船用泵及油馬達(dá)

1、輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)Chapter 4 Marine Pump and Hydraulic Motor 第四章船用泵和油馬達(dá)主要內(nèi)容：主要介紹船上常用泵的結(jié)構(gòu)、原理、性能及管理要點(diǎn)；常用液壓泵和液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)、工作原理輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering第一節(jié) 船用泵Section 1 marine pump一、泵的功用和分類一、泵的功用和分類 1.作用：在船上經(jīng)常需要輸送水、油和其它各種液體，這些輸送任務(wù)都是通過(guò)一種稱為泵的設(shè)備來(lái)完成的，所

2、以泵是用來(lái)輸送液體的一種機(jī)械。液體不可能自發(fā)地從壓力比較低處流入壓力比較高處，而需要向輸送的液體提供足夠的機(jī)械能才能達(dá)到輸送液體的目的，從這種意義講，泵是用來(lái)提高液體機(jī)械能的一種設(shè)備。 第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 2. 種類：1）按用途可分為： 船舶通用泵：是為船舶營(yíng)運(yùn)及船上人員生活需要而設(shè)置的，是機(jī)動(dòng)船舶都須裝備的泵，主要有壓載水泵、艙底水泵、消防水泵、衛(wèi)生水泵和淡水泵等。 船舶動(dòng)力裝置用泵：是為船舶動(dòng)力裝置的工作需要而設(shè)置的。柴油機(jī)船舶主要有燃油駁運(yùn)泵、燃油輸送泵、主機(jī)缸套和活塞冷卻泵、海水

3、循環(huán)泵、潤(rùn)滑油泵、潤(rùn)滑油駁運(yùn)泵、柴油發(fā)電機(jī)的冷卻水泵和海水泵等。 船舶輔助機(jī)械用泵：主要是為船舶輔助機(jī)械提供服務(wù)的。 船舶專用泵：是用來(lái)滿足特殊船舶的需要，如油船上的貨油泵、挖泥船上的吸泥泵、破冰船上的壓載泵、深水打撈船上的打撈泵、消防船上的消防泵以及油船上的貨油泵等。 第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 2）按工作原理可以分為： 容積式泵：主要是通過(guò)運(yùn)動(dòng)部件的位移，使泵工作空間容積發(fā)生變化來(lái)吸排液體，從而把機(jī)械能傳給液體，達(dá)到輸送液體的目的。容積式泵可根據(jù)吸排液體部件的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分為往復(fù)泵和回轉(zhuǎn)泵。 葉

4、片式泵：主要是通過(guò)工作葉片帶動(dòng)液體高速轉(zhuǎn)動(dòng)，使液體的能量增加，然后再將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，從而完成吸排作用的。屬于這種類型泵的有各種離心泵、軸流泵和旋渦泵等。 第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 噴射泵：是通過(guò)噴射工作流體所產(chǎn)生的高速射流，吸引周圍流體，進(jìn)行動(dòng)量交換，把動(dòng)能傳給輸送的流體，然后再將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，從而達(dá)到輸送流體的目的。有水射水泵、水射真空泵、蒸汽噴射泵和空氣噴射泵等。 電磁泵：是利用電磁力來(lái)輸送液態(tài)金屬的一種泵，這種泵無(wú)任何運(yùn)動(dòng)部件，僅在原子能船上用作原子鍋爐的循環(huán)泵。第四章第四章 船

5、用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 二二 泵的性能參數(shù)：泵的性能參數(shù)：為了表征泵的性能和完善程度，以便選用和比較，通常把流量、壓頭、轉(zhuǎn)速、功率和效率等主要工作參數(shù)稱為泵的性能參數(shù)。 1.流量：是指泵在單位時(shí)間內(nèi)所輸送液體的量，可用容積或質(zhì)量來(lái)度量，分別稱為容積流量Q(m3s)或質(zhì)量流量G(kgs)。質(zhì)量流量與容積流量之間的關(guān)系為： GQ kgs式中：液體的密度，kgs。 第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 2揚(yáng)程(壓頭)：是指單

6、位重液體通過(guò)泵后所增加的機(jī)械能，即每單位重力作用的液體通過(guò)泵后其能量的增加值。壓頭常用H來(lái)表示，單位是 m。根據(jù)水力學(xué)知識(shí)，單位重量液體的機(jī)械能稱為水頭，它包括位能、動(dòng)能和壓力能。因此，泵的揚(yáng)程即泵使液體所增加的水頭，如全部轉(zhuǎn)換為位能，即表示液體所能上升的高度。泵銘牌上所標(biāo)注的是額定揚(yáng)程，即設(shè)計(jì)工況的揚(yáng)程。 第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 泵的工作揚(yáng)程取決于系統(tǒng)的工作條件，可以用下式計(jì)算(參看圖4-1)：H（pc-pa）/g+Z+h （m）。 如果知道泵的排出壓力pd(Pa)和吸入壓力ps(Pa)，

