矿压水自排系统自动换向阀的设计(全套含CAD图纸)
下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985-I-摘 要在煤矿生产中,突水是仅次于煤矿瓦斯突出的严重事故。因此防治突水灾害的意义重大。而井下预先排水则是防治突水事故的主要措施之一。本设计涉及一种换向阀,尤其涉及一种新型的矿井承压水自排系统中的二位四通自动换向阀,它是该系统的重要组成部分。目前排水设备以离心泵和潜水泵为主,但用泵排水耗电量大,成本很高,且需要专人值班,手动启、停设备,安全性较差。针对这样的技术条件,此二位四通换向阀就发挥了很大的作用,它可以用来传输三种不同压力的矿井承压水,并且有阀片耐磨耐腐蚀,抗冲击能力高并且采用三级平面密封,实现严格的无泄漏等优点,它能适应水质不同、压力不同的矿井承压水的自动传输,且传输过程中承压水的能量损失小,与系统完美配合,实现井下承压水的绿色排放。它设计的目的是将已探查清楚的地下含水层突水,经自排系统工作后排到地面。大大的减少了突水事故发生的可能性。关键词: 二位四通自动换向阀 矿井承压水排放 低能耗 自排系统下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985-II-AbstractIn coal production,Water inrush is a serious accident only the second to coal mine gas outburst. So the prevention of sudden water-related disasters is significantful, and the underground pre-drainage is one of the main measures of prevention and control of water inrush accident.The design relates to a valve, in particular, involving a new type of mine pressurized water from the drainage system in the two four-way automatic valve, and it is an important part of the system. Now centrifugal pumps and submersible pumps is useful, but pumps water system is power consumption and high cost,and need someone on duty、manual start and stop equipment. For this specification, the two four-way directional control valve plays a very important role,it can be used to transfer three different mine confined water pressure and valve plate wear-resistant, corrosion resistant, high shock resistance and a three-level flat sealing, realize the advantages of strictly leakage. It can adapt to different water quality and pressure of automatic transmission of confined water in mine and confined water of small energy loss during transmission, and perfect coordination, implementation of artesian water in underground green emission. It is designed to be the exploration of underground water bursting clear, through the exhaust system back to the ground. Significantly reduce the possibility of water inrush