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雙活塞液壓漿體泵液壓系統(tǒng)設(shè)計
1.題目來源，設(shè)計意義
（1）來源：礦山機(jī)械廠
（2）意義：目前全國的礦山正在有序的開采，在開采、提煉之后，最終的尾礦難以避免會有大量的殘留物，這些殘留物會污染環(huán)境，同時還存在運輸和處理的困難，通常采用運到尾礦處理廠進(jìn)行集中處理，但在礦山之中交通運輸極其不方便，增加了漿體的運輸困難和運輸成本，為了解決這個問題，我們設(shè)計這個雙活塞液壓漿體泵進(jìn)行泵體管道輸送。
2.本課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展
中國是世界上最早使用管道運輸流體的國家，最在公元前200多年，古人已建造了用打通的竹管連接起來的管道，用于運送鹵水。這可以說是現(xiàn)代管道運輸?shù)碾r形。
1865年10月，美國人錫克爾用管徑50毫米的熟鐵管，修建了世界上第一條9千米長的管道，用于輸送石油，他在沿線設(shè)了三臺泵，每小時輸油13立方米。
第二次世界大戰(zhàn)期間，美國修建了當(dāng)時稱雄世界的兩條長距離管道：一條是原油管道，從得克薩斯州到賓尼亞州，全長2158千米、管徑600毫米，日輸原油47770立方米；另一條是成品油管道，從得克薩斯州到新澤西州，全長2745千米，日輸成品油37420立方米。這么長的距離，怎么保證運輸?shù)耐〞澈捅３忠欢ㄋ俣饶?？原來他們在全線按一定距離設(shè)有泵站。泵站配有電動離心泵和程序啟停及調(diào)節(jié)運量的設(shè)施。
70年代以后，由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，管道運輸又有長足進(jìn)步，一些大型管道相繼問世，1972年前蘇聯(lián)與東歐各國建成"友誼"輸油管道，總長9700千米，管徑為1220和820毫米，年輸原油為1億噸。沿線每隔80～110千米設(shè)在一泵站，安裝有離心泵油泵和程序控制系統(tǒng)，保證輸油管正常工作。1977年，美國在阿拉斯加州也建設(shè)了世界著名的輸油管道，這是一條伸入北極圈的管道，全長1277千米，管徑1220毫米，沿線穿越3條山脈、34條河流和長700千米的凍土帶。阿拉斯加管道共有12個中間泵站，每個泵站有4臺專用的航空燃?xì)廨啓C(jī)。整個管道年輸油能力為1億噸。
世界著名的輸氣管道當(dāng)屬橫貫加拿大全境的管道，管道總長8500千米，管徑500～1000毫米，中間設(shè)46座壓氣站。年輸氣量達(dá)300億立方米。整個系統(tǒng)的管道和壓氣站，由多倫多市中心控制室用計算機(jī)進(jìn)行遙控，并在屏幕顯示有關(guān)數(shù)據(jù)。日常維護(hù)使用雙螺旋槳飛機(jī)在低空50米巡邏飛行，并定期派出人員在地面檢查。
用以輸數(shù)煤漿的管道，目前世界上輸煤量最大的是美國里梅薩煤漿管道，起點是美國亞利桑那州的卡因塔露天煤礦，終點是內(nèi)華達(dá)州的莫哈夫電廠。全長439千米，管徑為457毫米和305毫米兩種。這條管道1970年建成，年輸煤量為450萬噸。
我國的管道運輸起步較晚，發(fā)展也比較緩慢。1958年，建成卡拉瑪依一烏魯木齊長距離輸油管道，全長295千米。1963年在四川修建了從川南到重慶的輸送天然氣管道，全長54.7千米。目前中國各種用途的運輸管道總長為1.6萬千米。
管道運輸由于具有運量大、運輸成本低、易于管理等特點而倍受青睞，呈快速發(fā)展的趨勢，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各國愈來愈重視輸煤管道的研究和應(yīng)用。隨著運行管理的自動化，進(jìn)入21世紀(jì)后，管道運輸將會發(fā)揮愈來愈大的作用。
3.完成課題的方法，步驟及技術(shù)手段
