《水下注漿工藝模型總體設(shè)計(jì)》13000字（論文）

水下注漿工藝模型總體設(shè)計(jì)摘要水下注漿工藝是一項(xiàng)實(shí)用意義十分重大的工程應(yīng)用技術(shù)，在礦山開礦、透水封堵水口、海底隧道施工、地下透水事故救援、跨海大橋建設(shè)等方面有著重大價(jià)值。在礦山開礦過程中，有時(shí)會(huì)遇到地下水層，而在不慎打通地下水層之后，若單位時(shí)間內(nèi)出水量過大并且排水泵出現(xiàn)故障的情況下容易發(fā)生透水事故，而在發(fā)生透水事故時(shí)，應(yīng)在盡快排水的同時(shí)第一時(shí)間對(duì)地下的出水口進(jìn)行混凝土灌漿封堵，盡可能減小地下水層的出水量，從而在最大程度上避免可能出現(xiàn)的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。另一方面，在海/河底隧道以及跨海大橋的建設(shè)中，地基建設(shè)是一個(gè)繞不過去的坎。一次成型并且穩(wěn)固的水下注漿地基就成了一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的替代選項(xiàng)，該項(xiàng)目的優(yōu)點(diǎn)有：一次成型，再出現(xiàn)施工失誤時(shí)可以補(bǔ)救；運(yùn)料方便，不需要大規(guī)模其他技術(shù)配合；對(duì)地形的要求沒有直接進(jìn)行地樁安放那么大，另外在引入計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的情況下，出現(xiàn)施工失誤的情況會(huì)更為微小。關(guān)鍵詞：水下注漿工藝；混凝土灌漿；地基建設(shè)；目錄摘要 I第一章概述 11.1水下注漿工藝的研究現(xiàn)狀 11.2設(shè)計(jì)目標(biāo) 3第二章龍門架 42.1龍門架結(jié)構(gòu) 52.2龍門架傳動(dòng) 62.3龍門架電機(jī)選型 6第三章旋轉(zhuǎn)噴漿機(jī)構(gòu) 83.1固定件 93.2刀片環(huán) 93.3軸系的設(shè)計(jì)以及裝配 103.4總體設(shè)計(jì) 14第四章漿泵系統(tǒng) 194.1水泥泵的選型 194.2漿泵系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 20第五章水下注漿工藝模型總體設(shè)計(jì) 21結(jié)束語 23參考文獻(xiàn) 23第一章概述水下注漿工藝，在包括礦山開礦、搶險(xiǎn)救援、地質(zhì)勘探、水下地基施工還有水壩工程中，都有著非常重要的作用。而這項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用將為之后的類似工程提出更為簡潔的施工方案，同時(shí)也在結(jié)構(gòu)、材料、控制、編程等方面也為下一代系統(tǒng)提出了更加嚴(yán)苛的要求，為下一代更先進(jìn)更可靠的系統(tǒng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。畢竟在很多項(xiàng)目最開始的時(shí)候，原型機(jī)一般都十分簡陋，而在測試及使用過程中暴露出的諸多問題，也會(huì)為下一代系統(tǒng)的更新規(guī)避可能的雷區(qū)與彎路。水下注漿工藝從一開始就不止這六個(gè)字所代表的意思，它們代表著穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、較高的效率、較低的故障率、可靠的控制系統(tǒng)以及為封堵可能出現(xiàn)的孔洞所需要的較高的精準(zhǔn)度和可靠、便于快速凝結(jié)的混凝土這些關(guān)鍵要求。其中拋開最后一點(diǎn)有關(guān)封堵孔洞的材料方面的問題不談，在前幾個(gè)方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及編程要求上，國內(nèi)外的相關(guān)資料都表明目前沒有直接完成的所謂水下注漿工藝裝置，因此，這項(xiàng)研究從一開始就有著廣袤的市場以及廣大的發(fā)展前景：一方面，在陸地/海洋的礦山/石油開采作業(yè)中，對(duì)地下礦脈、海底石油儲(chǔ)量的勘測及開采中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)鉆頭打到類似高壓氣田、地下水脈等意外情況以及打到高壓油田等會(huì)出現(xiàn)類似井噴、地下水倒灌礦洞等極為危險(xiǎn)的情況，這點(diǎn)在以王進(jìn)喜為原型的電視劇中也有體現(xiàn)，其中，前者極有可能造成大面積的嚴(yán)重污染（尤其是海上鉆井平臺(tái)），而后者在非露天礦場的開采中輕則造成礦山企業(yè)停工、采礦設(shè)備因進(jìn)水報(bào)廢而造成的天文數(shù)字般的經(jīng)濟(jì)損失，重則因?yàn)榈叵滤构嗟V洞造成大量人員被困的極為惡性的礦山安全事故，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)極為慘痛的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失，譬如智利的銅礦透水事故以及我國前幾年煤炭行業(yè)發(fā)生的特大透水事故，兩者都造成了大量人員被困甚至有生命危險(xiǎn)的嚴(yán)重后果，其中智利甚至做出了永久關(guān)閉圣何塞銅礦的決策。而當(dāng)這種情況出現(xiàn)時(shí)，最有效的也是最直接的措施就是對(duì)位于破口處進(jìn)行快速封堵以達(dá)到減小進(jìn)水量乃至完全封堵入水口的目的，為更多井下人員逃生爭取時(shí)間的同時(shí)為接下來的救援以及對(duì)井下的清理、復(fù)工打下基礎(chǔ)。另一方面，在跨河/海大橋、海底隧道施工等方面，這項(xiàng)技術(shù)依舊有著廣袤的應(yīng)用價(jià)值以及開闊的市場前景?？绾４髽虻臉蚨帐┕ぴ谄匠６际窃陉懮贤瓿蓾仓笸ㄟ^駁船進(jìn)行運(yùn)輸，這就造成了可能的航運(yùn)擁堵以及成功率問題：前者的運(yùn)輸船排水量以及數(shù)量必不可少，而后者則是對(duì)裝卸機(jī)械以及人員熟練度提出了極高的要求，因?yàn)樵趶?fù)雜的水文條件下完成地基的安裝已經(jīng)是一項(xiàng)極高難度的挑戰(zhàn)了，更不要說在首次安裝失敗后將已經(jīng)沉入水底的地基再次撈出。