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泥浆泵用工程陶瓷缸套的研制

作　者: 李永胜
导　师: 任立军；王永红
学　校: 中南大学
专　业: 机械
关键词: 泥浆泵陶瓷缸套磨损超声珩磨
分类号: TQ174.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 171次
引　用: 3次
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内容摘要

赤泥洗涤及外排工序是烧结法生产氧化铝的重要环节，弃赤泥外排所用的泥浆泵是赤泥外排工序的主要设备。本文简述了中国铝业中州分公司赤泥洗涤及外排工艺流程，弃赤泥泥浆泵易损件—活塞缸缸套的主要失效形式，并通过对缸套的失效分析，得出泥浆泵对缸套材料的使用要求。本论文以泥浆泵缸套为研究对象，通过理论分析材料的摩擦磨损特性，提出工程陶瓷缸套的材料配方，进而进行缸套的结构设计与制造，经过实际的运行试验，获得了性能优越的泥浆泵缸套。论文具体在以下几方面进行了研究。1．论文分析研究了泥浆泵缸套—活塞系统摩擦磨损机理，工程陶瓷的摩擦特性与磨损规律，工程陶瓷各元素及表面微观形貌对摩擦特性与磨损的影响和35CrMo材料淬火后的摩擦特性与磨损规律，对比分析了工程陶瓷材料作为缸套比原材料更具优越性。2．对Al₂O₃和ZrO₂陶瓷的特性进行了分析介绍。Al₂O₃陶瓷具有高硬度、高耐磨性，耐高温、耐腐蚀等优点，但也有断裂韧性差的缺点，部分稳定ZrO₂陶瓷具有非常高的强度，断裂韧性和抗热冲击性能。ZrO₂增韧Al₂O₃陶瓷主要是利用ZrO₂的相变特性来增加Al₂O₃陶瓷材料的断裂韧性和抗弯强度，使其具有优良的力学性能。3．对工程陶瓷缸套的结构进行了设计和强度校核计算。通过弹性力学理论对原缸体、缸套进行了强度校核，在此基础上进行了陶瓷缸套的受力分析和强度校核，进而进行了缸套合理结构设计。4．简述了工程陶瓷缸套的主要制造工艺步骤，重点阐述了缸套内表面的超声珩磨加工工艺的设计及表面质量分析研究。通过陶瓷缸套的实际运行试验，验证了缸套—活塞系统摩擦磨损机理分析和缸套材料选择、结构设计与制造工艺的正确性，探索出了用陶瓷材料代替金属材料缸套的设计思路，为延长泥浆泵缸套及活塞使用寿命开拓了一条新途径，为改善泥浆泵的使用性能创造了充分及必要条件，该技术在石油工业也极具应用前景。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章文献综述  10-24
  1.1 国内外泥浆泵缸套材料研究的现状  10-13
  1.2 陶瓷材料概述  13-17
    1.2.1 先进陶瓷材料的特点  13-14
    1.2.2 先进陶瓷材料的分类应用及研究现状  14-17
  1.3 陶瓷材料在氧化铝生产中的应用情况  17-21
    1.3.1 氧化铝陶瓷的特性与应用  18-19
    1.3.2 氧化铝陶瓷的显微结构特征  19-20
    1.3.3 氧化铝陶瓷显微结构的评价  20-21
    1.3.4 氧化铝陶瓷生产的研究现状与应用前景  21
  1.4 原有缸套零件所用材料(35CrMo)的性能分析  21-22
    1.4.1 原有材料化学成分  21-22
    1.4.2 材料化学成分的影响  22
    1.4.3 显微组织对机械性能的影响  22
  1.5 研究内容、要解决的主要问题  22-24
    1.5.1 课题研究内容  22-23
    1.5.2 课题要解决的主要问题  23-24
第二章弃赤泥泥浆泵对缸套的要求  24-30
  2.1 弃赤泥泥浆泵系统概况  24-27
    2.1.1 烧结法生产氧化铝流程  24-26
    2.1.2 赤泥外排工艺流程  26
    2.1.3 弃赤泥成分及物理化学性质  26-27
  2.2 弃赤泥泥浆泵的结构及技术参数  27
    2.2.1 弃赤泥泥浆泵的结构  27
    2.2.2 弃赤泥泥浆泵的技术参数  27
  2.3 弃赤泥泥浆泵对缸套的要求  27-30
    2.3.1 弃赤泥泥浆泵缸套的失效形式  27-28
    2.3.2 弃赤泥泥浆泵对缸套的要求  28-30
第三章运动副和材料的摩擦与磨损机理  30-36
  3.1 弃赤泥泥浆泵缸套—活塞摩擦与磨损的机理  30-31
  3.2 工程陶瓷的摩擦特性与磨损规律  31-36
    3.2.1 关于几种陶瓷材料磨损机理假说  31-32
    3.2.2 几种工程陶瓷磨损特性  32-34
    3.2.3 陶瓷材料的摩擦特性  34-36
第四章陶瓷缸套的材料配方设计及主要元素的作用  36-43
  4.1 陶瓷材料的配方设计  36-42
    4.1.1 氧化铝陶瓷  36-39
    4.1.2 氧化锆(ZrO_2)陶瓷  39-40
    4.1.3 增韧氧化铝陶瓷  40-42
  4.2 主要组成部分的作用  42-43
    4.2.1 氧化铝陶瓷的作用  42
    4.2.2 氧化锆陶瓷的作用  42-43
第五章陶瓷缸套的设计与制造  43-53
  5.1 陶瓷缸套的强度校核  43-48
    5.1.1 缸套的应力分析  43-46
    5.1.2 缸套的强度校核  46-48
  5.2 陶瓷缸套的结构设计  48-49
  5.3 陶瓷缸套的主要制造工艺设计  49-53
    5.3.1 陶瓷缸套的主要制造工艺步骤  49-51
    5.3.2 陶瓷缸套的烧结  51-53
第六章陶瓷缸套的超声珩磨设计  53-66
  6.1 超声加工原理  53-55
    6.1.1 超声加工实现形式和理论条件  53-54
    6.1.2 超声加工过程中的位错机理  54-55
  6.2 声学系统及珩磨工装设计  55-62
    6.2.1 超声珩磨声振系统的设计步骤  55-61
    6.2.2 超声振动珩磨头的结构设计  61-62
  6.3 超声珩磨加工表面质量分析  62-66
第七章陶瓷缸套的运行试验  66-72
  7.1 运行试验方法  66
  7.2 运行试验结果  66-72
第八章结论  72-74
可进一步开展的工作  74-75
参考文献  75-78
致谢  78-79
工程硕士期间主要的研究成果  79

泥浆泵用工程陶瓷缸套的研制

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