1、 毕业设计 (论文 ) 题 目 名 称 注聚泵高压液压缸的设计 系 部 * 专 业 班 级 * 学 生 姓 名 * 指 导 教 师 * 辅 导 教 师 * 时 间 2014 年 10 月 至 2015 年 6 月 目 录 任务书 .错误 !未定义书签。 开题报告 .错误 !未定义书签。 指导教师审查意见 . III 评阅教师评语 . IV 答辩会议记录 . V 中文摘要 .错误 !未定义书签。 外文摘要 .错误 !未定义书签。 前言 . 1 1 绪论 . 2 1.1 课题研究的目的及意义 . 2 1.2 国内外液压技术研究现状 及发展趋势 . 2 1.3 本课题研究内容 . 3 2 系统方案设
2、计 . 3 2.1 目前液压驱动的传统方式 . 3 2.2 两种方案的比较 . 6 2.3 一种新的方案 . 6 3 主要参数计算 . 8 3.1 设计参数 . 8 3.2 主要参数的计算 . 8 4 液压缸主要零件的结构、材料、及技术要求 . 10 4.1 缸筒 . 10 4.2 活塞 . 15 4.3 活塞杆 . 17 4.4 活塞与活塞杆的密封 . 20 4.5 活塞杆的导向、防尘和密封 . 20 4.6 端盖 . 24 4.7 缓冲装置 . 26 4.8 排气装置 . 30 4.9 油口尺寸 . 31 4.10 单向阀 . 31 5 液压系统中其他元件的确定 . 32 5.1 液压泵的
3、确定 . 32 5.2 电机功率的确定及选型 . 33 5.3 阀的选型 . 34 5.4 压力表的选型 . 34 5.5 过滤器的选型 . 35 5.6 油箱的选型 . 35 5.7 蓄能器容积的确定与选型 . 35 6 总结 . 36 参考文献 . 37 致谢 . 38* 毕业设计（论文）开题报告 题 目 名 称 注聚泵高压液压缸的设计 系 部 * 专 业 班 级 * 学 生 姓 名 * 指 导 教 师 * 辅 导 教 师 * 开题报告时间 2014 年 11 月 20 日 II 注聚泵高压液压缸的设计 一、题目来源 本次论文的题目来自社 会实践。 二、研究（设计）目的和意义 石油是一种非
4、再生的能源， 被誉为现代工业的血液， 是国家的重要战略物资 ， 关系到国民经济的全局。 提高 石油采收率不仅是石油工业界，而且是整个社会关 心的问题。 聚合驱技术经 “ 七五 ” 以来的攻关研究，已经历了先导试验阶段，工业化试验阶段，最终发展到大规模推广应用阶段， 逐步发展成一种成熟的提高采收率技术。我国聚合物驱规 模及年增油量己居世界首位，许多研究成果为世界领先水平。 聚合物驱主要是向注入水中添加增稠剂。目前常用的聚合物是聚丙烯酞胺和生物聚合物。聚合物注入油层后，将会产生两项重要的作用：一是增加水相粘度，二是因聚合物的滞留引起油层渗透率下降。两项共同作用的结果是引起聚合物水溶液在油层 的中的
5、流度明显下降，扩大波及体积，改善驱油效率。在进行聚合物注入的过程中， 有一个很中要的环节就是要把聚合物注入到井中。在驱注过程中，聚合物用量量大以 及聚合物液特殊的工艺要求，油田迫切需要开 发一种流量大、速度均匀、高效节能、 寿命长、排量可调、易于维护和操作的新型液压注聚泵。 毕业设计涉及的内容比较多，它是基础课、技术基础课以及专业课的综合，是在学完机械设计制造及其自动化专业的全部课程，并进行了专业生产实习的基础上进行的，是我们对所学的所有课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的四年大学生活中占有重要的地位。 毕业设计使我们能综合运用机械设计课程和其他先修课程
6、的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。通过设计实践，逐步树立正确的设计思想 ，增强创新意识和竞争意识，熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和及决问题的能力。通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关资料，进行全面的机械设计基本技能的训练。 II 三、研究的主要参考文献及资料名称 1 李芳民 .工程机械液压与液力传动 M.北京：人民交通出版社 .2000 2 许贤良 .液压传动系统 M.北京：国防工业出版社 .2008.5 3 王昆 .机械设计课程设计 M.武汉：华中理工大学出版社， 2008.1 4 纪明刚 .机械设计 M.北京：高等教育出 版社
7、.2008.6 5 张奕 .工程机械液压系统分析及故障诊断 M.北京：人民交通出版社 .2008 6 闻邦椿 .机械设计手册 M.北京：机械工业出版社 .2010.1 7 张利平 .液压站 M.北京：化学工业出版社， 2008.1 8 赵程 .杨建民主编 .机械工程材料及其成形技术 M.机械工业出版社 .2009 9 张展主编 .实用机械传动手册 M.科学出版社 .1993 10 朱冬梅 .何建英主编 .画法几何及机械制图 M.高等教育出版社 .2 第 6版 .2008 11 孙恒 .陈作模主编 .机械原理 M.第七版 .高等教育出版社 12 李卓球 .侯作富主编 .理论力学 M.第 2 版
