2QS4.817型蒸汽往复泵设计（蒸汽动力部分设计）

毕业设计说明书题目：2QS4.8/17型蒸汽往复泵设计（蒸汽动力部分）毕业生姓名：专业：机械设计制造及其自动化学号：指导教师：所属系（部）：机械电子工程系i前言往复泵是工业泵中不可缺少的一类产品。它的突出优点是：可获得高的排出压力，且流量与压力无关，适应输送介质十分广泛，吸入性能好，效率高，泵的性能不随压力和输送介质粘度的变动而变动。在当今世界能源紧缺的形势下，往复泵作为节能产品，在石油开发，管道输煤，煤气化工，电站排渣，矿山开采等方面起着重要作用，而且在压力容器检测和实现现代化石油化工工业全面自动化操作方面也是不可缺少的品种。近年来，其产量明显增长，证实了它在国民经济发展中的地位。往复泵的主要缺点就在于它是一种低速机械，因此体积和重量较大。这类泵结构比较复杂，配套性强而通用性差；品种多而批量小，它的总产量约占整个泵类总产值的3%左右。ii摘要该毕业设计的题目是“2QS4.8/17型蒸汽往复泵设计”。蒸汽往复泵没有曲柄连杆传动机构，其液缸活塞直接与汽缸活塞连接在一起。通过配汽机构利用蒸汽推动汽缸活塞在汽缸腔内作往复运动，由于连杆作用带动液缸活塞在液缸工作腔内往复运动，使工作腔容积产生周期性变化来达到输送液体的目的。它是首先将蒸汽的内能转化为活塞的机械能，再将活塞的机械能转化为压力能的装置。本次设计是通过对已知数据的分析以及参考相关资料完成的，该系列蒸汽往复泵是双缸双作用泵，主要由蒸汽动力部分和液缸体组成。对其活塞、连杆、十字头等零部件进行具体的分析和计算，完成本次设计的任务。关键词：蒸汽往复泵；活塞；连杆iiiAbstractThegraduationprojectisentitled2QS4.8/17typesteamreciprocatingpumpdesign.Thesteamreciprocatingpumpdoesnothavethecrank-roddrivemechanism，thefluidcylinderpistonisdirectlyconnectedwiththecylinderpiston.Throughthesteamallocationmechanism,thesteampromotescylinderpistontoreciprocateinthecylindercavity,asaresultoftheconnectingrodleadsthefluidcylinderpistontoreciprocateinthefluidcylindercavity,thevolumeoftheworkcavitychangescyclicallysoastoachievethepurposeoftransmittingfluid.Thepumpisadevicethatfirsttransformsthesteaminternalenergyintothemechanicalenergyofthepiston,andtransformsthemechanicalenergyintothepressureenergy.Ifinishedthedesignbyanalyzingtheknowndata,andreferencingmuchinformation.Theseriesofsteamreciprocatingpumpisdualroleanddoublecylinderpump,whicharemainlymadeupoftheliquidandsteampowercylindercomponents.Imadesomeanalysisandspecifictermsaboutthepiston,connectingrod,crossheadandotherpartsofthepumptocompletethedesigntask.Keywords:steamreciprocatingpump;piston;connectingrodiv目录前言.i摘要.iiAbstract.iii绪论.1第一章概述.1第一节蒸汽往复泵的结构和工作原理.2一、蒸汽往复泵的结构和工作原理.2二、泵的理论流量.3三、泵的流量.4四、泵的容积效率.4第二节蒸汽往复泵的特点.6第三节蒸汽往复泵的典型结构.7第二章蒸汽往复泵的总体设计.9第一节泵型及总体结构形式选择.9一、直接作用泵的特点.9二、卧式泵的特点.10三、联数、缸数和作用数.10第二节液力端结构形式的选择.11一、卧式双联（缸）双作用活塞泵液力端.11二、立式双联（缸）双作用活塞泵液力端.12第三节蒸汽直接作用泵驱动部分主要构件的典型结构.13一、汽缸.13二、中间连接体.14三、配汽阀.15第四节2QS蒸汽直接作用泵配汽机构工作原理.16一、双缸蒸汽直接作用泵配汽机构工作原理.16二、双缸蒸汽直接作用泵配气机构的特点.18第三章2QS4.8/17型蒸汽往复泵设计（蒸汽动力部分）.19第一节蒸汽直接作用泵主要参数的选择和主要尺寸的确定.19一、容积效率的选择.20二、活塞平均速度的选择.20mu三、活塞每分钟往复次数和行程长度S.21n四、液缸活塞直径D的确定.22五、程径比的选择.22S六、活塞杆直径的选择.23r七、液缸吸入和排出管内径选取.23八、泵的理论流量.24九、泵的容积效率.24v十、液缸直径.24十一、汽缸直径.25十二、蒸汽直接作用泵的蒸汽耗量的确定.26十三、配汽阀气窗截面积.26十四、活塞行程极限位置到缸底距离.26十五、汽垫尺寸.27十六、传动系统.27十七、汽缸进汽、排汽管直径.27十八、泵阀尺寸.28十九、泵汽缸的指示功率.28二十、泵的有效功率.28二十一、泵的输入功率.29第二节蒸汽汽缸活塞、活塞杆、活塞环.30一、汽缸活塞.30二、活塞杆强度校核.31三、活塞杆稳定性校核.32四、螺纹连接强度校核.33五、活塞环尺寸确定.36第三节填料密封.38一、填料密封.38二、填料.40三、填料安装与维护.40第四节机体.41一、机体.41二、机体的结构设计.41第五节十字头.42一、十字头的结构形式.42二、十字头结构设计一般设计要求.43三、十字头销.43第六节中心架和摇杆.43第七节往复泵的润滑.45一、润滑的目的在于：.45二、设计和选择润滑方式的基本要求是：.45参考文献.46结束语.47外文资料.48中文翻译.52致谢.551绪论本毕业设计是完成机械专业培养目标所必须的重要的教学环节，是培养我们独立思考和科学的工作方法的重要过程。毕业设计的目的主要是培养学生综合运用所学理论知识和技能，分析解决实际问题的能力、培养我们掌握设计的思想和方法，树立严肃认真的工作作风、培养我们调查研究、查阅技术文献、资料、手册以及编写技术文献的能力。通过毕业设计，要求我们在指导教师的指导下，独立完成所分担的设计课程的全部内容。这对我们今后走向工作岗位有很大的帮助。这次设计主要是对蒸汽往复泵零部件的设计，是设计任务的重点。这次设计我们将本着：独立分析，互相讨论，仔细认真的思考，充分发挥自己的才能，把毕业设计搞好。