礦壓水自排系統自動換向閥的設計（全套含CAD圖紙）

下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985-I-摘 要在煤礦生產中，突水是僅次于煤礦瓦斯突出的嚴重事故。因此防治突水災害的意義重大。而井下預先排水則是防治突水事故的主要措施之一。本設計涉及一種換向閥，尤其涉及一種新型的礦井承壓水自排系統中的二位四通自動換向閥，它是該系統的重要組成部分。目前排水設備以離心泵和潛水泵為主，但用泵排水耗電量大，成本很高，且需要專人值班，手動啟、停設備，安全性較差。針對這樣的技術條件，此二位四通換向閥就發揮了很大的作用，它可以用來傳輸三種不同壓力的礦井承壓水，并且有閥片耐磨耐腐蝕，抗沖擊能力高并且采用三級平面密封，實現嚴格的無泄漏等優點，它能適應水質不同、壓力不同的礦井承壓水的自動傳輸，且傳輸過程中承壓水的能量損失小，與系統完美配合，實現井下承壓水的綠色排放。它設計的目的是將已探查清楚的地下含水層突水，經自排系統工作后排到地面。大大的減少了突水事故發生的可能性。關鍵詞： 二位四通自動換向閥 礦井承壓水排放 低能耗 自排系統下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 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下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985-III-目 錄前 言 .11 緒 論 .21.1 畢設的目的和意義 .21.2 選題背景及意義 .31.3 井下防治突水事故的技術現狀 .31.4 礦井承壓水形成的原因 .41.5 排水裝置的發展方向 .41.6 換向閥在裝置中的應用 .52 基本原理簡述 .62.1 礦井承壓水自排水系統的工作原理 .62.2 二位四通自動換向閥的工作原理 .72.2.1 二位四通換向閥基本結構簡圖 .72.2.2 二位四通換向閥的基本工作原理 .72.2.3 換向閥的種類 .73 承壓水自排系統的簡要設計 .93.1 增壓裝置的簡要設計 .93.1.1 活塞桿的簡要設計 .93.1.2 缸筒活塞的簡要設計 .93.1.3 活塞與活塞桿連接結構型式 .103.1.4 隔離裝置的簡要設計 .103.2 緩沖裝置的簡要設計 .113.2.1 小液壓缸的設計 .123.2.2 油管的選擇 .124 二位四通換向閥的設計 .135 二位四通自動換向增壓裝置的設計 .145.1 自動換向增壓裝置的工作原理 .145.2 缸筒的設計 .155.2.1 缸體的材料 .155.2.2 缸筒結構的設計 .15下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985-IV-5.2.3 缸體的技術要求 .155.2.4 缸筒內徑 D 的計算 .155.2.5 缸筒壁厚的計算 .165.2.6 缸蓋的設計 .175.3 柱塞桿的設計和尺寸計算 .175.3.1 柱塞桿的作用 .175.3.2 柱塞桿的材料 .175.3.3 柱塞桿的技術要求 .175.3.4 柱塞桿的結構設計 .185.3.5 柱塞桿的尺寸計算 .185.3.6 柱塞桿上密封圈的選擇 .195.4 進出油口直徑計算 0d.195.5 蓄能器的設計及尺寸的計算 .195.5.1 蓄能器的作用和原理結構 .195.5.2 尺寸的計算 .205.5.3 彈簧的選用 .215.6 左右進油口接頭的選擇 .215.7 撥叉的設計 .225.7.1 撥叉的材料 .225.7.2 撥叉的尺寸計算 .235.8 