常见泵的知识讲解PPT专业课件.pptx

1 常见泵基础知识 常见液压泵 水泵的结构 原理 参数 选型及注意事项 2 目录 第一部分 泵的简介 第二部分 常见泵结构 原理及应用 第三部分 泵的选型 第四部分 注意事项 3 泵的原理及作用 泵的分类 泵的简介 4 泵的原理及作用 泵是输送流体或使流体增压的机械 它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体 使液体能量增加 泵主要用来输送水 油 酸碱液 乳化液 悬乳液和液态金属等液体 也可输送液 气混合物及含悬浮固体物的液体 5 泵的分类 按工作原理 分类 按工作原理 6 液压泵 水泵 常见的泵 7 施工过程中常见的泵 在盾构施工过程中 按工作原理 用途和工作压力来分 常见的泵主要有两大类 液压泵和水泵 8 液压泵 液压泵是液压系统的动力元件 是靠动力机 如电动机和内燃机等 驱动从液压油箱中吸入油液 将机械能转换成液体的压力能 最终形成压力油排出 送到执行元件的一种元件 液压泵按结构分为齿轮泵 柱塞泵 叶片泵和螺杆泵 液压泵的工作原理是运动带来泵腔容积的变化 从而压缩流体使流体具有压力能 必须具备的条件就是泵腔有密封容积变化 9 液压泵分类 按结构 液压泵的种类 液压泵 按结构 齿轮泵 叶片泵 柱塞泵 螺杆泵 10 齿轮泵 齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种泵 它的抗污染能力强 价格最便宜 但一般齿轮泵容积效率较低 轴承上不平衡力大 工作压力不高 齿轮泵的另一个重要缺点是流量脉动大 运行时噪声水平较高 在高压下运行时尤为突出 齿轮泵主要用于低压或噪声水平限制不严的场合 一般机械的润滑泵以及非自吸式泵的辅助泵都采用齿轮泵 优点 结构简单 工作可靠 维护方便 价格低 自吸性强 缺点 易产生振动和噪声 泄露大 容积效率低 径向液压力不平衡 流量不可调 工作压力 一般用于低压 11 工作原理示意图 齿轮泵 12 内啮合 外啮合 13 叶片泵 工作原理叶片泵转子旋转时 叶片在离心力和压力油的作用下 尖部紧贴在定子内表面上 这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积 先由小到大吸油后再由大到小排油 叶片旋转一周时 完成一次吸油与排油 特点优点 结构紧凑 工作压力较高 流量脉动小 工作平稳 噪声小 寿命较长 缺点 吸油特性不太好 对油液的污染也比较敏感 结构复杂 制造工艺要求比较高 叶片泵又分为单作用叶片泵和双作用叶片泵 14 单作用叶片泵 结构和工作原理下图为单作用叶片泵的工作原理图 泵由转子 定子 叶片和配流盘等组成 定子具有圆柱形内表面 定子和转子间有偏心距e 叶片装在转子槽中 并可在槽内动 当转子回转时 由于离心力的作用 使叶片紧靠在定子内壁 这样在定子 转子 叶片和两侧配油盘间就形成若干个密封的工作区间 当转子按图示的方向回转时 在图的右部 叶片逐渐伸出 叶片间的工作空间逐渐增大 从吸油口吸油 这就是吸油腔 在图的左部 叶片被定子内壁逐渐压进槽内 工作空间逐渐减小 将油液从压油口压出 这就是压油腔 在吸油腔和压油腔间有一段封油区 把吸油腔和压油腔隔开 叶片泵转子每转一周 每个工作空间完成一次吸油和压油 故称单作用叶片泵 15 单作用叶片泵的工作原理图 液压油 如图所示 转子每转一周 每个工作空间完成一次吸油和压油 故称单作用叶片泵 转子转向 16 双作用叶片泵 结构及工作原理双作用叶片泵也是由定子1 转子2 叶片3和配油盘等组成 转子和定子中心重合 定子内表面近似为椭圆杵形 该椭圆形由两段长半径R 两段短半径r和四段过渡曲线所组成 当转子转动时 叶片在离心力和根部压力油的作用下 在转子槽内作径向移动压向定子内表 由叶片 定子的内表面 转子的外表商和两侧配油盘间形成若干个密封空间 当转子按图示方向旋转时 处在小圆弧上的密封空间经过渡曲线运动到大圆弧的过程中 