我設(shè)計的主要是漿體管道輸送的液壓系統(tǒng)部分，它為管道提供動力來源，通過管道將壓力油輸送到三個置換罐，并且用低壓油來補(bǔ)充系統(tǒng)中管道的泄漏。具體的系統(tǒng)實現(xiàn)方案經(jīng)選擇，參考資料，有兩種方案較好。
方案一如圖1所示，由雙聯(lián)葉片泵作為動力源，經(jīng)過換向閥按一定的規(guī)律分配給三個置換罐，實現(xiàn)吸漿和排漿的連續(xù)進(jìn)行，用泵給系統(tǒng)補(bǔ)充液壓油，完成工作循環(huán)。采用底部供油雙吸漿，單排漿的工作方式。通過不斷的調(diào)換缸體3的供油泵保證1、2、3三個缸能夠按照一定循環(huán)分配使用兩個油泵，使驅(qū)動裝置同步運動而且保證一個泵不同時為兩個缸供油出現(xiàn)供油干擾。
方案二如圖2所示，與方案一不同的是采用頂部供油雙排漿，單吸漿的工作方式。 通過比較兩方案的優(yōu)缺點可以看出：
首先：方案一采用底部供油，而工作時的主要壓力是排漿時活塞的向下運動。采用底部供油液壓泵只能在吸漿時直接作用到活塞上；而排漿則依靠其余兩個泵聯(lián)通油路的供應(yīng)，不利泵原動力的利用。
其次：雙吸漿，單排漿的工作方式，并且在工作時會產(chǎn)生死點，供油時相互干擾。而方案二采用與方案一不同的是采用頂部供油雙排漿，單吸漿的工作方式，能夠保證漿體輸出的連續(xù)性；液壓泵直接能提供更平穩(wěn)的輸出動力。余兩個泵聯(lián)通油路的供應(yīng)，不利于泵原動力的利用。
因此我選擇方案二作為本課題完成的技術(shù)手段。下面簡單的介紹一下它的工作原理和工作循環(huán)過程。
方案（一）
方案（二）
方案（二）
假設(shè)初始狀態(tài)：A缸在缸的頂部在向下排漿；B缸在缸的中央部在向下排漿；C缸在缸的底部在向上吸漿。（即使初始狀態(tài)不是假設(shè)狀態(tài)，在按照我們設(shè)定的液壓回路運行一段時間后也會逐步趨向這一循環(huán)）。
循環(huán)狀態(tài)
各電磁閥的帶電狀態(tài)
泵
泵
缸體吸排漿狀態(tài)
活塞位置
序號
1Y
2Y
3Y
4Y
5Y
6Y
B
A
1
2
3
U
V
W
T0
—
+
—
+
—
—
1
2
排
排
吸
中
下
頂
TI
+
—
—
+
—
—
1
3
排
吸
排
下
頂
中
T2
—
—
+
—
＋
—
2
3
吸
排
排
頂
中
下
T3
—
—
+
—
+
—
2
1
排
排
吸
中
下
頂
T4
—
—
+
—
—
+
3
1
排
吸
排
下
頂
中
T5
—
+
—
—
—
+
3
2
吸
排
排
頂
中
下
T6
—
+
—
+
—
—
1
2
排
排
吸
中
下
頂
4.完成課題的可行性
由于我國地礦豐富且隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國現(xiàn)階段的交通運力存在嚴(yán)重不足，而且礦山機(jī)械廠所處的地點往往交通不便，更增加了運輸?shù)睦щy，因此大力發(fā)展礦漿的管道輸送有很重大的現(xiàn)實意義。本次設(shè)計的雙活塞泵液壓系統(tǒng)正符合尾礦漿體輸送的特點，在實際工程中切實可行。在設(shè)計過程中大多采用國家標(biāo)準(zhǔn)的零件，裝配和安裝方法容易符合實際，因此該系統(tǒng)的設(shè)計是一種可行性好的方案。
5.預(yù)期成果
此系統(tǒng)對礦山采礦吸漿排漿系統(tǒng)進(jìn)行了改造，大大提高了效率。本次設(shè)計的雙活塞泵液壓系統(tǒng)正符合尾礦漿體輸送的特點，在實際工程中切實可行。在設(shè)計過程中大多采用國家標(biāo)準(zhǔn)的零件，裝配和安裝方法容易符合實際，因此該系統(tǒng)的設(shè)計是一種可行性好的方案。
6.計劃進(jìn)度
計劃進(jìn)度
工作量
第1周—第2周
實習(xí)了解課題并完成開題報告
第3周—第4周
原理圖
第5周—第6周
設(shè)計計算
第7周—第8周
零件圖
第9周—第10周
裝配圖
第11周—第13周
設(shè)計說明書
第14周—第15周
論文檢查
第16周
答辯
6