自動換向增壓裝置與左殼體的連接形式 .236 二位四通換向閥換向裝置的設計 .246.1 換向裝置的工作原理和基本結構 .246.1.1 結構簡圖 .246.1.2 基本原理 .246.2 換向軸結構的設計 .246.2.1 換向軸結構設計和作用 .246.2.2 換向軸尺寸大小的選擇 .256.3 軸承的選擇 .266.4 左右陶瓷閥片的設計 .266.4.1 陶瓷閥芯的優點 .266.4.2 陶瓷閥芯材料的選擇 .26下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985-V-6.4.3 陶瓷閥片的工作原理和簡圖 .276.4.4 尺寸的簡單確定 .286.4.5 閥門的結構設計需注意的幾點 .286.5 右端蓋的設計 .296.5.1 右端蓋的作用 .296.5.2 右端蓋的形狀和結構的設計 .296.5.3 右端蓋管接頭的選擇 .296.6 右端蓋尺寸的計算 .296.7 右端蓋螺栓個數的確定 .296.8 右密封墊圈的選擇 .316.9 左密封墊圈的選擇 .317 油液的選取和污染的控制 .327.1 油液的選取 .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 液壓系統中需要重視的幾個問題 .348.1 液壓元件的失效方式 .348.2 液壓系統設計中的節能問題 .348.2.1 液壓系統中的能耗損失的分類 .348.2.2 節能的主要途徑 .348.3 液壓系統中的沖擊、震動和噪聲控制 .358.3.1 液壓沖擊 .358.3.2 防止液壓沖擊的措施 .358.4 振動和噪聲的污染 .368.4.1 污染的原因和危害 .368.4.2 振動和噪聲的防治和改進措施 .36結 論 .38致 謝 .39參考文獻 .40河南理工大學畢業設計說明書-前 言畢業設計是大學本科教育培養目標實現的重要階段，是畢業前的綜合學習階段,是深化、拓寬、綜合教和學的重要過程，是對大學期間所學專業知識的全面總結。本人畢業設計題目為二位四通換向閥的設計。在畢業設計前期，我溫習了很多的專業知識，并查閱了關于閥體和礦井承壓水的很多資料；在畢業設計中期，我們通過所學的基本理論、專業知識和基本技能進行閥體各個部分的進行了原理的疏通、結構的設計和尺寸的確定等；在畢業設計后期，主要進行設計手稿的電子排版整理，并得到老師的審批和指正，使我圓滿地完成了設計任務，在此我表示衷心的感謝。畢業設計的兩個月里，在指導老師的幫助下，經過資料查閱、設計計算、論文撰寫以及外文的翻譯，使我加深了對新規范、規程、手冊等相關內容的理解，鞏固了專業知識，提高了綜合分析、解決問題的能力。在繪圖時熟練掌握了 CAXA、CAD 等制圖軟件，以及多種結構設計軟件。以下所有這些從不同方面達到了畢業設計的目的與要求。由于自己水平有限，難免有不妥和疏漏之處，敬請各位老師批評指正。河南理工大學畢業設計說明書-河南理工大學畢業設計說明書-1 緒 論1.1 畢設的目的和意義畢業設計是對大學期間所學知識的一次總的檢驗和鞏固，是一次很好的理論聯系實際的鍛煉，是大學教學的重要實踐性環節，相比以前的幾次課程設計，畢業設計對所學基礎知識和專業知識的涉及面更加廣泛，是知識與實踐的有機結合，也是對四年大學生活和學習的一個總結。做好本次畢業設計可以為以后的工作打下堅實的基礎和積累豐富的經驗 因此本次畢業設計具有很重要的意義。1、畢業設計的目的通過本次畢業設計，使達到以下幾個效果：（1）鞏固、擴大、深化學生以前所學的基礎和專業知識；（2）培養學生綜合分析、理論聯系實際的能力；（3）培養學生調查研究、正確熟練運用國家標準、規范、手冊等工具書的能力；（4）鍛煉進行設計計算、數據處理、編寫技術文件、繪圖等獨立工作能力?？