叶片外伸 密封空间的容枳增大 形成局部真空 要吸入油液 再从大弧过渡曲线运动到小圆弧的过程中 叶片被定子内壁逐渐压进槽内 密封空间容积变小 油液挤压 将油液从压油口压出 因而 当转子每转一周 每个工作空间要完成两次吸油和压油 所以称之为双作用叶片泵 17 双作用叶片泵工作原理图 如图所示 当转子每转一周 每个工作空间要完成两次吸油和压油 所以称之为双作用叶片泵 定子转向 18 单 双作用叶片泵特点 单作用叶片泵的特点如下 改变定子和转子之间的偏心便可改变流量 处在压油腔的叶片顶部受有压力油的作用 要把叶片推入转子槽内 转子受有不平衡的径向液压作用力 因此一般为变量泵 双作用叶片泵的特点如下 理论上泵的输出流量是均匀的 但由于要考虑叶片厚度因此泵的流量会产生比较微小的流量脉动 较于螺杆泵 两个吸油腔和两个压油腔各自的中心夹角是对称的 作用在转子上的油液压力相互平衡 因此一般为定量泵 19 柱塞泵 柱塞泵是靠柱塞在缸体中做往复运动造成密封容积的变化来实现吸油与压油的液压泵 因其适应高压 大流量 大功率的系统和流量需要调节的场合 故在机床 工程机械 水电工程机械中得到广泛应用 优点 结构紧凑 径向尺寸小 容积效率高缺点 结构复杂 价格较贵压力 高压柱塞泵按柱塞的排列 运动方向与主轴相对位置的不同 可分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵 轴向柱塞泵又分为斜盘式和斜轴式两大类 20 柱塞泵 轴向柱塞泵 斜轴式 径向柱塞泵 21 柱塞泵 轴向 斜盘式轴向柱塞泵 改变斜盘的倾角 就可以改密封工作容积的有效变化量 实现泵的变量 为了减小流量的脉动 选择较多的柱塞数量 并且一般为奇数 从结构工艺性和脉动率综合考虑 常用的柱塞数为7 9或11 22 柱塞泵 轴向 斜轴式轴向柱塞泵 斜轴式轴向柱塞泵的传动轴中心线与缸体中心线倾斜一个角度 改变 的大小即可改变泵的排量 23 径向柱塞泵 轴配油式径向柱塞泵 当缸体3在原动机带动下顺时针方向旋转时 柱塞1在离心力 或低压油 作用下压紧在定子环2的内壁上 由于偏心e的存在 故处于上半周的各柱塞底部的工作腔容积将逐渐增大 于是通过配流轴上的吸油窗口a吸油 而处于下半周的各柱塞底部的工作腔容积将逐渐减小 通过配流轴上的窗口b压油 缸体每转一周 每个工作腔各吸 压油一次 24 螺杆泵 螺杆泵是容积式转子泵 它是依靠由螺杆和衬套形成的密封腔的容积变化来吸入和排出液体的 螺杆泵按螺杆数目分为单螺杆泵 双 三和五螺杆泵 螺杆泵的特点是流量平稳 压力脉动小 有自吸能力 噪声低 效率高 寿命长 工作可靠 而其突出的优点是输送介质时不形成涡流 对介质的粘性不敏感 可输送高粘度介质 25 水泵 水泵的分类1 按泵轴方向可分为卧式 立式 斜式2 按壳体剖分型式分为径向剖分式和轴向剖分式3 按级数分为单级和复级4 按吸入形式分为单吸和双吸5 按水泵形式分各中心支承式 管道式 共座式 分座式 可移式6 按驱动方式分为直接连接 齿轮传动式 液力偶合传动式 皮带传多式和共轴式7 按特殊结构分为液下式 筒式 双壁壳式 地坑筒式 抽出式 自吸式 潜液式和屏蔽式8 按轴向力平衡方式分为平衡鼓式 平衡盘式 自身平衡式和平衡孔式9 按用途不同主要分为锅炉给水泵 循环水泵 排污泵 杂质泵 砂泵 渣浆泵 泥浆泵 污水泵 清水泵 消防泵 增压泵 耐腐蚀泵10 按材质不同分为 铸铁泵 不锈钢泵 塑料泵 氟塑料泵 工程塑料泵11 按结构形式分为离心泵 隔膜泵 齿轮泵 柱塞泵 往复泵 真空泵 喷射泵 26 离心泵 离心泵依靠叶轮在高速旋转时产生的离心力将叶轮内的水甩出 形成真空状态 河水或井水在大气压力下被压人叶轮 如此循环往复 水源源不断地被甩送出去 离心泵的叶轮分为封闭式 半封闭式和敞开式3种 封闭式叶轮的相邻叶片和前后轮盖的内壁构成一系列弯曲的叶槽 其抽水效率高 多用于抽送清水用 半封闭式叶轮没有前盖板 目前使用的较少 敞开式叶轮没有轮盘 