這對(duì)于需要效率的建筑部門來說簡直就是災(zāi)難。因此，在這種較高難度的施工條件下，完成對(duì)水下注漿工藝的研究對(duì)于施工方來說顯得極為重要：畢竟沒有人會(huì)拒絕一個(gè)有著較高容錯(cuò)率、有著較低的建設(shè)成本和較高精準(zhǔn)度的工藝產(chǎn)品來對(duì)抗變化莫測的天氣以及復(fù)雜的水文情況（這點(diǎn)在跨海工程上尤其重要），從而完成預(yù)定工期吧。1.1水下注漿工藝的研究現(xiàn)狀目前來看，無論國內(nèi)外，都沒有出現(xiàn)直接完成水下注漿工藝的設(shè)計(jì)成果，而在目的設(shè)計(jì)方向上與該工藝所要求的結(jié)果相近的，則是在北京市密云水庫進(jìn)行水下巖石層爆破時(shí)所采用的技術(shù)以及工程解決方案，這個(gè)方案為了保證有良好的施工環(huán)境，保證山體結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的改變從而造成嚴(yán)重后果，在諸多設(shè)計(jì)中選擇了使用軍用舟橋作為承載結(jié)構(gòu)，在舟橋上完成鉆機(jī)的組裝以及施工準(zhǔn)備，而由圖1可知，軍用舟橋的承載力，動(dòng)力和兩舟橋之間保持的距離，使得該機(jī)械系統(tǒng)可以在任何方向移動(dòng)，并且完成在任何位置上進(jìn)行施工并保證施工完成的要求，另外，該方案在打孔的同時(shí)需要對(duì)大打完的孔進(jìn)行灌漿以維持孔洞周圍的巖石受力結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，因此在打孔基礎(chǔ)上加入了灌漿裝置，并且由于是冬季施工，因此在混凝土噴射口上加裝了攪拌裝置保證混凝土盡快完成凝固以減少巖石受力結(jié)構(gòu)變化的可能性，加固巖石。盡管該機(jī)械系統(tǒng)是在軍用舟橋上完成了設(shè)計(jì)以及使用，并且并沒有完成電氣化、智能化操作在精準(zhǔn)度上并不能達(dá)到真正意義上的，較低誤差，然而這是我能找到的最接近水下注漿工藝這一命題的施工方案，所以我認(rèn)為在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中該方案有著較高的參考價(jià)值。圖1水上平臺(tái)上注漿孔位平面布置圖在確定了設(shè)計(jì)方向后，就需要找出具體的設(shè)計(jì)方案，在沒有真正意義上的工程方案以供參考的情況下，只能通過結(jié)構(gòu)、目的較近的方案以作為參考并完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考與可能的工作模擬，在這里我找到了類似的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)和其基本的設(shè)計(jì)作為接下來進(jìn)行畢設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體參考，現(xiàn)將其具體的結(jié)構(gòu)與工作原理摘錄如下：龍門架式焊接機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示，其中，焊接機(jī)器人7是六自由度工業(yè)焊接機(jī)器人，焊接精度高，但工藝范圍小，適合高精度焊接的小工藝范圍；底座1、龍門架3、伺服電動(dòng)機(jī)4與5、傳動(dòng)支承6等組成一個(gè)用于將焊接機(jī)器人移至特定工作區(qū)域的二維XY工作臺(tái)。在實(shí)際操作中，一是根據(jù)焊接工件的不同特點(diǎn)，結(jié)合焊接機(jī)器人7的工藝范圍，將整個(gè)工件分成不同的焊接子區(qū)；接著，龍門架二維工作臺(tái)將焊接機(jī)器人7按照一定的程序轉(zhuǎn)移到各個(gè)焊接子區(qū)域。焊接機(jī)器人7在每個(gè)焊接子區(qū)域內(nèi)按焊接要求焊接，每個(gè)子區(qū)域焊接完畢，整個(gè)工件即焊接完畢。工作臺(tái)由底座1、伺服電動(dòng)機(jī)4與5、減速機(jī)、龍門架3、傳動(dòng)支承6等組成，如圖1所示。X方向伺服電動(dòng)機(jī)4經(jīng)過減速機(jī)和X方向齒輪齒條驅(qū)動(dòng)龍門架3在底座1上沿X方向運(yùn)動(dòng);Y方向伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速機(jī)和Y方向齒輪齒條2驅(qū)動(dòng)焊接機(jī)器人7在龍門架3上沿Y方向運(yùn)動(dòng)，保證焊接機(jī)器人7初始焊接位置的精確定位。為避免焊接機(jī)器人7與其他焊接專機(jī)發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，龍門架3橫梁設(shè)計(jì)得比較寬。兩個(gè)方向均采用滑動(dòng)導(dǎo)軌作為支承。部件選型如下。1)齒輪齒條傳動(dòng)副:選用德國亞特蘭大型直齒齒輪齒條，其中X軸齒輪節(jié)圓半徑為98.7mm，模數(shù)為3，允許扭矩為367.4N·m，大于實(shí)際所需扭矩306.2N·m(由X軸載荷、X軸節(jié)圓半徑、X軸加速度、載荷系數(shù)、運(yùn)行時(shí)間系數(shù)及安全系數(shù)計(jì)算得來)，傳動(dòng)副行程為6000mm;Y軸齒輪節(jié)圓半徑為70.03mm，模數(shù)為3，允許扭矩為34.9N·m，大于實(shí)際所需扭矩20.64N·m(計(jì)算方法同X軸)，傳動(dòng)副行程為4000mm。2)伺服系統(tǒng):選用歐姆龍公司的OMNUCG系列高性能伺服系統(tǒng)，其中，X軸采用R88M-G2K020H-Z型2kW伺服電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)矩為9.54N·m，徑向負(fù)載為490N，軸向負(fù)載為196N，額定轉(zhuǎn)速為2000r/min，電子齒輪比可調(diào)，所選伺服驅(qū)動(dòng)器型號(hào)為R88DGT20H-Z。Y軸為R88M-G1K020H-Z型1kW伺服電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)矩為3.18N·m，徑向負(fù)載為392N，軸向負(fù)載為147N，額定轉(zhuǎn)速為2000r/min，電子齒輪比可調(diào);伺服驅(qū)動(dòng)器型號(hào)為R88D-GT15H-Z。