泥浆粘度测量仪结构设计【含CAD图纸、说明书】
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压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985摘 要粘度是陶瓷泥浆的重要物理性质之一,陶瓷泥浆粘度的测量在工业生产和基础学科研究中具有十分重要的意义。粘度有相对粘度和绝对粘度之分。相对粘度也称条件粘度,包括恩氏粘度,赛氏粘度和雷氏粘度等。粘度是液体内部阻 碍相对流动的一种特性 , 它是液体分子之间、 固体颗粒之间及液体分子与固体颗粒之间产生摩擦的结果。 不同类型的液体有不同的粘度。影响泥浆粘度的因素很多,如原料的矿物组成,颗粒的形状及大小,分散状态,电解质的种类和用量,泥浆的温度,用水量,泥浆的陈腐搅拌及真空处理等都 影响泥浆的性能,从而影响泥浆的粘度。粘度测量在食品、石油、化妆品和涂料等各行各业中起着非常重要的作用。目前在建筑方面也来越受关注,建筑方面泥浆粘度测量最为重要。所以粘度计的市场也逐年增大,对粘度计的性能、功能和使用体验也提出了一定的要求。 并且目前正在从更先进的技术方面发展。即利用超声波来完成测量。超声波液体粘度测量与其它测量方法相比 , 以其独有的连续测量特点 , 从5 0 年代起 在许多需要粘度控制的生 产过程中得到越来越广泛的应用。近些年来,人们又试图用它来测 量和连续监视石油钻井泥浆的粘度 , 现场使用后发现,对于石油泥浆 , 超声粘度计几乎完全不 能准确有效地工作。 最新分析研究1指出, 现有超 声粘度计都是利用液体对振子的切变阻抗来测量粘度 , 而这种切变声阻抗方法只 限于纯牛顿液体 , 对石油泥浆等非纯 牛顿液体不适用。关键词:粘度,测量,发展,影响因素IAbstractViscosity is one of the important physical properties of ceramic mud, and the measurement of ceramic mud viscosity is very important in industrial production and basic study. Viscosity has a relative viscosity and absolute viscosity.Viscosity has a relative viscosity and absolute viscosity.Relative viscosity is also called conditional viscosity, including the viscosity of the n, the viscosity of the saybolt and the viscosity of the redwood. Viscosity is a feature inside the liquid resistance in relative flow, it is between liquid molecules, solid particles and the friction between solid particles and liquid molecules.Different types of liquids have different viscosity. There are many factors affecting the slurry viscosity, such as the mineral composition of raw material, shape and size of particles, decentralized state, the variety and dosage of electrolyte, the temperature of mud, water, mud stale mixing and vacuum treatment and so on all affect the performance of the slurry, which influence the viscosity of the mud.Viscosity measurement plays an important role in food, oil, cosmetics and coatings. The more attention is being paid to the construction, the most important is the mud viscosity measurement. Therefore, the market of viscosimeter increases with each other, and the performance, functions, and usage experience of the viscosimeter are also required.And its evolving from more advanced