叶片数目亦少 多用于抽送浆粒液体或污水 实际应用的离心泵根据水流进入叶轮的方式 分为单吸和双吸两种 即B BA 和S Sh 型 27 离心泵 B BA 型离心泵的特点是体积小 重量轻 结构简单可靠 维护方便 便于移动使用 泵的出口方向可根据需要进行调整 并可与动力机械直接传动 扬程一般为8 98m 流量一般为4 360n3 h 是一种流量较小 扬程较高的水泵 多应用在丘陵山区的小型排灌站 S Sh 型离心泵的主要特点是叶轮双面进水 是由两个单吸式叶轮背靠背的结合而成 水从叶轮的左右两侧流人叶轮 然后再汇集到同一泵壳中 由于轴向推力相互抵消 所以可延长设备的使用寿命 而且改善了水泵的吸水性能 为了提高水泵的扬程 可在一台水泵内安装若干个串联的叶轮 组成多级泵 S Sh 型离心泵体积较大 宜固定使用 它的扬程一般为9 140m 流量为102 12500m3 h 是一种扬程较高 流量较大的水泵 适用于丘陵山区和高原地区面积较大的排灌站 多级泵 28 29 轴流泵 轴流泵的叶轮均为敞开式 一般有2 6个叶片 叶片截面呈流线型 叶片呈扭曲状 类似螺旋桨 叶轮在旋转时 将对水产生推力 使管子里的水沿轴方向流出 叶轮的叶片根据其安装角能否调节分为固定式 半调节式和全调节式3种安装形式 改变叶片的安装角度可调节水泵的出水量和扬程 按轴流泵内的叶轮数目 轴流泵又可分为单级和多级两种 这种泵启动时不需灌水 轴流泵的扬程一般为2 8m 流量为300 31500m3 h 是一种扬程低 流量大的水泵 通常用于低洼圩区和平原地区的排灌泵站 进行大面积的灌溉和排涝 轴流泵产品 30 混流泵 混流泵是一种介于离心泵和轴流泵之间的水泵 进入叶轮的水流 受到离心力和叶轮推力的共同作用 呈斜向流动 故又称为斜流泵 根据泵轴位置 混流泵分为立式和卧式两种 卧式的泵壳常为蜗壳式 一般用I lB表示 立式的泵壳常为导叶式 一般用HL H1或LN表示 HB型混流泵的扬程为2 5 9 4m 流量为155 2180m3 h 其流量与扬程介于离心泵与轴流泵之间 丰 丰产 型混流泵的扬程为4 30m 流量为534 2783m h 混流泵一般用于流量较大 扬程较低的平原地区 31 潜水电泵 潜水电泵是一种将立式电动机和水泵直接装在一起的配套水泵 具有防水密封装置 可以在水下工作 故称为潜水泵 按其所采用的防水技术措施的不同 分为干式 充油式和湿式3种 潜水电泵产品 32 潜水电泵 干式 目前我国生产的干式潜水泵有机械密封和空气密封两种 机械密封的干式潜水泵由水泵 机械密封装置及电动机3部分组成 它的机械密封装置在电机上端盖中心轴孔与转轴之间 以防水分进入电机内部 电机绕组本身也具有防水抗潮性能 一是绕组用合成树脂浇注密封 二是在定子绕组与转子之间隙处用不锈钢皮或塑料薄壳将电动机绕组屏蔽起来 空气密封的干式潜水泵是在电动机与水泵中间设有空气室 水泵下井后 空气室中形成压缩空气垫把水隔开 机械密封式的潜水泵适用于水质比较纯净的场合 空气密封式的可用于抽送泥沙含量较高的浑水 受密封结构的限制 两者浸入水中的深度都不能太大 一般不宜超过5m 33 潜水电泵 充油式 充油式潜水泵机械结构和干式相似 其密封装置除了采用上述机械密封装置外 电动机内腔还充满了变压器油或锭子油 起防潮 绝缘 冷却和润滑作用 例如 QY 7型 其中Q表示潜水电泵 Y表示充油 7表示水泵的额定扬程 m 充油式潜水泵的优点是水和潮气不易侵入电机内部 机件浸在油中不易锈蚀 电动机定子绕组可用普通电磁线 缺点是对密封要求高 功率损耗大 充油式潜水泵广泛使用于农业排灌 也可用于水塔送水 井下提水 雨后排涝等 QY系列适用于清水或含沙量少的水中 34 潜水电泵 湿式 湿式潜水泵的定子绕组本身是防水的 一般采用聚脂漆包线外面涂两层聚乙烯 然后再加一层尼龙护套 以增强绝缘强度 轴承两端用油封封住 机座和上端盖各有两排进出水孔 孔内设过滤器 运转前电机内充满清水 例如 QBs 408型 其中QB表示潜水泵 