矿用D型泵结构分析与水泵房布置论述

华北科技学院毕业设计（论文）第1页共100页矿用D型泵结构分析与水泵房布置论述摘要：本设计论文是矿用多级泵结构设计与水泵房布置论述，利用VRML语言构建可视性的矿用多级泵模型是一个有较大独创性研究项目。其建模过程即是对矿用多级泵的数字仿真，又是对矿用多级泵的工作原理和设计制造工艺的全面了解。通过本次毕业设计掌握VRML语言的使用规律，并创建出矿用多级泵三维实体模型，以及其主要部件的三维实体模型，并通过编写程序实现模拟矿用多级泵的拆装过程，制作矿用多级泵拆装动画。最终完成后，制作出一个三维的、交互式、可视化的矿用多级泵拆装。并对泵房的布置的结构进行分析，制作出一个三维的泵房，展示了一个真实的泵房结构。关键词：矿用多级泵；VRML；虚拟现实；泵房结构矿用D型泵结构分析与水泵房布置论述第2页共100页Abstract：Thispaperisdesignedforminemultistagepumpswatersealstructuredesignandstructureanalysis,theuseofVRMLlanguageconstructvisibilityformultistagepumpsmodelisalargeoriginalresearchproject.Themodelingprocessisforminemultistagepumpsisthedigitalsimulationforminemultistagepumpsand,and,and,andtheworkprincipleanddesignmanufacturingprocessfullyunderstand.ThroughthegraduationdesignmasterVRMLlanguageuselaw,andcreateminemultistagepumpsthree-dimensionalentitymodel,andthemaincomponentsofthethree-dimensionalentitymodel,andthroughtheprogramforsimulatingthemultistagepumps,tearopenoutfitprocess,makeminemultistagepumpsdisassemblinganimation.Afterthecompletionofthefinal,produceathreedimensional,interactiveandvisualizationofminemultistagepumps,tearopenoutfit.Andthestructureofthepumpingstationontheanalysis,produceathreedimensionalpumpingstationthepaperdiscussespackingseal.Showarealpumpingstationstructure.KeyWords：Minemultistagepumps;VRML;Virtualreality;Thepumpingstationstructureanalysis华北科技学院毕业设计（论文）第3页共100页1绪论1.1离心泵概述1.1.1离心泵工作原理在启动泵前，泵体及吸入管路内充满液体。当叶轮高速旋转时，叶轮带动叶片间的液体一起旋转，由于离心力的作用，液体从叶轮中心被甩向叶轮外缘，动能也随之增加。当液体进入泵壳后，液体以较高的压强沿排出口流出。与此同时，叶轮中心处由于液体被甩出而形成一定的真空，而液面处的压强比叶轮中心处要高，因此，吸入管路的液体在压差作用下进入泵内。叶轮不停旋转，液体也连续不断的被吸入和压出。离心泵之所以能够输送液体，主要靠离心力的作用，故称为离心泵。1.1.2离心泵的分类离心泵有根据不同结构和方式有多种分类：一、按工作叶轮数目来分类1、单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。2、多级泵.：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。二、按工作压力来分类1、低压泵：压力低于100米水柱；2、中压泵：压力在100~650米水柱之间；3、高压泵：压力高于650米水柱。三、按叶轮进水方式来分类1、单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口；2、双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都有一个进水口。它的流量比单吸式泵大一倍，可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。四、按泵壳结合缝形式来分类1、水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。2、垂直结合面泵：即结合面与轴心线相垂直。五、按泵轴位置来分类1、卧式泵：泵轴位于水平位置。2、立式泵：泵轴位于垂直位置。矿用D型泵结构分析与水泵房布置论述第4页共100页六、按叶轮出来的水引向压出室的方式分类1、蜗壳泵：水从叶轮出来后，直接进入具有螺旋线形状的泵壳。2、导叶泵：水从叶轮出来后，进入它外面设置的导叶，之后进入下一级或流入出口管。平时我们说某台水泵属于多级泵，是指叶轮多少来讲的。根据其它结构特征，它又有可能是卧式泵、垂直结合面泵、导叶式泵、高压泵、单面进水式泵等。所以依据不同，叫法就不一样。另外，根据用途也可进行分类，如油泵、水泵、凝结水泵、排灰泵、循环水泵等。1.1.3离心泵的工作特点(1)水沿离心泵的流经方向是沿叶轮的轴向吸入，垂直于轴向流出，即进出水流方向互成90°。(2)由于离心泵靠叶轮进口形成真空吸水，因此在起动前必须相泵内和吸水管内灌注引水，或用真空泵抽气，以排出空气形成真空，而且泵壳和吸水管路必须严格密封，不得漏气，否则形不成真空，也就吸不上水来。(3)由于叶轮进口不可能形成绝对真空，因此离心泵吸水高度不能超过10米，加上水流经吸水管路带来的沿程损失，实际允许安装高度(水泵轴线距吸入水面的高度)远小于10米。