accident occurred.Key words: two four-way automatic valve mine confined water emissions low energy consumption green emission下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985-III-目 录前 言 .11 绪 论 .21.1 毕设的目的和意义 .21.2 选题背景及意义 .31.3 井下防治突水事故的技术现状 .31.4 矿井承压水形成的原因 .41.5 排水装置的发展方向 .41.6 换向阀在装置中的应用 .52 基本原理简述 .62.1 矿井承压水自排水系统的工作原理 .62.2 二位四通自动换向阀的工作原理 .72.2.1 二位四通换向阀基本结构简图 .72.2.2 二位四通换向阀的基本工作原理 .72.2.3 换向阀的种类 .73 承压水自排系统的简要设计 .93.1 增压装置的简要设计 .93.1.1 活塞杆的简要设计 .93.1.2 缸筒活塞的简要设计 .93.1.3 活塞与活塞杆连接结构型式 .103.1.4 隔离装置的简要设计 .103.2 缓冲装置的简要设计 .113.2.1 小液压缸的设计 .123.2.2 油管的选择 .124 二位四通换向阀的设计 .135 二位四通自动换向增压装置的设计 .145.1 自动换向增压装置的工作原理 .145.2 缸筒的设计 .155.2.1 缸体的材料 .155.2.2 缸筒结构的设计 .15下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985-IV-5.2.3 缸体的技术要求 .155.2.4 缸筒内径 D 的计算 .155.2.5 缸筒壁厚的计算 .165.2.6 缸盖的设计 .175.3 柱塞杆的设计和尺寸计算 .175.3.1 柱塞杆的作用 .175.3.2 柱塞杆的材料 .175.3.3 柱塞杆的技术要求 .175.3.4 柱塞杆的结构设计 .185.3.5 柱塞杆的尺寸计算 .185.3.6 柱塞杆上密封圈的选择 .195.4 进出油口直径计算 0d.195.5 蓄能器的设计及尺寸的计算 .195.5.1 蓄能器的作用和原理结构 .195.5.2 尺寸的计算 .205.5.3 弹簧的选用 .215.6 左右进油口接头的选择 .215.7 拨叉的设计 .225.7.1 拨叉的材料 .225.7.2 拨叉的尺寸计算 .235.8 自动换向增压装置与左壳体的连接形式 .236 二位四通换向阀换向装置的设计 .246.1 换向装置的工作原理和基本结构 .246.1.1 结构简图 .246.1.2 基本原理 .246.2 换向轴结构的设计 .246.2.1 换向轴结构设计和作用 .246.2.2 换向轴尺寸大小的选择 .256.3 轴承的选择 .266.4 左右陶瓷阀片的设计 .266.4.1 陶瓷阀芯的优点 .266.4.2 陶瓷阀芯材料的选择 .26下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985-V-6.4.3 陶瓷阀片的工作原理和简图 .276.4.4 尺寸的简单确定 .286.4.5 阀门的结构设计需注意的几点 .286.5 右端盖的设计 .296.5.1 右端盖的作用 .296.5.2 右端盖的形状和结构的设计 .296.5.3 右端盖管接头的选择 .296.6 右端盖尺寸的计算 .296.7 右端盖螺栓个数的确定 .296.8 右密封垫圈的选择 .316.9 左密封垫圈的选择 .317 油液的选取和污染的控制 .327.1 油液的选取 .327.2 污染的危害 .327.3 污染的原因 .327.4 污染控制的主要措施 .328 液压系统中需要重视的几个问题 .348.1 液压元件的失效方式 .348.2 液压系统设计中的节能问题 .348.2.1 液压系统中的能耗损失的分类 .348.2.2 节能的主要途径 .348.3 液压系统中的冲击、震动和噪声控制 .358.3.1 液压冲击 .358.3.2 防止液压冲击的措施 .358.4 振动和噪声的污染 .368.4.1 污染的原因和危害 .368.4.2 振动和噪声的防治和改进措施 .36结 论 .38致 谢 .39参考文献 .40河南理工大学毕业设计说明书-前 言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段,是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。