一种脉冲式注浆泵注浆将结构的设计
摘 要 注浆泵是将浆液沿管道输送到注浆位置的工程机械，是多种工程施工的重要配套设备。泵输出的高压浆液可以隔断水源，加固修建机体，封堵裂痕等。它普遍应用于煤矿、桥梁、地道、水力等工程。尤其是最近一些年由于城市建设的快速发展,很多城市建设项目也由本来的地上逐步发展为地下开辟。 本文中研发的脉冲式注浆泵，就是利用脉冲式注浆过程中浆液的压力波动性在岩石或土层缝隙中形成的水击、“水劈”作用。它能有效改善岩石或土层缝隙内部孔隙、裂隙的张开性，沟通性和在岩石或土层内部产生新的、相互关联的裂隙网。并且提供浆液在岩石或土层内部渗透的通道,有效改善岩石或土层缝隙对浆液的渗透性。它还能提供浆液进入岩石或土层缝隙、特别是浆液进入岩石或土层内部微细孔裂隙的通道,达到优良的注浆，堵水、弥补缝隙、牢固等注浆目的。这样就能很好地解决岩石或土层缝隙注浆，特别是低渗透性、高硬度难注浆岩石层裂缝的注浆工作，使岩石或土层缝隙的注浆施工质量达到了一个新水平，填补我国在岩石或土层缝隙注浆这一技术领域的空白。
目 录
第一章 绪论 1
1.1国外注浆泵的发展历程及研究现状 1
1.2 国内注浆泵的发展 1
第二章 毕业设计的研究内容 2
2.1毕业设计的内容 2
2.1.1 课题依据： 2
2.1.2 任务要求： 2
第三章 脉冲式注浆泵总体方案设计 3
3.1 总体方案的设计和选择 3
3.2 总体方案描述 4
第四章 泵体的设计与计算 5
4.1泵的额定冲次n 5
4.2泵的冲程长度 5
4.3吸入管线的设计 6
4.5浆管的选择 6
4.6 缸套材料选择与强度计算 7
4.6.1缸筒的计算 7
4.7活塞杆的设计 8
4.7.1活塞的结构 9
4.7.2活塞杆的校核 9
第五章 其他元件的选择与设计 10
5.1 三相异步交流电动机型号的选择 10
5.2轴承、密封圈等零件的选择的 11
总结 12
致谢 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
参考文献 14
第一章 绪论
1.1国外注浆泵的发展历程及研究现状
注浆泵的研究在国外起步比较靠前，在研发和制造比较先进。在欧洲，注浆泵技术发展最快最成熟的国家是德国。第一台被顺利应用到实际工作中的注浆泵就是在德国这个国家，这一事件对注浆泵的起步和发展打下了坚实的基础；第一台机械式的注浆泵是一九三二年荷兰研发出来的，这台机器向我们讲述了它的结构和原理，为以后的注浆泵的研究和发展打下了坚实的地基。跟着科学技术的前进，注浆泵来去换向的驱动体例也从当初的通过机械来驱动机器到现在的电子和机器一体化情势。世界上第一台由液压驱动的注浆泵是由施维英公司生产打造的，它凭借着排量大、振动较小并且能实现无级调速等优势。这些优势让注浆泵进入了迅速的发展阶段。德国在现代制造的液压驱动的注浆泵最大排量为每小时一百五十九立方米。泵送工作横向长度达到一千六百米。纵向长度达到四百米。美国有许多大型注浆泵生产商类，近似的有汤姆逊公司就可以制造很多种类的注浆产品，日本当代也培养了很多的能够制造这一类型注浆泵的大企业，近似的像：三菱重工，极东开发等。
1.2 国内注浆泵的发展
我们国家在上世纪1950年,后开始从外国进口注浆泵，然后到上世纪1980年开始较为广泛地普及使用注浆泵。今朝，中国有十几家出产制造注浆泵的公司，大概的年系统产出为600台，这些泵主要由安徽星马，中联重工，上海普斯特，辽宁海诺和三一重工出产，系统占所有总出系统的95%。。也有各种不同型号的泵车，高度范围有20米到50米不等，我国生产的泵车，其高度普遍小于37米。我国固然起点比较低，但成长相对较快，引入欧洲制造工艺然后自己进行研发和制造。当前国内相对热门，并且销量和使用比较广泛的泵送液压系统有三种类型，其中一种类型的是主要由三一重工所制造的全液压液控换向系统；第二种类型的是采用电信号换向，大部分是中联重科在制造和使用；第三个类型的是大部分使用于泵车上的闭式系统，它的优点是当他改变方向的时候冲击力比较小，缺点是它的制造价格比较昂贵。全世界，注浆泵方面的销售量在机械销售这一行业所占比例只有百分之三，但是这种比例在中国却占到了百分之十。 第二章 毕业设计的研究内容
