一种脉冲式注浆泵泵体结构的设计(附件)
摘 要本课题研究的注浆泵是将浆液用管道输到需要注浆的位置的机械装置，是非常常用的工程设备。注浆泵在高压下输出的浆液可以劈断水流，封堵裂缝等。它常用于煤矿、桥梁、隧道等工程建设中。在地下工程如巷道、硐室等施工或使用过程中，遇到含水层或高地压情况，岩体受影响表现出较为元弱的性质，容易导致围岩变形、局部坍塌等情况，威胁到人员、设备安全，耽误正常生产。本文研究的脉冲式注浆方法，适用于一般的隧道、巷道支护工程。向施工好的注浆钻孔内插入与钻孔深度相等的注浆管，注浆管内端接触孔底，外端通过控制阀与注浆软管相连，在注浆软管上连接脉冲式注浆系统，通过换向阀交替导通高、低压浆液，实现脉冲式注浆，随注浆时间增加，浆液注入速度减慢，观测流量表的示数变化，当浆液不再流动时，停止注浆。利用脉冲压力是浆液具有更大的流速及冲击力，扩大岩体原有裂隙隙宽，开启闭合裂隙，增加浆液流通的通道，产生强烈的渗透作用，扩大浆液扩散半径，提高空隙的充填率。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,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。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 世界上注浆技术的发展历程及研究现状 1
1.2国内注浆技术的发展历程 2
第二章 毕业设计的研究内容 3
2.1毕业设计的任务内容 3
2.1.1 毕业设计课题根据 3
2.1.2 毕业设计任务要求 3
第三章 脉冲式注浆泵的总体设计方案 5
3.1 脉冲式注浆泵总体方案的选择 5
3.2 脉冲式注浆泵总体方案的描述 5
3.2.1 脉冲式注
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
浆泵的图纸描述 5
3.2.2 脉冲式注浆泵的总体描述 7
第四章 泵体结构的设计与计算 8
4.1泵体概述 8
4.1.1 泵体的主要功能 8
4.1.2 泵体的功能分类 8
4.1.3 泵体的制造方法分类 8
4.2 脉冲式注浆泵泵体结构设计 9
4.2.1 泵体的制造及材料选用 9
4.2.2 泵体结构参数的选择 10
4.3 泵体装配结构设计 11
第五章 吸浆管道与排浆管道的设计与计算 13
5.1吸浆管的直径计算 13
5.2排浆管直径计算 13
5.3浆管的选择 13
第六章 其他元件的选择与设计 14
6.1三相异步交流电动机型号的选择 14
结束语 16
致 谢 17
参考文献 18
第一章 绪论
1.1 世界上注浆技术的发展历程及研究现状
注浆技术的发展不过百年时间。1802年法国首次在修复挡潮闸是用了注浆法，英国更是于1865首创“注浆”一词，1882年~1920年间气动注浆机和水玻璃氯化钙浆液相继问世。二十世纪四十年代以来，各种新的化学性的浆液和改性水泥浆液纷纷出现，并将注浆技术抬升到一个巅峰。国内外都是采用注浆的方法来解决堵水、加固围岩的问题。注浆是指利用气压、液压的相关原理，使用管道把浆液注入地层中，浆液会以以填充、渗透等方式，挤走水分和空气后将之代替，经由人工控制，浆液将土粒或裂隙胶凝成一个整体，形成一个防水性能强和化学稳定性良好的“结石体”，达到工程对岩体处理的目的。
1824年名为波特兰的水泥问世，水泥便成为工程建设中主要的注浆材料。但是，一般的水泥颗粒直径很大，所以只能用来浇筑直径大于0.2~0.3mm孔洞。因此，只有把水泥颗粒做细才能提高其可灌性。国为一些国家研制出了一种超细水泥，可以灌注极细的细砂和岩石的微细裂隙，是一种非常有前途的注浆材料。1980，美国发现的AC400浆材料，在1982中国发现ACMS浆料，这种浆料的毒性很小（只有1%的丙二醇缩合毒性），是一种理想的防渗材料。日本开发的非碱性硅酸盐泥浆材料，对地下水不产生碱性污染，低粘度，高凝胶强度，更好的耐久性，不会改变地下水的PH值。
而对于注浆装置，即注浆泵的研究在国外起步比较早，技术也相对比较先进。欧洲乃至世界上最先发展的国家是德国。第一台在实际工程建设中得到应用的注浆泵就是德国生产的，可以说对世界注浆领域做出了巨大的贡献。世界上第一台机械师注浆泵在1932年的荷兰被制造出来并被应用于工程建设，它的构造以及工作原理被视为经典，对之后的机械是注浆泵的研究产生了巨大的影响。科技日新月异，机电一体化技术的研究与发展对注浆泵的发展起到了重要的推动作用，机电一体化技术被广泛应用于注浆泵作为其驱动方式。经过努力，施维英公司制造出了全世界第一台能够完全实现无极调速的注浆泵。使得注浆泵的发展又上了一台阶。德国目前可以制造的液压驱动的最大排量为每小时159立方米的注浆泵。泵送水平距离可达1600米。泵送垂直距离可达400米。