傊?，通過畢業設計使學生建立正確的設計思想，初步掌握解決本專業工程技術問題的方法和手段，從而使學生受到一次工程師的基本訓練。2、畢業設計的主要內容和要求本次畢業設計的題目是比較新型的題目，但又同液壓缸的工作原理很像，因此本次設計主要是依據液壓缸來設計的。具體設計內容和要求如下：（1）調查和查閱現在煤礦的防治突水的方法，收集并分析各種防治措施的先進技術、發展趨勢以及有關的科技動向；（2）查閱資料并進行本畢業設計的原理分析；（3）進行總裝配圖的設計和計算；（4）進行零部件的設計和計算；（5）編制設計技術說明書一份和圖紙若干。3、本次畢業設計的程序和時間安排畢業設計是實踐性的教學環節，由于時間的限制，本次畢業設計不可能按工廠的設計程序來進行，具體的說，可以分以下幾個階段：（1）實習階段，通過畢業實習實地調查、研究、收集有關資料，掌握數控電火花線切割加工技術，了解機床的結構、工作原理和設計的基本要求，花兩周時間；（2）制定方案、總體設計階段，花兩周時間；（3）計算和技術設計階段，繪制圖紙，整理設計說明書，花三周時間；（4）答辯階段，自述設計內容，回答問題。最后，由于專業知識的有限,實際生產經驗不足,所以在設計中難免出現了錯誤與不足。河南理工大學畢業設計說明書-1.2 選題背景及意義中國大部分礦區復雜的水文地質和構造地質中比較嚴重的突水事故，在煤礦的生產中，突水是僅次于煤礦瓦斯突出的嚴重事故。而我國煤礦突水災害的基本特點是：分布廣、發生頻次高、破壞損失嚴重。據初步調查統計，全國統配煤礦的 624 對礦井中，有 272 對礦井受水災威脅。突水災害廣泛發生在十幾個省(市、自治區 )的 70 多個煤礦。19552000 年，全國煤礦發生較嚴重的突水災害約 1500 次，造成淹井事故 260 多次，至少造成 4600 多人死亡，減少出煤約 18 億 t。而且還早成了很多的人員傷亡，嚴重的突水災害，除造成人員傷亡和經濟損失外，還破壞礦區地下水、地表系統，甚至引起地面塌陷，影響礦區及周圍生態壞境，因此要高度重視突水的防治。導致我國煤礦突水事故的原因非常復雜，除自然條件、管理水平比較低外，還有與生產技術和防治能力比較差有密切的關系。此題目的設計就是針對這一現狀，充分利用地下含水層的壓力，然后利用本身水壓力將突水排到地面，因此此自排系統可在一定程度減少煤礦的開采成本。而主要部件之一的換向閥也是很重要的一部分。1.3 井下防治突水事故的技術現狀目前國內防治突水的技術措施主要有以下幾種：1、地面防水，包括修筑防洪溝、河流改道或河流防滲、封填老窿井口。2、井下防水治水，包括采掘前鉆孔探水、阻斷水路隔絕水源（主要采用水閘門阻絕水源、采用水閘墻阻斷水源、采用注漿堵水、采用封閉水泵房） 。3、預先排水、疏干降壓，包括地面鉆孔疏干降壓、井下鉆孔疏干降壓、利用巷道疏干。限于技術條件，目前還無法辨識突水前兆信息進而進行預警；因此，預先排水、疏 干降壓仍是礦井防治水災害的主要方法。目前排水設備以離心泵和潛水泵為主，但用泵排水耗電量大，成本很高，且需專人值班，手動起、停設備，安全性較差。而在預先排水中利用水泵排水又占有主導地位?，F在的水泵排水技術已有很大的進步，如在國外潛水泵的揚程可達 351000m，排水量達1265000m3/h。值得稱道的是，國外礦井疏干工作正在逐漸采用計算機自動控制，這使疏干技術的水平大大提高了一步。但是，由于礦井排水成本越來越高，更進一步加劇了能源緊張問題。另一方面，礦井排水一直以來都是煤礦用電的大戶。據統計，在我國的煤炭行業中，礦井排水用電量占原煤生產總耗電量的 18%41%，一般為 20%左右。