2.1毕业设计的内容
2.1.1 课题依据：
在一些涉及到注浆的工程中，注浆泵扮演着十分重要的角色，它被大范围的使用于稳定崩碎的岩石，弥补裂缝。在注浆的过程中会产生许多影响施工效率和危险系数的因素，因此注浆泵的性能显得格外重要。注浆的原理就是把处理好的浆注入裂缝中，达到修补的作用。但是在此过程中可能产生其他缝隙，所以会造成在注浆的时候浆压快速增大或减小，这些问题是决定注浆泵必须包含的以下功能的因素：（一）它的排量的上限与下限需要相差较大，上限要达到下线的八到十倍。（二）它的压力必须要能够稳定在合适的范围，调控起来要方便。（三）设备必须要使用起来灵活简单，并且质量要值得信赖。
目前，市场上所有的注浆泵几乎都是基于上述工作性能设计的，没有考虑到振动与冲击对注浆过程中所造成的问题，特别是对于一些细小裂缝（如煤气层裂缝）的封堵。本课题研发的脉冲式注浆泵，就是利用脉冲式注浆过程中浆液的压力波动性在岩石或土层缝隙中形成的水击、“水劈”作用，有效改善岩石或土层缝隙内部孔隙、裂隙的张开性，沟通性和在岩石或土层内部产生新的、相互关联的裂隙网,提供浆液在岩石或土层内部渗透的通道,有效改善岩石或土层缝隙对浆液的渗透性,提供浆液进入岩石或土层缝隙、特别是浆液进入岩石或土层内部微细孔裂隙的通道,从而实现优良的注浆堵水、填充空隙、加固破碎岩层等注浆目的，很好地解决岩石或土层缝隙注浆，特别是低渗透性、高硬度难注浆岩石层裂缝的注浆工作，使岩石或土层缝隙的注浆施工质量达到了一个新水平，填补我国在岩石或土层缝隙注浆这一技术领域的空白。
2.1.2 任务要求：
1.完成外文资料翻译一份（5000汉字左右）；
2.完成调研报告一份（1000字左右）；
3.完成专题综述报告一份（2000字左右）；
4.完成脉冲式注浆泵的理论设计、分析与仿真；
5.完成毕业设计说明书一份（≥8000字）；
6.完成相关图纸（≥4张零号图，其中至少有一张1号CAD图）；
7.参数设置: 额定压力10MPa 额定流量20L/min
第三章 脉冲式注浆泵注浆结构方案设计
3.1 方案的设计和选择
根据课题依据中的描述可知，如果想使浆液能够产生波动性，必须要求泵在出浆的过程中是脉冲式的。即活塞的运动是脉冲式的。这样考虑到脉冲式注浆泵与其他注浆泵的区别是在于怎样产生脉冲。结合所学知识，可以有一下两种总体设计的方案。
方案一：利用液压驱动装置。利用油泵产生的高压再配合上阀门的开关来实现活塞的脉冲。这种需要满足一些特定的条件，例如：液压的源头必须要是专用的，要有较大的起重设备以及宽阔的摆放地方。
目 录
第一章 绪论 1
1.1国外注浆泵的发展历程及研究现状 1
1.2 国内注浆泵的发展 1
第二章 毕业设计的研究内容 2
2.1毕业设计的内容 2
2.1.1 课题依据： 2
2.1.2 任务要求： 2
第三章 脉冲式注浆泵总体方案设计 3
3.1 总体方案的设计和选择 3
3.2 总体方案描述 4
第四章 泵体的设计与计算 5
4.1泵的额定冲次n 5
4.2泵的冲程长度 5
4.3吸入管线的设计 6
4.5浆管的选择 6
4.6 缸套材料选择与强度计算 7
4.6.1缸筒的计算 7
4.7活塞杆的设计 8
4.7.1活塞的结构 9
4.7.2活塞杆的校核 9
第五章 其他元件的选择与设计 10
5.1 三相异步交流电动机型号的选择 10
5.2轴承、密封圈等零件的选择的 11
总结 12
致谢 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
参考文献 14
第一章 绪论
1.1国外注浆泵的发展历程及研究现状
注浆泵的研究在国外起步比较靠前，在研发和制造比较先进。在欧洲，注浆泵技术发展最快最成熟的国家是德国。第一台被顺利应用到实际工作中的注浆泵就是在德国这个国家，这一事件对注浆泵的起步和发展打下了坚实的基础；第一台机械式的注浆泵是一九三二年荷兰研发出来的，这台机器向我们讲述了它的结构和原理，为以后的注浆泵的研究和发展打下了坚实的地基。跟着科学技术的前进，注浆泵来去换向的驱动体例也从当初的通过机械来驱动机器到现在的电子和机器一体化情势。世界上第一台由液压驱动的注浆泵是由施维英公司生产打造的，它凭借着排量大、振动较小并且能实现无级调速等优势。这些优势让注浆泵进入了迅速的发展阶段。德国在现代制造的液压驱动的注浆泵最大排量为每小时一百五十九立方米。泵送工作横向长度达到一千六百米。纵向长度达到四百米。美国有许多大型注浆泵生产商类，近似的有汤姆逊公司就可以制造很多种类的注浆产品，日本当代也培养了很多的能够制造这一类型注浆泵的大企业，近似的像：三菱重工，极东开发等。