在设计中，我查找了相关的资料，多次向指导老师询问，以及和同学们讨论。首先对蒸汽往复泵总体进行了设计；然后是2QS4.8/17型蒸汽往复泵（蒸汽动力部分）的设计，达到了毕业设计的目的。作为一名即将上岗的工程技术人员，应当从现在开始做起，掌握更多的专业知识和实际操作能力。在指导老师的精心指导下，以及查阅了相关的大量文献，较为圆满的完成了这次设计工作，由于学识和经验不足，其中肯定会出现很多问题，不足之处恳请各位老师加以批评和指导。2第一章概述蒸汽直接作用泵是往复泵中比较完善的，并能独立存在的一大类。它与机动往复泵不同，没有曲柄连杆传动机构，其液缸活塞直接与汽缸活塞连接在一起，活塞的运动没有固定不变的规律。它的运动规律取决于每个瞬时作用在活塞上的蒸汽压力、液体压力等各力的合力。正因为如此，用解析法研究蒸汽直接作用泵活塞运动规律是相当困难的。直接作用泵不仅可以用蒸汽作为工质，而且还可以用压缩空气或压力液体作为工质。但是，用蒸汽作为工质的占多数。通常所说的蒸汽直接作用泵就是以蒸汽作为工质的直接作用泵。尽管蒸汽直接作用泵的经济性较差，但是，它在国民经济各部门仍然得到广泛的应用。尤其是在石油炼制工业中，用该泵输送易燃、易爆介质十分适用。应该指出的是，虽然蒸汽直接作用泵在上世纪五十年代就已出现，但是与机动泵比较，对其理论研究的还是很少。第一节蒸汽往复泵的结构和工作原理一、蒸汽往复泵的结构和工作原理蒸汽往复泵属于容积式泵，它是借助工作腔里的容积周期性变化来达到输送液体的目的。蒸汽的内能经配汽机构转化为汽缸活塞的机械能，再经连杆机构带动液缸活塞运动来改变工作腔容积，从而将机械能转化为输送液体的压力能。（一）蒸汽往复泵的原理图如下图所示，主要部件包括：汽缸、汽缸活塞、活塞杆、配汽装置、连杆机构、泵缸、液缸活塞、吸入阀、排出阀。其中吸入阀和排出阀均为单向阀。3图1.1蒸汽往复泵的原理图（二）蒸汽往复泵工作原理：1、汽缸活塞与液缸活塞由同一活塞杆连接，由蒸汽推动活塞往复运动。2、活塞从右向左运动时，泵缸内形成低压，排出阀受排出管内液体的压力而关闭，吸入阀由于受液体压强的作用而打开，液体被吸入缸内。3、活塞从左向右运动时，液体压力增加，吸入阀关闭，排出阀打开向外排液。4、说明：蒸汽往复泵是依靠活塞的往复运动而吸入和排出液体的。通常把活塞在泵缸内移动的距离称为冲程。单动泵，活塞往复运动一次，吸、排液交替进行，各一次，输送液体不连续，如上图所示。双动泵，活塞两侧都装有阀室，活塞的每一次行程都在吸液和向管路排液，因而供液连续。二、泵的理论流量在不计泵内任何容积损失时，泵在单位时间内应排出的液体容积称为泵的理论平均流量，简称泵的理论流量。由于不计任何容积损失，泵在单位时间内吸入和排出的体积，可用下式表示：单作用泵：ASnZQt双作用泵：Kt1式中：单作用泵：t4双作用泵：1tQASnZk式中Qt理论流量；A柱塞（或活塞）的截面积；A=D2（D柱塞或活塞直径）4S行程长度n曲轴转速(或柱塞的每分钟往复次数)Z联数(柱塞或活塞数)K系数K=1-(活塞杆截面积)Arr=1-()2（Dr活塞杆直径）r三、泵的流量单位时间内在泵口处实际测得的液体体积（包括包含于其中的气体和固体体积并折算成泵进口状态下的体积）称为泵的实际平均流量，简称泵的流量。流量的常用单位有、等。sm/3h/3inlhl/由于泵内存在容积损失，因此，泵的流量小于泵理论流量，相互之间的关系为：Qt式中：泵的流量；泵的理论流量；t泵的流量损失。