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泥浆泵是多种工程施工的重要配套设备。现阶段的泥浆泵产品大多是机械曲柄连杆机构形式,其排出泥浆的瞬时流量及压力脉动大。
机械往复泥浆泵的诸多缺陷使它无法高效地进行岩土作业的目标。因此,为了满足不断增长的岩土工程施工需求,研究一种结构新颖、性能优良、价格适中的新型泥浆泵来替代传统的机械式泥浆泵己成为科技不断发展的必然趋势。
基于此,本文研究了利用液压缸作为动力驱动泥浆泵活塞的设计方案。经理论设计验证,采用直接由液压缸驱动的泥浆泵设计可以实现泥浆泵排量、压力输出较均匀等优点,并将会大大地提高泥浆泵的使用性能和安全系数。
液压泥浆泵设计的关键是如何合理地实现液压缸的自动往返运动。本文设计的新型液压泥浆泵采用了缓冲缸式自动换向方式,即通过液压缸缓冲空间压力油的压力变化控制液动换向阀的换向,从而实现液压缸的自动往复运动。文章据此设计了三缸单作用液压泥浆泵,给出了整个系统(包括液压驱动系统和泥浆泵泵头系统)的规格参数设计,并应用Solidworks软件中的COSMOSXpress静力学分析模块对重要零部件进行了应力应变分析。分析结果显示,整个系统结构设计合理,完全满足泥浆泵系统的工作需要。
全文共分六部分。第一章说明了液压泥浆泵研究的目的及意义,并分析了液压泥浆泵的国内外研究现状、发展趋势以及存在的主要问题,指出了本文的主要研究内容。第二章介绍了几种比较常见的液压自动换向机构,在分析其优缺点的基础上,提出了新型液压泥浆泵自动换向机构的设计思想,并给出了初步的液压泥浆泵方案设计。第三章详细地给出了液压泥浆泵的液压系统的设计计算,并对液压缸自动往复换向的实现进行了详细地阐述;同时,根据计算的工作参数,选取了液压系统各液压元件的具体型号。第四章给出了泵头系统的设计计算,对其材料进行了选择。第五章是在第三章和第四章理论计算的基础上,结合Solidworks设计软件对零件进行了三维实体造型,并根据实际工作情况运用COSMOSXpress静力学分析模块对活塞杆、液压缸筒及泵缸进行了应力应变分析。第六章对论文完成的主要工作及意义进行了总结,同时指出了本文在研究中存在的局限以及后续工作的深入方向。最后,文章对液压缸驱动式液压泥浆泵的进一步研究发展趋势作了展望。