S表示湿式 4表示出水管径为4in 8表示缩小10倍后的比转数 湿式潜水泵对密封的要求较以上几种稍低 且潜水深度较深 缺点是电机定子绕组导线及电机部件的防水防锈要求较高 35 常用的两种潜水电泵 常用的潜水电泵还有Qx22 15J型污水电泵和QD型单相潜水电泵等 Qx22 15J型污水泵是由污水离心泵和三相异步电动机组成 主要用于土木建筑工程 农业 污水池 下水道 园艺场及养殖场等处 输送清水和污水 当用于输送污水时 不溶性固体含量不能超过4 容积比 固体颗粒的最大直径不能超过5mm 水质水温不能超过40 C PH值在5 9范围以内 Qx22 15J型污水泵流量一般为22m3 h 扬程为10 17m QD型单相潜水电泵主要用于土木工程的排放泥水 小片农田 园艺场所等无三相电源场所的给排水 是一种小型 价格低廉的水泵产品 其流量一般为3 8m3 小时 扬程为6 5 15m 潜水泵在农村井水灌溉 牧场和鱼场输送液体饲料 建筑施工等方面得到广泛应用 36 气动隔膜泵 隔膜泵工作时 曲柄连杆机构在电动机的驱动下 带动柱塞作往复运动 柱塞的运动通过液缸内的工作液体 一般为油 而传到隔膜 使隔膜来回鼓动 隔膜泵缸头部分主要由一隔膜片将被输送的液体和工作液体分开 当隔膜片向传动机构一边运动 泵缸内工作室为负压而吸入液体 当隔膜片向另一边运动时 则排出液体 被输送的液体在泵缸内被膜片与工作液体隔开 只与泵缸 吸入阀 排出阀及隔膜片的隔膜泵内一侧接触 而不接触柱塞以及密封装置 这就使柱塞等重要零件完全在油介质中工作 处于良好的工作状态 结构及工作原理 37 气动隔膜泵 气动隔膜泵的隔膜片要有良好的柔韧性 还要有较好的耐腐蚀性能 通常用聚四氟乙烯 橡胶等材料制成 隔膜片两侧带有网孔的锅底状零件是为了防止膜片局部产生过大的变形而设置的 一般称为膜片限制器 隔膜泵的密封性能较好 能够较为容易地达到无泄漏运行 可用于输送酸 碱 盐等腐蚀性液体及高黏度液体 38 软管泵 软管泵属于蠕动泵的范畴 蠕动泵是转子式容积泵的一种 因其工作原理类似消化道以蠕动方式输送气 固 液三相介质而得名 转子被输送物料由软管包围 不与其它零件接触 泵的通进容积 进出断容积和通出容积都被挠性管内表面所限制 并为滚轮或滑靴与泵体壁面在管上的压合点的位置所确定 从泵入口至第一压合点A之间的管内容积为通进容积 第一压合点A与第二压合点B之间的管内容积为进出断容积 第二压合点B与泵出口之间的管内容积为通出容积 当转子转动时 随着滚轮或滑靴位置的变化 软管被压缩和回弹 使泵产生吸入和压出作用 达到输送物料的目的 39 软管泵 软管泵的设计者和使用者首要看重的是它输送强研磨性介质的能力 它无阀 无密封 同介质接触的唯一部件是橡胶软管的内腔 压缩软管的转子完全独立于介质之外 软管泵的独到之处 没有其它泵种比软管泵具有更好的自吸能力 几乎可以产生完美的真空来吸液 输送含气液 泡沫液而无气阻 输送高粘度 剪切敏感性介质也是强项 每转固定的排量而与出口压力无关 是天生的计量泵 40 盾构机上泵类别统计 盾构机上液压泵类别统计 41 螺杆泵 6台 柱塞泵 2台 42 常见泵的选型原则 43 液压泵选型 齿轮泵铭牌及其含义 CBN E3RF齿轮泵型号含义 1 CB表示齿轮泵的名称 2 N表示齿轮泵的设计代号 设计代号又包括KSN3 E表示压力等级 4 3表示齿轮泵模数 其模数又为分1 2 3 4 5 5 00表示公称排量 一般是0 6ml r 63ml r 6 R表示法兰安装形式 O为菱形 R为距形 S为方形 7 F表示油口形式 F表示为法兰 T表示为特殊 L表示为螺纹 44 叶片泵铭牌 45 柱塞泵铭牌 型号 160scy14 1bf 反转 无标记为正转 技术改进 第一种结构代号 缸体旋转 泵 压力为31 5MPa 变量形式为手动变量 排量为160ml r 46 液压泵的选型 参数 液压泵型号的选择主要取决于参数 工作压力 指泵在实际工作时输出油液的压力 由外负载决定 