7、其壓頭即可近似地表示為： H(pdps)g （m）。 第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 容積式泵往往不標(biāo)注額定揚(yáng)程而是額定排出容積式泵往往不標(biāo)注額定揚(yáng)程而是額定排出壓力壓力，它是按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)工作所允許的最高排出壓力。容積式泵工作時(shí)的實(shí)際排出容積式泵工作時(shí)的實(shí)際排出壓力不允許超過(guò)額定排出壓力。壓力不允許超過(guò)額定排出壓力。 第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 3轉(zhuǎn)速：是指泵軸每分鐘的回轉(zhuǎn)數(shù)，用n表示，單位是rm

8、in。往復(fù)泵由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，它的轉(zhuǎn)速也可用活塞在每分鐘所完成的雙行程數(shù)來(lái)表示。銘牌上所標(biāo)出的是銘牌上所標(biāo)出的是泵軸的額定轉(zhuǎn)速。泵軸的額定轉(zhuǎn)速。第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 4功率和效率：泵的功率有輸出功率和輸入功率。 輸出功率又稱為有效功率，指泵單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際傳給液體的能量，用Pe表示，可由下式求得：Peg Q H （W）。 泵的輸入功率也稱軸功率，是指泵軸所接受的功率，用P表示。 由于泵在實(shí)際工作中總存在各種能量損失，所以泵的有效功率總小于軸功率，可用效率來(lái)衡量。 輸出功率和輸入功率之比稱為泵

9、的效率，即Pe/P 。 效率表示泵性能的好壞以及動(dòng)力的利用程度，效率效率表示泵性能的好壞以及動(dòng)力的利用程度，效率越高說(shuō)明泵的工作越經(jīng)濟(jì)。越高說(shuō)明泵的工作越經(jīng)濟(jì)。第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering輸出功率輸出功率( (有效功率有效功率)P)Pe e(Effective Power)：液體得到的功率。輸入功率輸入功率( (軸功率軸功率)P)P(Shaft Power)：原動(dòng)機(jī)傳給泵軸的功率。有效功率軸功率Pe=gQH (W)

10、效率：效率：輸出功率和輸入功率之比。 =Pe/P (%)第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering第二節(jié) 容積式泵 一、往復(fù)泵：一、往復(fù)泵：屬于容積式泵，它是利用活塞或柱塞在泵缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而引起工作腔室的容積變化來(lái)產(chǎn)生吸排作用。因此，可稱為活塞泵或柱塞泵。Section 2 容積式泵容積式泵(Positive displacement pump)第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 1往復(fù)活塞泵：1)工作原理：當(dāng)活塞

11、從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，活塞下部泵缸容積增大，壓力降低，當(dāng)吸入閥上、下形成的壓差足以頂開吸入閥時(shí)而使其開啟，使吸人管與泵缸相通。因此，吸入管內(nèi)的空氣即因泵缸中活塞位移容積的增加而膨脹，使其壓力降低，于是，吸入管中的液面就會(huì)在吸入液面壓力作用下上升。當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)活塞下部空間不再增大，壓力也不再降低，吸入閥在泵本身重量及彈簧的張力作用而下落關(guān)閉。當(dāng)電動(dòng)機(jī)通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下移動(dòng)時(shí)，活塞下部空間的空氣被壓縮，壓力升高，這樣既把吸入閥壓緊又可以頂開排出閥，使空氣從排出管排出。 第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine

12、Engineering輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering單缸單作用單缸雙作用往復(fù)泵工作原理簡(jiǎn)圖往復(fù)泵工作原理簡(jiǎn)圖第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine EngineeringM/V TianhuaiMAM Lab.往復(fù)泵實(shí)物圖往復(fù)泵實(shí)物圖第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 2)往復(fù)泵的特點(diǎn)： (1)有自吸能力

13、。 (2)可以產(chǎn)生很高的壓頭。 (3)理論流量與壓頭無(wú)關(guān)。 (4)輸送液體不均勻。 (5)轉(zhuǎn)速不能太高。 (6)當(dāng)輸送的液體含有固體雜質(zhì)時(shí)，泵閥容易摩擦和墊起。所以，在吸入口常設(shè)濾器。 (7)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，易損件多。第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering3)往復(fù)泵的應(yīng)用：由于具有以上特點(diǎn)，在流量相同時(shí)往復(fù)泵比其它泵笨重，造價(jià)較高，管理和維護(hù)工作比較繁瑣，所以在許多場(chǎng)合已經(jīng)被離心泵所取代。但在工作中容易吸入氣體，在需要有比較好自吸能力的場(chǎng)所，如艙底水泵、鍋爐給水泵和油輪掃艙泵，常常采用往復(fù)泵；另外，有時(shí)還用于

14、其它小流量高壓頭的場(chǎng)所。第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 2柱塞泵：主要用于船舶液壓系統(tǒng)中作為變向變量油泵：即在不改變?cè)瓌?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)，泵的吸排方向和流量皆可以改變。柱塞式變向泵根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，可以分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵。下面對(duì)徑向柱塞泵的工作原理分別加以介紹。 第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 1）徑向柱塞泵的工作原理：可借圖4-5來(lái)說(shuō)明。外圓4代表能左右移動(dòng)的浮動(dòng)環(huán)。中間的圓盤1表示油缸體，在缸體