3)減速機(jī):由齒輪節(jié)圓半徑、模數(shù)和工作速度可以計(jì)算出X軸減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速≤48.4r/min，Y軸減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為68.2r/min;而X、Y軸伺服電動(dòng)機(jī)4與5的轉(zhuǎn)速均為2000r/min，這就是兩減速機(jī)輸入轉(zhuǎn)速，于是可計(jì)算出X軸和Y軸減速機(jī)減速比分別為41.3∶1和29.3∶1。參考亞特蘭大減速箱手冊(cè)，并考慮載荷，最終選擇減速比分別為39和29的高扭矩蝸輪蝸桿減速箱。圖2龍門架式焊接機(jī)器人1.2設(shè)計(jì)目標(biāo)由以上的敘述可知，通過參考較為接近的工程設(shè)計(jì)理念與機(jī)械結(jié)構(gòu)，在接下來的設(shè)計(jì)與仿真過程中，該系統(tǒng)為我們提出了以下的要求：精準(zhǔn)度要求。在由透水事故引發(fā)的礦難和地殼出現(xiàn)裂口而引發(fā)的原油泄漏中，最重要的是在確定漏水/油口之后，立即完成封堵工作，因此，在該設(shè)計(jì)中，精準(zhǔn)度要求必須得到滿足，這是對(duì)自身結(jié)構(gòu)的要求，更是對(duì)質(zhì)量的要求?？煽慷纫?。在（1）中已經(jīng)明確寫出了該系統(tǒng)的工作環(huán)境，即井下可能的粉塵、潮濕、腐蝕等惡劣陸上環(huán)境以及潮濕、銹蝕等惡劣海上工作環(huán)境。同時(shí)，由于風(fēng)力、海浪等氣象因素與洋流等水文因素的影響，在后期還需要加入抗干擾系統(tǒng)以避免可能出現(xiàn)的灌漿點(diǎn)偏離等失控情況，在這里由于是在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行測試，故對(duì)抗干擾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)暫不進(jìn)行開發(fā)，只對(duì)模擬條件下的工作環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)開發(fā)。簡潔性要求。無論是在封堵漏水/油口以及正常的進(jìn)行地基澆筑的工作過程中，都會(huì)不可避免的會(huì)出現(xiàn)糟糕的環(huán)境影響機(jī)械的工作效率的情況，因此，在結(jié)構(gòu)上，簡潔的機(jī)械構(gòu)造勢必會(huì)成為保養(yǎng)工人的福音，不論是日常的保養(yǎng)還是故障的維修。因?yàn)樵趷毫拥墓ぷ鳝h(huán)境下，越是精密復(fù)雜的機(jī)械，出問題的概率也就越大，這點(diǎn)在德國曾經(jīng)設(shè)計(jì)的虎式坦克上可見一斑，因此在優(yōu)秀的性能之外還需要的就是盡量簡單的機(jī)構(gòu)，在保證性能的同時(shí)減少故障率。而在機(jī)械結(jié)構(gòu)之外，驅(qū)動(dòng)機(jī)械的代碼界面以及執(zhí)行過程同樣需要盡可能簡潔，這樣既保證了整個(gè)系統(tǒng)的簡潔性，也為工作人員們的工作節(jié)省寶貴的時(shí)間，尤其是在搶修透水/漏油事故的時(shí)候，在那種爭分奪秒的時(shí)候，傻瓜式的自動(dòng)確認(rèn)零點(diǎn)、坐標(biāo)實(shí)時(shí)顯示、必要時(shí)可手動(dòng)接入的系統(tǒng)以及簡潔明了的注漿操作手冊(cè)與看似精密實(shí)則缺乏效率的坐標(biāo)矯正、零點(diǎn)確認(rèn)、計(jì)算并通過彈窗輸入坐標(biāo)的復(fù)雜的操作手冊(cè)和檢修說明，那個(gè)更受歡迎不言而喻，畢竟這不是精密機(jī)床，不需要過于復(fù)雜的操作方式。第二章龍門架龍門架是根據(jù)中小型工廠(公司)日常生產(chǎn)所需的搬運(yùn)設(shè)備、倉庫進(jìn)出貨物、起吊維修重型設(shè)備和物資運(yùn)輸?shù)男枰兄频囊环N新型小型起重龍門架。適用于制造模具，汽修工廠，礦山，土建施工現(xiàn)場，以及起重所需的場合。常見的在建筑施工中兼作物料運(yùn)輸和施工人員上下使用，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)械化作業(yè)。能夠減少人力，生產(chǎn)經(jīng)營成本降低，工作效率提高。移動(dòng)式龍門架最大的優(yōu)點(diǎn)是具有全方位的機(jī)動(dòng)性，可以快速拆卸安裝，占地面積小，可以轉(zhuǎn)移到另一塊場地上，用微型轎車安裝使用。寬度和高度可分級(jí)調(diào)節(jié)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可承受100~5000kg的重量。特別適合車間設(shè)備的安裝，搬運(yùn)，調(diào)試。車內(nèi)貨物的裝卸、汽修車間發(fā)動(dòng)機(jī)大件的起吊等。在這里選擇龍門架的原因是，水下注漿工藝模型并不是成品，在這里需要的也僅僅是一個(gè)模型，考慮到在這個(gè)整體設(shè)計(jì)中旋轉(zhuǎn)噴漿系統(tǒng)模型的重量并不會(huì)過高，不需要龍門吊式的較大的載重要求，而且在生產(chǎn)實(shí)習(xí)車間中可供搭設(shè)實(shí)驗(yàn)實(shí)體模型的實(shí)驗(yàn)場地空間并不算過于寬裕，以及必須考慮到的經(jīng)濟(jì)效益和傳感器的安裝、龍門架驅(qū)動(dòng)電機(jī)電壓控制要求和最終畢設(shè)所需要的系統(tǒng)應(yīng)該達(dá)成的設(shè)計(jì)目標(biāo)和成果，最終在各個(gè)不同的包括塔吊式、龍門架式在內(nèi)的支架機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中選擇了龍門架式承重裝置，在該項(xiàng)目中，龍門架的優(yōu)勢之處在于有成熟的設(shè)計(jì)思路、便于拆卸，占地面積小，在生產(chǎn)車間的架設(shè)過程中十分的節(jié)省材料和空間。