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直线电机往复泵工作理论研究与结构设计

作　者: 张云霞
导　师: 张金中
学　校: 中国石油大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 直线电机往复泵设计理论研究有限元分析
分类号: TH38
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 370次
引　用: 4次
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内容摘要

传统往复泵一般通过曲柄连杆机构将旋转电机的电能转化为直线运动的机械能,效率低,输出流量、压力脉动大,易损件寿命低。直线电机可以将电能直接转化为直线运动的机械能,将直线电机作为往复泵的动力端可以很好的解决以上问题。本文对直线电机往复泵进行了设计研究。本文将传统三缸单作用泵500型泵的流量、压力参数作为基本设计参数,计算了直线电机往复泵的主要结构参数;校核了柱塞杆的强度;根据计算结果选择了较优的参数配合方案;设计了往复泵的总体方案。直线电机作为往复泵的动力端后,其柱塞、泵阀的运动规律发生了很大变化,传统往复泵柱塞的运动规律为正弦运动,而直线电机往复泵柱塞运动转变为匀加速、匀速、匀减速的运动,本文对随之改变的泵阀的运动规律进行了理论分析,设计了泵阀、阀箱等部件的结构、材料和主要尺寸,对三缸单作用泵和直线电机往复泵的阀盘对阀座的冲击作了简单比较;确定了液力端的结构方案;使用solidworks对各部件进行了建模仿真,运用COSMOS/works对泵阀的主要易损件及阀箱进行了有限元分析,保证了设计的可行性。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-10
第1章绪论  10-22
  1.1 本课题的目的及意义  10-11
  1.2 目前国内外往复泵研究的发展状况  11-16
    1.2.1 往复泵技术及其发展  11
    1.2.2 几种往复泵  11-16
  1.3 直线电机及其在石油矿场中的应用  16-21
    1.3.1 直线电机的工作原理  16-18
    1.3.2 直线电机的发展和现状  18-21
    1.3.3 直线电机在石油矿场中的应用  21
  1.4 本课题的研究内容  21-22
第2章直线电机往复泵方案的确定  22-37
  2.1 直线电机作为往复泵动力系统的优势  22
  2.2 基本参数的确定  22-23
  2.3 主要结构参数的设计  23-24
    2.3.1 缸套直径d的设计  23
    2.3.2 机泵组数量Z、冲程长度s和冲次n的设计  23-24
  2.4 柱塞杆强度校核  24-27
    2.4.1 强度分析  25-26
    2.4.2 柱塞稳定性分析  26-27
  2.5 方案设计  27-37
    2.5.1 计算结果  27-30
    2.5.2 总体方案的设计  30-36
    2.5.3 最终方案优选  36-37
第3章直线电机往复泵泵阀设计  37-51
  3.1 直线电机驱动往复泵泵阀的一般工作理论  37-43
    3.1.1 阀在稳定状态下工作时的运动规律  37-41
    3.1.2 阀在非稳定状态下的运动规律  41-43
  3.2 泵阀的设计  43-49
    3.2.1 泵阀结构和材料的选择  43-44
    3.2.2 泵阀的设计计算及主要尺寸的确定  44-49
  3.3 阀盘关闭速度  49-51
    3.3.1 直线电机往复泵阀盘关闭速度  49-50
    3.3.2 传统往复泵阀盘关闭情况  50-51
第4章往复泵液力端的设计  51-58
  4.1 液力端结构形式的选择  51-52
  4.2 柱塞的结构和强度  52-53
  4.3 液缸体的结构  53-55
    4.3.1 液缸体结构特点  53
    4.3.2 液缸体壁厚确定  53-54
    4.3.3 液缸盖厚度的确定  54-55
  4.4 阀箱的结构尺寸  55-58
第5章往复泵的计算机辅助设计  58-70
  5.1 计算机辅助结构设计  58
  5.2 泵阀的有限元分析  58-64
    5.2.1 阀盘的有限元分析  58-62
    5.2.2 阀座的有限元分析  62-64
  5.3 阀箱的有限元分析  64-66
  5.4 虚拟装配  66-70
    5.4.1 零部件结构设计  66-67
    5.4.2 直线电机往复泵的虚拟装配  67-70
第6章结论及展望  70-72
  6.1 结论  70-71
  6.2 需要进一步研究的问题  71-72
参考文献  72-75
附录  75-80
致谢  80-81
个人简历、在学期间的研究成果  81

直线电机往复泵工作理论研究与结构设计

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