technologies. That means using ultrasound to do the measurement. Ultrasonic liquid viscosity compared with other measurement methods, with its unique characteristics of continuous measurement, since 5 s In many of the need of viscosity control is more and more extensive application in the production process. In recent years, people and try to use it to measure and continuous monitoring of oil drilling mud viscosity, found that after field use for oil slurry, ultrasonic viscometer almost nothing can work accurately and effectively. Latest study 1 points out that the existing ultra sound viscometer is using liquid shear impedance to measure the viscosity of vibrator, which cut voice impedance method is only limited to pure Newtonian liquid, for oil slurry, etc. Not pure is not applicable to Newtonian fluid.Keywords: viscosity, measurement, development, influence factorsIII压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 测量仪的研究动态21.2 课题研究框架32 测量仪结构的动力部分选择和传动齿轮设计42.1 传动结构设计42.2 传动结构的工况分析52.3 传动结构的设计计算62.4 传动结构的设计校核173 传动轴部分的设计183.1 传动轴的设计计算183.2 传动轴的校核计算264 箱体和支架的设计计算274.1 箱体的设计计算275 轴承的设计计算285.1 轴承设计计算285.2 轴承的校核计算296 结 论30参 考 文 献31附录1:外文翻译34附录2:外文原文42致 谢491 绪 论1.1 测量仪的研究动态1.1.1 测量仪的研究背景和价值粘度测量仪已被广泛使用,而且测量设备不断更新,测量原理也不断改进,所以完成本题有较大的实用价值,通过本题目的实践对于提高学生的实际工作能力有一定的指导意义,也可以帮助学生更加了解这个装置,要求学生能正确运用所学知识,培养学生查阅有关标准的声测能力,进而促进学生具有创新的思维能力。 随着社会的发展,不止在泥浆粘度的测量方面,生活中的各个领域也都需要进行粘度的测量,因此粘度计得发展也越来越受到重视,在一些紧急状况下运用高精度的测量仪器不太现实,所以运用一些简单的一起进行测量的使用越来越频繁,因此此设计有一定的应用价值。1.1.2 测量仪产品的形势概况但观近年趋势,粘度计的发展领域较为狭小,研究领域仅限于机械工程系、建筑工程系和生物工程系,运用最广泛的行业是石油行业。测量原理也比较单一,例如直管式粘度计,旋转式粘度计等机械式的粘度计。直管式式粘度计:主要由测 量系统和数据采集与处理系统两部分组成,测量系统由直径D的直管、两个压力变送器、科里 奥利流量计、阻尼器、电磁阀、节流阀、旁路阀、两个止回阀、泥浆泵及溢出口等组成,主要完成被测泥浆的实时输送、流量测量、密度测量、温度测量、 直管段的压差测量及管路的定期清洗等,阻尼器用于消除流体流动时的脉动。数据采集及处理系 统由单片机数据采集单元、数字显示、数据输出端 口、泥浆泵及电磁阀控制信号驱动电路等组成。此粘度计实现了钻井液等流体的在线测量,解决了离线 粘度测量实时性差和监测控制不及时的缺陷。旋转式粘度计:运用机械结构使液体混合均匀,然后再测量其运动速度以得到液体的粘度,此测量方法测量结果较为精准并且较容易实现。把测得的液体可以称为牛顿流体(在层流区内, 这种液体的粘度是一个不随速度梯度 变化的常数 , 它的流变曲线是一条通过原点的直线)。牛顿流体的流变方程遵守牛顿定律。因此就得出了测量的原理。粘度是液体内部阻碍相对流动的一种特性,它是液体分子之间、固体颗粒之间及液体分子与固体颗粒之间产生摩擦的结果。不同类型的液体有不同的粘度。因此可以在液体旋转时测得液体的旋转速度进而得出液体的粘度。 ,- 7 -对于机械方面的粘度计,旋转式的粘度计最为贴近,所以我在这次的毕业设计中选出了旋转式粘度计。1.1.3 测量仪的发展趋势国外的发展状况粘度计的发展在国外一直处于领先的水平。