采用龍門架式承重結(jié)構(gòu)，不僅在整個(gè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)車間中為其他的研究項(xiàng)目節(jié)省了寶貴的空間，更是節(jié)省了寶貴的畢設(shè)經(jīng)費(fèi)與時(shí)間，為接下來的其他設(shè)計(jì)尤其是旋轉(zhuǎn)噴漿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、零件訂購生產(chǎn)以及組裝節(jié)省了寶貴的時(shí)間以及經(jīng)費(fèi)，使得設(shè)計(jì)更加簡潔方便快捷。因此，在該項(xiàng)目中，最終的畢設(shè)的承重結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選擇了龍門架式結(jié)構(gòu)，為接下來的旋轉(zhuǎn)噴漿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)組合以及最終完成畢設(shè)系統(tǒng)部分的組合奠定下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過第一章對(duì)水下注漿工藝模型應(yīng)用前景以及市場前景的概述、對(duì)水下注漿工藝模型具體需要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行確定以及通過對(duì)類似的工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路和對(duì)實(shí)現(xiàn)類似功能的機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)參考之后，以需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)為重點(diǎn)，以之前龍門焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)作為參考，做出了設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)如下：2.1龍門架結(jié)構(gòu)在之前的對(duì)畢設(shè)的概述、對(duì)畢設(shè)中水下注漿工藝模型將要實(shí)現(xiàn)的功能以及為實(shí)現(xiàn)功能而進(jìn)行的參考其他工程項(xiàng)目和設(shè)計(jì)理念的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析中，我們不難得出以下對(duì)龍門架的要求：該實(shí)驗(yàn)裝置需要滿足可以在三維空間內(nèi)任意一點(diǎn)進(jìn)行定位和完成工作的能力，該能力在之前的軍用舟橋以及焊接機(jī)器人上可以得到部分的體現(xiàn)，即兩個(gè)不同的工程/機(jī)械系統(tǒng)可以在平面二維空間內(nèi)快速移動(dòng)并完成確定點(diǎn)的位置，然后在那個(gè)確定的點(diǎn)上完成具體的水下注漿/焊接工作。這點(diǎn)在現(xiàn)在的水下注漿工藝模型設(shè)計(jì)工程中尤其重要，可以作為主要的參考對(duì)象予以借鑒。在完成定位的同時(shí)，由于需要對(duì)水下進(jìn)行注漿，因此機(jī)構(gòu)需要進(jìn)行在工作面上的豎直方向的移動(dòng)以保證注漿狀態(tài)下的混凝土有較為平衡的厚度，避免出現(xiàn)某處厚薄不均造成安全隱患的情況出現(xiàn)。因?yàn)樾枰谑┕み^程中進(jìn)行來回噴射以增加混凝土厚度并保證各個(gè)位置有相同的厚度，以完成預(yù)定的施工目標(biāo)，如在打出的孔壁上噴速凝水泥封堵孔洞，以及海底隧道、跨海大橋施工時(shí)進(jìn)行地基建設(shè)以及打樁固定。因此該機(jī)構(gòu)需要在工作面上作豎直移動(dòng)以保證注漿質(zhì)量。由以上分析可知，我們需要的是一個(gè)可以在三維平面內(nèi)任意移動(dòng)的點(diǎn)，同時(shí)考慮到這個(gè)裝置是用作實(shí)驗(yàn)，不需要進(jìn)行過大的設(shè)計(jì)安排。因此在之前焊接機(jī)器人的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行二次設(shè)計(jì)：原焊接機(jī)器人的龍門架設(shè)計(jì)是X-Y平面運(yùn)動(dòng)，而本項(xiàng)目的龍門架系統(tǒng)需要在X-Y-Z軸上完成運(yùn)動(dòng)，因此在最終完成的項(xiàng)目中，在之前的設(shè)計(jì)上加入了Z軸的控制系統(tǒng)。因此完成的就是如圖所示的X-Y-Z軸系統(tǒng)。圖3龍門架2.2龍門架傳動(dòng)在這里需要對(duì)X、Y、Z軸上移動(dòng)導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)方式加以討論。目前廣泛運(yùn)用在龍門架導(dǎo)軌上的傳動(dòng)形式為同步齒形帶，因此在本課題中依舊使用該傳動(dòng)方式。圖4同步齒形帶圖5T型同步齒形帶輪齒型尺寸2.3龍門架電機(jī)選型在說完具體的龍門架結(jié)構(gòu)與龍門架傳動(dòng)方式之后，需要討論的就是作為傳動(dòng)核心的伺服電機(jī)。伺服電機(jī)(Servomotor)是指控制伺服系統(tǒng)中機(jī)械部件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是對(duì)馬達(dá)間接變速裝置的一種補(bǔ)貼。伺服馬達(dá)能控制速度，位置精確度很高，能將電壓訊號(hào)轉(zhuǎn)換為力矩及轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，作為執(zhí)行元件使用，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高等特點(diǎn)，可以將接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或角速度輸出在電機(jī)軸上。它分為兩大類：直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)，其主要特點(diǎn)是信號(hào)電壓為零時(shí)不會(huì)出現(xiàn)自轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，并且隨著轉(zhuǎn)矩的增大，轉(zhuǎn)速會(huì)勻速下降。