本人毕业设计题目为二位四通换向阀的设计。在毕业设计前期,我温习了很多的专业知识,并查阅了关于阀体和矿井承压水的很多资料;在毕业设计中期,我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行阀体各个部分的进行了原理的疏通、结构的设计和尺寸的确定等;在毕业设计后期,主要进行设计手稿的电子排版整理,并得到老师的审批和指正,使我圆满地完成了设计任务,在此我表示衷心的感谢。毕业设计的两个月里,在指导老师的帮助下,经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译,使我加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解,巩固了专业知识,提高了综合分析、解决问题的能力。在绘图时熟练掌握了 CAXA、CAD 等制图软件,以及多种结构设计软件。以下所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。由于自己水平有限,难免有不妥和疏漏之处,敬请各位老师批评指正。河南理工大学毕业设计说明书-河南理工大学毕业设计说明书-1 绪 论1.1 毕设的目的和意义毕业设计是对大学期间所学知识的一次总的检验和巩固,是一次很好的理论联系实际的锻炼,是大学教学的重要实践性环节,相比以前的几次课程设计,毕业设计对所学基础知识和专业知识的涉及面更加广泛,是知识与实践的有机结合,也是对四年大学生活和学习的一个总结。做好本次毕业设计可以为以后的工作打下坚实的基础和积累丰富的经验 因此本次毕业设计具有很重要的意义。1、毕业设计的目的通过本次毕业设计,使达到以下几个效果:(1)巩固、扩大、深化学生以前所学的基础和专业知识;(2)培养学生综合分析、理论联系实际的能力;(3)培养学生调查研究、正确熟练运用国家标准、规范、手册等工具书的能力;(4)锻炼进行设计计算、数据处理、编写技术文件、绘图等独立工作能力。总之,通过毕业设计使学生建立正确的设计思想,初步掌握解决本专业工程技术问题的方法和手段,从而使学生受到一次工程师的基本训练。2、毕业设计的主要内容和要求本次毕业设计的题目是比较新型的题目,但又同液压缸的工作原理很像,因此本次设计主要是依据液压缸来设计的。具体设计内容和要求如下:(1)调查和查阅现在煤矿的防治突水的方法,收集并分析各种防治措施的先进技术、发展趋势以及有关的科技动向;(2)查阅资料并进行本毕业设计的原理分析;(3)进行总装配图的设计和计算;(4)进行零部件的设计和计算;(5)编制设计技术说明书一份和图纸若干。3、本次毕业设计的程序和时间安排毕业设计是实践性的教学环节,由于时间的限制,本次毕业设计不可能按工厂的设计程序来进行,具体的说,可以分以下几个阶段:(1)实习阶段,通过毕业实习实地调查、研究、收集有关资料,掌握数控电火花线切割加工技术,了解机床的结构、工作原理和设计的基本要求,花两周时间;(2)制定方案、总体设计阶段,花两周时间;(3)计算和技术设计阶段,绘制图纸,整理设计说明书,花三周时间;(4)答辩阶段,自述设计内容,回答问题。最后,由于专业知识的有限,实际生产经验不足,所以在设计中难免出现了错误与不足。河南理工大学毕业设计说明书-1.2 选题背景及意义中国大部分矿区复杂的水文地质和构造地质中比较严重的突水事故,在煤矿的生产中,突水是仅次于煤矿瓦斯突出的严重事故。而我国煤矿突水灾害的基本特点是:分布广、发生频次高、破坏损失严重。据初步调查统计,全国统配煤矿的 624 对矿井中,有 272 对矿井受水灾威胁。突水灾害广泛发生在十几个省(市、自治区 )的 70 多个煤矿。19552000 年,全国煤矿发生较严重的突水灾害约 1500 次,造成淹井事故 260 多次,至少造成 4600 多人死亡,减少出煤约 18 亿 t。而且还早成了很多的人员伤亡,严重的突水灾害,除造成人员伤亡和经济损失外,还破坏矿区地下水、地表系统,甚至引起地面塌陷,影响矿区及周围生态坏境,因此要高度重视突水的防治。导致我国煤矿突水事故的原因非常复杂,除自然条件、管理水平比较低外,还有与生产技术和防治能力比较差有密切的关系。此题目的设计就是针对这一现状,充分利用地下含水层的压力,然后利用本身水压力将突水排到地面,因此此自排系统可在一定程度减少煤矿的开采成本。而主要部件之一的换向阀也是很重要的一部分。1.3 井下防治突水事故的技术现状目前国内防治突水的技术措施主要有以下几种:1、地面防水,包括修筑防洪沟、河流改道或河流防渗、封填老窿井口。