如永榮礦務局 1996 年礦井原煤生產用電共5230 萬 KWh，其中主排水泵用電 986 萬 KWh，占礦井原煤生產用電的 18.85%。又如華豐煤礦屬大水礦井，礦井正常涌水量 13m3min。排水電耗居高不下，2006 年礦井全年生產實耗電量42647124 萬 kwh，其中排水耗電量為 2200 萬 kWh，占總耗電量的 45 ，噸煤排水電費 75 元左右，年排水電費 1000 萬元以上。在我國的煤礦生產中，排水裝置的運行效率很低。因此，探討礦井新的排水技術，對于節約能源用電，節約煤礦開采成本具有重大的意義。河南理工大學畢業設計說明書-1.4 礦井承壓水形成的原因礦井水源分為地面水和地下水：（1）地面水引起的礦井水災。礦井附近有江河、湖泊、池塘、水庫、溝渠等積水，以及季節性雨水時，當水位暴漲，超過礦井井口標高而涌入井下，或由裂隙、斷層或塌陷區滲入井下造成水災，這種水源叫地表水。受這種水危害的情況，一般有以下幾種：1）位于低洼地帶的礦井，由地表水沖破礦井周圍圍堤而流入井口，或由于殲石山、爐灰等推積位置選擇不當，被洪水或雨水長年沖刷到附近的江河當中，使河床增高或造成河水超過堤或攔洪壩直接進入井口。這種地表水來勢兇猛，而且伴隨許多泥沙、礫石。如防備不當，常造成淹井事故；2）地表水與松軟的沙礫巖層相通，當井筒掘進穿透沖積層含水層時，地表水將順著砂礫巖層的裂隙涌入井下造成淹井；3）地表水與煤層頂底板的含水層相連通或由斷層溝通，地表水通過含水層或斷層進入井巷，致使發生水災事故；4）煤層采掘以后，冒落帶一旦進入老窯或與地表水系溝通，也會發生地表水涌入礦井，造成水災事故。（2）地下水引起的礦井水災。地下水包括地下含水層水、溶洞、斷層水、老空水等。地下水造成水災的情況，一般有以下幾種：1）地下的礫巖層，流沙層和具有巖溶的石灰巖層，都含有大量積水，稱為含水層。當采掘工作接近或穿透這種積水區時，就會造成透水事故；2）斷層及其附近的巖層均比較破碎，在這種破碎帶內有時含水或與地表水、含水層溝通，掘進時，碰到這種情況容易造成突水事故。3）已采掘的舊巷及空洞內，常有大量積水，稱為老空水。老空水常為礦井水災事故的主要原因。老空水特點是水壓大，一旦掘透，來勢兇猛，具有很大破壞性。1.5 排水裝置的發展方向雖然預先排水中利用水泵排水現在占有主導地位，而且水泵排水技術已有很大的進步，但是水泵在井下并不能像我們想象的那樣完美，它耗能大、有污染，而且在井下復雜的情況下需要電力的支持才能正常的工作，并不能很好的與現在所提倡的綠色環保的理念完美的結合，這就需要一個更好的方法去完成井下承壓水的排放，也就揭示了未來井下排水系統應該努力的方向。本系統就提供了一個很好的方向，此次設計的承壓水自排系統就是在這個基礎上構思的，它與現在煤礦所用的排水泵有著很大的區別。它不是利用電能帶動水泵將地下含水層排出水面，而是利用地下含水層本身的壓力經自排泵工作后自行排出水面。它的工作原理類似于液壓缸的工作原理。據初步計算自排泵排出的突水可占總突水總量的 2/3 左右，因此這對煤礦用電量的減少也是十分可觀的。我想這是未河南理工大學畢業設計說明書-來這方面發展的重要方向之一。1.6 換向閥在裝置中的應用所謂的換向閥是為了改變活塞的運動方向的，使活塞能自行的往返運動。此換向裝置既不采用利用油泵控制油壓來實現換向，也不采用電磁結構實現換向，而是利用自排泵活塞桿自身的動力來實現換向的。因此此換向裝置的設計對節省能源，節約成本有著重要的意義,這也是此自排水系統的亮點之一，巧妙的把承壓水的壓力轉化為自身換向的動力，在節能方面起到了很大的作用。