往复回转泵的设计和测试.doc

往复回转泵的设计和测试Xufei WANG, Jurong LIU机械工程学院, 陕西科技大学，汉中，723003，中国摘要为了改善被运用在电厂的真空滤油机中的泵的功能，研究了往复泵和回转泵的原理，并且结合了他们的优势与结构。一种新的被设计使用了曲柄转机制的往复回转泵产生了。经过计算和分析，一个模型机在业务的需求下被设计了出来。在给定的条件，并参照“移动往复泵试验方法“对泵的性能进行了测试。根据测试结果，实际与理论之间油的差额只有5.0。新的往复回转泵，不仅达到了设计要求，同时也包含了高容积效率，大优势，低流量脉冲和良好的密封功能关键词：曲柄转机制；往复回转泵；双缸；设计；测试一.简介在工业生产，润滑油可用于各类机械。它可以减少摩擦，保护机制。它充当润滑剂，制冷剂，防锈剂，清洗剂，密封和缓冲为主。但是，空气，水或易溶于润滑油中的有毒气体溶解影响他的服务表现。目前这些杂质可能会通过使用真空油净化器来去除 1。一些真空油净化器被公司制造出来是为了用于电厂，这些真空油净化器是用来净化蒸汽涡轮机和发电机的动压滑动轴承润滑油。该润滑油商标为L- AN46。在工作站点，速度在1200转的条件下，真空滤油机的外啮合齿轮泵的实际排量比理论排量少。该问题的主要原因是齿轮泵依赖于齿轮啮合传动，两个齿轮啮合齿只有1-2个，齿面为一线接触，容积泵的效率和密封性相对较低；压差随着速度的增加，吸气能力减弱而减少；俘获现象等2。因此，需要设计一种新型漏油泵。当泵工作时的泄油速度能在1000转到1440转间改变，它应具有良好的密封性，高容积效率，低流量脉动，大排量配置和高速时的无油切断。二.新的往复回转泵的原理与结构往复泵和回转泵是常用的正排量泵。往复泵由液力端和动力端组成。液力端直接运输液体，机械能被转换为压力能。动力端将能量从主要推动者传输到液力端。曲轴，连杆，核心，轴承和气缸端组成了动力端。液压缸，活塞（或筒状活塞），感应阀，释放阀填料箱和汽缸端组成了动力端。这个双缸双作用往复泵原理图如图1所示。1. 感应阀 2.施放阀3.活塞 4.液压缸 5.填料函 6.核心 7.连杆 8.曲轴图1. 两缸双作用往复泵图当曲轴从左水平位置以逆时针角速度旋转时，左液压缸中的活塞向右转向，左液压气缸容积增大，压力降低，被运输的液体克服了吸线和感应阀的阻碍进入液压缸。当曲轴旋转超过180角之后，活塞左移，液体被推动，液压缸的压力突然加大，在此压力下，感应阀被关闭，施放阀被打开。在此压力下，液体被应用于清洁管道。当往复泵的曲柄轴以低于一个角速度的速度下不停旋转时，往复泵将液体不断的吸入与排除。右液压缸中的活塞的运动则相反的向左。所以，当右侧的液压缸将吸和放油，左侧的则相反。这个泵可以一个循环周期不断的吸油和放油。 回转泵由静态泵和旋转转子组成，这里没有感应阀和释放阀。转子的静压直接作用于液体上，在旋转转载的挤压下液体放电。与此同时，另一侧的转子撤离空间，形成低压，液体可以不断被吸取3。要设计出性能优良的泵，两缸双作用往复泵和回转泵泵的工作原理，结构和好处都是被研究的。图2给出了新的旋转往复泵的转动曲轴机制图。1. 机架 2.曲柄 3.连杆 4. 转身块图2. 曲柄回转机构的运动图这是一个旋转的曲柄滑块机构。曲柄2是一个主要推动者。该机架1的长度和曲柄2相同。当曲柄2匀速转动时，旋转块4的运动也均匀了。连接杆3和旋转块4的相对运动是往复直线运动。根据泵内的等级和旋转滑块机构的数量，它被称为N缸往复回转泵，两缸往复回转泵如图3所示。1.泵体 2. 活塞 3.转子 4.端盖 5. 曲轴6.入口管 7.出口管图3. 两缸往复回转泵这个机械的成分和往复回转泵的备件相符。泵壳1表示泵体。曲轴5表示曲柄。活塞2表示连杆。转子3表示旋转块。当泵工作时，曲轴5以匀速旋转，转子3的运动也是匀速的。活塞2和转子3的相对运动是往复直线运动。当活塞运动时，活塞的两端，转子的孔的内气缸表面和机架内壁面构成了2个独立的液压油室。一个是吸液压流体室，一个是液压流体引流室。当曲柄不断旋转，吸取和排放将在转子的旋转下同时完成，吸液腔和排液腔互相转换。这两个端面的活塞和转子的孔的内气缸表面将往复回转泵分割成高压区和低压区。由于曲轴5在匀速旋转，转子3的运动也是匀速的。若干曲柄和旋转块机构可以并排排列，每一个活塞轴的圆周夹角的相位误差是相同的，这种布局可以确定转子的回转方向，并能减少流量脉动。