2、井下防水治水,包括采掘前钻孔探水、阻断水路隔绝水源(主要采用水闸门阻绝水源、采用水闸墙阻断水源、采用注浆堵水、采用封闭水泵房) 。3、预先排水、疏干降压,包括地面钻孔疏干降压、井下钻孔疏干降压、利用巷道疏干。限于技术条件,目前还无法辨识突水前兆信息进而进行预警;因此,预先排水、疏 干降压仍是矿井防治水灾害的主要方法。目前排水设备以离心泵和潜水泵为主,但用泵排水耗电量大,成本很高,且需专人值班,手动起、停设备,安全性较差。而在预先排水中利用水泵排水又占有主导地位。现在的水泵排水技术已有很大的进步,如在国外潜水泵的扬程可达 351000m,排水量达1265000m3/h。值得称道的是,国外矿井疏干工作正在逐渐采用计算机自动控制,这使疏干技术的水平大大提高了一步。但是,由于矿井排水成本越来越高,更进一步加剧了能源紧张问题。另一方面,矿井排水一直以来都是煤矿用电的大户。据统计,在我国的煤炭行业中,矿井排水用电量占原煤生产总耗电量的 18%41%,一般为 20%左右。如永荣矿务局 1996 年矿井原煤生产用电共5230 万 KWh,其中主排水泵用电 986 万 KWh,占矿井原煤生产用电的 18.85%。又如华丰煤矿属大水矿井,矿井正常涌水量 13m3min。排水电耗居高不下,2006 年矿井全年生产实耗电量42647124 万 kwh,其中排水耗电量为 2200 万 kWh,占总耗电量的 45 ,吨煤排水电费 75 元左右,年排水电费 1000 万元以上。在我国的煤矿生产中,排水装置的运行效率很低。因此,探讨矿井新的排水技术,对于节约能源用电,节约煤矿开采成本具有重大的意义。河南理工大学毕业设计说明书-1.4 矿井承压水形成的原因矿井水源分为地面水和地下水:(1)地面水引起的矿井水灾。矿井附近有江河、湖泊、池塘、水库、沟渠等积水,以及季节性雨水时,当水位暴涨,超过矿井井口标高而涌入井下,或由裂隙、断层或塌陷区渗入井下造成水灾,这种水源叫地表水。受这种水危害的情况,一般有以下几种:1)位于低洼地带的矿井,由地表水冲破矿井周围围堤而流入井口,或由于歼石山、炉灰等推积位置选择不当,被洪水或雨水长年冲刷到附近的江河当中,使河床增高或造成河水超过堤或拦洪坝直接进入井口。这种地表水来势凶猛,而且伴随许多泥沙、砾石。如防备不当,常造成淹井事故;2)地表水与松软的沙砾岩层相通,当井筒掘进穿透冲积层含水层时,地表水将顺着砂砾岩层的裂隙涌入井下造成淹井;3)地表水与煤层顶底板的含水层相连通或由断层沟通,地表水通过含水层或断层进入井巷,致使发生水灾事故;4)煤层采掘以后,冒落带一旦进入老窑或与地表水系沟通,也会发生地表水涌入矿井,造成水灾事故。(2)地下水引起的矿井水灾。地下水包括地下含水层水、溶洞、断层水、老空水等。地下水造成水灾的情况,一般有以下几种:1)地下的砾岩层,流沙层和具有岩溶的石灰岩层,都含有大量积水,称为含水层。当采掘工作接近或穿透这种积水区时,就会造成透水事故;2)断层及其附近的岩层均比较破碎,在这种破碎带内有时含水或与地表水、含水层沟通,掘进时,碰到这种情况容易造成突水事故。3)已采掘的旧巷及空洞内,常有大量积水,称为老空水。老空水常为矿井水灾事故的主要原因。老空水特点是水压大,一旦掘透,来势凶猛,具有很大破坏性。1.5 排水装置的发展方向虽然预先排水中利用水泵排水现在占有主导地位,而且水泵排水技术已有很大的进步,但是水泵在井下并不能像我们想象的那样完美,它耗能大、有污染,而且在井下复杂的情况下需要电力的支持才能正常的工作,并不能很好的与现在所提倡的绿色环保的理念完美的结合,这就需要一个更好的方法去完成井下承压水的排放,也就揭示了未来井下排水系统应该努力的方向。本系统就提供了一个很好的方向,此次设计的承压水自排系统就是在这个基础上构思的,它与现在煤矿所用的排水泵有着很大的区别。它不是利用电能带动水泵将地下含水层排出水面,而是利用地下含水层本身的压力经自排泵工作后自行排出水面。它的工作原理类似于液压缸的工作原理。据初步计算自排泵排出的突水可占总突水总量的 2/3 左右,因此这对煤矿用电量的减少也是十分可观的。我想这是未河南理工大学毕业设计说明书-来这方面发展的重要方向之一。1.6 换向阀在装置中的应用所谓的换向阀是为了改变活塞的运动方向的,使活塞能自行的往返运动。此换向装置既不采用利用油泵控制油压来实现换向,也不采用电磁结构实现换向,而是利用自排泵活塞杆自身的动力来实现换向的。因此此换向装置的设计对节省能源,节约成本有着重要的意义,这也是此自排水系统的亮点之一,巧妙的把承压水的压力转化为自身换向的动力,在节能方面起到了很大的作用。