河南理工大學畢業設計說明書-2 基本原理簡述2.1 礦井承壓水自排水系統的工作原理礦井承壓水自排系統總體圖如圖 2-1 所示：圖 2-1 礦井承壓水自排系統總體圖由圖可知，礦井承壓水自排系統的工作原理如下：本設計的礦井承壓水自排系統的工作原理為：打開總開關 26，礦井承壓水通過低壓水管 22 及其上的第一單向閥 18、第二單向閥 19 進入左缸體1 和右缸體 2，然后打開工作開關 25，礦壓水通過低壓水管 22、換向閥套 13 上的進水口 8 并經換向閥套 13 上的進出水口 9、水管 23 進入環形空腔 4，推動增壓裝置活動塊 3 往右運動，使環形空腔 5 內的水經水管 24、換向閥套 13 上的進出水口 10 和排水口 12 流入水倉；增壓裝置活動塊 3 向右運動使右缸體 2 里面的水壓力升高，迫使第二單向閥 19 關閉、第四單向閥 21 打開，高壓水經過第四單向閥 21 流入高壓水管道 27，再經高壓水管道 27 送到地面。同時第一單向閥 18 處于打開狀態，第三單向閥 20 處于關閉狀態。增壓裝置活動塊 3 運動到右端，其端部的凹槽推動右液壓油油缸的小柱塞 7 向右運動，通過右輸油管 17 使換向閥套 13 右端壓力升高，由右蓄能器 16 蓄能，達到一定壓力后，換向閥芯 14 克服限位鋼球的阻力向左移動，實現換向。礦井承壓水經過換向閥套13 上的進水口 8 和進出水口 10、水管 24 進入環形空腔 5，壓力推動增壓裝置活動塊 3 往左運動，環形空腔 4 內的水經換向閥套 13 上的水管 23、進出水口 9、排水口 11 流入水倉；增壓裝置活動塊3 向左運動使左缸體 1 里面的水壓力升高，第一單向閥 18 關閉，第三單向閥 20 打開，高壓水經過第三單向閥 20 流入高壓水管道 27，再經高壓水管道 27 送到地面。同時，第二單向閥 19 處于打開狀態，第四單向閥 21 處于關閉狀態。增壓裝置活動塊 3 運動到左端，推動左液壓油油缸的小柱塞6 向左運動使換向閥套 13 左端壓力升高，由左蓄能器 15 蓄能，達到一定壓力后，換向閥套 13 里河南理工大學畢業設計說明書-的換向閥芯 14 向右移動，實現換向。工作過程如此反復，達到不間斷自動排水作業。2.2 二位四通自動換向閥的工作原理2.2.1 二位四通換向閥基本結構簡圖二位四通換向閥基本結構簡圖如圖 2-2 所示：1-蓄能器，2-換向閥，3- 油路管道，4-水路管道圖中、 、 分別為換向閥的五個進出水口圖 2-2 換向閥2.2.2 二位四通換向閥的基本工作原理此換向閥為三位四通閥，在閥體上還設計有一個鋼球、兩個鋼球槽和密封圈，如圖 2-1 所示當活塞桿 5 運動到與小活塞桿 3 接觸時，小活塞桿就會向左運動迫使小液壓缸缸腔內的油液壓力增加，如圖 2-2 所示由于缸腔內的油液壓力的增加，油路管道中壓力在一定的時間內儲存到蓄能器中，當壓力增加到足夠克服鋼球對換向閥閥體的阻力時，就會推動換向閥的閥體向右運動，使閥體堵住出口、 、，而使出口與進口相通，從而使水經水路管道進入自排泵的缸筒內推動活塞向相反的方向運動，實現換向作用。2.2.3 換向閥的種類換向閥的操縱方式有機動換向、電磁換向、液動換向、電液換向、電液手動換向、手動換向等。1、機動換向閥有稱行程換向閥，它依靠安裝在運動部件上的擋塊或凸輪來迫使閥芯移動，從而控制油液的流動方向，實現換向。2、電磁換向閥簡稱電磁閥，它利用電磁鐵的吸力控制閥芯動作。3、液動換向閥是利用控制油路的壓力油推動閥芯實現換向，由于控制壓力可以較高，因此它可以制成流量較大的換向閥。河南理工大學畢業設計說明書-4、電液換向閥是由電磁滑閥和液動滑閥組合而成。電磁換向閥起先導作用，它可以改變控制液流的方向，從而改變液動滑閥閥芯的位置。由于礦壓水自排系統中可以提供不同壓力的承壓水來控制換向閥中的壓力油的壓力方便換向，故換向閥選用液動兩位四通換向閥。