目前国外对于嵌入式系统的粘度计研究已经有了相关成果,BROOKFIELD公司也推出了一些相关产品,但是其在触摸屏上能完成的工作较少,只是复刻了传统粘度计的操作方法,并让操作变得更直观一些,对于不连接PC时的功能没有更好的扩充。此粘度计具有直观的彩色触摸显示屏操作,随意的转速控制,自动扫描式测量,无需电脑即可进行流变 数据分析等优点。并且具有良好的可扩展性。国内发展状况 粘度计在国内发展较少,就嵌入式系统而言,国内的相关研究更少,主要集中在粘度计功能扩展的一些讨论。在国内对于旋转式测量仪有较多研究,传统的粘度计有机械指针式和数字液屏显示两种类型,操作多采用按键操作,在不同的功能间切换需要重复按键数次才能完成,并且显示效果不够理想,多采用象征字符表示功能,可选择的电机转速也是有限几个,测量功能单一,无法实现自动测量,另外测量结果的展示和保 存的功能也比较不完善,目前其最佳的方案是采用 与计算机相连实现数据的实时处理和保存。1.1.4 测量仪的发展方向未来粘度计的发展趋于简洁化、多元化、自动化的方向发展。未来的粘度计的使用不仅仅使用在工程系方面。例如自动粘度计,自动粘度计用于对毛细血管粘度计的自动清洗、烘干,全过程自动控制,具有方便、快速、可靠等特点。用于清洗品氏玻璃毛细血管粘度计,也用于芬氏,奥氏,改良奥氏及逆流式粘度计的清洗。仪器的设计制作更加合理、精良,操作更加方便,使用更加安全,具有洗排,冲洗,烘干等多功能。对粘度计内各种各种不同粘度的润滑油,沥青及含蜡较高的油污均有理想的测量效果。1.2 课题研究框架1.2.1 课题目标在一定的误差范围内能够对泥浆做出简单、有效的测量。1.2.2 研究构想在任何液体流动的过程中液体分子间都会产生力的作用,所以可以大胆设想,利用液体流动分子间产生力的作用特点来测量其液体的粘度,根据相关资料可以找出液体运动速度、液体粘度和分子间的静切力之间的关系,并且利用这一关系可以大胆设想。通过以上的设计原理可以大概推出设计的测量原理:当被测液体置于两圆筒的环形之间,圆筒以恒速旋转时,环形间隙的液体的粘滞使内筒产生扭矩。而扭力弹簧产生一阻止内筒旋转的力,这时弹簧会产生一个扭角,可以根据扭角的大小测出所产生的的阻力进而测量出液体的粘度。1.2.3 课题的设计方案设计方案的选择现在的粘度计分为很多种,其测量原理大概分为重力式、直管式、超声波测量和旋转式重力式粘度测量仪根据液体在旋转不同的分子质量不同沉淀速度的原理来测量的方式进行测量,此测量方式较为简单,但是实现较为复杂,其测量结果也不会很理想,误差较大,所以摒弃此测量方法。直管式粘度测量仪此方案是利用当液体通过一条直管时,根据通过的流量及压力感受器测量的压力进而获得液体的粘度。此方案多利用的是物理学方面的设计知识,并且实现起来误差和难度根据所学的知识不能确定,所以摒弃此设计方案。超声波的粘度测量仪此方案的的设想是当今社会所研究的最超前的方案,其测量原理还在研究过程中,具体最为准确的测量方法尚未确定,此时选择此方案极为不妥,所以摒弃此方案的设计旋转式粘度测量仪此方案是利用液体旋转时产生分子间相互作用力的原理进行粘度测量的方法,此方案利用各种机械结构和机械传动装置,并且测量部分也是利用测量弹簧来进行测量的,选择此方案能够利用所学知识进行对测量结果及难度进行估测及测量可行性的估测,既能利用所学知识来进行测量,又能更进一步扩宽此方面的知识,能够满足本次设计的设计目的,所以优先选测此设计方案。设计手段的设想本设计需运用系统化的研究方案,把整个设计当为一个系统,这个系统由若干个设计要素组成,各个设计要素间是即是各自独立又是相互配合的有机体,并且这个有机体是具有层次感的,每个设计要素相联系融合后,便能有效完成设计任务。根据本课题的实际情况,根据大学期间于机械设计、机械原理等课程中所学之知识ZNN旋转式粘度测量仪进行设计,采用AutoCAD 2010中文版对测量仪结构装配图及其关键零件进行绘制。2 测量仪动力原件选择和传动齿轮部分的计算2.1 电动机的选择根据设计要求该设计动力部分选择如表1-1 类别说明动力部分立式电动机型号90T25HZ,双速同步50/1500转/分,功率7.5千瓦/15钱千,电源220伏10%,50赫兹。 表1-12.1.1 传动部分的概述根据设计要求可以初步确定其传动方式如图1-1所示 图 传动部分的传动特点概述为:从动力部门使1/2的为,3、4间有弹性滑键,滑键先在3处使得3经传动比变速为808r/min,获得齿轮5的转速808r/min,经传动结构使得齿轮6的转速为600r/min同理1/2轮齿旋转速为1500r/min,滑键在轮齿4处使得轮齿4的旋转速为404r/min,得到齿轮5的转速是404r/min,再经过传动使得齿轮6的转速是300r/min。2.1.2 数据处理从以上传动机构的到的最终转速分别为300r/min/600r/min 塑=600-300 毫帕秒 绝 =0.5600毫帕秒 0=0.478(2300-600)帕 初=0.478300(1)(1分钟读数)帕 终=0.478300(10)(10分钟读数)帕2.2 传动机构的工况分析2.2.1 传动机构的运动特性 (2-1)这个式子里,z1为主动的数、是从齿轮的数;n1指动齿轮转时的速度、是从轮的速,r/min。 (2-2)此组的传动比表示最终转速为600r/min的传动比的计算 (2-3)这个式子里,z1为主齿的齿数、是从齿的齿数;n1指动齿运转时的速度、是从动齿轮的转速,r/min。 (2-4)此组传动比标识最终转速为300r/min的传动比计算 1) 选定齿类型,精等,料及数(1) 选择材料及热处理:小圆齿的质料预选用#钢,调质度为HBS,大圆齿料选取#钢,调质度为HBS(2) 定齿数:小圆柱选,大齿轮选;按照齿轮件的互质原则取35(3) 选7级精度.2) 按齿面接触强度设计由设计计算公式(10-9a)进行试算即 (2-6) 1) 确定公式内各计算数值:(1) 试选载荷系数;(2) 查表得(3) 小齿轮传递的转矩;(4) 由设手表选齿系数;(5) 由设手表查得料的性响系数;(6) 按轮的硬查询表查得小轮的接劳度极=MPa,大轮的触疲强极=MPa;(7) 由机械设计教材式计算应力循环次数:; (2-7)(8)由图查得接触疲劳寿命系数:,; (9)计算疲劳接触许用应力:取失效概率为10%,安全系数S=1,由式(10-12)得取小; (2-8); (2-9)。3) 按齿根弯曲强度设计由机械设教材式(10-5)得弯强度的计公式为: (2-10)求得当量齿数;1) 确定公式的各计算参数值:(1) 试取(2) 求(3) 求(4) 查图10-23c得(5) 查图10-22得(6) 计算其弯曲疲劳许用应力得:取大(7) 查机械设计教材图10-17得(8) 查机械设计教材图10-22得(9) 计算大小齿轮的并比较大小:,取大即2) 设计计算: (2-11)3) 调整齿轮模数齿宽齿高宽高比计算实际载荷系数(1) 查表10-4用插值法得互质=314)几何尺寸计算(1)计算分度圆直径:(2)计算齿轮宽度:,取,圆整中心距后强度校核1) 齿根弯曲疲劳强度校核(1)得(2)得 (3) 得 5 ,(图、均为机械设计教材中的参考图)满足要求!第三组齿轮的设计 (1)选择材料及热处理:小柱齿轮料预选用#钢,调质度为HBS,大柱齿轮料采用45#钢,调质硬为200HBS (2)定齿数:小圆柱选,大齿轮选 (3)选7级精度. 1) 按接触齿面强度设计由机械设计教材中设计计算公式(10-9a)进行试算即 (2-12) 1) 确定公式内各计算数值:(1) 试选载荷系数;(2) 查表得(3) 小齿轮传递的转矩;(4) 由机械计教材表1-选取齿系;(5) 由机械设计教材表1-6查得料的性响系数;(6) 由机械设计教材图10-19d按齿的硬查表查得小轮的疲接触度极=MPa,大齿的接疲劳强限=MPa; 取小;。2) 按齿根弯曲强度设计由式(10-5)得弯曲强度的设计公式为: (2-13)当量齿数;1) 确定公式的各计算数值:(10) 试取(11) 求(12) 求(13) 查机械设计教材图10-23c得(14) 查机械设计教材图10-22得(15) 计算其弯曲疲劳许用应力得:取弯疲安系数,由机械设计教材式(1-1)得取大(16) 查机械设计教材图10-17得(17) 查机械设计教材图10-22得(18) 计算大小齿轮的并比较大小:,取大即2) 设计计算:4) 调整齿轮模数齿宽齿高宽高比计算实际载荷系数(2) 查机械设计教材表10-4用插值法得互质=234)几何尺寸计算(1)计算分度圆直径:(2)计算齿轮宽度:,取, 圆整中心距后强度校核1)齿面疲劳接触强度校核(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数;(6) 由图10-20d按齿硬表查得小齿轮的接疲劳强限=MPa,大轮的触疲劳度限=MPa;(7) 由式10-13计算应力循环次数:;(8)由图10-23查得接触疲劳寿命系数:,; (9)计算其疲劳接触许用应力得:取失效概率为10%,安全系数S=1,由式(10-12)得取小;。2)按齿根弯曲强度设计由机械计教材式(10-5)得曲强度的设公式为: (2-13)当量齿数;1) 确定公式的各计算数值:(19) 试取(20) 求(21) 求(22) 查机械设计教材图10-23c得(23) 查机械设计教材图10-22得(24) 计算其弯曲疲劳许用应力得:取弯疲劳全系数,由机械设教材式(10-12)得取大(25) 查机械设计教材图10-17得(26) 查机械设计教材图10-22得(27) 计算大小齿轮的并比较大小:,- 22 -取大即2) 设计计算:5) 调整齿轮模数齿宽齿高宽高比计算实际载荷系数(3) 查机械设计教材表10-4用插值法得互质=174)几何尺寸计算(1)计算分度圆直径:(2)计算齿轮宽度:,取, 圆整中心距后强度校核1)齿面接触疲劳强度校核2)齿根弯曲疲劳强度校核(1)得(2)得 (4) 得,(图10-17/10-18为在机械设计教材中查的)满足要求!3 传动轴的设计计算3.1、第一根传动轴的设计计算 1. 初步确定轴的最小直 先按考文献2式(15-2)最初预算轴的最小径。预选用轴的料为钢,调质处。按照参考文献2表,取,于是得 (1)轴的最径是装配联器处轴的径(图3-1)。根据轴承的尺寸得到为使所选的轴与联器的径相顺应,需时取联器型号。 