往復(fù)泵原理和特點(diǎn)

往復(fù)泵原理和特點(diǎn)第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-1往復(fù)泵的工作原理觀看往復(fù)泵動(dòng)畫第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日第一章往復(fù)泵

1-1往復(fù)泵的工作原理和特點(diǎn)

1-1-1往復(fù)泵的工作原理結(jié)構(gòu)：雙作用泵容積式往復(fù)泵，活塞、吸排閥、曲柄、連桿、活塞桿、缸體、泵體、軸封第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-1往復(fù)泵的工作原理第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-1往復(fù)泵的工作原理第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-2往復(fù)泵的性能特點(diǎn)1.往復(fù)泵的理論流量：

往復(fù)泵的理論流量即活塞的有效工作面在單位時(shí)間內(nèi)所掃過的容積：Qt=60KAeSnm3／h(1—1)式中：K—泵的作用數(shù)；

S—活塞行程，m;

n—泵的轉(zhuǎn)速，r／min；

A—活塞平均有效工作面積，m3。

2.往復(fù)泵的實(shí)際流量

往復(fù)泵的實(shí)際流量Q總小于理論流量Qt，即Q＝Qtηv

這是因?yàn)椋?/p>

1)壓力降低時(shí)溶解在液體中的氣體會(huì)逸出，液體本身汽化；空氣從填料箱等處漏入。

2)活塞換向時(shí)，由于泵閥關(guān)閉遲滯造成液體流失。

3)活塞環(huán)、活塞桿填料等處的間隙以及泵閥關(guān)閉不嚴(yán)等產(chǎn)生的漏泄。

一般輸送常溫清水的往復(fù)泵，hv

＝0.80～0.98；第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-2往復(fù)泵的性能特點(diǎn)3.往復(fù)泵的瞬時(shí)流量

上述表達(dá)式是泵的平均流量。當(dāng)工作面積為A(m2)的活塞以速度v(m／s)排送液體時(shí)，瞬時(shí)流量表達(dá)為:q=Av

曲柄連桿機(jī)構(gòu)將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故v和泵q將周期性地變化。一般曲柄連桿長度比λ=r/L

≤0.25，v可用曲柄銷的線速度在活塞桿方向的分速度代替，即v=rω

sin

式中:

ω-曲柄角速度,常數(shù);

-曲柄轉(zhuǎn)角

單作用泵的流量也近似地按正弦曲線規(guī)律變化，單作用泵的流量是很不均勻的。多作用往復(fù)泵流量的均勻程度顯然要比單作用泵強(qiáng)。三作用泵（120度）流量的均勻程度不但優(yōu)于單、雙作用泵，而且比四作用泵（90度）也強(qiáng)。第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-2往復(fù)泵的性能特點(diǎn)4．往復(fù)泵的供液不均勻度泵供液的不均勻程度可用脈動(dòng)率σQ表示：σQ=(qmax-qmin)／qm式中：qmax,qmin,qm分別為表示最大、最小和平均理論流量。各種往復(fù)泵σQ的理論值如表1—1所列，它與曲柄連桿長度比λ=r/L有關(guān)。觀看往復(fù)泵流量動(dòng)畫第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-2往復(fù)泵的性能特點(diǎn)1.有較強(qiáng)的自吸能力

靠自身抽出泵及吸入管中的空氣而將液體從低處吸入泵內(nèi)的能力。自吸能力可由自吸高度和吸上時(shí)間來衡量。泵吸口造成的真空度越大，則自吸高度越大；造成足夠真空度的速度越快，則吸上時(shí)間越短。自吸能力與泵的型式和密封性能有重要關(guān)系。當(dāng)泵閥、泵缸等密封變差，或余隙容積較大時(shí)，其自吸能力就會(huì)降低。故起動(dòng)前灌滿液體，可改善泵的自吸能力。2.理論流量與工作P無關(guān)，只取決于n、泵缸尺寸和K

不能用節(jié)流調(diào)節(jié)法，只能用變速調(diào)節(jié)或回流調(diào)節(jié)法。有些特殊結(jié)構(gòu)的往復(fù)泵可通過調(diào)節(jié)柱塞的有效行程來改變流量。3.額定排出壓力與泵的尺寸和轉(zhuǎn)速無關(guān)

P取決于泵原動(dòng)機(jī)的n、軸承的承載能力、泵的強(qiáng)度和密封性能等。為防過載，泵起動(dòng)前必須打開排出閥，且裝設(shè)安全閥。以上是共有特點(diǎn)。此外，往復(fù)泵還有：第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-2往復(fù)泵的性能特點(diǎn)4.流量不均勻，排出壓力波動(dòng)