河南理工大學畢業設計說明書-3 承壓水自排系統的簡要設計3.1 增壓裝置的簡要設計增壓裝置主要由端部缸筒、中間缸筒、端蓋、活塞桿、活塞、和隔離裝置組成。3.1.1 活塞桿的簡要設計材料活塞桿采用的材料為 45 鋼?；钊麠U的尺寸由于此自排泵的內徑較大，考慮為減輕自排泵的重量，故選擇活塞桿為空心結構，其端蓋結構則采用焊接的方式連接，在其端蓋處開槽用于推動換向裝置。參考液壓缸活塞桿的選擇依據，自定活塞桿的內徑 d=280mm。其結構簡圖如圖 3-1 所示：1-活塞桿端蓋，2-活塞桿；圖 3-1 活塞桿結構圖對于活塞桿端蓋的焊縫采用 V 形焊縫，一般焊接即可滿足要求。3.1.2 缸中期檢查表指導教師： 職稱： 所在系部（單位）：機械與動力工程學院 教研室（研究室）： 機制教研室 題 目 二位四通換向閥的設計學生姓名 專業班級 學號一、 選題質量：（主要從以下四個方面填寫：1、選題是否符合專業培養目標，能否體現綜合訓練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產、科研、經濟、社會、文化及實驗室建設等實際的結合程度）1、選題符合專業培養目標，基本體現綜合訓練要求；2、題目難度中等；3、題目工作量中等；4 題目與生產、科研、經濟、社會、文化及實驗室建設等實際結合較緊密；二、開題報告完成情況開題報告已經完成。三、階段性成果1.查閱了有關自動換向閥的書籍及文獻資料和網上的資料，對其設計的方法、步驟有了基本的了解，并且學習研究了此自動換向閥的主要組成零部件的設計方法；2.在老師的指導下，我結合參考資料，對所設計的閥體進行了簡單的工藝分析，初步確定了設計的方案；3.完成了開題報告的初稿，開始了詳細分析確切的方案設計；4.對整體設計有了宏觀的把握，為后續的設計打下良好基礎；2四、存在主要問題在前期的設計過程中存在很多問題：1. 對相關的專業課知識了解不夠全面，設計經驗不足，很多零部件的設計時不能選擇恰當的參數需要反復驗證，從而花費大量時間；2.在具體的設計計算中會遇到很多專業性的問題，由于本科階段沒有接觸或者學習的時候不夠認真，加上設計經驗不足，所以會有一定的難度；3.使用繪圖軟件不夠熟練，運用計算機繪圖的時候會有些許困難；4. 由于對煤礦采礦方面的知識了解不夠全面，實踐經驗不足，不知道礦井承壓水自排系統應該放置的礦井的什么位置等等。解決問題的方法：1.認真學習研究自動換向閥設計的相關資料，通過圖書館、網絡等各種途徑開拓思路，盡自己的最大努力解決問題，并及時向老師請教；2. 向機械和采礦方面的有關老師咨詢，使自己了解煤礦采礦方面的知識以及鉆機在打井時的工作過程，并使自己知道礦壓水自排系統放置的準確位置；3.學習 CAD 繪圖和 WORD 的相關知識，努力做好汽車軸蓋的總裝圖和零件圖的繪制以及畢業設計論文的撰寫。4.努力溫習自己學過的專業知識。3五、指導教師對學生在畢業實習中，勞動、學習紀律及畢業設計（論文）進展等方面的評語指導教師： （簽名）年 月 日 本科畢業設計（論文）開題報告題目名稱 二位四通自動換向閥學生姓名 專業班級 學號一、選題的目的和意義：目的：這次設計的換向閥是為了中國大部分礦區復雜的水文地質和構造地質中比較嚴重的突水事故，利用礦井承壓水本身蘊含的巨大能量來提升另一部分承壓水，從而改變傳統水泵排水方式存在的能耗大、效率低等問題。本次設計的目的還能鞏固、夯實和深化基礎技術課程和專業課程中所獲得的知識，綜合應用這些知識培養我們解決生產實際問題的能力；通過設計使學生獲得課堂講授不易掌握的閥體結構等知識；培養學生的設計、計算和繪圖能力，培養我們團隊意識、合作精神的能力。