GMB100-5型隔膜泵总体及活塞缸总成设计
摘要
隔膜泵属容积式无泄漏泵，应用于输送高温，高腐蚀固液两相介质的黑色，有色，化工，建材，煤炭和电力等行业内的各类工艺系统。该类泵涉及机械，电子，液压，橡胶和化工等多学科技术，技术复杂程度高。是国内外泵行业技术难度最大，产品附加值最高的泵类产品之一。
隔膜泵是20世纪70年代在工业发达国家发展起来的适用于固体和液体两相介质输送的理想设备。本课题对大排量和高工作压力的隔膜泵的液力端进行研究与设计。本文主要在围绕大排量高工作压力的隔膜泵液力端上进行设计。本文设计的GMB100-5型三缸单作用隔膜泵,额定排量为100工作压力为5MPa。冲次45min-1
隔膜泵由传动系统、动力端、液力端、控制系统、液压辅助系统、进出料补偿系统组成。隔膜泵液力端的主要功能是通隔膜的往复运动与单向阀的开闭实现对介质的泵送。本文将运用传统的方法设计液力端的主要零件，例如隔膜室、活塞、活塞杆、液压缸、隔膜等等。对GMB100-5型隔膜泵总体及活塞缸总成设计.
关健字：隔膜泵，液力端，设计，工程图，
Abstract
Diaphragm pump is a volumetric non leakage pump, which is applied to various kinds of process systems in the industries such as high temperature, high corrosion and solid liquid two phase medium black, colored, chemical, building materials, coal and electricity. The pumps involve mechanical, electronic, hydraulic, rubber, chemical and other multidisciplinary technology, and the technology is highly complex. It is one of the most difficult pumps in the pump industry at home and abroad.
Diaphragm pump is an ideal equipment for solid and liquid two-phase medium transportation developed in developed countries in 1970s. This topic studies and designs the hydraulic end of the diaphragm pump with large displacement and high working pressure. This paper mainly focuses on the design of the hydraulic end of the diaphragm pump with high displacement and high working pressure. The GMB100-5 type three cylinder single acting diaphragm pump designed in this paper has a rated displacement of 100 and a working pressure of 5MPa. Punching 45min-1
The diaphragm pump is made up of transmission system, power end, hydraulic end, control system, hydraulic auxiliary system, and inlet and outlet compensation system. The main function of the hydraulic end of diaphragm pump is the reciprocating motion of the diaphragm and the opening and closing of the one-way valve to realize the pumping of the medium. This article will use traditional methods to design the main parts of the hydraulic end, such as diaphragm chamber, piston, piston rod, hydraulic cylinder, diaphragm and so on. The design of GMB100-5 type diaphragm pump and piston cylinder assembly is introduced.
Guan Jian character: diaphragm pump, hydraulic end, design, engineering drawing,