為減輕之，常采用多作用往復(fù)泵或設(shè)置空氣室。5.轉(zhuǎn)速不宜太快

電動(dòng)往復(fù)泵轉(zhuǎn)速多在200～300r／min以下，若n過高，泵閥遲滯造成的容積損失就會(huì)相對增加；泵閥撞擊更為嚴(yán)重，引起噪聲和磨損；液流和運(yùn)動(dòng)部件的慣性力也將隨之增加，產(chǎn)生有害的影響。由于n受限，往復(fù)泵流量不大。6.對運(yùn)送液體污染度不是很敏感，但液體含固體雜質(zhì)的時(shí)，泵閥容易磨損和泄漏

，應(yīng)裝吸入濾器。7.結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，易損件(活塞環(huán)、泵閥、填料等)較多

由于上述特點(diǎn)，笨重(在Q相同時(shí)與其它泵相比)，造價(jià)高，管理維護(hù)麻煩，在許多場合它已被離心泵所取代。但艙底水泵和油輪掃艙泵等在工作中容易吸入氣體，需要具有較好的自吸能力，故常采用往復(fù)泵；在要求小Q、高P時(shí)，也可采用往復(fù)泵。第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和管理１、往復(fù)泵的活塞和活塞環(huán)活塞是往復(fù)泵的主要運(yùn)動(dòng)部件，通常以金屬常見，青銅或不銹鋼制成活塞環(huán)—有金屬(灰鑄鐵、青銅、鋼)和非金屬(夾布膠木、塑料等)兩類，可根據(jù)所輸送液體的性質(zhì)、溫度和壓力選用活塞環(huán)是重要的密封件之一，是易損件。有呈直口或斜口（45-60度）的搭口自由狀態(tài)下其搭口張開，具有一定彈力，新裝膠木脹圈，新?lián)Q時(shí)應(yīng)先將它在熱水中浸泡一段時(shí)間，待其變軟后取出，使開口撐開到8mm左右，冷卻后放入缸內(nèi)及環(huán)槽內(nèi)，檢查各間隙值，合適才可裝入使用。工作過久會(huì)磨損，放入缸內(nèi)時(shí)開口間隙超過規(guī)定值，則表明其彈性下降，密封性變差，應(yīng)予換新。各間隙的值如表１－２所示。第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和管理２、往復(fù)泵的缸套缸體—灰鑄鐵或黃銅澆鑄，內(nèi)鑲青銅或不銹鋼缸套。泵缸缸套的圓度和圓柱度應(yīng)符合要求。脹圈裝配，裝入后用燈光檢查，整個(gè)圓周上的漏光不應(yīng)多于2處，且與開口距離不小于30度，每處徑向間隙弧長不大于45度。用內(nèi)徑千分卡測量缸套的圓度和圓柱度，如發(fā)現(xiàn)磨耗超過標(biāo)準(zhǔn)，即需鏜缸，并換新活塞；如缸套磨損或鏜缸后，其厚度減少超過15％則應(yīng)換新。泵缸及閥箱等受壓部件應(yīng)1.5倍安全閥排放壓力試驗(yàn)。（安全閥動(dòng)作壓力=1.1~1.15額定排壓）試驗(yàn)時(shí)間不小于5分鐘，無泄露。表1－３列出缸套磨損的極限標(biāo)準(zhǔn)。第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和管理３、往復(fù)泵的填料函作用防止空氣漏入泵內(nèi)，防止液體漏出泵外，起密封作用。盤根為浸油棉麻纖維、方形截面。盤根的圈數(shù)根據(jù)泵的排出壓力而定。如表１－４。填料函是往復(fù)泵的易損件之一。(Packing)安裝松緊程度應(yīng)該適當(dāng)。應(yīng)有少量液體滴漏，以潤滑和冷卻活塞桿。當(dāng)軟填料磨損漏泄增加時(shí)，可均勻地壓緊填料壓蓋，注意不得偏斜。如果填料磨損太多，應(yīng)更換填料。新填料的寬度應(yīng)按活塞桿與填料函的徑向間隙選取。裝填時(shí)各圈填料的切口應(yīng)予錯(cuò)開。第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和管理４、潤滑設(shè)施潤滑油箱中油位應(yīng)為油位鏡的中部。泵軸伸出部位設(shè)有油封。潤滑的方式有飛濺和壓力潤滑兩中。潤滑油溫度７０度以下檢修后注意轉(zhuǎn)向防止飛濺和壓力潤滑失敗第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和管理５、安全閥往復(fù)泵必須射安全閥。以保護(hù)泵體的安全。安全閥設(shè)在吸排管口之間。安全閥動(dòng)作壓力倍的額定排除壓力。當(dāng)往復(fù)泵排出閥全閉時(shí)，安全閥動(dòng)作壓力一般不大于額定排除壓力＋０.25MPa出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)驗(yàn)好，如必要可重新調(diào)驗(yàn)。第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和管理6、泵吸入閥和排出閥泵閥每泵都有，吸入閥和排出閥，靠作用在閥上下壓差自動(dòng)啟閉，是重要的密封件和易損件。形式有盤閥、環(huán)閥、錐閥、球閥(ballvalve)等材料：橡膠、金屬和橡膠第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和管理6.1、對往復(fù)泵吸入閥和排出閥的要求總的要求是：關(guān)的嚴(yán)，關(guān)的輕，關(guān)的快，阻力小。1）.關(guān)閉嚴(yán)密。

