计算出最大泵压为p=22.5Mpa 。 直线电机的运动曲线如右图所示 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。四台泵联接后流量曲线如下图所示 直线电机的参数设定：初定冲次n=20 ，则周期T=3s。 流量参照3DSJ-1/200的流量标准，初选流量为30L/min。 则电机最大速度由Q=Fu可知u=Q/F=0.40m/s。（F为柱塞截面积） 冲程s=u/2xT/2=0.3m。 两套泵整体装配方案 泵入口 泵出口 柱塞与电机的连接 泵阀包括阀、阀座、阀弹簧 ，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、也是往复泵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 。 本设计中选用带筋阀。 带筋阀阀座的结构 阀螺母 阀螺母的主要作用是将阀胶皮固定在阀体上 吸入阀安装位置 排出阀安装位置 阀箱的内部结构图 阀箱装配体 将各零件装配到阀箱内，缸套、阀盖、及密封圈等装配好后，虚拟装配模型如下图所示 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 。 吸入管 排出管 直线电机往复泵整体虚拟装配图 本文以恒流量往复泵为目的，将直线电机应用于往复泵的动力端，研究设计了直线电机往复泵的总体方案以及结构。通过本次设计总结出如下结论： 1、直线电机往复泵结构简单。省去了曲轴、连杆、十字头等部件，直接将直线电机与往复泵液力端柱塞杆相连，使往复泵结构大大简化，制造、运输、拆装等都更加简便。 2、直线电机往复泵流量恒定，泵阀冲击小。 3、直线电机往复泵冲程长、冲次低，冲次的降低可减少吸入阀和排出阀的往复次数，载荷往复冲击次数也减少，这些都有效提高了易损件寿命。 直线电机作为一种正在发展中的动力机械，在石油矿场中的应用还很少，直线电机往复泵从设计到应用还有一段很长的路要走。 谢谢各位老师的指导！ *