15、中徑向地安裝著若干個(gè)柱塞2，柱塞的頂部帶有滑履3，滑履安裝在浮動(dòng)環(huán)的環(huán)形滑軌內(nèi)，并可沿環(huán)形滑軌滑移。中間的內(nèi)圓8表示配油軸，9、10分別表示吸、排油口。缸體由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，繞配油軸回轉(zhuǎn)。假設(shè)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)缸體作順時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，當(dāng)浮動(dòng)環(huán)處于中央位置時(shí)，由于浮動(dòng)環(huán)與缸體同心，柱塞在油缸中不產(chǎn)生任何往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)油泵空轉(zhuǎn)，不產(chǎn)生任何吸排作用，流量為零。如果通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)將浮動(dòng)環(huán)拉離中央位置，使其偏向右側(cè)，則吊掛于浮動(dòng)環(huán)滑軌上的柱塞，就會(huì)在油缸體的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)過(guò)上半周時(shí)，不斷從油缸中退出，使油缸的容積增加，壓力下降，經(jīng)油口9從吸油管吸入油液；而當(dāng)柱塞轉(zhuǎn)過(guò)上半周后，則又會(huì)不斷壓入油缸，油缸容積減小，壓力增加，將缸內(nèi)

16、的油液從油口10排出。 第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 2）對(duì)尺寸既定的徑向柱塞泵：當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，只要改變浮動(dòng)環(huán)偏心距e的大小，就能改變油泵的流量。而改變浮動(dòng)環(huán)偏心方向，如圖4-5(d)所示，在柱塞轉(zhuǎn)過(guò)下半周時(shí)，不斷從油缸中退出，經(jīng)油口10吸人油液；而當(dāng)柱塞轉(zhuǎn)過(guò)上半周時(shí)，又從油口9排出油液。油液的吸排方向與圖4-5(b)相反。 顯然，由于柱塞在油缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度是不均勻的，故每個(gè)油缸的瞬時(shí)流量也就不均勻。柱塞個(gè)數(shù)越多，泵的理論流量越均勻，而且柱塞個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，又要比為相鄰偶數(shù)時(shí)均勻。因此，單列

17、徑向柱塞泵的柱塞個(gè)數(shù)常為7、9、11等。第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 二、齒輪泵二、齒輪泵(Gear pump)：齒輪泵分為外齒輪泵和內(nèi)齒輪泵齒輪泵分為外齒輪泵和內(nèi)齒輪泵, ,船上外齒輪泵應(yīng)船上外齒輪泵應(yīng)用較多用較多. . 外齒輪泵工作原理外齒輪泵工作原理1-主動(dòng)齒輪 2-從動(dòng)齒輪 3-泵體 4-吸入口 5-排出口吸排方向取決于轉(zhuǎn)向，脫開嚙合的一側(cè)與吸入管連通，插入嚙合的一側(cè)與排出管連通。理論上，轉(zhuǎn)向改變，吸排方向改變。第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introducti

18、on to Marine Engineering輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering齒輪泵的特點(diǎn)齒輪泵的特點(diǎn)(1)有自吸能力，但因間隙較多，不如往復(fù)泵;(2)理論流量與壓力無(wú)關(guān)，由工作部件尺寸和轉(zhuǎn)速?zèng)Q定;(3)額定壓力與轉(zhuǎn)速、尺寸無(wú)關(guān)，取決于軸承強(qiáng)度、電機(jī)容量、密封性能;(4)流量連續(xù)，但有脈動(dòng) ;(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易損件少，直接驅(qū)動(dòng),高速回轉(zhuǎn);(6)因磨擦面較多，故適用于排送具有潤(rùn)滑性的油類;應(yīng)用：滑油泵、駁油泵、液壓傳動(dòng)中的供油泵等。第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engi

19、neering輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering齒輪泵的管理要點(diǎn)齒輪泵的管理要點(diǎn)(1)注意泵的轉(zhuǎn)向,泵和電機(jī)對(duì)中良好;(2)不允許干轉(zhuǎn);(3)拆裝時(shí)注意不要損壞軸封;(4)啟動(dòng)前排出閥開足,防止壓力過(guò)高,電機(jī)過(guò)載 ;(5)工作中,保證合適的油溫和黏度;(6)防止空氣進(jìn)入;(7)保證泵端面間隙,不要隨意更換不同材質(zhì)的密封墊;(8)泵前濾器應(yīng)定期清洗。第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering第四章第四章 船用泵和油馬達(dá)船用泵和油馬達(dá)三.葉片泵Vane Pump1. 雙作用葉片泵定子型線由4段圓弧(2段半徑R， 2段半徑r)和4段過(guò)渡曲線構(gòu)成。葉片受離心力和液壓力(葉片底部空間由排出腔引入壓力油)。定子和轉(zhuǎn)子兩