往复泵的构造特点及工作原理13.doc

,.往复泵的工作原理一、往复泵的构造和工作原理 主要部件： 传动端:箱体,曲轴,连杆,十字头液力端:泵头.液缸体(缸套)、活塞(柱塞)，活塞杆及吸人阀、排出阀。滤水器安全阀空气室 工作原理：当曲轴以角速度逆时针方向旋转时,活塞自左向右移动，液缸内形成负往复泵装置简图压，则贮液槽内液体经吸入阀进入液缸内。当活塞自右向左移动时，液缸内液体受挤压，压力增大，液体在压力的的作用下,由排出阀排出。 活塞(柱塞)往复一次，称为一个工作循环；。在一个工作循环中，泵各吸入和排出一次液体。这种泵称为单作用泵在一个工作循环中，泵各吸入和排出二次液体。这种泵称为双作用泵。 活塞(柱塞)由一端移至另一端的最大距离，称为一个行程。 往复泵的活塞由连杆曲轴与原动机相连。原动机可用电机，柴油机;或液压马达,亦可用蒸汽机两点结论:1. 液缸体(泵头)和吸入管路必须严格密封,不得漏气,否则泵不能正常吸水;2. 由于往复泵是依靠大气压力与液缸体内压力表差吸水,往复泵的吸水高度理论上不能超过十米.往复泵启动时不需灌入液体，因往复泵有自吸能力，但其吸上真空高度亦随泵安装地区的大气压力、液体的性质和温度而变化，故往复泵的安装高度也有一定限制。二、往复泵的主要性能参数: 1. 流量:理论流量: 当曲轴以不变的角速度旋转时,活塞(柱塞)是作往复变速运动的,所以泵的流量也是随时间变化的.但对使用者来说,往往要知道在一定时间内所输送液体的体积.因此就需要研究往复泵的理论平均流量,在不计泵内任何容积损失,泵在单位时间内排出的液体的容积称为泵的理论平均流量,简称理论流量;单作用泵: Qt=ASnZ双作用泵: Qt=ASnZ(1+K)式中:Qt-泵的理论流量 (l/min);A-活塞(柱塞)的截面积;(dm2); A=D2/4;(D-活塞(柱塞)直径(dm);S-行程(dm);n-泵速(min-1);Z-缸数;k-系数; k=1-Ar/A=1-(Dr/D)2;实际流量:实际上泵所排出液体的体积要比理论上计算出来的要小;往复泵在单位时间内所排出液体的量称为实际流量;Q=vQt 式中: v- 容积效率;往复泵的流量与压力无关，与缸套尺寸、活塞冲程及往复次数有关2. 排出压力: 往复泵的排出压力是指泵出口处液体的压力p2(表压),单位为帕.(1Pa=1 N/m2); 在样本或铭牌中标示的排出压力是指该泵所允许的最大排出压力,称额定排出压力.3. 功率及效率: 有效功率:单位时间内,通过泵的液体所获得的能量.称为有效功率.(水功率) Ne=PQ/60 (Kw) 式中: P-泵的排出压力(MPa)Q-泵的实际流量(l/min) 输入功率:动力机传递给泵输入轴上的功率.称为泵的输入功率.(轴功率) N= Ne/ (Kw); 式中: -泵的总效率; 配套功率:指驱动泵原动机的功率NP; NP=kmN/P (Kw); 式中: km-功率储备系数(km=1.05-1.5) P-原动机的效率;4. 泵的总效率: 有效功率Ne与轴功率N之比 = Ne /N=vhm 式中: v-泵的容积效率h- 泵的水力效率;m-泵的机械效率;三、往复泵工作特点: 1. 瞬时流量是脉动的; 2. 平均流量是恒定的; 往复泵的流量不能用排出管路上的阀门来调节，而应采用旁路管或改变活塞的往复次数、改变活塞的冲程来实现。往复泵启动前必须将排出管路中的阀门打开 3. 泵的压力取决于管路特征; 4. 对输送的介质有较强的适应性; 5. 有良好的自吸性能. 往复泵启动时不需灌人液体，因往复泵有自吸能力，但其吸上真空高度亦随泵安装地区的大气压力、液体的性质和温度而变化，故往复泵的安装高度也有一定限制。 四、往复泵的分类: 往复泵的的种类繁多,可按以下几种主要方式进行分类:1. 根据液力端的特点分: . 按泵的工作机构的密封方式:活塞泵,柱塞泵,隔膜泵;. 