四、泵的容积效率泵的流量与理论流量之比称为容积效率：1ttQ式中：v容积效率；Q泵的流量；Qt泵的理论流量；Q泵的流量损；5泵的容积损失。6第二节蒸汽往复泵的特点蒸汽往复泵的特点：1、蒸汽直接作用泵具有结构简单、造价低廉，易于生产的优点。2、蒸汽直接作用泵活塞的行程，取决于配汽机构及阻力的大小。因此，通过调节配汽机构可以十分方便地控制活塞行程的长短。3、由于蒸汽直接作用泵的活塞运动规律取决于作用在活塞上的蒸汽推动力和各项阻力，其往复次数与泵进汽量、进汽压力和各项阻力有关。进汽量越多，进汽压力越高，阻力越小，则泵的往复次数越高。利用蒸汽直接作用泵的这一特点，通过简单的节流方法控制进汽量，就可以十分方便的调节泵的流量。此外，在输送高粘性介质（如石蜡、沥青等）时，通常要把介质加热到（200400）高温。当外界温度下降时，被输送的介质的粘度随温度下降而增加，阻力也随之加大，这时蒸汽直接作用泵的往返次数能够自动减少，不致使整个机组因过载而损坏。4、蒸汽直接作用泵的活塞，在两端死点位置都有停顿的间歇期。吸入阀和排出阀均在间歇期落向阀座，不易出现泵阀的撞击现象。因而，蒸汽直接作用泵的泵阀升程可以设计得很高，甚至可以不加泵阀升程限位机构。从而达到减小泵阀负荷，缩小泵阀尺寸的目的。除此之外，蒸汽直接作用泵的这一特点，还可以保证它有较高的容积效率。5、蒸汽直接作用泵的活塞在相当长的一段行程中是等速运动的，而且活塞又是靠有弹性的蒸汽推动的，泵输送的介质在吸入管道的排出管道中的流动是相当平缓的，压力波动不大，因此，其吸入空气室和排出空气室可以做得很小，甚至可以不配带空气室。由于液流平稳，蒸汽直接作用泵具有良好的吸入性能，适宜输送易挥发的介质。6、对于石油炼厂等单位，安全防火是应突出考虑的问题。因蒸汽直接作用泵不需要配带电器设备，运转起来安全可靠。因此，广泛用来输送易燃、易爆介质。7、蒸汽直接作用泵还广泛应用在设有电源的场合。造船厂经常选用蒸汽直接作用泵作为货油泵、锅炉给水泵。热力发电厂等单位也常选用它作为备用的锅炉给水泵，一旦停电，启动备用泵向锅炉供水。8、由于蒸汽直接作用泵是低速泵，因此，与同等功率的机动往复泵比较，显得十分笨重和庞大。79、蒸汽直接作用泵的耗汽量较大，运转经济性较差。第三节蒸汽往复泵的典型结构蒸汽往复泵的典型结构有：1、2QSL14/20型等立式蒸汽泵是立式、双缸、双作用蒸汽泵。该泵主要适用于船舶的蒸汽锅炉给水，也可用来输送淡水、咸水或用它输送粘度不超过825、温度不sm/2超过100的黑色石油产品。为尽量减轻机组的重量，缩小占地面积，采用立式、双缸、双作用的结构型式。饱和蒸汽或者过热蒸汽都可以作为泵的工质。为减少蒸汽的冷凝损失，在汽缸周围用绝热材料包起来作为保温层。汽缸活塞和活塞环均采用铸铁材料制成。液缸内配有缸套。液缸活塞、活塞环、缸套等，所用材料视泵所输送的介质而定。输送淡水、咸水等介质时，液缸套、活塞选用硅黄铜材料，活塞环选用夹布胶木材料，并配带有磷青铜弹性圈。在输送黑色石油产品情况下，液缸套、活塞、活塞环均采用铸铁材料。液缸填料箱选用浸油石墨石棉绳填料。在汽缸填料箱中，为延长填料的使用寿命，可在浸油石墨石棉绳填料中夹有耐磨的软合金金属丝。根据泵的不同用途，阀与阀座的材料分别选用锡青铜和硅黄铜。卧式蒸汽直接作用泵多采用蒸汽油杯润滑汽缸的光滑镜面。2、2QYR25-26/12型等卧式、双缸、双作用和1QYR40-56/25型卧式、单缸、双作用的高温蒸汽泵。该泵主要适用于输送温度不超过400的石油和石油产品。石油炼厂也常采用这种型号泵输送石蜡、沥青等高粘度石油产品。