8、.武汉理工大学出版社 13 侯作富 .胡述龙主编 .材料力学 M.第 2 版 .武汉理工大学出版社 14 冯清秀 .邓星钟主编 .机电传动控制 M.第五版 .华中科技大学出版社 四、 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向 随着注聚工艺技术的不断发展，设备国产化率及各项技术指标均达到了国内先进 水平。机械设备的国产化率达 100%，注聚泵的粘度保留率达到 97% 99%，注聚系统 的粘度保 留率达到 90%以上，设备运行时率达到 95%以上。经大规模推广应用取 得了 良好的经济效益，截止到 2000 年底，胜利油田的注聚工程仅设备国产化一项，节约工程投资约 2.3亿元 ， 已累积增油 200 万
9、 t。 自 1994 年开始，针对注聚泵的保粘率及运行可靠性技术指标，提出如下改进措 施，并取得了显著的效果。提高注聚泵保粘率的五项措施：一是降低泵速可以减少泵阀对聚合物分子链的剪切次数，从而减少了聚合物液的机械降解；二是在保证阀门无 撞击的条件下，尽量增大阀门的开启高度，以降低阀隙流速，减少流体阻力；三是 在结构设计上要尽量降低阀门的关闭速度；四是液缸体组件设计要保证流道圆 滑畅通，无急剧放大与收缩 。 目前，广泛使用的常规机械式曲柄连杆传动的三柱塞注聚泵，其工作原理是： 柴油机或电动机输出的机械能通过机械减速，再通过曲轴连杆机构带动活塞进行往复运动，实现吸液和排液。由于曲轴连杆机构决定了活
10、塞的运动速度近似于正弦曲线变化，所以存在II 着结构比较复杂、柱塞冲程短与冲次高的缺陷。高速度移动的柱塞增加了对高分子聚合物分子链剪切次数，提高了聚合物液的机械降解，降低了聚合物的工作效能，增加了生产成本。该装置另一较大弱点是排量调整范围小。 而每口井所需聚 合物是不同的，聚合物单价很高，过量注人，加大了生产成本。 现在出现了一种新型的注聚泵。是采用液压缸驱动来实现注聚的。液压注聚泵 以全液压驱动方式直接吸入和排出液体 ,实现活塞的匀速直线运动 ,达到吸入和排出 流量恒定 ,实现了注聚泵运动特性和动力特性的两大突破。具体讲有这些优点：（ 1） 使往复泵的活塞匀速运动，排出的液体压力、流量相对稳
11、定 ； （ 2）很容易实现长冲程、 低冲次，降低泵元件的疲劳，延长泵的使用寿命；（ 3）很容易实现无级调速；（ 4）可 将单台泵的功率做得很大。液压注聚泵已经成为国内外往复泵研究 和发展的重要方向 之一。 五、主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路 5.1 主要研究内容 （ 1）液压系统方案设计 （ 2）液压缸设计计算 （ 3）蓄能器参数计算 （ 4）泵流量计算 （ 5）电机功率计算及选型 重点部分是液压系统方案的设计与液压缸的设计计算。 5.2 关键问题 由于广 泛使 用的常规机 械式 曲柄连杆传 动的 三柱塞注聚 泵中 曲轴连杆机 构决 定 了活塞的运动速度近似于正弦曲线变化，所以存
12、在着结构比较复杂、柱塞冲程短与冲次高的缺陷。高速度移动的柱塞增加了对高分子聚 合物分子链剪切次数，提高了聚合物液的机械降解，降低了聚合物的工作效能，增加了生产成本。所以本次设计应该解决的主要问题是活塞的运动速度近似于正弦曲线变化。解决了这个问题就可以降低聚 合物液的机械降解，提高聚合物的工作效能，减少生产成本。 5.3解决思路 （ 1）首先确定方案。 VI （ 2）根据所确定的系统方案，进行液压缸的参数计算。主要就是计算液压缸内径， 活塞杆直径，液压缸工作行程和缸盖厚度等，同时要进行结构的设计。 （ 3）根据所确定的系统方案，进行蓄能器参数计算 ,主要计算容积；进而选择蓄能 器的型号。 （ 4
13、）根据所 确定的系统方案，进行泵流量计算。主要计算泵的理论流量等 （ 5）根据泵的流量与压力来确定电动机的功率，进而选择电机型号。 （ 6）根据前面所得到的参数进行绘图 六、完成毕业设计（论文）所必须具备的工作条件 （ 1) 相关参考文献 (2) 指导老师建议 (3) 需用到的绘图工具 七、预期成果（达到目标） 通过本次的毕业设计，充分了解了 液压缸 的结构与运行状态，并学会了如何查询相关的资料与文献， 还要能够熟练掌握基本的绘图知识与能力。 八、工作的主要阶段、进度与时间安排 第一阶段： 2015 年 03 月 11 日 2015 年 03 月 20 日，查阅文献资料，完成开题报告； 第二阶
14、段： 2015 年 03 月 21 日 2015 年 4 月 30 日，拟定系统方案，液压缸主要零件的参数计算与校核； 第三阶段： 2015 年 05 月 1 日 2015 年 05 月 10 日，绘制相关图纸； 第四阶段： 2015 年 04 月 31 日 2015 年 05 月 20 日，对设计内容进行修改完善，撰写论文； 第五阶段： 2015 年 5 月 21 日 2015 年 6 月 1 日，完成毕业论文，准备毕业设计答辩。 九、指导教师审查意见 VII 注聚泵高压液压缸的设计 * 摘要 此次设计任务是对注聚泵高压液压缸的设计。由于聚合物驱技术在油田生产中是一种重要的提高油田采收率技术
15、，但在驱注过程中，聚合物用量较大以及聚合物液特殊的工艺要求，油田迫切需要开发一种流量大、速度均匀、高效节能、寿命长、排量可调、易于维护和操作的新型液压注聚泵。 本文设计 的新型液压注聚泵， 是利用液压缸来驱动 注聚泵直接吸入和排出液体 ,使 活塞匀速直线运动 ,达到吸入和排出流量恒定 ,实现注聚泵 工作速度均匀，从而满足油田生产需求。由于本文的主要内容是液压缸的设计， 因此 首先根据系统方案设计，确定液 压缸的作用形式；其次由于被选择的是双作用液压缸，其对密封要求较高，因此 需要对液压缸 缸筒、活塞、活塞杆等主要零件 进行 参数的计算、校核及制作材料与结构形式的选择 ， 从而能够满足系统较高的