各型號(hào)伺服電機(jī)的規(guī)格項(xiàng)中都有額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩和伺服電機(jī)慣量等參數(shù)，每一參數(shù)與負(fù)載轉(zhuǎn)矩和負(fù)載慣量之間必然存在著相關(guān)的聯(lián)系，選擇伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足加速的快慢、機(jī)構(gòu)的重量等負(fù)載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)條件要求；機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方式(橫向、縱向轉(zhuǎn)動(dòng))等；運(yùn)動(dòng)狀況與伺服馬達(dá)的輸出功率沒有直接關(guān)系，但一般情況下，輸出功率越大的伺服馬達(dá)，其相對(duì)輸出扭矩也會(huì)越高。因此，影響伺服電機(jī)的選擇因素的不僅僅是電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的質(zhì)量大小，而且在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，伺服電機(jī)的選擇同樣也需要發(fā)生變化。慣量越大，加速減速轉(zhuǎn)矩就需要越大；加速減速時(shí)間越短，伺服電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩也需要越大。選擇伺服電機(jī)時(shí)，應(yīng)該要注意以下的注意方向，并通過合適的公式及計(jì)算選擇出恰當(dāng)?shù)乃欧姍C(jī)，如果計(jì)算結(jié)果不滿意，則需要重新進(jìn)行計(jì)算。(1)在選擇伺服電機(jī)之前要確認(rèn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求并根據(jù)要求選準(zhǔn)大致的伺服電機(jī)范圍，具體的條件有需要滿足的最大加速度，最大運(yùn)動(dòng)速度，執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身的質(zhì)量大小以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動(dòng)方式等，這些是討論伺服電機(jī)選擇范圍的先決條件。(2)在(1)中已經(jīng)討論并明確執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式的情況下，對(duì)負(fù)載慣量的計(jì)算公式的選擇并對(duì)不同的肯惡搞的伺服電機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的負(fù)載慣量加以計(jì)算，以確定伺服電機(jī)范圍。(3)通過計(jì)算出的負(fù)載慣量，與伺服電機(jī)的慣量進(jìn)行對(duì)比，以確認(rèn)伺服電機(jī)可能的選型范圍。(4)通過查詢得到的伺服電機(jī)的慣量以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的負(fù)載慣量，對(duì)伺服電機(jī)的加速轉(zhuǎn)矩和減速轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算。(5)執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的影響因素是執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身的重量，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的配置方式，摩擦系數(shù)以及保持轉(zhuǎn)矩。(6)在確定范圍時(shí)，要求伺服電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩必須高于負(fù)載轉(zhuǎn)矩與加速轉(zhuǎn)矩的和，如果不符合這一要求，則必須要重新對(duì)伺服電機(jī)的選型進(jìn)行討論直到出現(xiàn)符合這一要求的伺服電機(jī)為止。(7)連續(xù)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算條件為之前計(jì)算出的負(fù)載轉(zhuǎn)矩、加/減速轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩。(8)在討論伺服電機(jī)的選型范圍時(shí)，必須滿足的條件為在(7)中計(jì)算出的連續(xù)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩小于伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，如果該條件不滿足，則淘汰該電機(jī)，進(jìn)行下一個(gè)最大輸出轉(zhuǎn)矩滿足條件的伺服電機(jī)的討論比較，直到出現(xiàn)滿足條件的伺服電機(jī)為止。(9)在(6)(8)均滿足的情況下，對(duì)電機(jī)的額定功率進(jìn)行討論，最終完成伺服電機(jī)的選定。圖6部分伺服電機(jī)的技術(shù)規(guī)格由于在這里是做一個(gè)水下注漿工藝模型實(shí)驗(yàn)裝置，并不需要在工地完成具體的注漿工作。因此電機(jī)的功率不需要太大即可完成定型。在這里進(jìn)行電機(jī)的選型計(jì)算：加到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩通常由下式算出：Tm:加到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩(Nm)F:沿坐標(biāo)軸移動(dòng)一個(gè)部件(工作臺(tái)或刀架)所需的力(kgf)L:電機(jī)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的移動(dòng)距離Tf:摩擦力矩=2Nm通過計(jì)算可知，Tm=2.87（Nm）通過計(jì)算可知，J=0.0000198(kgf.cm.s^2)<0.0000239(kgf.cm.s^2)因此在充分考慮額定功率、力矩以及負(fù)載慣量之后，選用YK-80ST-M02430這一伺服電機(jī)即可完成對(duì)于龍門架的具體驅(qū)動(dòng)工作。