如安装过高，则不吸水；此外，由于山区比平原大气压力低，因此同一台水泵在山区，特别是在高山区安装时，其安装高度应降低，否则也不能吸上水来。1．2矿用泵排水的研究背景与重要性众所周知，矿井有它一定的局限性，那便是地下作业。在矿井建设和生产过程中，矿井排水设备不仅要排除各时期涌入矿井的矿水，而且在遭到突然涌水的袭击有可能淹没矿井的情况下，还要抢险排水。因此，排水设备是煤矿建设和生产中不可缺少的，它对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。矿用排水泵多用离心式多级泵，主要有以下优点：流量、扬程的范围大，并且流量和压力都很平稳，没有波动；效率较高；转数较高，可以与电动机直接相连；操作方便可靠，故障少，维修容易，易于实现自动化；于同一指标的往复泵相比，离心泵结构紧凑，体积小，重量轻，零部件少，制造方便，造价低，占地面积小。设计出不同类型和不同结构尺寸的泵以及合理的布置泵站房，才能更好的使矿井的涌水及时、安全、经济地排出，因此设计工作也较繁重，在设计过程中，对设华北科技学院毕业设计（论文）第5页共100页计结果的有效模拟和检验是提高设计工作效率的重要途径。本次设计主要真对矿用D型泵进行了结构分析。1.3虚拟现实造型语言（VirtualRealityModelingLanguage）VRML是虚拟现实造型语言（VirtualRealityModelingLanguage）的简称，本质上是一种面向WEB，面向对象的三维造型语言，而且它是一种解释性语言。虚拟现实技术是许多相关学科领域交叉、集成的产物。人们通过计算机运用虚拟现实技术对复杂数据进行可视化操作与交互，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。虚拟现实技术是一种能对现实场景实现有效模拟的技术，它是高度发展的计算机技术在各领域的广泛应用过程中的结晶，它不仅仅包括所说的图形学、图像处理、模式识别、网络技术、并行处理技术、人工智能等高性能等计算机技术，还涉及了数学、物理等学科领域，甚至与气象学、美学、地理、生物、心理学及社会学科等相关。此技术也不仅为采煤机的设计起到很好的辅助作用，也是为现有产品的展示和宣传的提供了很大的方便。VRML的应用领域相当广泛，大致有以下几个领域：娱乐、教台、训练、医学、设计、商业、简报、军事、太空、艺术、监控、科学视觉化、听觉评估、刑事调查和网络应用等。国内最早开展此项技术试验的是西安虚拟现实工程技术研究中心。北京航空航天大学计算机系也是国内最早研究VR的单位之一，它在VR视觉接口方面获得了一部分研究成果；北京大学设计了基于PC机的VR系统；清华大学国家光盘工程研究中心所作的“布达拉宫”，采用了QuickTime技术，实现大全景VR制作；浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统；哈尔滨工业大学算机系已经成功地合成了人的高级行为中的特定人脸图像，解决了表情的合成和唇动合成技术问题，并正在研究人说话时手势和头势的动作、语音和语调的同步等。近些年来，随着计算机和网络技术的发展，这些新兴技术冲击着传统工业，并且带动其技术的革新。VRML在机械设计和装配方面有着重要的意义，基于VRML机械行业出现虚拟设计和虚拟装配技术，大大提高了产品的质量和缩短了产品设计周期，带来了巨大的经济效益，所以研究VRML有着及其重要的意义。VRML还可以建造虚拟实室，建造虚拟机械，有利于学生对知识的理解和掌握。因此，虚拟现实技术为泵的结构分析设计起到很好的仿真作用。矿用D型泵结构分析与水泵房布置论述第6页共100页1.4本次设计的目的和主要任务本次设计采用了UG三维建模，通过虚拟现实技术仿真，对矿用多级泵进行建模、组装、虚拟场景、动作仿真、实时控制，从而达到对多级泵设计结构的进一步检验，以及对泵房的三维建模，进行动作仿真，展示一个真实的泵房效果。VRML语言是基于网络的描述性语言，由于其本身的语言特点，几乎可以描述任何现实或非现实的场景效果，但其对机械机构的精确运动仿真有不足之处，没有严格意义上的干涉检验，只能人为设定变化效果。在此对多级泵的仿真和演示是在不出现明显视觉差的情况下尽量精确控制，对其主要部件的形状和位置误差尽可能缩小，从而制作出在虚拟现实中比较完美的数字多级泵。华北科技学院毕业设计（论文）第7页共100页2多级泵的测绘与结构分析2.1多级泵的测绘测绘就是对现有的机器或部件进行实物测量，并绘出装配图和零件图的过程。测绘对机械零件几何尺寸的测量的基本内容有：长度测量、角度测量、表面粗糙度测量、形位误差测量、螺纹测量和齿轮测量，测绘是确定被测对象的量值的实验过程。一个完整的测绘过程应包括四个要素：测绘对象和被测量、测量单位和标准量、测绘方法、测量精度。2.1.1几个测绘基本概念1.测绘对象和被测量机械零件几何精度测量对象多种多样，不同的测量对象有不同的被测量。如孔和轴主要测量直径，被测量有长、宽、高及孔间距等。2．测量单位和标准量几何测量中常用的长度单位有米（m）、毫米（mm）、微米（μm），常用毫米（mm），角度单位有度、分、秒。3.测绘方法测量认识水平是指完成测量任务所用的方式、量具或量仪，及测量条件的总和。当无现成量具或量仪时，需自行拟定测量方法，这就要根据被测对象和被测量的特点（形体大小、精度要求等）确定标准量，拟定测量方案，工件定位，读数和瞄准方式及测量条件（如温度和环境要求）。4.测量精度由于在测绘过程中不可避免地存在或大或小的测量误差，使测量结果的可能性受到一定影响，测量误差越大测量结果精度越低，测量误差越小测量结果精度越高，所以没有测量精度的测量结果是没有意义的。2.1.2测绘的目的在生产实践中，为了推广和学习先进技术、仿制和改造现有设备，也常要进行装配体测绘。1.复习和巩固已学知识，并在测绘中得到综合应用。2.进—步培养分析问题和解次问题的能力，继续提高绘图的技能和技巧。3.掌握测绘的基本方法和步骤，学习初步的整机测绘能力。矿用D型泵结构分析与水泵房布置论述第8页共100页4.为毕业设计的后续部件奠定基础2.1.3测绘的任务1．对D型泵进行拆装与测绘，了解其内部结构和各部件作用2.D型多级泵装配体绘制3.绘制装配图和零件图