按泵的作用特点:单作用泵,双作用泵,差动泵;. 按泵的缸数:单缸泵,双缸泵,三缸泵,多缸泵. 按活塞(柱塞)中心线所处的位置:卧式泵,立式泵,角度式泵,对置式泵和轴向平行式泵 2. 根据传动端的特点分: . 曲柄连杆机构(曲枘泵);. 直轴偏心机构(凸轮轴机构);. 无曲柄机构. 行程调节机构3. 根据排出压力分:低压泵: 泵压小于或等于4MPa中压泵: 泵压大于4MPa 小于32MPa高压泵: 泵压大于32MPa 小于100MPa超高压泵: 泵压大于100MPa 4. 根据泵速分:低速泵: 泵速小于或等于80 min-1中速泵: 泵速大于80 min-1 小于250 min-1高速泵: 泵速大于250 min-1 小于550min-1超高速泵: 泵速大于550min-15. 按泵送介质某一突出特性分:泥浆泵,清水泵,水泥砂浆泵6. 按用途分:地质钻探用泵,清洗泵,除锈泵,注浆泵 在实际采用上述称呼时,为了较准确的反映出泵的特点和性能,往往冠以一串组合称呼:;例如:BW-250 泥浆泵为: 卧式三缸单作用活塞往复式泥浆泵, 往复泵液力端结构型式及主要零部件往复泵的液力端通常由液缸体和缸盖,吸入阀和排出阀,阀盖,活塞和缸套(活塞泵)或柱塞和填料箱(柱塞泵)以及进出口法兰等组成.一、 结构型式: 按吸入阀,排出阀的布置型式可分为:1. 直通式泵头2. 直角式泵头3. 阶梯式泵头二、 液缸体(泵头)液缸体是往复泵的主要受液体压力的零件之一.一般由球墨铸铁或合金钢制造.可分为整体式和分体式（每缸一个的单列式）及组合式（分层组合）泵头;泵头内有液体的流道,安装吸入阀座和排出阀座的阀穴,上部为安装阀盖的孔,前部有安装缸盖的孔.根据泵的工作原理液缸体(泵头)和吸入管路必须严格密封,因此泵头装配时应注意的几个问题:1. 各结合面应清理各清洗干净;以便于装配上零件时严格密封;2. 阀座必须紧密地贴合在阀座穴内,不得有任何松动;3. 安装阀盖和缸盖时必须使孔口光滑,并在O形圈上涂上润滑脂; 4. O形圈不得有任何损伤;安装后的O形圈不能有切伤;泵头的主要失效型式:1. 泵头炸裂;2. 铸造缺陷，如砂孔，气孔，疏松，偏析，裂纹等;3. 密封部位损坏;4. 水击伤，致使密封失效;5. 冻裂;6. 水泥浆在过流部位凝固。三、 泵阀:进排出阀是往复泵工作过程中的直接组成件,是往复泵中最重要的易损件之一;泵阀的结构:阀,阀座及导向机构对泵阀的要求是:1. 及时地开启和关闭;良好的导向,升程控制2. 尽可能减少水力阻力;3. 保证足够的强度和刚度;4. 装拆方便,有良好的互换性;5. 工作平稳,寿命长; 泵阀的种类:1. 盘形阀:平板阀,锥形阀,2. 环形阀;3. 球阀;4. 强制阀;泵阀的失效形式:1. 锈蚀;2. 水击伤;3. 炸裂;4. 导向损坏;5. 杂物卡阻;泵阀的设计: 通过泵阀出流速度的允许值: V 阀 速度(m/s)清洁液体吸入阀 0.9-2.5 清洁液体排出阀 1.8-6.1悬浮液吸入阀和排出阀 1.8-3.6 泵阀孔过流面积:(dm2) A=Qv/(300*V*Z)式中: A-泵阀孔过流面积(dm2)Qv泵的流量(L/min)Z泵吸入阀或排出阀数量; 式中使用数值300是因为在1/2次泵速中全部液体通过了泵阀四、 活塞及缸套(柱塞及其密封):活塞及缸套(柱塞及其密封)是往复泵最重要的易损件之一, 活塞及缸套(柱塞及其密封)组成一对动密封,密封元件组装在活塞芯上(密封元件固定在填料箱内),通过活塞(柱塞)的往复运动,交替地改变着工作腔的容积,借助泵阀实现泵的吸排液过程,因此要求活塞及缸套(柱塞及其密封)具有:1. 良好的密封性能;2. 足够的强度和刚度,以承受泵压所产生的载荷;3. 活塞与活塞杆(柱塞与拉杆)连接牢固和定位正确,4. 尽量减少磨擦,减少功率损失,较长的使用寿命;5. 