圖7部分伺服電機(jī)第三章旋轉(zhuǎn)噴漿機(jī)構(gòu)這一部分是該畢設(shè)的一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目。如果說之前的龍門架設(shè)計(jì)是為了整個(gè)系統(tǒng)做基礎(chǔ)，那么這個(gè)旋轉(zhuǎn)噴漿機(jī)構(gòu)就是該畢設(shè)的核心項(xiàng)目。在討論該機(jī)構(gòu)的構(gòu)成時(shí)，需要注意該項(xiàng)目需要完成的目標(biāo)。這些目標(biāo)分別是：需要將速凝水泥導(dǎo)入到所需要的位置。這需要的不僅是一個(gè)可靠的水泥泵以泵送水泥，還需要是一根足夠長、足夠堅(jiān)固的空心鋼管，另外考慮到與水源接觸，長期暴露在潮濕環(huán)境下，還需要對(duì)作為泵送水泥的鋼管做可能的防銹處理以免出現(xiàn)故障。速凝要求。在這里除了對(duì)水泥自身的要求之外，還需要的是對(duì)已經(jīng)被泵送到指定位置的水泥進(jìn)行快速攪拌以達(dá)到使水泥攤到較薄的狀態(tài)，從而達(dá)到快速凝固的要求。因此在（1）的條件下還需要設(shè)計(jì)一套攪拌裝置以達(dá)到以上目的。傳動(dòng)要求。在（2）中已經(jīng)提出，需要設(shè)計(jì)一套傳動(dòng)裝置以滿足設(shè)計(jì)要求。在定型電動(dòng)機(jī)的同時(shí)，還需要考慮的是傳動(dòng)方式。在考慮到包括經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和可能的失效形式后，需要對(duì)以下的傳動(dòng)方式進(jìn)行討論和選擇：蝸桿傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)等。通過以上的要求不難看出，在這里需要設(shè)計(jì)一個(gè)將水泥泵送到指定位置的機(jī)構(gòu)的同時(shí)還要滿足對(duì)水泥進(jìn)行攪拌以快速成型的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。很明顯，在這里直接在作為水泥導(dǎo)管的鋼管上設(shè)計(jì)一套旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)并不現(xiàn)實(shí)，因此需要在導(dǎo)管上設(shè)計(jì)一套擁有內(nèi)外兩層鋼管的軸系作為傳動(dòng)裝置的核心機(jī)構(gòu)，并且為其做好密封以防止水泥倒灌入軸承和兩鋼管之間以造成卡頓的故障可能性，同時(shí)也要注意該機(jī)構(gòu)的易于維護(hù)性以避免過于復(fù)雜的維護(hù)造成不必要的麻煩。3.1固定件這一零件是在Z軸上的固定件，在起到需要將旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)這一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的電機(jī)固定在Z軸上，隨著Z軸進(jìn)行上下移動(dòng)的固定作用的同時(shí)完成部分對(duì)電動(dòng)機(jī)和軸系的保護(hù)作用，該零件使用螺栓固定，同時(shí)使用螺栓固定在其上的電機(jī)和軸系。圖8固定件三維設(shè)計(jì)圖圖9固定件設(shè)計(jì)圖3.2刀片環(huán)在這里設(shè)計(jì)刀片環(huán)的作用是為水泥漿提供一個(gè)攪拌零件，通過電機(jī)的工作帶動(dòng)軸系的運(yùn)動(dòng)以完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其中完成固定的是螺栓，并且在連接處進(jìn)行密封以保證軸系上的軸承和兩鋼管之間的空隙不被水泥倒灌已造成軸系卡死、傳動(dòng)失效甚至損壞電機(jī)的事故。圖10刀片環(huán)三維設(shè)計(jì)圖11刀片環(huán)設(shè)計(jì)3.3軸系的設(shè)計(jì)以及裝配在軸系的設(shè)計(jì)中，需要注意的是，我們不僅僅要考慮到軸系的裝配，還要考慮到電動(dòng)機(jī)以及軸系之間的傳動(dòng)方式，并且要注意的是，在這個(gè)軸系的設(shè)計(jì)中，引入了法蘭連接，而這里引入法蘭連接的目的是在固定保護(hù)管內(nèi)水泥泵送管的同時(shí)，在出現(xiàn)刀片環(huán)的密封失效的情況下對(duì)下半部分的軸系進(jìn)行快速的拆卸以及清理更換，使得該機(jī)構(gòu)在防止保護(hù)管與水泥泵送管出現(xiàn)磕碰減少使用壽命的同時(shí)，使裝置便于維修保養(yǎng)，減少維修工作的繁瑣程度。以下是具體的零件：水泥輸入管。該裝置與漿泵系統(tǒng)通過一個(gè)連接彎頭連接以完成對(duì)水泥的泵送。連接彎頭。外置保護(hù)管。管接法蘭（連接法蘭）。密封件。軸承。從動(dòng)輪軸上端。這里的軸上端設(shè)計(jì)目的是在保護(hù)內(nèi)部注入水泥管道的情況下，連接軸承、從動(dòng)鏈輪及整個(gè)軸系，完成攪拌機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)。刀片環(huán)。圖12連接彎頭三維設(shè)計(jì)圖圖13連接彎頭設(shè)計(jì)圖圖14軸上端三維設(shè)計(jì)圖圖15軸上端設(shè)計(jì)圖圖16連接法蘭三維設(shè)計(jì)圖圖17連接法蘭設(shè)計(jì)圖圖18軸系裝配三維圖圖19軸系裝配設(shè)計(jì)圖通過所有軸系零件的設(shè)計(jì)以及組合，在這里完成了對(duì)軸系全部圖紙的設(shè)計(jì)繪圖和三維建模，并在Solidworks中進(jìn)行組合，以達(dá)到設(shè)計(jì)中的保護(hù)水泥泵送管、攪拌水泥和便于進(jìn)行機(jī)構(gòu)維修及維護(hù)的軸系設(shè)計(jì)目標(biāo)。3.4總體設(shè)計(jì)在總體上設(shè)計(jì)時(shí)，需要使用軸承固定軸系的同時(shí)還需要考慮兩個(gè)問題：第一個(gè)問題是電動(dòng)機(jī)的選型問題，第二個(gè)是電動(dòng)機(jī)與軸系的傳動(dòng)方式。