意義：本次通過對礦井承壓水自排系統的總體設計和通過對換向閥各部分的設計和工藝分析，使我們有機會綜合運用機械設計的基本理論和運用設計的基本原理和方法，獨立的去學習和解決一些問題，使我們重新溫習以前學習過的一些知識，這樣的實踐性課題是對學生理論學習水平的實踐和檢驗，可對以后從事類似的工作有一定的指導性和實踐性意義。二、國內外研究綜述：目前礦井防治突水的技術措施主要有以下幾種：1、地面防水，包括修筑防洪溝、河流改道或河流防滲、封填老窿井口 ；2、井下防水治水，包括采掘前鉆孔探水、阻斷水路隔絕水源（主要釆用水閘門阻絕水源、采用水閘墻阻斷水源、采用注漿堵水、采用封閉水泵房） ；3、預先排水、疏干降壓，包括地面鉆孔疏干降壓、井下鉆孔疏干降壓、利用巷道疏干。限于技術條件，目前還無法辨識突水前兆信息進而進行預警；因此，預先排水、疏 干降壓仍是礦井防治水災害的主要方法。目前排水設備以離心泵和潛水泵為主，但用泵排水耗電量大，成本很高，且需專人值班，手動起、停設備，安全性較差。2三、畢業設計（論文）所用的主要技術與方法：1.在網上收集資料，了解國內外相關技術現狀和發展趨勢2.上圖書館查看圖書、搜集資料，了解閥體結構3. 通過查詢相關設計手冊確定最佳設計方案4. 準確運用相關設計數據對主要零部件進行分析和計算5. 用 CAD 或 PRO/E 繪制所設計裝置的裝配圖和零件圖6.設計過程中要充分體現現代設計理念與方法四、主要參考文獻與資料獲得情況：【1】楊大明 我國煤礦安全生產的現狀、特點與對策措施【J】 科技導報 2003.11【2】 柴登榜 礦井地質工作手冊【M】 北京：煤炭工業出版社 1984【3】郭振良 礦井自然承壓水的利用 中國學術期刊電子出版社（1994-2010）【4】王積偉、張宏甲、黃誼 液壓傳動 機械工業出版社【5】成大先 機械設計手冊（液壓傳動） 化學工業出版社【6】濮良貴、紀名剛 機械設計 高等教育出版社【7】陸肇達 流體機械基礎教程 哈爾濱工業大學出版社, 20033五、畢業設計（論文）進度安排第 5-8 周：1、對畢業設計題目進行思考并初步構想出礦井承壓水自排系統的工作原理，查閱并收集有關資料，為寫開題報告做準備2、完成工藝性分析，提出設計方案3、寫出開題報告，并完成其修改第 9-12 周：1、對閥體進行總體結構設計，及工藝結構計算2、完成閥體各個零件結構形式確定及設計，選擇設備3、繪制模具裝配圖和非標準零件零件圖第 13-14 周 ：1、擬定主要零件的制造工藝2、編寫畢業設計說明書，完成初稿并交與輔導老師指導第 15-16 周：1、針對畢業設計所出現問題有目的的修改確定終稿2、準備畢業答辯四、 指導教師審批意見：指導教師： （簽名）年 月 日 4-摘 要在煤礦生產中，突水是僅次于煤礦瓦斯突出的嚴重事故。因此防治突水災害的意義重大。而井下預先排水則是防治突水事故的主要措施之一。本設計涉及一種換向閥，尤其涉及一種新型的礦井承壓水自排系統中的二位四通自動換向閥，它是該系統的重要組成部分。目前排水設備以離心泵和潛水泵為主，但用泵排水耗電量大，成本很高，且需要專人值班，手動啟、停設備，安全性較差。針對這樣的技術條件，此二位四通換向閥就發揮了很大的作用，它可以用來傳輸三種不同壓力的礦井承壓水，并且有閥片耐磨耐腐蝕，抗沖擊能力高并且采用三級平面密封，實現嚴格的無泄漏等優點，它能適應水質不同、壓力不同的礦井承壓水的自動傳輸，且傳輸過程中承壓水的能量損失小，與系統完美配合，實現井下承壓水的綠色排放。它設計的目的是將已探查清楚的地下含水層突水，經自排系統工作后排到地面。大大的減少了突水事故發生的可能性。