额定压力 指在正常工作条件下 按试验标准规定能连续运转的最高压力 其大小受寿命的限制 若超过额定压力工作 泵的使用寿命将会比设计的寿命短 当工作压力大于额定压力时称超载 工作转速 指泵在工作时的实际转动速度 额定转速 指在额定压力下 能连续长时间正常运转的最高转速 转速选取参考为泵提供动力的动力源 如电动机 的额定转速 若泵超过额定转速工作将会造成吸油不足 产生振动和大的噪声 零件会遭受气蚀损伤 寿命降低 47 液压泵选型 参数 排量是指泵每转一周 由密封容腔几何尺寸变化而得的排出液体的体积 常用单位是ml r 毫升 转 可以由动力源的转速计算得出 实际流量是指泵工作时每分钟出口处排出的流量 单位l min 升 分钟 由负载的转速算得 效率容积效率 指其实际流量与理论流量的比值 机械效率 指其理论转矩与实际输入转矩的比值 总效率是指泵的输出功率与输入功率的比值 总效率等于容积效率与机械效率的乘积 48 液压泵选型 其他方面 一 体积 考虑安装空间要求 二 噪音 振动 寿命 可靠性 维修保养的难度 三 对工作环境的要求 如空气 温度 湿度 压力 液压油的选用 对环境的影响 泄露损失 四 成本 49 水泵选型 根据选型原则和选型基本条件 步骤如下 1 根据安装位置 地形 运转条件 选择固定或可移 卧式 立式或其他形式 2 根据输送介质性质选择相应泵 清水 热水 油 化工材料 杂质等 3 根据参数选择类型 流量 泵在单位时间内输送出去的液体量 体积或质量 最大流量 水泵能够输出最大的流量值 峰值 体积流量用Q表示 单位是 m3 s m3 h l s等 质量流量用Qm表示 单位是 t h kg s等 质量流量和体积流量的关系为 Qm Q 50 水泵选型 参数 扬程 水泵所抽送的单位重量液体从泵进口处 泵进口法兰 到泵出口处 泵出口法兰 能量的增值 也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量 其单位是N m N m 即泵抽送液体的液柱高度 扬程不能从理论上做出精确计算 一般通过实验法近似测得 近似计算公式 参考伯努利方程 H h p出口 p进口 g其中 h为进口真空表与出口压力表之间垂直距离 转速是泵轴单位时间的转数 用符号n表示 单位是r min 51 水泵选型 参数 水泵的功率通常是指输入功率 即原动机传动到泵轴上的功率 故又称为轴功率 用P表示 泵的有效功率又称输出功率 用Pe表示 它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量 泵的效率为有效功率和轴功率之比 用 表示 52 水泵选型 选型时 根据流量大小 确定选单吸泵还是双吸泵 根据扬程高低 选单级泵还是多级泵 高转速泵还是低转速泵 空调泵 多级泵效率比单级泵低 如选单级泵和多级泵同样都能用时 首先选用单级泵 4 由以上确定系列 按最大流量 在没有最大流量时 通常可取正常流量的1 1倍作为最大流量 取放大5 10 余量后的扬程这两个性能的主要参数 在型谱图或者系列特性曲线上确定具体型号 5 根据实际情况考虑添加备用泵 53 水泵的汽蚀现象 水泵的汽蚀是由水的汽化引起的 所谓汽化就是水由液态转化为汽态的过程 水的汽化与温度和压力有一定的关系 在一定压力下 温度升高到一定数值时 水才开始汽化 如果在一定温度下 压力降低到一定数值时 水同样也会汽化 把这个压力称为水在该温度下的汽化压力 如果在流动过程 某一局部地区的压力等于或低于与水温相对应的汽化压力时 水就在该处发生汽化 汽化发生后 就会形成许多蒸汽与气体混合的小汽泡 当汽泡随同水流从低压区流向高压区时 汽泡在高压的作用下破裂 高压水以极高的速度流向这些原汽泡占有的空间 形成一个冲击力 金属表面在水击压力作用下 形成疲劳而遭到严重破坏 因此我们把汽泡的形成 发展和破裂以致材料受到破坏的全部过程 称为汽蚀现象 汽蚀发生时 泵体受到冲击而发生振动 并发生噪音 泵的性能急剧恶化