1.2国内注浆技术的发展历程
国内的注浆技术最早应用于煤矿工程，从60年代后，很多的无机有机浆材料逐一被研究出来，并渐渐形成了完整的、成体系的注浆理论。进入二十一世纪后，注浆技术与理论迎来了鼎峰时期，包括注浆浆材、注浆设备以及其配套设备都得到了极大地发展。注浆技术近年来都用于岩土工程的建设中，社会效益明显，但注浆技术和理论本身还有很多的缺陷，还需工程技术人员们不断地更新发展。
目前的煤矿工程建设所用的注浆材料多是水泥类浆材，这种现状的原因是此浆材易得且便宜，但由于其在实际应用中并不能很好地防渗透，故效果一般，而且因其颗粒的属性，实际工程应用中很难进入细微的裂隙中，所以并不适合有些工程建设场合。
注浆设备组成中的关键设备即注浆泵，我国直到上世纪八十年代都是从国外引进注浆泵，那时候我们国家还并不具备自主研发的技术。目前中联重工、三一重工、辽宁海诺、安徽星马、上海普斯特这5个企业在国内注浆泵研发与制造领域处于领头的地位，总生产约600辆，产量占全行业的95%。电动调速高压注浆泵在国内注浆领域占主导地位，但因其较重，不方便使用。最近国内还开发出了用乳化液驱动的双液注浆泵，优点是能够输送诸多浆材，但因其有必须需要乳化液驱动的缺点，故使用也是不方便的。
第二章 毕业设计的研究内容
2.1毕业设计的任务内容
2.1.1 毕业设计课题根据
注浆施工中所依赖的关键性设备即注浆泵，主要在煤矿及地下工程中被用来堵水防渗，加固岩体。注浆泵构造是否合理、性能是否优良、质量是否过硬都决定着注浆泵应用时是否安全高效。注浆主要是为了防渗透、堵水、加持岩体还可以纠正建造中的歪斜。注浆机理包括填充方法注浆、压密方法注浆、渗透方法注浆、和劈裂方法注浆。注浆材料有粗细之分，包括颗粒浆材和化学性浆材，粒状浆材用的最普遍的就是水泥浆材，化学性浆材又分为水玻璃和高分子注浆材。对注浆方法和注浆理论的研究可以总结出注浆泵的大致的性能，即应具备很大的排量控制范围，最好能实现无级调控、应具备易操作，安全措施齐全的要求、还必须具备易操作的压力控制装置。
目前市场上的注浆泵大都存在问题，诸如注浆压力达不到设计最高值、变矩器油温过高、临时停泵不易启动、由于注浆工程中各种不易观察到的复杂的工作条件,想对情景模拟不易实现,所以注浆技术的研究相对于其他工程技术很是落后。并且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“浆液压进岩石或土层缝隙并且填满压实”的有利作用，特别是对于一些细小裂缝的封堵。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，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。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 世界上注浆技术的发展历程及研究现状 1
1.2国内注浆技术的发展历程 2
第二章 毕业设计的研究内容 3
2.1毕业设计的任务内容 3
2.1.1 毕业设计课题根据 3
2.1.2 毕业设计任务要求 3
第三章 脉冲式注浆泵的总体设计方案 5
3.1 脉冲式注浆泵总体方案的选择 5
3.2 脉冲式注浆泵总体方案的描述 5
3.2.1 脉冲式注
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
浆泵的图纸描述 5
3.2.2 脉冲式注浆泵的总体描述 7
第四章 泵体结构的设计与计算 8
4.1泵体概述 8
4.1.1 泵体的主要功能 8
4.1.2 泵体的功能分类 8
4.1.3 泵体的制造方法分类 8
4.2 脉冲式注浆泵泵体结构设计 9
4.2.1 泵体的制造及材料选用 9
4.2.2 泵体结构参数的选择 10
4.3 泵体装配结构设计 11
第五章 吸浆管道与排浆管道的设计与计算 13
5.1吸浆管的直径计算 13
5.2排浆管直径计算 13
5.3浆管的选择 13
第六章 其他元件的选择与设计 14
6.1三相异步交流电动机型号的选择 14
结束语 16
致 谢 17
参考文献 18
第一章 绪论
1.1 世界上注浆技术的发展历程及研究现状
