乳化液泵传动系统和配流系统的耦合分析与参数优化
发布时间：2022-01-26 21:57
乳化液泵是煤矿井下综采工作面液压支架和其它液压驱动装置的动力源,其工作性能直接影响着液压支架及整个综采设备的可靠性运行。近年来,随着高产高效综采技术的发展,要求乳化液泵站能够提供更高的工作压力和更大的供液流量,导致泵的结构尺寸不断增大,在井下工作面有限的巷道空间条件下,这对移动式泵站系统的安装放置带来了很大的困难。因此进行乳化液泵性能和结构参数的优化对乳化液产品的设计具有一定的指导作用。本文以RBW315/31.5型矿用乳化液泵作为研究的物理对象。首先根据往复柱塞泵的传动和配流原理,分析了影响乳化液泵液力端性能的因素,并建立了乳化液泵容积损失率的数学模型,利用AMESim系统仿真软件分析了乳化液泵系统液力端的运动特性,得到各因素与容积效率的影响关系,结果表明:曲轴转速、吸排液阀弹簧刚度、吸排液阀阀芯质量、阀芯开口量都对容积效率有直接的影响。研究分析表明,曲轴转速存在着一个拐点阈值,转速高于该值后,容积效率会随之减小。利用频率响应法对乳化液泵的配流系统进行了频率响应分析,确定了频率响应的截止频率,该截止频率就是拐点阈值。配流系统在未发生喘振的前提下提高配流系统频宽可以提高曲轴转速。通过泵...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
2影响乳化液泵性能的因素分析72影响乳化液泵性能的因素分析2.1RBW315/31.5型乳化液泵简介RBW315/31.5型乳化液泵是煤矿井下采煤工作面液压支架和其它液压驱动装置的动力源，也常用于地面其它液压驱动设备。RBW315/31.5型乳化液泵站是国内煤矿作业中使用普遍应用的的一种乳化液泵站，装机功率200kw。该乳化液泵与RX400/25型乳化液油罐共同构成乳化液泵站，容积为2500L。泵站通常由三泵一箱组成，两泵常用一泵随时待命，替补备用。该乳化液泵采用五水平柱塞卧式结构，曲轴转速进一步提高，特点为结构紧凑、体积孝重量轻。它采用压力与飞溅相结合的润滑方式以及柱塞表面热喷镀的防腐工艺，提高了产品使用寿命，为煤矿井下综采液压支架设备提供了稳定的压力[22]。如图2.1所示是RBW315/31.5型矿用大流量乳化液泵。图2.1RBW315/31.5型乳化液泵2.1.1RBW315/31.5型乳化液泵的结构特点从泵结构上分析，矿用乳化液泵大体可以划分成2个组成部分，即动力端和液力端。动力端是乳化液泵的动力源，主要由箱体、减速齿轮箱、曲轴、连杆和滑块构成。箱体材料通常选择球墨铸铁或其他高性能铸铁制成，整体式结构釆用一次性铸造形成[23]。动力端曲轴釆用两端支撑的方式，连杆大端和曲轴连接，连杆小端和十字头连接，十字头通常采用分体式结构，即浮式连接。箱体内部的曲轴同样采用两端支承支撑，底部存放一定量润滑油，运动件利用润滑油飞溅进行润滑。乳化液泵最为重要的工作部分是液力端，主要由泵头组件、柱塞和钢套组件等部分组成。在乳化液泵排液口的高压液体收集块两侧分布着安全阀和卸载阀，排液阀出口五个单独分离的泵头与一个高压液体收集块
2影响乳化液泵性能的因素分析9液阀芯迅速关闭，同一瞬间排液阀受压打开，液体液压能迅速经过排液管道作用于负载[27]。这样周期性的往复运动就是乳化液泵的基本工作原理。（1-曲轴2-连杆3-滑块4-柱塞5-缸体6-吸液阀7-进液口8-排液阀9-出液口）图2.2乳化液泵的工作原理图2.3乳化液泵液力端分析2.3.1乳化液泵的流量乳化液泵工作腔内柱塞的运动可以简化成正弦曲线运动，其运动曲线为x2sinftS（2.1）式中：S—柱塞行程，mm；x—柱塞位移，mm；f—柱塞正弦运动频率，Hz；t—时间，s。柱塞运动速度ffSxvt2cos2（2.2）理论排量：是指泵在不考虑任何容积损失的情况下，柱塞在一个周期内往复运动一次，把乳化液泵排液口排出液体的体积作为理论排量。泵的理论排量如下：24thqSZd（2.3）式中：d—柱塞的直径，mm；Z—柱塞数。理论流量：泵的理论流量是指在不计任何容积损失和负载的情况下，每分钟输出液体的体积，称为理论流量。乳化液泵的理论流量如式2.5表示：ththQqn（2.4）式中：n—曲轴转速,r/min。实际流量是指乳化液泵在工况下使用，在泵出口处实际测得排出的液体体积。也就
【参考文献】：