目录
第一章 绪论 1
1.1课题的研究意义 1
1.2隔膜泵国内外的研究现状 1
1.2.1国外研究状况 1
1.2.2国内研究状况 3
1.3课题研究的主要内容 3
1.3.1主要内容 4
1.3.2技术指标 4
第二章 GMB100-5型隔膜泵结构设计 5
2.1隔膜泵的结构和工作原理 5
2.2隔膜泵的核心技术 6
2.3隔膜泵液力端介绍 7
2.4单隔膜式与双隔膜式 7
2.5卧式与立式的选择 8
2.6联数、缸数和作用数 9
2.6.1缸的联数的选择 9
2.6.2缸的泵数的选择 10
2.6.3作用数的选择 10
2.7液力端型式 10
2.7.1直通式液力端 11
2.7.2直角式液力端 11
2.7.3阶梯式液力端 11
2.8小结 11
第三章 液力端结构参数确定与技术参数的计算 12
3.1选择容积效率 13
3.2活塞平均速度的选择 13
3.3曲轴转数n和活塞行程长度S的选择 14
3.4活塞直径D的确定 16
3.5吸入和排出管内径、的确定 16
3.6其它主要尺寸的确定 16
3.7主要技术参数计算 17
3.7.1理论及实际平均输出流量 17
3.7.2瞬时输出流量 17
3.7.3吸入及排出压力 19
3.8小结 21
第四章 液力端主要零部件设计与强度计算 22
4.1隔膜室 23
4.1.1隔膜室结构选择 23
4.1.2隔膜室的壁厚确定 23
4.1.3强度校核 25
4.1.4对隔膜室的技术要求 26
4.2活塞 26
4.2.1活塞的结构型式选择 27
4.2.2活塞主要尺寸的确定和强度校核 27
4.3活塞杆 29
4.3.1活塞杆与活塞连接及强度校核 30
4.3.2活塞杆稳定性校核 33
4.4液压缸 34
4.4.1液压缸的壁厚 35
4.4.2强度校核 35
4.5隔膜 36
4.5.1隔膜的工作过程 36
4.5.2隔膜两侧动态压力平衡 36
4.5.3预变形隔膜 37
4.5.4隔膜形状及膜腔曲面优化设计 37
4.6小结 39
第五章 结论与展望 39
5.1结论 39
5.2展望 40
参考文献 40
第一章 绪论
1.1课题的研究意义
上世纪70年代初，荷兰、西德、美国先后成功研制了隔膜泵，因具有使用寿命长、油耗低、产能大、效率高等优点，得到广泛应用。隔膜泵是目前国际上最先进的输送高温、磨砺性强、腐蚀性浆液的机器，广泛用于有色金属、石油、化工、冶金、矿山、煤炭、电力、陶瓷等多种行业。
我国是钢铁生产大国，冶金矿石年产量达2亿余吨，铁矿尾矿是严重污染环境物质。铁矿尾矿排放，国外大部分采用隔膜泵长距离、高浓度排放。目前我国除宝钢梅山和鞍钢鞍矿外大都采用传统的渣浆泵、隔膜泵、水、油隔泵进行低浓度多级泵站输送，耗电、耗水、耗油量大，维护人员多，运行费用高且污染环境。采用隔膜泵可以进行长距离的高浓度输送，且节电、节水、节油、节人又可避免污染环境。据专家测算：全国发现矿产171种，探明储量的156种，发展矿床、矿点20多万处，全国共有矿山近11万座，矿产资源开发利用的规模居世界第三位，随着人们环保意识及资源保护意识增强，必将为隔膜泵的应用带来广泛的需求，现国内矿山预测需要300台隔膜泵。
隔膜泵属容积式无泄漏泵，应用于输送高温，高腐蚀固液两相介质的黑色，有色，化工，建材，煤炭和电力等行业内的各类工艺系统。该类泵涉及机械、电子、液压、橡胶和化工等多学科技术，技术复杂程度高。是国内外泵行业技术难度最大，产品附加值最高的泵类产品之一。目前，国际上只有荷兰、德国等少数国家进行批量设计生产制造，吨价为一般机械产品的5—10倍。
目前，我国隔膜泵的技术和研究还处于初级阶段，我国国内的隔膜泵市场的大部分还是被国外公司占领，由于国外隔膜泵的价格比较昂贵，大大限制了该产品在我国的普及和应用[1]。
1.2隔膜泵国内外的研究现状
1.2.1国外研究状况
世界上第一台气动隔膜泵于1893年2月获得专利，但生产的数量非常有限，特别是在工业上的应用更属罕见。直二十世纪中叶，由于工业迅速发展的需要，气动隔膜泵业才得以发展迅速。
电动隔膜泵是在二十世纪六七十年代，荷兰、德国（西德）、美国等少数国家在研制生产泥浆泵技术的基础上开发的一种新型机电一体化产品，这些国家先后成功研制了单作用和双作用活塞的电动往复式隔膜泵。由于电动隔膜泵易损件少，特别适用于管道化输送高磨蚀性和高粘度悬浮物的液体，与油隔离泵相比具有设计结构合理、控制系统可靠、运行平稳、噪声低、维修方便、易损件寿命长、节油、节电、节备件等特点，而且这种固体水力管道运输具有高效、安全、简单和不污染环境等特点，在矿山、冶金、电站、石油、化工等行业有着广阔的使用前景，世界各国都在积极地推广应用。
国际上，自从单作用和双作用活塞隔膜泵在荷兰、德国、美国等少数国家被成功研制之后，隔膜泵在许多行业得到了推广。但是，由于其技术复杂程度高，造价高，目前，国际上只有荷兰、德国等少数国家进行批量设计生产制造。国际上著名的隔膜泵的制造国家为荷兰、德国、美国。而这三个国家中最著名的制造公司就是荷兰的GEHO公司。
GEHO公司生产的隔膜泵代表了国际先进水平，其生产的隔膜泵的控制最初多采用普通的继电器式逻辑控制，但对泵运行中的位置、控点、时间变化等控制一直不够理想。