不嚴(yán)使ηv降低，使泵的自吸能力變差，甚至根本無法自吸。當(dāng)閥出現(xiàn)傷痕或磨損不均（嚴(yán)重漏泄），需研磨或更換閥件。密封試驗(yàn)，倒置后注入煤油，5min內(nèi)應(yīng)無滲漏。彈簧的自有高度減小5%以上時(shí)應(yīng)予以換新。2）.泵閥的阻力要小。

提高泵的水力效率，有助于使泵的允許吸上真空度增大。這就要求閥的質(zhì)量和閥的比載荷都不宜過大。第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和管理泵閥前后的能量損失主要是壓力頭損失（位置能和速度能損失很?。Ｆ渲薪虚y的比載荷HV

，可以理解為單位閥盤面積上的重力和彈力其中

叫慣性載荷，與閥的彈簧質(zhì)量及加速度成正比。閥剛開啟時(shí)由于加速度JV大，故閥的開啟阻力大，但閥開啟后，閥的阻力取決于閥的比載荷第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和管理3）.關(guān)閉時(shí)撞擊要輕

要平穩(wěn)無聲，否則加劇閥的磨損，須限制閥落到閥座上時(shí)的速度V，V與閥的hmax和n的乘積成正比。

試驗(yàn)得出泵閥無聲工作的條件是：

hmax·n≤600～650

當(dāng)n較高時(shí)，可提高到700—750；對有橡膠密封面的閥；允許提高到800—1000。第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和管理升程h與閥隙流量qv、閥隙流速Cv成正比。為了防止泵閥阻力過大一般允許泵閥升程隨閥隙流量自動(dòng)調(diào)整。但超速時(shí)會(huì)限制閥的升程h。通過閥的流量越大或閥的比載荷越小，則閥的最大升程hmax也越大第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和管理4）.啟閉迅速及時(shí)。

泵的轉(zhuǎn)速越高，流量越大，則閥的升程越大。關(guān)閥的滯后越嚴(yán)重。最終會(huì)降低泵的自吸能力和容積效率。第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和管理綜上所述：

1）提高轉(zhuǎn)速，使閥的h加大，使關(guān)閉滯后和落座敲擊加重，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使閥撞擊升程限制器造成損壞，故除慣性水頭外，泵閥是限制往復(fù)泵n提高的另一個(gè)主要原因。

2）減輕泵閥比載荷Hv，雖可減小閥阻，提高水利效率，但會(huì)使hmax加大，并使關(guān)閉滯后和敲擊加劇，容積效率降低。Hv一般取2～3m，最大4～6m。低壓泵Hv可選得小些，以免ηh過低；高速泵則應(yīng)選大一些，以減小hmax

，吸入閥的Hv常比排出閥小，以利提高允許吸上真空度。第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和管理7、空氣室7.1、空氣室的作用

往復(fù)泵由于活塞的變速運(yùn)動(dòng)，造成吸、排液體時(shí)Q和吸、排P波動(dòng)。

1)不適合于要求流量均勻的場合，

2)惡化了原動(dòng)機(jī)的工作條件，

3)引起管路振動(dòng)，降低了裝置和儀表的工作可靠性。

4)吸排壓力的劇烈波動(dòng)還可能造成活塞和液流的暫時(shí)脫離，引起液擊；而且使泵的吸入性能變差，限制了泵轉(zhuǎn)速的提高。

裝設(shè)空氣室是往復(fù)泵減小Q和P波動(dòng)的常見措施。

空氣室是一個(gè)充有空氣的容器，裝在泵的吸入或排出口附近，分別稱為吸入空氣室和排出空氣室。第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和管理7.2、空氣室的工作原理

裝空氣室后，空氣室和泵之間的Q仍然不均勻，但空氣室之外的吸排管路Q比較均勻。減少了液流的慣性水頭，使泵的p波動(dòng)大為減輕。

點(diǎn)擊觀看泵的空氣室動(dòng)畫第二十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和管理

工作過程空氣室中的氣體體積是變化的，因此，空氣室Pch也是變化的，管路中的Q不可能絕對均勻。只要空氣室中氣體體積足夠大,流量脈動(dòng)或壓力脈動(dòng)率就可降低到允許范圍。我國規(guī)定船用雙缸四作用電動(dòng)往復(fù)泵排出空氣室容積應(yīng)大于液缸行程容積的4倍。只要?dú)怏w體