注浆技术的发展不过百年时间。1802年法国首次在修复挡潮闸是用了注浆法，英国更是于1865首创“注浆”一词，1882年~1920年间气动注浆机和水玻璃氯化钙浆液相继问世。二十世纪四十年代以来，各种新的化学性的浆液和改性水泥浆液纷纷出现，并将注浆技术抬升到一个巅峰。国内外都是采用注浆的方法来解决堵水、加固围岩的问题。注浆是指利用气压、液压的相关原理，使用管道把浆液注入地层中，浆液会以以填充、渗透等方式，挤走水分和空气后将之代替，经由人工控制，浆液将土粒或裂隙胶凝成一个整体，形成一个防水性能强和化学稳定性良好的“结石体”，达到工程对岩体处理的目的。
1824年名为波特兰的水泥问世，水泥便成为工程建设中主要的注浆材料。但是，一般的水泥颗粒直径很大，所以只能用来浇筑直径大于0.2~0.3mm孔洞。因此，只有把水泥颗粒做细才能提高其可灌性。国为一些国家研制出了一种超细水泥，可以灌注极细的细砂和岩石的微细裂隙，是一种非常有前途的注浆材料。1980，美国发现的AC400浆材料，在1982中国发现ACMS浆料，这种浆料的毒性很小（只有1%的丙二醇缩合毒性），是一种理想的防渗材料。日本开发的非碱性硅酸盐泥浆材料，对地下水不产生碱性污染，低粘度，高凝胶强度，更好的耐久性，不会改变地下水的PH值。
而对于注浆装置，即注浆泵的研究在国外起步比较早，技术也相对比较先进。欧洲乃至世界上最先发展的国家是德国。第一台在实际工程建设中得到应用的注浆泵就是德国生产的，可以说对世界注浆领域做出了巨大的贡献。世界上第一台机械师注浆泵在1932年的荷兰被制造出来并被应用于工程建设，它的构造以及工作原理被视为经典，对之后的机械是注浆泵的研究产生了巨大的影响。科技日新月异，机电一体化技术的研究与发展对注浆泵的发展起到了重要的推动作用，机电一体化技术被广泛应用于注浆泵作为其驱动方式。经过努力，施维英公司制造出了全世界第一台能够完全实现无极调速的注浆泵。使得注浆泵的发展又上了一台阶。德国目前可以制造的液压驱动的最大排量为每小时159立方米的注浆泵。泵送水平距离可达1600米。泵送垂直距离可达400米。
1.2国内注浆技术的发展历程
国内的注浆技术最早应用于煤矿工程，从60年代后，很多的无机有机浆材料逐一被研究出来，并渐渐形成了完整的、成体系的注浆理论。进入二十一世纪后，注浆技术与理论迎来了鼎峰时期，包括注浆浆材、注浆设备以及其配套设备都得到了极大地发展。注浆技术近年来都用于岩土工程的建设中，社会效益明显，但注浆技术和理论本身还有很多的缺陷，还需工程技术人员们不断地更新发展。
目前的煤矿工程建设所用的注浆材料多是水泥类浆材，这种现状的原因是此浆材易得且便宜，但由于其在实际应用中并不能很好地防渗透，故效果一般，而且因其颗粒的属性，实际工程应用中很难进入细微的裂隙中，所以并不适合有些工程建设场合。
注浆设备组成中的关键设备即注浆泵，我国直到上世纪八十年代都是从国外引进注浆泵，那时候我们国家还并不具备自主研发的技术。目前中联重工、三一重工、辽宁海诺、安徽星马、上海普斯特这5个企业在国内注浆泵研发与制造领域处于领头的地位，总生产约600辆，产量占全行业的95%。电动调速高压注浆泵在国内注浆领域占主导地位，但因其较重，不方便使用。最近国内还开发出了用乳化液驱动的双液注浆泵，优点是能够输送诸多浆材，但因其有必须需要乳化液驱动的缺点，故使用也是不方便的。
第二章 毕业设计的研究内容
2.1毕业设计的任务内容
2.1.1 毕业设计课题根据
注浆施工中所依赖的关键性设备即注浆泵，主要在煤矿及地下工程中被用来堵水防渗，加固岩体。注浆泵构造是否合理、性能是否优良、质量是否过硬都决定着注浆泵应用时是否安全高效。注浆主要是为了防渗透、堵水、加持岩体还可以纠正建造中的歪斜。注浆机理包括填充方法注浆、压密方法注浆、渗透方法注浆、和劈裂方法注浆。注浆材料有粗细之分，包括颗粒浆材和化学性浆材，粒状浆材用的最普遍的就是水泥浆材，化学性浆材又分为水玻璃和高分子注浆材。对注浆方法和注浆理论的研究可以总结出注浆泵的大致的性能，即应具备很大的排量控制范围，最好能实现无级调控、应具备易操作，安全措施齐全的要求、还必须具备易操作的压力控制装置。
目前市场上的注浆泵大都存在问题，诸如注浆压力达不到设计最高值、变矩器油温过高、临时停泵不易启动、由于注浆工程中各种不易观察到的复杂的工作条件,想对情景模拟不易实现,所以注浆技术的研究相对于其他工程技术很是落后。并且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“浆液压进岩石或土层缝隙并且填满压实”的有利作用，特别是对于一些细小裂缝的封堵。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，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。
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