16、工作压力，此外对缓冲装置、排气装置、油口尺寸及单向阀也需要进行合适选择使其符合液压缸的工作要求。最后对液压系统中其他元件如液压泵、电机、液压阀等也要进行合适的选型与确定，以便满足系统工作要求。 关键词 聚合物驱技术；注聚泵；双作用液压缸 The design of the polymer injection pump high pressure hydraulic cylinder AbstractThe design task is the design of polymer injection pump high hydraulic cylinder. Because of polymer
17、 flooding technology in oil field production is an important eans of improving oil recovery technology, but in the process of flooding note, liquid polymer injectionamount is larger, and the special technical requirements, oilfield is an urgent need to develop a large flow, uniform speed, high effic
18、iency and energy saving, long life and displacement is adjustable, easy maintenance and operation of the new type of hydraulic polymer injection pump. In this paper, design a new type of hydraulic polymer injection pump, the hydraulic cylinder is used to drive the polymer injection pump suction and
19、discharge the liquid directly , the piston uniform motion in a straight line, achive the suction and discharge flow rate constant, achieving a uniform polymer injection pump working speed,so as to meet the demand of oil field production. Due to the main content of this paper is the design of the hyd
20、raulic cylinder, so first of all, based on the system design, to determine the role of the hydraulic cylindercylinder form; Second choice in the form of double-acting hydraulic cylinder to seal the demand is higher, so you need cylinder, piston and piston rod of hydraulic cylinder of main parts such
21、 as parameter calculation, check and production materials and the selection of structure form, thus can satisfy the system high work pressure, in addition to the buffer device ,exhaust device, oil mouth also need to choose the right size and valves conform to the requirements of the work of the hydr
22、aulic cylinder .Finally, the other components is the hydraulic system such as hydrulic pump, motor, hydralic valve also must carry on the selection of the appropriate and determine, in order to meet the system requirements. key words PolymerPolymer flooding technology, The polymer injection pump, Double-acting ,hydraulic cylinder