它也可以增加往复回转泵的排水效率。三泵的计算参数根据该往复回转泵的原理分析，N缸往复回转泵能提高一些往复回转泵的运行表现。两缸往复回转泵的最终图示如图4所示，两缸往复回转泵的曲柄AB和AB 的夹角为180。图4.两缸机构的运动图图5.速度分析A：转子转速在图3中，当曲柄5的曲轴和旋转滑块机构在匀速运动，转子3的运动也是匀速的。为了分析速度联系，根据图2（4）画出图（5）中的速度联系。速度矢量方程写成如下：因为，因此， （1）同样，旋转块的速度是转动曲轴的一半。所以，转子的转速是N缸往复回转泵的曲轴的转速一半。B：水泵流量如图2所示，任意漏液压油腔从零开始。当曲柄旋转2圈，体积从最大变化到零，然后从零变化到最大（在吸液压液腔有相反的变化）。这是一个吸收与排放的循环，该理论流量变化是液压油漏室（或吸液压油室）的体积变化。假设往复泵是由N个均匀曲柄和旋转滑块机构组成，由活塞i引起的排放则为方程式（2） 5。 （2）这里，S活塞端面面积 N活塞数量在图5中按公式（3）计算： （3）排量Q如公式（4）计算：（4）C. 非均匀流的系数 排放的非均匀系数是一个用来衡量流量脉动的配额，用来表达方程式（5）中的排放的非均匀性系数。 （5）这里，最低排放瞬间 最大排放瞬间 平均排放 一缸到十缸的往复回转泵的的计算结果如图6所示。图6.非均匀流的因子根据图6所示，当气缸数量增加，平均流量呈线性增加，排量的不均匀性系数下降。当汽缸的数量超过八个时，放电不均匀系数特别小。气缸的数目可以通过排放量和工作条件来选定。四基本参数和泵的实验A泵的参数和测试系统通过原理和参数的计算，并且根据设计的要求，两汽缸的往复回转泵是为了油净化器二设计的。该泵的结构示意图如图3所示；往复回转泵的基本参数如表格1所示：表格1.泵的基本参数项目泵缸 (个数) 额定转速（rpm）额定流量 (m3/h)额定压力（MPa）运距（mm）活塞直径 (mm） 功率(KW) Value 2 1440 4.32 2.5 6 52 4 为了测试实际工作的往复回转泵的能力，我们通过两种方法，GB/T7784-2006的容量法以及质量法设计了一个测试站。根据性能测试系统的要求，我们通过节流负载来选定负载模式，通过流量计和重量法两种方法来计算和测定输出流量；油压则通过压力传感器和压力表测定。B测试方法往复回转泵的工作性能测试系统图如图76所示。1.加热器2.邮箱3.燃油滤清器4.节流阀5.截止阀6.压力指示器7.温度计8.截止阀（感应开关）9.计量泵10.联轴器11.速度扭矩仪12.联轴器13.变速电动机14.溢流阀15.截止阀（感应开关）16.累加器17.截止阀（感应开关）18.压力指示器19.节流阀20.温度计21.截止阀（感应开关）22.流量表23.止回阀24.石油矫直机图7.测试系统示意图 根据测试系统图，实际测试又图8所示的设备进行。图8.实际试验场所根据性能测试的数据，往复回转泵的性能曲线图如图97所示。图9.性能曲线 根据该曲线，在额定转速1440rpm时，入口和出口压力的细微变化，其容积效率值介于0.95和0.98。这个往复回转泵的工作效率随着压差的增大而增大，在额定压力下，效率的增幅高达75%。这个往复回转泵的真空值随着压差的增加而缓慢增加，真空值在68mmHg到83mmHg之间。该往复回转泵的排放随着压差的增加而减缓，其排放量在4.2到4.0。该往复回转泵的功率随着压差的的增加而呈现线性的增加，最大功率可达3.2千瓦。综上所述，该往复回转式水泵的性能达到了设计要求。在额定压力2.5MPa和额定转速1440rpm下，实际位移和理论位移的误差只有5.0%。从上面可看出，往复回转泵具有以下的一些优点，在相同的输入功率条件下，其排油效率比相同的齿轮泵高；在相同排量条件下，王子低于柱塞泵；在中低电压下工作，其工作性能优于齿轮泵；往复回转泵的体积也很小。五.结论新的往复回转泵的结构设计十分的灵巧。因此，有往复泵和回转泵的优点。试验后，往复回转泵的特点被归结于以下几点：1） 在新的往复回转泵中，两个曲柄与转动块机构是并排排列的，而且每一个活塞轴的圆周夹角的相位误差是相同的。这种布局可以有效地减少冲击负荷，减少振动和噪音。2） 与双杠双作用往复泵相比，新的往复回转泵并不需要分散设备。在工作过程中，转子的圆柱外表面和皮套中的进出液