對(duì)電機(jī)軸上的負(fù)載力矩的計(jì)算參考龍門架電機(jī)的選型計(jì)算，計(jì)算公式如下：通過計(jì)算可知，Tm=2.36（Nm）通過計(jì)算可知，J=0.00001768(kgf.cm.s^2)<0.0000239(kgf.cm.s^2)因此在充分考慮額定功率、力矩以及負(fù)載慣量之后，選用YK-80ST-M02430這一伺服電機(jī)即可完成對(duì)該軸系的具體驅(qū)動(dòng)工作。具體的伺服電機(jī)工作參數(shù)可以參考圖6中的電機(jī)參數(shù)。在電動(dòng)機(jī)與軸系之間的傳動(dòng)方面，有以下的幾種傳動(dòng)方式：蝸桿傳動(dòng)：盡管該傳動(dòng)方式的機(jī)構(gòu)十分緊湊，體積小，重量輕，并且傳動(dòng)過程中的噪音較小，但是該傳動(dòng)方式的成本過高，并且容易發(fā)熱，可能導(dǎo)致加快傳動(dòng)失效的進(jìn)度，因此不予選擇。齒輪傳動(dòng)：該傳動(dòng)方式的精度、效率較高，可以用作減速器，且工作效率高，使用壽命較長，但是在水下注漿工藝的使用環(huán)境中不可避免地出現(xiàn)了較高的成本以及維護(hù)費(fèi)用，還有對(duì)于工作環(huán)境的嚴(yán)苛要求以及對(duì)于振動(dòng)的敏感性也使得該傳動(dòng)方式在該項(xiàng)目的工作中顯得不是那么可靠，在潮濕/粉塵環(huán)境中也有因膠合而導(dǎo)致傳動(dòng)失效的可能，因此該傳動(dòng)方式也不予選擇。皮帶傳動(dòng)：皮帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，安裝維護(hù)方便。富于彈性，可以緩和沖擊和振動(dòng)，因此運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作時(shí)噪聲較低。傳動(dòng)外廓尺寸大，緊湊性差。故傳動(dòng)比不準(zhǔn)確。效率和耐久性低。由于在之前的固定件和軸系的設(shè)計(jì)中已經(jīng)明確了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)不可能有較大的空間，并且由于在進(jìn)行水泥攪拌的過程中會(huì)出現(xiàn)較大的阻力，因此在該工藝的實(shí)際運(yùn)用中會(huì)增大皮帶的磨損以及發(fā)熱問題。另外，由于皮帶的壽命較短，而水下注漿是一項(xiàng)長期工程，因此在使用中會(huì)增加大量的磨損、潤滑，因此會(huì)導(dǎo)致增加成本問題，由上可知，該傳動(dòng)方式也不可能在考慮范圍之內(nèi)。鏈傳動(dòng)：在鏈傳動(dòng)中，由于鏈條與齒輪進(jìn)行嚙合，因此不會(huì)像皮帶傳動(dòng)一樣，出現(xiàn)彈性滑動(dòng)和可能的打滑現(xiàn)象使得傳動(dòng)失效，并且由于是鏈條為傳動(dòng)媒介，因此鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)效率相當(dāng)?shù)母?，并且在這里是用于在固定件的狹小范圍內(nèi)，而他的傳動(dòng)尺寸小的特點(diǎn)也正好滿足。最重要的是，在水下注漿工藝模型的工作環(huán)境中總是會(huì)有包括潮濕以及揚(yáng)沙的糟糕工作環(huán)境，而在這里的鏈條傳動(dòng)正好對(duì)這類環(huán)境有著極高的適應(yīng)性。在該系統(tǒng)中，傳動(dòng)尺寸由于固定件的限制不可能過大，并且所需張緊力小，可以保護(hù)軸與鋼管不會(huì)出現(xiàn)過早的金屬疲勞現(xiàn)象延長使用壽命，最重要的是能在高溫、潮濕、多塵、有污染等惡劣環(huán)境中工作，這恰恰滿足了水下注漿工藝需要在礦山以及海洋、河流等地方進(jìn)行工作的要求，因此在這里的傳動(dòng)方式選擇就是鏈傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)計(jì)算：i=Z2(從動(dòng)輪直徑)/Z1(主動(dòng)輪直徑)=1計(jì)算從動(dòng)轉(zhuǎn)速：n2=n1/i=3000r/min傳動(dòng)比=使用扭矩÷9550÷電機(jī)功率×電機(jī)功率輸入轉(zhuǎn)數(shù)÷使用系數(shù)傳動(dòng)比=主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速除以從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速的值=它們分度圓直徑比值的倒數(shù)。即：i=n1/n2=D2/D1通過在完成了的固定件以及軸系在裝配時(shí)還需要裝配軸承進(jìn)行固定，對(duì)于軸承的計(jì)算以及選型的討論，結(jié)果如下：軸承如何正確選擇？在選擇軸承的時(shí)候，要根據(jù)幾個(gè)重要參數(shù)：軸承的負(fù)荷，軸承的轉(zhuǎn)速，調(diào)心的要求，空間的允許，安裝和拆卸軸承，公差等級(jí)，價(jià)格方面等來進(jìn)行選擇。軸承的精度，噪音等都與機(jī)械的使用和壽命有著直接的關(guān)系。一般來說，軸承的選擇需要從以下幾個(gè)方面入手：1、在討論軸承工作條件之后，確認(rèn)軸承的基本類型，游隙以及軸承的公差等級(jí)，這里討論的軸承工作條件包括軸承的種類，軸的轉(zhuǎn)速，軸承的潤滑方式，同軸度要求，定位或非定位，軸承的安裝維護(hù)，工作環(huán)境等2、在分析軸承工作環(huán)境和軸承的受力狀況之后，通過載荷等關(guān)鍵值的計(jì)算確定軸承的選型，或者通過確認(rèn)軸承型號(hào)的選型并通過軸承的校核來對(duì)選擇的軸承是否滿足軸承工作環(huán)境的要求進(jìn)行討論并加以確定。3、通過驗(yàn)算軸承的額定載荷和極限轉(zhuǎn)速對(duì)軸承是否適配軸系進(jìn)行驗(yàn)算。圓錐滾子軸承主要承受直徑和軸向的聯(lián)合載荷，以徑向?yàn)橹?。軸承的承重能力要看外圈的滾道角度，越大的角度承重越大。該類軸承屬于分離型軸承，按軸承中滾動(dòng)體的列數(shù)分為圓錐滾子軸承的單、雙、四列。單列錐形滾子軸承在安裝時(shí)需要用戶自行調(diào)節(jié)游隙；雙、四列錐形滾子軸承產(chǎn)品出廠時(shí)已按用戶要求給定游隙，不需用戶自行調(diào)節(jié)。