期刊论文
[1]小直径刀具高速铣削316L不锈钢试验的切削合力、振动方差分析[J]. 阙燚彬. 柳州职业技术学院学报. 2019(01)
[2]基于多指标权重分析和正交设计法优选复方必清颗粒的提取工艺[J]. 常占瑛,古丽巴哈尔·卡吾力,王梅,高晓黎,刘桂花. 中国现代应用药学. 2019(01)
[3]Al-3.2Si-0.8Mg铝合金热处理工艺的正交试验优化[J]. 毛文龙,刘磊,农登,黄正华,王顺成. 热加工工艺. 2018(24)
[4]多因素多水平复杂正交试验的方差分析[J]. 李丽. 延安大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]不同弹簧刚度系数下单向阀关闭过程仿真[J]. 邹亮,胡光忠,文华斌,徐新建,蒲凡. 流体机械. 2017(11)
[6]乳化泵柱塞运动及阀滞后角对流量脉动的影响[J]. 郑秋实,苏东海. 机械工程与自动化. 2016(05)
[7]基于AMESim的燃料泵吸液特性仿真研究[J]. 章华益,彭博,杨赪石,张孝毅,杨玉靖. 鱼雷技术. 2016(01)
[8]乳化液泵配流阀滞后性影响因素研究[J]. 张杰,廉自生. 液压与气动. 2015(04)
[9]高压乳化液泵壳体有限元分析[J]. 代继义,王占军,蔡天赐. 机械设计与制造. 2014(09)
[10]基于AMEsim的乳化液泵曲轴转速分析[J]. 薛志勇. 煤矿机械. 2014(07)
博士论文
[1]乳化液泵检测系统的节能关键技术研究[D]. 李一磊.中国矿业大学 2013
[2]高压大流量乳化液泵状态监控与故障诊断研究[D]. 韩晓明.中国矿业大学 2008
硕士论文
[1]M公司液压胶管产品质量分析及改进研究[D]. 白琪.西安科技大学 2017
[2]采煤机电液比例调高系统多软件协同仿真研究[D]. 张义龙.安徽理工大学 2016
[3]基于虚拟样机技术的液压隔膜式计量泵的设计与特性研究[D]. 凤奇.燕山大学 2016
[4]综采工作面乳化液泵站动力匹配控制技术研究[D]. 齐楠.中国矿业大学 2016
[5]S375乳化液泵研制及其特性研究[D]. 郑秋实.沈阳工业大学 2016
[6]乳化液泵液力端的特性研究[D]. 康帆.西安科技大学 2014
[7]单向阀性能影响因素研究及寿命试验系统设计[D]. 齐晓巧.北华航天工业学院 2014
[8]乳化液泵容积效率的研究及核心件结构优化[D]. 陈靓.安徽理工大学 2014
[9]3500五缸柱塞泵液力端的设计与研究[D]. 徐静.中国石油大学（华东） 2013
[10]大排量乳化液泵曲轴的设计及研制技术研究[D]. 张丽珍.安徽理工大学 2012
本文编号：3611233
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
2影响乳化液泵性能的因素分析72影响乳化液泵性能的因素分析2.1RBW315/31.5型乳化液泵简介RBW315/31.5型乳化液泵是煤矿井下采煤工作面液压支架和其它液压驱动装置的动力源，也常用于地面其它液压驱动设备。RBW315/31.5型乳化液泵站是国内煤矿作业中使用普遍应用的的一种乳化液泵站，装机功率200kw。该乳化液泵与RX400/25型乳化液油罐共同构成乳化液泵站，容积为2500L。泵站通常由三泵一箱组成，两泵常用一泵随时待命，替补备用。该乳化液泵采用五水平柱塞卧式结构，曲轴转速进一步提高，特点为结构紧凑、体积孝重量轻。它采用压力与飞溅相结合的润滑方式以及柱塞表面热喷镀的防腐工艺，提高了产品使用寿命，为煤矿井下综采液压支架设备提供了稳定的压力[22]。如图2.1所示是RBW315/31.5型矿用大流量乳化液泵。图2.1RBW315/31.5型乳化液泵2.1.1RBW315/31.5型乳化液泵的结构特点从泵结构上分析，矿用乳化液泵大体可以划分成2个组成部分，即动力端和液力端。动力端是乳化液泵的动力源，主要由箱体、减速齿轮箱、曲轴、连杆和滑块构成。箱体材料通常选择球墨铸铁或其他高性能铸铁制成，整体式结构釆用一次性铸造形成[23]。动力端曲轴釆用两端支撑的方式，连杆大端和曲轴连接，连杆小端和十字头连接，十字头通常采用分体式结构，即浮式连接。箱体内部的曲轴同样采用两端支承支撑，底部存放一定量润滑油，运动件利用润滑油飞溅进行润滑。乳化液泵最为重要的工作部分是液力端，主要由泵头组件、柱塞和钢套组件等部分组成。在乳化液泵排液口的高压液体收集块两侧分布着安全阀和卸载阀，排液阀出口五个单独分离的泵头与一个高压液体收集块