關鍵詞： 二位四通自動換向閥 礦井承壓水排放 低能耗 自排系統-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 錄前 言 .11 緒 論 .21.1 畢設的目的和意義 .21.2 選題背景及意義 .31.3 井下防治突水事故的技術現狀 .31.4 礦井承壓水形成的原因 .41.5 排水裝置的發展方向 .41.6 換向閥在裝置中的應用 .52 基本原理簡述 .62.1 礦井承壓水自排水系統的工作原理 .62.2 二位四通自動換向閥的工作原理 .72.2.1 二位四通換向閥基本結構簡圖 .72.2.2 二位四通換向閥的基本工作原理 .72.2.3 換向閥的種類 .73 承壓水自排系統的簡要設計 .93.1 增壓裝置的簡要設計 .93.1.1 活塞桿的簡要設計 .93.1.2 缸筒活塞的簡要設計 .93.1.3 活塞與活塞桿連接結構型式 .103.1.4 隔離裝置的簡要設計 .103.2 緩沖裝置的簡要設計 .113.2.1 小液壓缸的設計 .123.2.2 油管的選擇 .124 二位四通換向閥的設計 .135 二位四通自動換向增壓裝置的設計 .145.1 自動換向增壓裝置的工作原理 .145.2 缸筒的設計 .155.2.1 缸體的材料 .155.2.2 缸筒結構的設計 .15-5.2.3 缸體的技術要求 .155.2.4 缸筒內徑 D 的計算 .155.2.5 缸筒壁厚的計算 .165.2.6 缸蓋的設計 .175.3 柱塞桿的設計和尺寸計算 .175.3.1 柱塞桿的作用 .175.3.2 柱塞桿的材料 .175.3.3 柱塞桿的技術要求 .175.3.4 柱塞桿的結構設計 .185.3.5 柱塞桿的尺寸計算 .185.3.6 柱塞桿上密封圈的選擇 .195.4 進出油口直徑計算 0d.195.5 蓄能器的設計及尺寸的計算 .195.5.1 蓄能器的作用和原理結構 .195.5.2 尺寸的計算 .205.5.3 彈簧的選用 .215.6 左右進油口接頭的選擇 .215.7 撥叉的設計 .225.7.1 撥叉的材料 .225.7.2 撥叉的尺寸計算 .235.8 自動換向增壓裝置與左殼體的連接形式 .236 二位四通換向閥換向裝置的設計 .246.1 換向裝置的工作原理和基本結構 .246.1.1 結構簡圖 .246.1.2 基本原理 .246.2 換向軸結構的設計 .246.2.1 換向軸結構設計和作用 .246.2.2 換向軸尺寸大小的選擇 .256.3 軸承的選擇 .266.4 左右陶瓷閥片的設計 .266.4.1 陶瓷閥芯的優點 .266.4.2 陶瓷閥芯材料的選擇 .26-6.4.3 陶瓷閥片的工作原理和簡圖 .276.4.4 尺寸的簡單確定 .286.4.5 閥門的結構設計需注意的幾點 .286.5 右端蓋的設計 .296.5.1 右端蓋的作用 .296.5.2 右端蓋的形狀和結構的設計 .296.5.3 右端蓋管接頭的選擇 .296.6 右端蓋尺寸的計算 .296.7 右端蓋螺栓個數的確定 .296.8 右密封墊圈的選擇 .316.9 左密封墊圈的選擇 .317 油液的選取和污染的控制 .327.1 油液的選取 .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 液壓系統中需要重視的幾個問題 .348.1 液壓元件的失效方式 .348.2 液壓系統設計中的節能問題 .348.2.1 液壓系統中的能耗損失的分類 .348.2.2 節能的主要途徑 .348.3 液壓系統中的沖擊、震動和噪聲控制 .358.3.1 液壓沖擊 .358.3.2 防止液壓沖擊的措施 .358.4 振動和噪聲的污染 .368.4.1 污染的原因和危害 .368.4.2 振動和噪聲的防治和改進措施 .36結 論 .38致 謝 .39參考文獻 .40