河南理工大学毕业设计说明书-2 基本原理简述2.1 矿井承压水自排水系统的工作原理矿井承压水自排系统总体图如图 2-1 所示:图 2-1 矿井承压水自排系统总体图由图可知,矿井承压水自排系统的工作原理如下:本设计的矿井承压水自排系统的工作原理为:打开总开关 26,矿井承压水通过低压水管 22 及其上的第一单向阀 18、第二单向阀 19 进入左缸体1 和右缸体 2,然后打开工作开关 25,矿压水通过低压水管 22、换向阀套 13 上的进水口 8 并经换向阀套 13 上的进出水口 9、水管 23 进入环形空腔 4,推动增压装置活动块 3 往右运动,使环形空腔 5 内的水经水管 24、换向阀套 13 上的进出水口 10 和排水口 12 流入水仓;增压装置活动块 3 向右运动使右缸体 2 里面的水压力升高,迫使第二单向阀 19 关闭、第四单向阀 21 打开,高压水经过第四单向阀 21 流入高压水管道 27,再经高压水管道 27 送到地面。同时第一单向阀 18 处于打开状态,第三单向阀 20 处于关闭状态。增压装置活动块 3 运动到右端,其端部的凹槽推动右液压油油缸的小柱塞 7 向右运动,通过右输油管 17 使换向阀套 13 右端压力升高,由右蓄能器 16 蓄能,达到一定压力后,换向阀芯 14 克服限位钢球的阻力向左移动,实现换向。矿井承压水经过换向阀套13 上的进水口 8 和进出水口 10、水管 24 进入环形空腔 5,压力推动增压装置活动块 3 往左运动,环形空腔 4 内的水经换向阀套 13 上的水管 23、进出水口 9、排水口 11 流入水仓;增压装置活动块3 向左运动使左缸体 1 里面的水压力升高,第一单向阀 18 关闭,第三单向阀 20 打开,高压水经过第三单向阀 20 流入高压水管道 27,再经高压水管道 27 送到地面。同时,第二单向阀 19 处于打开状态,第四单向阀 21 处于关闭状态。增压装置活动块 3 运动到左端,推动左液压油油缸的小柱塞6 向左运动使换向阀套 13 左端压力升高,由左蓄能器 15 蓄能,达到一定压力后,换向阀套 13 里河南理工大学毕业设计说明书-的换向阀芯 14 向右移动,实现换向。工作过程如此反复,达到不间断自动排水作业。2.2 二位四通自动换向阀的工作原理2.2.1 二位四通换向阀基本结构简图二位四通换向阀基本结构简图如图 2-2 所示:1-蓄能器,2-换向阀,3- 油路管道,4-水路管道图中、 、 分别为换向阀的五个进出水口图 2-2 换向阀2.2.2 二位四通换向阀的基本工作原理此换向阀为三位四通阀,在阀体上还设计有一个钢球、两个钢球槽和密封圈,如图 2-1 所示当活塞杆 5 运动到与小活塞杆 3 接触时,小活塞杆就会向左运动迫使小液压缸缸腔内的油液压力增加,如图 2-2 所示由于缸腔内的油液压力的增加,油路管道中压力在一定的时间内储存到蓄能器中,当压力增加到足够克服钢球对换向阀阀体的阻力时,就会推动换向阀的阀体向右运动,使阀体堵住出口、 、,而使出口与进口相通,从而使水经水路管道进入自排泵的缸筒内推动活塞向相反的方向运动,实现换向作用。2.2.3 换向阀的种类换向阀的操纵方式有机动换向、电磁换向、液动换向、电液换向、电液手动换向、手动换向等。1、机动换向阀有称行程换向阀,它依靠安装在运动部件上的挡块或凸轮来迫使阀芯移动,从而控制油液的流动方向,实现换向。2、电磁换向阀简称电磁阀,它利用电磁铁的吸力控制阀芯动作。3、液动换向阀是利用控制油路的压力油推动阀芯实现换向,由于控制压力可以较高,因此它可以制成流量较大的换向阀。河南理工大学毕业设计说明书-4、电液换向阀是由电磁滑阀和液动滑阀组合而成。电磁换向阀起先导作用,它可以改变控制液流的方向,从而改变液动滑阀阀芯的位置。由于矿压水自排系统中可以提供不同压力的承压水来控制换向阀中的压力油的压力方便换向,故换向阀选用液动两位四通换向阀。河南理工大学毕业设计说明书-3 承压水自排系统的简要设计3.1 增压装置的简要设计增压装置主要由端部缸筒、中间缸筒、端盖、活塞杆、活塞、和隔离装置组成。3.1.1 活塞杆的简要设计材料活塞杆采用的材料为 45 钢。活塞杆的尺寸由于此自排泵的内径较大,考虑为减轻自排泵的重量,故选择活塞杆为空心结构,其端盖结构则采用焊接的方式连接,在其端盖处开槽用于推动换向装置。参考液压缸活塞杆的选择依据,自定活塞杆的内径 d=280mm。其结构简图如图 3-1 所示:1-活塞杆端盖,2-活塞杆;图 3-1 活塞杆结构图对于活塞杆端盖的焊缝采用 V 形焊缝,一般焊接即可满足要求。