吸入特性測試裝置的機械系統(tǒng)設計

張文文 李 娜 劉建芳

（燕山大學機械工程學院，河北 秦皇島 066000）

0 引言

吸入特性測試裝置對于工業(yè)生產(chǎn)中的廢棄物的處理、輸送以及處理具有重要的意義，高濃度粘稠物料輸送系統(tǒng)中，大口徑活塞泵是系統(tǒng)的核心設備，運行效率對于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有重要的意義。傳統(tǒng)的大口徑活塞的理論研究中，主要是采用100%的的吸入效率進行計算，這樣與實際工作狀態(tài)不相符合，從而影響了實驗數(shù)據(jù)的真實性，對于參數(shù)控制的參考真實性不足。采用吸入特性測試裝置，能夠有效的對大口徑活塞的工作參數(shù)進行測試，對于物料的吸入容積進行實時在線測量，從而為吸入控制提供真實可信的參數(shù)，也能夠為大口徑活塞的優(yōu)化設計提供參考。

1 結構組成與工作原理

1.1 結構組成

吸入特性測試裝置的機械系統(tǒng)主要是為了完成吸料以及排料的動作，通過不同結構的構成而對高濃度粘稠物料輸送系統(tǒng)提供結構支持，吸入特性測試裝置的結構組成以及參數(shù)主要為：吸料速度為0.0.23m/s，料缸行程0-1m，料缸直徑0.16m，電機功率7.5kw，系統(tǒng)壓力6.3MPa。

1.2 工作原理

吸入特性測試裝置的機械系統(tǒng)工作原理主要為：當進料閘板開啟的過程下，物料缸內行程負壓，并且在系統(tǒng)壓力以及空氣壓力的共同作用下，物料進入系統(tǒng)內，當達到設定行程時，完成吸料過程，料缸活塞停止運行；當完成吸料后，料缸活塞前進，并且將物料從出料閘板閥排除。從而完成一個工作循環(huán)。吸入特性測試裝置主要是對大口徑活塞的吸入容積效率進行計算，計算的依據(jù)為在料缸的一次吸料行程中，所吸入的物料體積與活塞行程的容積之比，表達式為η=V1/V2×100%，其中η 為容積吸入效率，V1、V2分別為實際吸入體積與理論吸入體積。

2 機械系統(tǒng)設計

2.1 物料缸與液動閘板閥的設計

吸入特性測試裝置主要是針對工業(yè)應用進行設計的，因此物料缸以及活塞的設計必須滿足工業(yè)應用的需求，當前普遍采用的為ψ160mm 的無縫鋼管制備的物料缸，并且將物料缸與活塞系統(tǒng)相接，能夠滿足工業(yè)應用的需求。在吸入特性測試裝置的使用中，可能需要面臨腐蝕性的物質，為了保證系統(tǒng)運行，需要在物料缸內鍍一層硬鉻層，保證物料缸具備較強的耐水性、抗腐蝕以及耐磨性能。

液動閘板閥主要是對物料缸內的物料進行有效的合理，從而確保機械系統(tǒng)的正常運行，為了確保機械系統(tǒng)正常運行，液動閘板閥需要具備快速開關、結構緊湊以及密封效果好的特點。機械系統(tǒng)中的液動閘板閥主要是由上端蓋、下端蓋、閥板以及密封壓板構成，并且以螺栓螺釘聯(lián)接而成系統(tǒng)結構。為了確保液動閘板閥系統(tǒng)緊固，需要采用沉頭螺釘將密封壓板固定，將閘板閥組裝為一體，而且為了避免泄露，應該采用橡膠密封圈進行密封，確保液動閘板閥具有較強的密封能力。

2.2 活塞與液壓缸的設計

活塞是保證吸入特性測試裝置動力裝置，主要由活塞體、導向環(huán)、活塞頭芯、密封體等結構組成，其中密封體主要由耐磨的聚氨酯制備而成，具有較強的耐腐蝕能力，對于無聊起著導向、密封以及輸送的作用。液壓缸的直徑、活塞桿直徑需要根據(jù)液壓缸的標準進行圓整，確保液壓缸的設計符合生產(chǎn)的需求。而主要采用頭部法蘭型安裝液壓缸，閘板閥油缸的選型和設計安裝與主液壓缸相一致。

2.3 料倉的設計

機械裝置的料倉可以用作加壓時的壓力容器，也可以用作儲料容器進行使用，在使用的過程中，需要根據(jù)生產(chǎn)的需求合理選擇物料缸。而且在試驗中，物料可以循環(huán)使用，物料倉的最小體積應為0.1m3，采用圓柱體設計，確保體積計算準確合理。在加壓的情況進行測試時，需要密封物料倉，確保物料倉能夠存儲的物料越多越好，因此可以選擇0.28m3左右體積的物料倉，除了體積之外，物料倉的高度、直徑、壁厚均需要符合生產(chǎn)的需求。

2.4 支架以及聯(lián)接件的設計

為了確保機械能夠安全可靠的運行，需要采用合理的底架與支架系統(tǒng)，具體如下：（1）底架設計，選擇槽鋼作為測試機械的底架材料，并且采用焊接進行聯(lián)接，而底架與物料缸、液壓缸之間采用螺栓聯(lián)接，為檢修以及拆卸提供結構基礎。（2）液壓缸的支撐系統(tǒng)主要有物料缸支撐板、液壓缸支撐板構成，為了確保穩(wěn)定，需要將液壓缸與物料缸的中心線處于同一條軸線上，并且與底架以螺栓聯(lián)接。支架系統(tǒng)能夠對液壓缸活塞的運用提供支撐與保護作用，為了便于物料缸活塞的裝配，可以設計30°的坡口。（3）液動閘的支撐座，液動閘支撐座主要是將液壓缸與閘板閥聯(lián)接起來，對于液壓缸起著支撐與聯(lián)接的作用，采用焊接加強版增強支撐座的強度，并且將設計與信號采集板相聯(lián)接，用于控制閘板閥的開關。（4）感應器的設計，在聯(lián)接卡箍、感應環(huán)、活塞桿聯(lián)接桿的設計測試裝置還要設計一些聯(lián)接件和采集信號用的感應器等，對于機械裝置進行合理控制。

3 吸入特性測試裝置應用情況

在對實物的試驗中，測試結果表明，吸入特性測試裝置設計能夠滿足試驗的要求，其中測試裝置的關鍵部位密封性能良好，能夠滿足物料吸入的要求，而且能夠有效的控制吸料速度，避免泵的泄露與吸空。吸入特性測試裝置機械設計的吸入容積的不同質量分數(shù)、不同吸料速度以及不同料缸長徑比的結果顯示，測試結果準確，對于機械裝置的控制具有較好的參考性。

4 結論

為了滿足生產(chǎn)的需求，需要合理的設計吸入特性測試裝置，從而確保機械裝置的穩(wěn)定性與測試準確性，滿足工程實際需求。在本文的研究中，依照吸入特性測試裝置的工作原理以及組成結構，采用合適的部件設計與聯(lián)接方式，能夠滿足實驗以及實際生產(chǎn)的需求。

［1］趙學義,付建卓,崔玉江,等.煤泥的流變特性實驗研究[J].中國礦業(yè)大學學報,2006,35(1)：75-78.

［2］趙學義.高質量分數(shù)粘稠物料的分類與管道輸送特性的實驗研究[D].北京：中國礦業(yè)大學,2006.