因高速轴最小直径有槽,因此轴径增6%, (2)考虑到轴承的轴向定位故将其传动轴设计为阶梯轴的结构得到,此段轴起到轴向定位的功能故得到。 (3)根据轮齿的内径设计到三第段轴的径直,根据齿轮的齿宽得到三第段轴长得度。 (4)根据齿轮的内径和齿宽得到第四段轴的直径和长度分别为,。 (5)根据第五段轴的功能即为齿轮周向定位的作用得到阶梯轴第五段的直径和长度分别为,。 (6)第六段轴是为第七段轴在与电动机部分连接的延伸部分,因其更能可定第六段轴的直径及长度,。 (7)第七段周是与电动机的连接部分,其部分是与箱体连接的部分,所以与考虑到与箱体部分的连接所以得到其直径和长度为,。联器的测量距 ,查参文献2表14-1,思量到中等冲击载荷,故取,则凭据计算距,查思考献3标-2003,选则HL1型的弹柱销联器,它的公的转距为N.。半联器的孔径,故取,半联器涨度L=mm,半联器与轴共的毂轮度2轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案,如图3-1。 图3-1齿轮2是套在齿轮1的轮毂上合成双齿轮进行旋转的,由齿轮1的轮毂和齿宽确定齿轮左侧的长度L=45mm,中间L=10mm做齿轮1的轴向定位作用,轴向定位作用后就是连接电动机带动主轮旋转的作用,再根据箱体与传动轴之间有轴承的连接,根据链接尺寸得出第三段轴的尺寸L=50mm。3. 第一根传动轴的校核 图3-2首凭据轴的构图(图2-4)弄出轴的受力清图(图2-5),在决定承轴的定地方时,采用手中查取a值。出于33905型圆柱滚动轴承,由参考文献3P.21-213中查得a=12.50mm。按照轴的测算清图出轴的湾矩图和钮矩图(图2-6)。 图3-3从轴的构造图及弯距图和扭距图中能够看清面c是轴的风险截面。现将测算出的断面c处的,得值列于表3-1。载荷平面垂直面支反力FN,N,弯距M总弯距扭距 表3-14按弯扭综合应校对轴的度在校对时,经常只校对轴上受较大弯距和扭距的断面(即风险面c)的刚度,按照思考献2式(16-5)及上表中的数字,和轴单方向回旋,转变切力为来回循变力,取,轴的计算力前已预先用轴的料为钢,调质处,由思考献2表16-1得。因此,故安全。 3.2、第二根变速传动轴的设预算 1、初步确定轴的最细径 先按思考文献2式(16-2)起首预算轴的最细径。预选定轴的资料为钢,调质处置。按照参考文2表15-3,取,于是得2、 轴的结构设计第二根轴的由于第二根轴的功用:有一个弹性滑键,其作用是改变弹性滑键的位置从而控制齿轮3/4的传动,进而控制下一轴的传动速度,所以第二根轴的结构设计为一个空心阶梯轴,空心阶梯轴的空心部分为弹性滑键所在的杆提供滑键切换连接的空间。所以第二根轴的设计为:(1) 第二根轴的最小直径初步确定为11mm即,此段第一要为直径为8mm的弹性滑键轴提供切换空间,还要设计为阶梯轴的形式为轴上的齿轮进行定位。,(2) 第二段轴功用是轴向定位作用,故,。(3) 第三段周与齿轮3相连接故根据齿轮的直径和齿宽定得其尺寸为,(4) 第四段周与齿轮4连接故根据齿轮的尺寸确定轴的直径和长度为,。(5) 第五段轴其延伸和定位作用所以,。(6) 第六段轴与箱体连接,与箱体相连考虑到轴承的连接故定其尺寸为,。 图3-4轴的长度只需确定轴上滑键的位置和传动轴的尾端和箱体连接即可,即轴的弹性滑键位于传动轴始端50mm的位置,根据箱体和齿轮3 4的位置和传动轴末端和箱体连接得出轴的总长度为120mm。3、 传动轴的校核 图3-5 图3-6从轴的构造图及弯图和扭距图中能够得出面B和C是轴的风险断面。现在得出的断面B和C处的的值列于下表载荷平面H垂直面V支反力N弯矩M总弯矩扭距T 表3-24、按弯扭综合力校核轴的度在校对时,一般只校对上接受最强弯距和扭距的面(即风险面c)的度,按照参思文献2式(16-5)及上表中的数字,和轴单方向回转,转扭切力为脉动轮回变力,取,轴的计算力前已预选用轴的料是45钢,调质处,由思考文献2表16-1得。因此,故安全。3 第三根传动的设计算1、初步确定轴的最小直径先按参文献2式(15-2)初步预轴的最小直。选取轴的料为钢,调质处。根据文献参考2表,取,于是得2、 轴的结构设计 第三根传动轴的传动作用:和第二根传动轴相似,此传动轴包含一根测量轴,外面的空心轴为测量轴提供测量空间。故此传动轴的设计结构为: (1)先确定测量轴的尺寸,根据测量弹簧的尺寸定得其直径d=6mm,根据测量部分与被测液体的距离定得其长度为170mm. 图3-7 (2)空心轴的计算设计 1)第一段为延伸作用得到其尺寸为,。 2)第二段是轴与齿轮6连接所以得其尺寸为,。 3)后面一段轴为齿轮6作轴向定位故,。 4)最后一段为与箱体连接部分,所以得到其尺寸为,。3、 传动轴的校核计算 图3-8 图9-9从轴的结图以弯距图和扭图中能够看出面c是轴的危险面。现在测出的面c处的的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力FN弯距M弯距扭距T 表3-34、按弯扭合应力校轴的度在校核时,通常只校轴上接受大弯距和距的截面(即风险面c)的强度,按照参文献2式(1-5)及上表的数据,以及轴向旋转,转扭切力为脉循环变力,取,轴的计算力前已定轴的料为钢,调质处,由参文献2表1-1得。