3.1.2 缸中期检查表指导教师: 职称: 所在系部(单位):机械与动力工程学院 教研室(研究室): 机制教研室 题 目 二位四通换向阀的设计学生姓名 专业班级 学号一、 选题质量:(主要从以下四个方面填写:1、选题是否符合专业培养目标,能否体现综合训练要求;2、题目难易程度;3、题目工作量;4、题目与生产、科研、经济、社会、文化及实验室建设等实际的结合程度)1、选题符合专业培养目标,基本体现综合训练要求;2、题目难度中等;3、题目工作量中等;4 题目与生产、科研、经济、社会、文化及实验室建设等实际结合较紧密;二、开题报告完成情况开题报告已经完成。三、阶段性成果1.查阅了有关自动换向阀的书籍及文献资料和网上的资料,对其设计的方法、步骤有了基本的了解,并且学习研究了此自动换向阀的主要组成零部件的设计方法;2.在老师的指导下,我结合参考资料,对所设计的阀体进行了简单的工艺分析,初步确定了设计的方案;3.完成了开题报告的初稿,开始了详细分析确切的方案设计;4.对整体设计有了宏观的把握,为后续的设计打下良好基础;2四、存在主要问题在前期的设计过程中存在很多问题:1. 对相关的专业课知识了解不够全面,设计经验不足,很多零部件的设计时不能选择恰当的参数需要反复验证,从而花费大量时间;2.在具体的设计计算中会遇到很多专业性的问题,由于本科阶段没有接触或者学习的时候不够认真,加上设计经验不足,所以会有一定的难度;3.使用绘图软件不够熟练,运用计算机绘图的时候会有些许困难;4. 由于对煤矿采矿方面的知识了解不够全面,实践经验不足,不知道矿井承压水自排系统应该放置的矿井的什么位置等等。解决问题的方法:1.认真学习研究自动换向阀设计的相关资料,通过图书馆、网络等各种途径开拓思路,尽自己的最大努力解决问题,并及时向老师请教;2. 向机械和采矿方面的有关老师咨询,使自己了解煤矿采矿方面的知识以及钻机在打井时的工作过程,并使自己知道矿压水自排系统放置的准确位置;3.学习 CAD 绘图和 WORD 的相关知识,努力做好汽车轴盖的总装图和零件图的绘制以及毕业设计论文的撰写。4.努力温习自己学过的专业知识。3五、指导教师对学生在毕业实习中,劳动、学习纪律及毕业设计(论文)进展等方面的评语指导教师: (签名)年 月 日 本科毕业设计(论文)开题报告题目名称 二位四通自动换向阀学生姓名 专业班级 学号一、选题的目的和意义:目的:这次设计的换向阀是为了中国大部分矿区复杂的水文地质和构造地质中比较严重的突水事故,利用矿井承压水本身蕴含的巨大能量来提升另一部分承压水,从而改变传统水泵排水方式存在的能耗大、效率低等问题。本次设计的目的还能巩固、夯实和深化基础技术课程和专业课程中所获得的知识,综合应用这些知识培养我们解决生产实际问题的能力;通过设计使学生获得课堂讲授不易掌握的阀体结构等知识;培养学生的设计、计算和绘图能力,培养我们团队意识、合作精神的能力。意义:本次通过对矿井承压水自排系统的总体设计和通过对换向阀各部分的设计和工艺分析,使我们有机会综合运用机械设计的基本理论和运用设计的基本原理和方法,独立的去学习和解决一些问题,使我们重新温习以前学习过的一些知识,这样的实践性课题是对学生理论学习水平的实践和检验,可对以后从事类似的工作有一定的指导性和实践性意义。二、国内外研究综述:目前矿井防治突水的技术措施主要有以下几种:1、地面防水,包括修筑防洪沟、河流改道或河流防渗、封填老窿井口 ;2、井下防水治水,包括采掘前钻孔探水、阻断水路隔绝水源(主要釆用水闸门阻绝水源、采用水闸墙阻断水源、采用注浆堵水、采用封闭水泵房) ;3、预先排水、疏干降压,包括地面钻孔疏干降压、井下钻孔疏干降压、利用巷道疏干。限于技术条件,目前还无法辨识突水前兆信息进而进行预警;因此,预先排水、疏 干降压仍是矿井防治水灾害的主要方法。目前排水设备以离心泵和潜水泵为主,但用泵排水耗电量大,成本很高,且需专人值班,手动起、停设备,安全性较差。2三、毕业设计(论文)所用的主要技术与方法:1.在网上收集资料,了解国内外相关技术现状和发展趋势2.上图书馆查看图书、搜集资料,了解阀体结构3. 通过查询相关设计手册确定最佳设计方案4. 准确运用相关设计数据对主要零部件进行分析和计算5. 用 CAD 或 PRO/E 绘制所设计装置的装配图和零件图6.