直线电机驱动往复泵设计

ZWB30型直线电机驱动往复泵的设计学生姓名：谢鑫伟指导教师：张金中论文主要内容4结论43结构设计32总体方案确定21绪论11绪论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1绪论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。1绪论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1绪论近年来，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2总体方案确定直线电机为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2总体方案确定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。0n柱塞与电机的连接3.2往复泵泵阀设计泵阀包括阀、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。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。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。c1-p3-r33，吸入阀安装位置排出阀安装位置阀箱的内部结构图3.3计算机辅助设计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4结论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！