因此,故安全。 4、箱子体、支架和丈量内筒外筒的设计计算查表的箱子体的壁厚为10,距离齿轮的距离为30。支架壁厚为16。外筒的结构如图 4-1 图4-1内筒的结构示意图4-2 图4-25、 传动轴上的轴承选择 6.1、轴承的种类选择1、 根据承选择的选择据即轴所受载的大小,向和性质(1) 轴承与轴的接触为先接触所以选择滚子轴承(2) 轴承只受所给予的向载荷,因此选择圆滚轴承 6.2.轴承的尺寸确定 确定轴承所受的力 (1) 由于轴承只受到径向力即 (2) 轴承当量载荷的计算 按表,取。 (3)按照表,Y值是等到轴承型号和基本额定静载荷确定以后才能得到的值,所以只能取近似中间值。则 (4)基本额定动载荷 (5)根据机械计手表查的轴承类型择为轴承 根据基额定载荷和轴承型号用性插值法求得Y值 (6)验算轴承的使用寿命 所以低于预算的计算寿命,因此该轴承的选择改为或者轴承。 总结 此次设计为旋转式泥浆黏度测量仪的外转式,其结构分由恒速机构、变速机 构、测量部分、支架和箱体部分组成。恒速机构和变速机构要由一系列的轮、弹簧、摩擦片、轴等部分组成,恒速机构提供的转速,经过一系列的变速将最终转速变为和,再通过文献中的换算方式最终的泥浆黏度,此外,在此次的设计中主要运用了轴的设计计算、齿轮传动的原理、弹簧的扭力换算等知识通过一系列的知识从侧面测得最终的泥浆黏度。随着社会科学的发展,在此次的设计中恒速部分也得到了改善。最后,在此次的设计中很感谢李吉老师和各位同学的悉心指导,虽然在此次的设计中遇到了很多难题,但是通过和老师同学的交流此次设计中存在的难题也都一一得到了解决,在此次的设计中自己的收获很大,不止是在知识的层面上得到了恨到的提升。自己在团队合作和解决问题方案的交流方面也得到了很大的提升,通过此次的设计感觉自己在以后的社会这个大舞台上奠下了很大的基石。 1. 参考文献1孙恒,陈作模,葛文杰,机械原理M 北京:高等教育出版社,2013.52濮良贵,陈国定,吴立言,机械设计M 北京:高等教育出版社,2013.53刘延俊,关浩,周德繁,液压与气压传动M 北京:高等教育出版社,2007.54刘延俊,液压与气压传动M 北京:机械工业出版社,2012.15闻邦椿,机械设计手册(第2卷)减速器M 北京:机械工业出版社,2010.16闻邦椿,机械设计手册(第3卷)起重运输机械零部件与操作件M 北京:机械工业出版社,2010.17闻邦椿,机械设计手册(第4卷)液压传动M 北京:机械工业出版社,2010.18 陈 徐,FANN35SA系列旋转粘度计J 石油仪器 1989 20289 李焕平 ,地质工程中水泥浆主要流变参数的确定与分析J 工程技术 201410 刘希民,直管式粘度计的研制J 化工自动化及仪表 201211 张峰,泥浆性能检测系统设计J Transducer and Microsystem Technologies 201512曹丽,液体粘度在线测量的方法研究J 仪器仪表学报 201013郭敏,一种测量泥浆粘度的新方法_微机控制超声多普勒法J 中国陶瓷 200114付晓颖,钻井液综合参数在线测量方法的研究J 甘肃科技 201515耿宏章,高温高压油气水混合液粘度测量装置J 石油仪器 200316F.chen.H.Jiang.X.bai.W.Zheng.Evaluation the performation of sodium metaborate as a novel alkali in alkali/surfactant/polymer flooding J. Ind. Eng.Chen.19(2013)450-45717W.Kang.L Yi Q Baoyan, L Guangzhi,Y Zhou Q Li Highly porous 3D networks preparation and the potential application in oil-water sepation Chen Eng J302(2016)1-11附录1 外文翻译新粘土泥及其改善效果的隧道摘要 在通过土压平衡(EPB)盾构隧道掘进过程中,经常遇到含有大量砂石的地层。盾构室内挖土的塑性流动性较差,渗透性较大,导致EPB隧道施工困难。为了确保隧道进展顺利,必须通过添加改性材料改变其物理机械性能,改善挖掘土,使其具有良好的塑性流动状态,低摩擦角和低渗透性。改进技术可以保证开挖面稳定,实现盾构隧道平衡推进,减少机械负荷和地面沉降,提高开挖速度。在工程实践中使用的现有泥浆是其组成为膨润土和水的分散泥浆和水系统。组成和功能都很简单。现有泥浆存在大量废泥排放,泥浆指标控制困难,泥浆处理面积大,新泥浆材料大量使用和环境污染等诸多问题。本文开发了一种环保型泥土泥浆,进行实验室和现场试验,以验证其适应性和优越性。1. 介绍 随着盾构施工技术和土壤改良技术的发展,盾构施工技术被广泛应用于地下施工,特别是在地下水位较差的土壤和复杂地质条件下。目前,在EPB盾构施工中存在很多问题,例如在泥土层中,粘性土壤会影响挖掘室土体的流动塑性状态和地下水渗透。在砂土层中,盾构机的刀头磨损相当严重。