1.2 国内注浆泵的发展
我们国家在上世纪1950年,后开始从外国进口注浆泵，然后到上世纪1980年开始较为广泛地普及使用注浆泵。今朝，中国有十几家出产制造注浆泵的公司，大概的年系统产出为600台，这些泵主要由安徽星马，中联重工，上海普斯特，辽宁海诺和三一重工出产，系统占所有总出系统的95%。。也有各种不同型号的泵车，高度范围有20米到50米不等，我国生产的泵车，其高度普遍小于37米。我国固然起点比较低，但成长相对较快，引入欧洲制造工艺然后自己进行研发和制造。当前国内相对热门，并且销量和使用比较广泛的泵送液压系统有三种类型，其中一种类型的是主要由三一重工所制造的全液压液控换向系统；第二种类型的是采用电信号换向，大部分是中联重科在制造和使用；第三个类型的是大部分使用于泵车上的闭式系统，它的优点是当他改变方向的时候冲击力比较小，缺点是它的制造价格比较昂贵。全世界，注浆泵方面的销售量在机械销售这一行业所占比例只有百分之三，但是这种比例在中国却占到了百分之十。 第二章 毕业设计的研究内容
2.1毕业设计的内容
2.1.1 课题依据：
在一些涉及到注浆的工程中，注浆泵扮演着十分重要的角色，它被大范围的使用于稳定崩碎的岩石，弥补裂缝。在注浆的过程中会产生许多影响施工效率和危险系数的因素，因此注浆泵的性能显得格外重要。注浆的原理就是把处理好的浆注入裂缝中，达到修补的作用。但是在此过程中可能产生其他缝隙，所以会造成在注浆的时候浆压快速增大或减小，这些问题是决定注浆泵必须包含的以下功能的因素：（一）它的排量的上限与下限需要相差较大，上限要达到下线的八到十倍。（二）它的压力必须要能够稳定在合适的范围，调控起来要方便。（三）设备必须要使用起来灵活简单，并且质量要值得信赖。
目前，市场上所有的注浆泵几乎都是基于上述工作性能设计的，没有考虑到振动与冲击对注浆过程中所造成的问题，特别是对于一些细小裂缝（如煤气层裂缝）的封堵。本课题研发的脉冲式注浆泵，就是利用脉冲式注浆过程中浆液的压力波动性在岩石或土层缝隙中形成的水击、“水劈”作用，有效改善岩石或土层缝隙内部孔隙、裂隙的张开性，沟通性和在岩石或土层内部产生新的、相互关联的裂隙网,提供浆液在岩石或土层内部渗透的通道,有效改善岩石或土层缝隙对浆液的渗透性,提供浆液进入岩石或土层缝隙、特别是浆液进入岩石或土层内部微细孔裂隙的通道,从而实现优良的注浆堵水、填充空隙、加固破碎岩层等注浆目的，很好地解决岩石或土层缝隙注浆，特别是低渗透性、高硬度难注浆岩石层裂缝的注浆工作，使岩石或土层缝隙的注浆施工质量达到了一个新水平，填补我国在岩石或土层缝隙注浆这一技术领域的空白。
2.1.2 任务要求：
1.完成外文资料翻译一份（5000汉字左右）；
2.完成调研报告一份（1000字左右）；
3.完成专题综述报告一份（2000字左右）；
4.完成脉冲式注浆泵的理论设计、分析与仿真；
5.完成毕业设计说明书一份（≥8000字）；
6.完成相关图纸（≥4张零号图，其中至少有一张1号CAD图）；
7.参数设置: 额定压力10MPa 额定流量20L/min
第三章 脉冲式注浆泵注浆结构方案设计
3.1 方案的设计和选择
根据课题依据中的描述可知，如果想使浆液能够产生波动性，必须要求泵在出浆的过程中是脉冲式的。即活塞的运动是脉冲式的。这样考虑到脉冲式注浆泵与其他注浆泵的区别是在于怎样产生脉冲。结合所学知识，可以有一下两种总体设计的方案。
方案一：利用液压驱动装置。利用油泵产生的高压再配合上阀门的开关来实现活塞的脉冲。这种需要满足一些特定的条件，例如：液压的源头必须要是专用的，要有较大的起重设备以及宽阔的摆放地方。
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