适应泵的输送介质和使用条件; 在小于密封件允许的线速度范围内运行（一般小于0.5m/s）;必要时加装冷却装置。自封式活塞结构:活塞座,皮碗,尼龙靠背环,垫圈,压紧螺母组成活塞皮碗呈碗形结构,前端为75左右的楔形,为活塞的唇部.它能在排出液本身的液压作用下,使唇部与缸套贴合,压力越高贴合越紧. 活塞皮碗一般由硫化橡胶制成,常用丁腈橡胶,氯丁橡胶和聚氨脂橡胶等材料为主体,再加入其它成份的混炼胶,下表为各种橡胶使用范围: 丁腈橡胶聚氨脂橡胶氟碳树脂特点耐油,耐磨,耐老化机械强度高,耐磨损,耐压几乎能耐各种化学药品,有自润滑性能,弹性差使用温度-50-120-10-80-60-250适用介质油,水,酒精,泥浆高压,油,水,酒精,泥浆高温介质,新活塞的腰部外径小于缸套外径,间隙约为0.05-0.25,橡胶皮碗唇部外径要大于缸套内径,径向过盈量应为0.9-2.6,由唇部过盈到腰部间隙为平缓过渡;为了防止活塞根部的挤出破坏,一般在活塞的根部增加一个尼龙靠背环.在活塞处于排程时,在皮碗根部形成一个紧贴缸套壁的靠背环,而且尼龙有较好的弹性,当缸套内孔磨损时,在泵排出压力的作用下,能自动补偿,保持密合. 活塞的失效形式:1. 往复运动时,被挤入活塞与缸套之间的间隙而被剪切;2. 磨擦热引起化学变化,加据老化而失效;3. 单边磨损;4. 坚硬物质被挤入橡胶皮碗唇部;5. 存放过长,保存不善,(紫外线,高温)老化而失效;6. 缸套内壁缺陷,造成非正常磨损; 缸套:呈圆筒形,它的一个端部与泵头结合,结合面必须良好密封;与泵头结合面的两种密封方式:1. 周边密封;在缸套端部外圆柱面上切制密封槽,用O形密封圈密封;BW250,BW450,2. 端面密封;在缸套与泵头的结合面之间装是厚约3mm的密封垫,密封垫可用橡胶或尼龙1010, 尼龙6, 尼龙MC制造,密封是靠泵头与缸套之间的压紧力实现的.BW150,BWF160/10 缸套与泵头之间的密封至关重要,如果密封不良,结合面很可能被强大的液压流剌坏一旦产生这种损坏,更换O形圈也无济于事.为了防止密封被破坏,必须按下述去做:1. 从密封槽内清除任何脏物;2. 保证密封槽标准正确,清除毛剌;3. 结合面涂油保护,4. 装配时放平放正;孔口倒圆,并在O形圈上涂上润滑脂;不能强行装入.缸套通常由45号钢,40Cr,制造,内孔表面淬火,硬度HRc50左右,硬层深1-1.5或用20号钢,18CrMnTi制造,内孔经渗碳淬火,硬度为HRc60左右.内孔经磨削,粗糙度小于Ra1.6.适应于HP值7-8泥浆和清水.为了提高缸套和活塞的使用寿命,BW-300/12泥浆泵采用了高铬耐磨合金为内衬的双金属缸套,内表面粗糙度Ra0.8以下,内表面硬度大于HRc60.为了延长缸套和活塞的使用寿命,必须注意下列问题:1. 控制被输送介质的温度,一般应低于50;2. 尽量采用较低的泵速(冲次); 在小于密封件允许的线速度范围内运行（一般小于0.5m/s）;3. 冷却缸套;4. 必要时对泵进行冷却;5. 必要时加油润滑.柱塞及密封的结构:由柱塞和填料箱组成一对动密封付,填料箱一般由外套,导向套,填料,压环等组成.填料,导向套和柱塞是动密封中的三个主要元件.柱塞密封常见的型式有:压紧式填料密封;自封式密封和间隙密封;压紧式填料密封:一般由螺母压紧填料;压盖与柱塞的间隙为0.5-0.75,填料通常用植物纤维,石棉纤维,玻璃纤维及碳素纤维等编织,填充或浸渍不同润滑剂,制成方式或矩形断面的带状品,以满足各种不同的使用要求;自封式密封:密封作用主要靠输送液体的压力使密封圈唇部张开与柱塞表面和填料箱内壁紧密接触而密封,虽然它也有压盖等压紧装置,但不同于压紧式密封,它只起到密封圈磨损后的一种补偿作用;自封式密封又分为V型,U型,Y型;1. 开口朝液压方向;2. V型密封通常由压环,密封环,支承环组成部分,密封环通常为夹布橡胶;3. 密封环若干个重叠使用,一般三个,压力高数量适当增加;4. 