在含地下水的砾石层中,对挖掘面施加较大的渗流压力,挖掘室难以控制土压力,可能会出现沸腾现象,刀头也严重磨损。在砂石和卵石层中,砂石颗粒之间的摩擦阻力太大,无法获得开挖土壤的良好流动性。因此,当挖掘室和螺旋输送机装满挖土时,即使螺旋输送机不起作用,刀头的扭矩和盾构机的推力也会增加(Yang和Li,2012)。另外,为了使盾构隧道成功,必须将改性材料(如泥浆,泡沫和聚合物)注入挖掘面和挖掘室(即使在螺旋输送机中),以改善开挖土壤状况,并具有良好的塑性流动,具有低摩擦角和低渗透性,保证挖掘面的稳定性,达到盾构隧道平衡进步,减少地面沉降,提高开挖速度。目前,土壤改良技术的研究与应用缺乏规范标准,如调节剂类型的选择,泥浆组成,测定方法,性能参数和目标的控制,以及注入参数的选择和控制,几乎所有这些都是基于工程经验或试错在建筑领域。通常,使用简单的坍落度锥体测试来测量糜烂的条件土壤的行为测量砂浆混合器的功率消耗并评估土壤调节剂的有效性。应用该方法测量不同压力和叶片速度下土壤混合物的剪切强度,甚至评估用泡沫和聚合物添加剂调理的土壤的性质。 2. 新泥浆的制备及其性能分析2.1. 制备新的粘土泥 在EPB盾构隧道掘进过程中,挖掘室挖掘的土壤应具有良好的塑性流动性,确保推力均匀施加在挖掘面上,保持开挖面的稳定性。 同时,挖出的土壤可以通过螺旋输送机顺利排出。 在本研究中,沙砾层改良材料为矿泥。 基于钻井液的知识,结合现有的研究成果,结合评价方法进行室内实验,选择泥浆混合物。 通过对一系列室内实验的分析,泥浆物质被测定为水,膨润土,黄原胶,碳酸钠和粘土颗粒。 由于盾构隧道的特殊性,新粘土泥浆的相关性能在使用前必须进行试验。 在本研究中,相对密度,粘度(包括沼泽漏斗粘度,表观粘度,塑性粘度,动态剪切,凝胶强度,流动性指数和稠度系数),常规静态过滤器损耗(API标准, 滤液面积在正常状态下的30分钟内为4580mm 2,0.689MPa),并测量新粘土的pH值,以估算其是否符合施工现场的要求。 为了获得更好的泥浆比例,也进行了正交实验。 应注意,原料含量是指材料质量和水质量的百分比。2.2. 现有泥浆和新型泥土的性能比较 迄今为止,EPB盾构隧道中使用的现有泥浆是含9膨润土的纯膨润土,即一吨水为90120kg膨润土。值得注意的是,为了便于描述,本研究中开发的新粘土泥被称为粘土泥A,而EPB盾构隧道中使用的现有泥浆重新开始,因此,泥浆B的稠度高,不容易流动。此外,泥浆B在静置后难以从试管中流出,并且不利于泥浆泵送系统。泥浆B的表观粘度为13.5mPas,塑性粘度为3mPas,沼泽漏斗粘度为40;相比与粘土泥A,泥B具有低粘度。此外,粘土A具有高粘度,因此可以避免泥浆溢出,有利于膜,并保证开挖面的稳定性。同时,对于大型砾石层,高粘性粘土泥浆可以防止砾石沉积在开挖室中,有利于开采挖掘土壤。因此,本研究开发的新型粘土泥A的性能优于EPB盾构隧道中使用的泥B。 3.1 实验室设计用于改进新型泥土 为了评估新型粘土泥A的改进效果,必须进行土壤混合试验,摩擦系数试验,耐粘连试验和坍落度试验等相关实验,充分分析改良效果。3.1.1 土壤混合试验 土壤混合试验主要模拟了挖掘室中的真实混合过程。 通过该试验,可以估算出新型泥土的改良效果,并通过混合动力的变化来控制泥土含量。 土壤混合试验实验包含混合器和功率计,如图1所示。3.1.2。 摩擦系数试验 摩擦系数测试的主要目的是模拟土壤和钢的摩擦过程,同时螺旋出土装置获得阻力系数。 当模拟屏蔽机器再次开始工作时,实现即时粘合力。 通过力的大小,可以确定作用在钢上的土壤的系数阻力。 如果力太大,流动性太大,需要更多的动力启动机器。 测量机如图4所示。3.1.4。 坍落度测试 需要坍落度试验来模拟条件土的流动状态。 如果坍落度没有明显变化,则不需要进行坍落度测试,因为以下测试很容易受到坍落度的影响。 在泥土对土壤有一定的影响之前,不应该采取坍落度。 萧条的要求需要确定一系列的测试。 基于早期实验,部分处理了坍落度试验知识,可以方便地对测试时间进行控制。 每次需要3-5组测试,并取平均数据。 坍落度的实验装置是桶中的标准洞穴,如图5所示。 3.2。新粘土泥的实验室试验和分析为了评价新型粘土泥浆的改良效果,采用粘土泥A和泥浆B改良圆砂砾土和沙土,比较分析了泥土A的优点。混合试验。图。图6描述了粘土泥A和泥浆B的净功率的比较曲线。 6,可以看出,添加粘土泥A和泥B后,两种改良土壤的净混合力明显降低;两种泥浆对搅拌功率的影响大致相同。也可以看出,当净功率达到零时,挖掘的土壤将处于塑性流动状态。粘土泥A的净功率小于泥浆B,因此降低粘土泥A的混合力的效果优于泥浆B.4. 对泥土泥浆的影响进行现场试验4.1. 背景为了估计新型泥土对开挖土壤塑性流动性的影响,选择北京地铁10号玉泉站与范家村站区域进行现场试验。4.1.1. 地质条件 通过调查,在盾构隧道区域,发现的最大深度为42.7米,其中包含杂填土,沙泥,卵石床和圆形砾石土。主要隧道结构位于卵石床。粒径通常在2-10厘米,最大尺寸达15厘米,细中砂占30,其中部分地层含有超过20的浮石,分布非常随机。的层是没有水泥的松散结构,并且具有不同粒度的分布。此外,砾石的空隙主要由无水的中粗粗砂填充。