2影响乳化液泵性能的因素分析9液阀芯迅速关闭，同一瞬间排液阀受压打开，液体液压能迅速经过排液管道作用于负载[27]。这样周期性的往复运动就是乳化液泵的基本工作原理。（1-曲轴2-连杆3-滑块4-柱塞5-缸体6-吸液阀7-进液口8-排液阀9-出液口）图2.2乳化液泵的工作原理图2.3乳化液泵液力端分析2.3.1乳化液泵的流量乳化液泵工作腔内柱塞的运动可以简化成正弦曲线运动，其运动曲线为x2sinftS（2.1）式中：S—柱塞行程，mm；x—柱塞位移，mm；f—柱塞正弦运动频率，Hz；t—时间，s。柱塞运动速度ffSxvt2cos2（2.2）理论排量：是指泵在不考虑任何容积损失的情况下，柱塞在一个周期内往复运动一次，把乳化液泵排液口排出液体的体积作为理论排量。泵的理论排量如下：24thqSZd（2.3）式中：d—柱塞的直径，mm；Z—柱塞数。理论流量：泵的理论流量是指在不计任何容积损失和负载的情况下，每分钟输出液体的体积，称为理论流量。乳化液泵的理论流量如式2.5表示：ththQqn（2.4）式中：n—曲轴转速,r/min。实际流量是指乳化液泵在工况下使用，在泵出口处实际测得排出的液体体积。也就
【参考文献】：
期刊论文
[1]小直径刀具高速铣削316L不锈钢试验的切削合力、振动方差分析[J]. 阙燚彬. 柳州职业技术学院学报. 2019(01)
[2]基于多指标权重分析和正交设计法优选复方必清颗粒的提取工艺[J]. 常占瑛,古丽巴哈尔·卡吾力,王梅,高晓黎,刘桂花. 中国现代应用药学. 2019(01)
[3]Al-3.2Si-0.8Mg铝合金热处理工艺的正交试验优化[J]. 毛文龙,刘磊,农登,黄正华,王顺成. 热加工工艺. 2018(24)
[4]多因素多水平复杂正交试验的方差分析[J]. 李丽. 延安大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]不同弹簧刚度系数下单向阀关闭过程仿真[J]. 邹亮,胡光忠,文华斌,徐新建,蒲凡. 流体机械. 2017(11)
[6]乳化泵柱塞运动及阀滞后角对流量脉动的影响[J]. 郑秋实,苏东海. 机械工程与自动化. 2016(05)
[7]基于AMESim的燃料泵吸液特性仿真研究[J]. 章华益,彭博,杨赪石,张孝毅,杨玉靖. 鱼雷技术. 2016(01)
[8]乳化液泵配流阀滞后性影响因素研究[J]. 张杰,廉自生. 液压与气动. 2015(04)
[9]高压乳化液泵壳体有限元分析[J]. 代继义,王占军,蔡天赐. 机械设计与制造. 2014(09)
[10]基于AMEsim的乳化液泵曲轴转速分析[J]. 薛志勇. 煤矿机械. 2014(07)
博士论文
[1]乳化液泵检测系统的节能关键技术研究[D]. 李一磊.中国矿业大学 2013
[2]高压大流量乳化液泵状态监控与故障诊断研究[D]. 韩晓明.中国矿业大学 2008
硕士论文
[1]M公司液压胶管产品质量分析及改进研究[D]. 白琪.西安科技大学 2017
[2]采煤机电液比例调高系统多软件协同仿真研究[D]. 张义龙.安徽理工大学 2016
[3]基于虚拟样机技术的液压隔膜式计量泵的设计与特性研究[D]. 凤奇.燕山大学 2016
[4]综采工作面乳化液泵站动力匹配控制技术研究[D]. 齐楠.中国矿业大学 2016
[5]S375乳化液泵研制及其特性研究[D]. 郑秋实.沈阳工业大学 2016
[6]乳化液泵液力端的特性研究[D]. 康帆.西安科技大学 2014
[7]单向阀性能影响因素研究及寿命试验系统设计[D]. 齐晓巧.北华航天工业学院 2014
[8]乳化液泵容积效率的研究及核心件结构优化[D]. 陈靓.安徽理工大学 2014
[9]3500五缸柱塞泵液力端的设计与研究[D]. 徐静.中国石油大学（华东） 2013
[10]大排量乳化液泵曲轴的设计及研制技术研究[D]. 张丽珍.安徽理工大学 2012
本文编号：3611233
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