设计过程中要充分体现现代设计理念与方法四、主要参考文献与资料获得情况:【1】杨大明 我国煤矿安全生产的现状、特点与对策措施【J】 科技导报 2003.11【2】 柴登榜 矿井地质工作手册【M】 北京:煤炭工业出版社 1984【3】郭振良 矿井自然承压水的利用 中国学术期刊电子出版社(1994-2010)【4】王积伟、张宏甲、黄谊 液压传动 机械工业出版社【5】成大先 机械设计手册(液压传动) 化学工业出版社【6】濮良贵、纪名刚 机械设计 高等教育出版社【7】陆肇达 流体机械基础教程 哈尔滨工业大学出版社, 20033五、毕业设计(论文)进度安排第 5-8 周:1、对毕业设计题目进行思考并初步构想出矿井承压水自排系统的工作原理,查阅并收集有关资料,为写开题报告做准备2、完成工艺性分析,提出设计方案3、写出开题报告,并完成其修改第 9-12 周:1、对阀体进行总体结构设计,及工艺结构计算2、完成阀体各个零件结构形式确定及设计,选择设备3、绘制模具装配图和非标准零件零件图第 13-14 周 :1、拟定主要零件的制造工艺2、编写毕业设计说明书,完成初稿并交与辅导老师指导第 15-16 周:1、针对毕业设计所出现问题有目的的修改确定终稿2、准备毕业答辩四、 指导教师审批意见:指导教师: (签名)年 月 日 4-摘 要在煤矿生产中,突水是仅次于煤矿瓦斯突出的严重事故。因此防治突水灾害的意义重大。而井下预先排水则是防治突水事故的主要措施之一。本设计涉及一种换向阀,尤其涉及一种新型的矿井承压水自排系统中的二位四通自动换向阀,它是该系统的重要组成部分。目前排水设备以离心泵和潜水泵为主,但用泵排水耗电量大,成本很高,且需要专人值班,手动启、停设备,安全性较差。针对这样的技术条件,此二位四通换向阀就发挥了很大的作用,它可以用来传输三种不同压力的矿井承压水,并且有阀片耐磨耐腐蚀,抗冲击能力高并且采用三级平面密封,实现严格的无泄漏等优点,它能适应水质不同、压力不同的矿井承压水的自动传输,且传输过程中承压水的能量损失小,与系统完美配合,实现井下承压水的绿色排放。它设计的目的是将已探查清楚的地下含水层突水,经自排系统工作后排到地面。大大的减少了突水事故发生的可能性。关键词: 二位四通自动换向阀 矿井承压水排放 低能耗 自排系统-AbstractIn coal production,Water inrush is a serious accident only the second to coal mine gas outburst. So the prevention of sudden water-related disasters is significantful, and the underground pre-drainage is one of the main measures of prevention and control of water inrush accident.The design relates to a valve, in particular, involving a new type of mine pressurized water from the drainage system in the two four-way automatic valve, and it is an important part of the system. Now centrifugal pumps and submersible pumps is useful, but pumps water system is power consumption and high cost,and need someone on duty、manual start and stop equipment. For this specification, the two four-way directional control valve plays a very important role,it can be used to transfer three different mine confined water pressure and valve plate wear-resistant, corrosion resistant, high shock resistance and a three-level flat sealing, realize the advantages of strictly leakage. It can adapt to different water quality and pressure of automatic transmission of confined water in mine and confined water of small energy loss during transmission, and perfect coordination, implementation of