4.1.2. 主机形式的盾牌机该区域盾构机的刀头设计为六个轮辐,六个面板,刀具包含撕刀,刮刀,碎石刀,复印刀,周边保护刀等。复印机被液压推动,刀头的尺寸为6240mm长,孔径比为41。通过刀具的最大颗粒的尺寸可以达到500mm300mm。4.2. 实地测试本研究开发的新型粘土泥A用于田间试验。根据现场条件,混合罐的体积为3m 3,充满水。将约3的膨润土和碳酸钠和中粒状粘土加入到混合罐中并混合,然后将1的膨润土和黄原胶混合并加入到混合槽中,使用2mm的颗粒筛以防止结块,如图1所示。 14.混合均匀(约15分钟)后,将新的泥土从混合槽转移到体积为50立方米的储存池中。直到12小时后才能使用泥浆。4.3. 现场测试结果分析选择从环661到环665(每个环为1.2m)的区域中的典型层进行现场测试。为了分析比较本研究开发的粘土泥A的改良效果,现有的泥浆B用于比较目的也改善了655至660号环。5. 结论在这项研究中,开发了一种新型粘土泥浆,并进行了大量实验室试验和现场试验,以验证其性能的提高。本文提出的工作得到了国家自然科学基金(41202220),高等教育博士点研究基金,中央大学基础研究基金和深部地质钻探技术重点实验室研究基金的支持国土资源部 附录2 外文文献The new clay mud and its improvement effects of tunnelsa b s t r a c t During tunneling process by earth pressure balance (EPB) shield, the strata containing large amounts of sand and gravel are often encountered. The excavated soil in the shield chamber has poor plastic flow and larger permeability, so it leads to the difficult construction of the EPB tunnel. In order to ensure tunneling advance successfully, the excavated soil must be improved by adding modified materials to change its physical and mechanical properties, and make it to have a good plastic flow state, low friction angle and low permeability.Soil improvement techniques can guarantee the stability of excavation face, achieve the balance advance of shield tunnel, reduce machinery load and the ground settlement, and improve the excavation speed. The existing mud used in engineering practice is the dispersing mud and water system whose compositions are bentonite and water. Both the composition and function are simple. The existing mud has various problems, such as large amounts of waste mud emission, difficulties in controlling mud indicators, large areas for mud treatment and large uses of new mud materials and environmental pollution. In this paper, a kind of environmentally friendly clay mud was developed, and the laboratory and field tests were conducted to verify its adaptability and superiority.2. Introduction With the development of shield construction technology and soil improvement techniques,shield construction technology is widely used in the underground construction, especially in the poor soil an
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