吸入特性测试装置的机械系统设计

2014-08-15张文文刘建芳

科技视界 2014年31期

张文文李娜刘建芳

（燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛 066000）

0 引言

吸入特性测试装置对于工业生产中的废弃物的处理、输送以及处理具有重要的意义，高浓度粘稠物料输送系统中，大口径活塞泵是系统的核心设备，运行效率对于系统的稳定运行具有重要的意义。传统的大口径活塞的理论研究中，主要是采用100%的的吸入效率进行计算，这样与实际工作状态不相符合，从而影响了实验数据的真实性，对于参数控制的参考真实性不足。采用吸入特性测试装置，能够有效的对大口径活塞的工作参数进行测试，对于物料的吸入容积进行实时在线测量，从而为吸入控制提供真实可信的参数，也能够为大口径活塞的优化设计提供参考。

1 结构组成与工作原理

1.1 结构组成

吸入特性测试装置的机械系统主要是为了完成吸料以及排料的动作，通过不同结构的构成而对高浓度粘稠物料输送系统提供结构支持，吸入特性测试装置的结构组成以及参数主要为：吸料速度为0.0.23m/s，料缸行程0-1m，料缸直径0.16m，电机功率7.5kw，系统压力6.3MPa。

1.2 工作原理

吸入特性测试装置的机械系统工作原理主要为：当进料闸板开启的过程下，物料缸内行程负压，并且在系统压力以及空气压力的共同作用下，物料进入系统内，当达到设定行程时，完成吸料过程，料缸活塞停止运行；当完成吸料后，料缸活塞前进，并且将物料从出料闸板阀排除。从而完成一个工作循环。吸入特性测试装置主要是对大口径活塞的吸入容积效率进行计算，计算的依据为在料缸的一次吸料行程中，所吸入的物料体积与活塞行程的容积之比，表达式为η=V1/V2×100%，其中η 为容积吸入效率，V1、V2分别为实际吸入体积与理论吸入体积。

2 机械系统设计

2.1 物料缸与液动闸板阀的设计

吸入特性测试装置主要是针对工业应用进行设计的，因此物料缸以及活塞的设计必须满足工业应用的需求，当前普遍采用的为ψ160mm 的无缝钢管制备的物料缸，并且将物料缸与活塞系统相接，能够满足工业应用的需求。在吸入特性测试装置的使用中，可能需要面临腐蚀性的物质，为了保证系统运行，需要在物料缸内镀一层硬铬层，保证物料缸具备较强的耐水性、抗腐蚀以及耐磨性能。

液动闸板阀主要是对物料缸内的物料进行有效的合理，从而确保机械系统的正常运行，为了确保机械系统正常运行，液动闸板阀需要具备快速开关、结构紧凑以及密封效果好的特点。机械系统中的液动闸板阀主要是由上端盖、下端盖、阀板以及密封压板构成，并且以螺栓螺钉联接而成系统结构。为了确保液动闸板阀系统紧固，需要采用沉头螺钉将密封压板固定，将闸板阀组装为一体，而且为了避免泄露，应该采用橡胶密封圈进行密封，确保液动闸板阀具有较强的密封能力。

2.2 活塞与液压缸的设计

活塞是保证吸入特性测试装置动力装置，主要由活塞体、导向环、活塞头芯、密封体等结构组成，其中密封体主要由耐磨的聚氨酯制备而成，具有较强的耐腐蚀能力，对于无聊起着导向、密封以及输送的作用。液压缸的直径、活塞杆直径需要根据液压缸的标准进行圆整，确保液压缸的设计符合生产的需求。而主要采用头部法兰型安装液压缸，闸板阀油缸的选型和设计安装与主液压缸相一致。

2.3 料仓的设计

机械装置的料仓可以用作加压时的压力容器，也可以用作储料容器进行使用，在使用的过程中，需要根据生产的需求合理选择物料缸。而且在试验中，物料可以循环使用，物料仓的最小体积应为0.1m3，采用圆柱体设计，确保体积计算准确合理。在加压的情况进行测试时，需要密封物料仓，确保物料仓能够存储的物料越多越好，因此可以选择0.28m3左右体积的物料仓，除了体积之外，物料仓的高度、直径、壁厚均需要符合生产的需求。

2.4 支架以及联接件的设计

为了确保机械能够安全可靠的运行，需要采用合理的底架与支架系统，具体如下：（1）底架设计，选择槽钢作为测试机械的底架材料，并且采用焊接进行联接，而底架与物料缸、液压缸之间采用螺栓联接，为检修以及拆卸提供结构基础。（2）液压缸的支撑系统主要有物料缸支撑板、液压缸支撑板构成，为了确保稳定，需要将液压缸与物料缸的中心线处于同一条轴线上，并且与底架以螺栓联接。支架系统能够对液压缸活塞的运用提供支撑与保护作用，为了便于物料缸活塞的装配，可以设计30°的坡口。（3）液动闸的支撑座，液动闸支撑座主要是将液压缸与闸板阀联接起来，对于液压缸起着支撑与联接的作用，采用焊接加强版增强支撑座的强度，并且将设计与信号采集板相联接，用于控制闸板阀的开关。（4）感应器的设计，在联接卡箍、感应环、活塞杆联接杆的设计测试装置还要设计一些联接件和采集信号用的感应器等，对于机械装置进行合理控制。

3 吸入特性测试装置应用情况

在对实物的试验中，测试结果表明，吸入特性测试装置设计能够满足试验的要求，其中测试装置的关键部位密封性能良好，能够满足物料吸入的要求，而且能够有效的控制吸料速度，避免泵的泄露与吸空。吸入特性测试装置机械设计的吸入容积的不同质量分数、不同吸料速度以及不同料缸长径比的结果显示，测试结果准确，对于机械装置的控制具有较好的参考性。