圓錐滾子軸承內(nèi)圈和外圈滾道均為圓錐形，圓錐滾子在兩者之間排列。所有圓錐表面的投射線都聚集在軸承軸心的同一點(diǎn)上。這樣的設(shè)計(jì)使得錐形滾子軸承尤其適用于復(fù)合(徑向和軸向)負(fù)荷的承受。軸承的軸向負(fù)荷能力多由接觸角α值的大小所決定；α角越大，軸荷容量越高。角度大小以計(jì)算系數(shù)E表示；E值越大，接觸角度越大，承受軸向負(fù)荷的軸承的適用性也就越大。允許誤差當(dāng)量動(dòng)載荷P=Fr[KN]當(dāng)Fa/Fr≤e時(shí)P=0.4Fr+YFa[KN]當(dāng)Fa/Fr＞e時(shí)單列圓錐滾子軸承成對(duì)使用時(shí)(基本外形尺寸可有差異)，必須在計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷時(shí)，將軸向力附加到徑向載荷所致。單列圓錐滾子軸承的附加軸向力S可以近似地按下式計(jì)算：S=FR/2Y輸出軸上軸承型號(hào)取GB╱T299-2008[雙列圓錐滾子軸承352208]輸出軸上軸承型號(hào)取GB╱T299-2008[雙列圓錐滾子軸承352208]圖20部分軸承參數(shù)dDB=408023對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷Pr=XFr+YFa當(dāng)Fa/Fr<1.5tana時(shí)，X=1,Y=0當(dāng)Fa/Fr>1.5tana時(shí)，X=0.4，Y=0.4cosaa是圓錐滾子的壓力角這里需要注意的是在這里加了軸承固定件，以固定軸承和軸系避免打滑。一根軸需要兩個(gè)支點(diǎn)，即支撐承重的兩套滾動(dòng)軸承。而軸承配置恰恰解決了軸承在支點(diǎn)上如何軸向固定軸系，軸承受熱膨脹后如何避免卡死的難題。滾動(dòng)軸承固定方式：1.兩端固定支承(單向固定雙支點(diǎn))。這樣的配置形式就是讓每個(gè)支點(diǎn)在一個(gè)方向上固定軸系。對(duì)于深溝球軸承還應(yīng)留出軸承外圈與軸承蓋之間的軸向間隙c，取c=0.2~0.4mm，以補(bǔ)償受熱伸長的軸。對(duì)于角接觸軸承來說，熱補(bǔ)償間隙是以軸承內(nèi)部的游隙為保證的。2.一端固定一端游動(dòng)支承(雙向固定單支點(diǎn))。對(duì)于固定支點(diǎn)，深溝球軸承可以在軸向力不大時(shí)使用，它的外圈左右兩側(cè)是固定的。當(dāng)軸向力較小時(shí)，外圈可用彈力檔圈固定。固定支點(diǎn)的內(nèi)圈為了承受向右的軸向力，也必須做軸向固定。對(duì)于游動(dòng)支點(diǎn)常用深溝球軸承，圓柱滾子軸承也可在徑向力較大時(shí)使用。在選用深溝球軸承時(shí)，軸承的外圈與軸承蓋之間留有很大的空隙，這樣可以在熱膨脹的情況下讓軸自由伸長，但是它的內(nèi)圈需要通過軸向的固定來防止軸承松動(dòng)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意，軸承的內(nèi)外圈不應(yīng)有多余或不足的軸向固定現(xiàn)象發(fā)生。3.兩端游移支撐。當(dāng)兩個(gè)支點(diǎn)都設(shè)計(jì)為游動(dòng)支承時(shí)，必須依靠其他措施來定位軸系部件的位置。例如：對(duì)于支承人字齒輪的軸系部件，可以通過人字齒輪的幾何形狀來確定其位置，此時(shí)必須設(shè)計(jì)兩個(gè)支點(diǎn)作為游動(dòng)支承，但與其嚙合使用的人字齒輪所在的軸系部件必須固定在兩端，這樣才能使兩個(gè)軸都在軸向上定位。這里使用的是兩端固定式支承。軸承固定件以及安裝完成的旋轉(zhuǎn)噴漿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)繪圖與三維設(shè)計(jì)圖如下：圖21上軸承固定件三維圖圖22上軸承固定件設(shè)計(jì)圖圖23下軸承固定件三維圖圖24下軸承固定件三維圖圖25旋轉(zhuǎn)噴漿系統(tǒng)三維圖圖26旋轉(zhuǎn)噴漿系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖第四章漿泵系統(tǒng)漿泵系統(tǒng)在整個(gè)水下注漿工藝模型系統(tǒng)中負(fù)責(zé)存放水泥漿并且將水泥漿進(jìn)行泵送，將水泥以較高的壓力泵送至指定的位置，在此過程中，需要注意的是，由于水下注漿工藝模型需要在水下完成噴射水泥漿的工作，因此在噴射過程中需要注意來自水下的水壓，在抵抗水壓的同時(shí)需要將水泥漿噴出，因此這對(duì)于噴射水泥的水泥泵提出了較高的性能與功率要求。另外還需要注意的是，水泥漿的臨時(shí)存儲(chǔ)問題，在本系統(tǒng)中，由于是實(shí)驗(yàn)裝置，不需要較大的水泥漿臨時(shí)儲(chǔ)藏與抗凝結(jié)方法，因此只需要在實(shí)驗(yàn)時(shí)完成水泥配置并放入水泥槽中即可。4.1水泥泵的選型在市面上常見的有臥式泥漿泵與立式泥漿泵兩種規(guī)格的泥漿泵，而他們的使用方向，使用場合各不相同，在這里我選用了臥式的泥漿泵。立式泥漿泵的產(chǎn)品特點(diǎn)是占地面積小，可深入到液下(可定制加長軸渣漿泵)產(chǎn)品通過泵體、軸承座、立管、護(hù)板、護(hù)套等主要配件，由一根主軸將所有配件連接起來安裝。臥式泥漿泵產(chǎn)品重要的一點(diǎn)是所有設(shè)備都采用機(jī)械密封或填料密封的形式同時(shí)安裝在地面以上，過流配件主要有渣漿泵護(hù)套、葉輪、護(hù)板等，比較方便維修更換配件。同時(shí)重要的一點(diǎn)是耐磨性好，比立式泥漿泵的耐磨性要好?？梢酝ㄟ^較大的顆粒漿體。這里需要注意的是在水泥漿中，往往會(huì)出現(xiàn)包括較大的砂石顆粒，會(huì)對(duì)泵的葉片造成磨損，并且由于設(shè)計(jì)時(shí)泵體就在地面，因此我選擇了臥式泵。部分臥式/立式泥漿泵的參數(shù)如下圖所示：圖27部分臥式/立式泥漿泵的性能參數(shù)臥式泥漿泵的三維設(shè)計(jì)圖如下：圖28臥式泥漿泵三維設(shè)計(jì)圖4.2漿泵系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)在完成了臥式泥漿泵的選型之后，需要對(duì)漿泵系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，其中包括了從泵輸出水泥漿的軟管、向泵輸入水泥漿的