压环与柱塞的最大间隙为0.1-0.2;5. V型用于高压,U型, Y型用于中低压;间隙密封一般在超高压泵上采用;柱塞导向套:除了导向作用,减少柱塞歪斜外,还有支承柱塞重量,减少对填料,密封圈侧压力的作用,可以提高密封效果,因此是一对重要的磨擦付.导向长度:l=(0.5-2)D导向套与柱塞的配合:D8/h7 (导向套材料;ZCuAl10Fe3, ZcuSn5Pb5Zn5)柱塞与拉杆的连接:平面连接;球面连接;螺纹连接平面连接对中性较差,用于小型泵球面连接:在柱塞和拉杆的端部都加工出凹球面,在两凹球面之间放入润滑脂,用螺母压紧后回松1/5-1/4圈,使之保持0.2-0.3的间隙;螺纹连接采用辅助方式对中.五、 阀盖:1注意密封，2易于拆卸3注意阀的升程限制往复泵传动端的主要零部件 往复泵的操作与维护1 往复泵的安装3. 泵必须安装在混凝土或坚固的木质基础上,用地脚螺钉固定。并安装时应尽量注意减少泵运转时产生振动,尽量保持水平,水平偏差不超过3mm4. 泵的吸入管用吸引胶管,长度最好在2.5米到4米之间,无急弯;5. 泵的吸入系统不得有任何漏气现象.2 开动前的准备工作 泵经过长期停止使用或者重新安装以后，在开动前一定要进行下列准备工作。1. 检查泵的各连接部位是否牢固可靠,泵体与机架,泵头与泵体,十字头与拉杆之间的螺纹连接处在运输的过程中是否有松动;2. 检查泵体内是否有润滑油并加足，所有油杯位置均须加油。3. 检查变挡机构情况是否良好,并拨到所需档位.4. 检查各连接管路是否连接到位,冲洗进水软管及滤水器活阀，进水孔不得被脏物堵塞，活阀应开闭自如，软管接头处应用喉箍固紧，保证密封不漏气 吸水高度不得超过2.5m。吸水管长度不超过5m。5. 打开泵头上注水漏斗的螺塞，向进水管内灌引水，并一定要灌满。拧紧注水漏斗内的螺塞. 然后再向漏斗内加些水封住螺塞.6. 用手拨动大皮带轮1-2圈, 检查是否有卡阻现象.柱塞密封处是否过紧或过松7. 将上述各步骤发现的问题进行处理,检查并确认正常无误.3 泵的开动1 将卸荷阀开启;4 按后盖上的标牌（BS200-02-15）指示选择所需泵速,流量档位.5 将离合器手柄向上提起; 离合器处于脱开状态;6 启动动力机,并达到正常转速.;7 将离合器手柄放下, 使离合器结合,泵开始运转;8 待卸荷阀溢流口回流介质平稳正常,确认各部件运转正常后,关闭卸荷阀; 浆液从输浆管中输出.泵进入正常工作状态.4停泵（1） 将离合器手柄向上提起,使离合器处于脱开状态,（2） 关闭动力机.（3） 灌浆后停泵前，要用清水对泵及进排水管路进行清洗,直到从排出管中排出的水清洁干净，然后再停泵。（4） 在寒冷季节较长时间停泵时，需要将泵中、软管中及其它管路中的余水放尽.（5） 长期停泵时应对泵进行全面清洗.必须将泵中的水和油全部放出，清理各部件上的泥砂，并将下列各部件涂上润滑脂：曲轴轴颈、齿轮、十字头、十字头滑套、十字头销轴、拉杆、柱塞、缸盖、阀盖、钢球,阀座,卸荷阀内各零件和安全阀内膜片.5.泵的维护保养为了保证泵的正常运转，必须注意下列事项：（1） 注意检查各运动部件的润滑情况，泵体内及时加油、换油，换油时应选用规定牌号纯洁无杂质的润滑油。（2） 泵正常工作时的工作压力，不得超过额定压力80%。在最高压力工况下工作时连续运转时间不得超过1小时。要注意检查安全阀工作的可靠性(注意压力表的指示是否超压)。（3） 输入轴的输入转速不得超过使用说明书的规定。（4） 泵在运转时不应有撞击声。（5） 衬套与密封圈、柱塞要始终保持严密，松紧适度，不得泄漏冲洗液，发现泄漏，要即时拧紧。（6） 变速时必须使动力机处于空挡位置(离合器脱开)，切勿在运转中变速。（7） 注意吸水管件安装位置和结合的严密性，防止形成空气囊和吸进空气，否则降低泵的容积效率和对泵造成气蚀损坏。（8） 滤水器要沉浸在储水池浆液面下0.2m