artesian water in underground green emission. It is designed to be the exploration of underground water bursting clear, through the exhaust system back to the ground. Significantly reduce the possibility of water inrush accident occurred.Key words: two four-way automatic valve mine confined water emissions low energy consumption green emission-目 录前 言 .11 绪 论 .21.1 毕设的目的和意义 .21.2 选题背景及意义 .31.3 井下防治突水事故的技术现状 .31.4 矿井承压水形成的原因 .41.5 排水装置的发展方向 .41.6 换向阀在装置中的应用 .52 基本原理简述 .62.1 矿井承压水自排水系统的工作原理 .62.2 二位四通自动换向阀的工作原理 .72.2.1 二位四通换向阀基本结构简图 .72.2.2 二位四通换向阀的基本工作原理 .72.2.3 换向阀的种类 .73 承压水自排系统的简要设计 .93.1 增压装置的简要设计 .93.1.1 活塞杆的简要设计 .93.1.2 缸筒活塞的简要设计 .93.1.3 活塞与活塞杆连接结构型式 .103.1.4 隔离装置的简要设计 .103.2 缓冲装置的简要设计 .113.2.1 小液压缸的设计 .123.2.2 油管的选择 .124 二位四通换向阀的设计 .135 二位四通自动换向增压装置的设计 .145.1 自动换向增压装置的工作原理 .145.2 缸筒的设计 .155.2.1 缸体的材料 .155.2.2 缸筒结构的设计 .15-5.2.3 缸体的技术要求 .155.2.4 缸筒内径 D 的计算 .155.2.5 缸筒壁厚的计算 .165.2.6 缸盖的设计 .175.3 柱塞杆的设计和尺寸计算 .175.3.1 柱塞杆的作用 .175.3.2 柱塞杆的材料 .175.3.3 柱塞杆的技术要求 .175.3.4 柱塞杆的结构设计 .185.3.5 柱塞杆的尺寸计算 .185.3.6 柱塞杆上密封圈的选择 .195.4 进出油口直径计算 0d.195.5 蓄能器的设计及尺寸的计算 .195.5.1 蓄能器的作用和原理结构 .195.5.2 尺寸的计算 .205.5.3 弹簧的选用 .215.6 左右进油口接头的选择 .215.7 拨叉的设计 .225.7.1 拨叉的材料 .225.7.2 拨叉的尺寸计算 .235.8 自动换向增压装置与左壳体的连接形式 .236 二位四通换向阀换向装置的设计 .246.1 换向装置的工作原理和基本结构 .246.1.1 结构简图 .246.1.2 基本原理 .246.2 换向轴结构的设计 .246.2.1 换向轴结构设计和作用 .246.2.2 换向轴尺寸大小的选择 .256.3 轴承的选择 .266.4 左右陶瓷阀片的设计 .266.4.1 陶瓷阀芯的优点 .266.4.2 陶瓷阀芯材料的选择 .26-6.4.3 陶瓷阀片的工作原理和简图 .276.4.4 尺寸的简单确定 .286.4.5 阀门的结构设计需注意的几点 .286.5 右端盖的设计 .296.5.1 右端盖的作用 .296.5.2 右端盖的形状和结构的设计 .296.5.3 右端盖管接头的选择 .296.6 右端盖尺寸的计算 .296.7 右端盖螺栓个数的确定 .296.8 右密封垫圈的选择 .316.9 左密封垫圈的选择 .317 油液的选取和污染的控制 .327.1 油液的选取 .327.2 污染的危害 .327.3 污染的原因 .327.4 污染控制的主要措施 .328 液压系统中需要重视的几个问题 .348.1 液压元件的失效方式 .348.2 液压系统设计中的节能问题 .348.2.1 液压系统中的能耗损失的分类 .348.2.2 节能的主要途径 .348.3 液压系统中的冲击、震动和噪声控制 .358.3.1 液压冲击 .358.3.2 防止液压冲击的措施 .358.4 振动和噪声的污染 .368.4.1 污染的原因和危害 .368.4.2 振动和噪声的防治和改进措施 .36结 论 .38致 谢 .39参考文献 .40
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