为了便于输送，通常将石蜡、沥青等加热至（250350）的高温。为提高活塞杆及密封填料的使用寿命，在液力端均装有冷却填料箱。由于石蜡、沥青等的粘度很高，因此，对该种类型泵有较高的吸入性能要求。在泵的结构方面，通过加高泵阀升程，达到减少泵阀负荷的目的。同时，采用较大的行程和缸径比，还选取很低的往复次数。用于输送石蜡、沥青的蒸汽直接作用泵，其吸入阀和排出阀都需要经常进行清洗，考虑到泵阀装拆的方便性，将吸入阀布置在活塞工作室两端，排出阀布置在活塞工作室上方，无论吸入阀还是排出阀都能单独拆出清洗。8大型蒸汽直接作用泵，为缩小体积，减轻重量，采用双缸、双作用的结构形式。为便于液力端的大型液缸体的铸造和加工，将其设计成组合式的结构形式，由吸入管和排出管将它连成一个整体。输送不同介质时，液缸体选用不同的材料制成。当输送介质的温度低于200时，液缸体选用铸铁材料，当介质温度高于200时，则要选用铸钢材料。国内各类型高温油泵的技术规范见往复泵设计表9-2。3、1QY-7.5/40型、1QY-2.8/64型单缸蒸汽泵为卧式、单缸、双作用蒸汽泵是输送液化气用泵。它们主要用在石油炼厂的一些装置中，输送温度在40范围内的乙烷、丁烷或者丙、丁烷混合液。泵输送的介质为易挥发的物质，因此，对该泵有较高的吸入性能要求。在泵的结构方面采用如下相应措施：（1）选用长行程、单缸、双作用结构形式；（2）选用单排出阀和双吸入阀的结构形式，从而减小吸入阀的阻力损失；（3）采用较高的泵阀升程，降低泵阀负荷；（4）选用极低的往复次数等。4、1QY-2.8/64型单缸蒸汽直接作用泵，其吸入阀和排出阀采用“人”型布置的结构形式，最大限度的缩小余隙容积，从而提高泵的吸入性能和容积效率。液化气泵的技术规范见往复泵设计表9-3。5、2QS型卧式、双缸蒸汽直接作用泵适用于锅炉给水，也可用它输送温度不超过60的石油产品和其他中性介质。2QS型蒸汽直接作用泵的技术规范见往复泵设计表9-4。6、苏联产的化工用泵为卧式、双缸、双作用蒸汽泵，其用途是输送焦化产品：苯的碳氢化合物，二硫化碳和其他类似的液体。7、2QS-2/20型蒸汽泵为卧式、双缸、双作用蒸汽直接作用泵。该泵主要用来输送淡水、咸水和温度小于100的黑色石油产品。该种类型泵的汽缸和配汽阀室铸成一个整体。配汽阀采用圆筒形结构形式。配汽阀室内装有铸铁套。汽缸体和缸盖均包有石棉保温层。在配汽阀拉杆和汽缸活塞杆的填料箱中，装有浸油石墨石棉绳填料。为延长填料的使用寿命，其中掺有耐磨的软合金金属丝。在液缸内，输送水和石油产品时，缸套的材料分别选用硅黄铜或者铸铁，而活塞环则相应的选用夹布胶木或者铸铁。8、1QY-1/120型高压蒸汽泵为卧式、单缸、双作用柱塞式蒸汽泵。该泵主要适用于炼油厂，用它清洗管道，清除污物。也可用它作为承压设备或零件的试压用泵。91QY-1/120型高压蒸汽泵的技术规范见往复泵设计表9-7。第二章蒸汽往复泵的总体设计根据设计要求在通常情况下，泵的总体设计应遵循下述基本规则：1、有足够长的使用寿命（指大修期应长）和足够的运转可靠性（指被迫停车次数应少）；2、有较高的运转经济性（效率高，消耗少）；3、尽可能采用新结构，新材料，新技术；4、尽可能提高产品的“三化”（系列化、标准化、通用化）程度；5、制造工艺性能好；6、使用、维护、维修方便；7、外形尺寸和重量尽可能小。第一节泵型及总体结构形式选择一、直接作用泵的特点液力端活塞（柱塞）与动力端活塞直接用一根活塞杆连接的泵，通称为直接作用泵。动力端的工作介质可以是蒸汽、压缩气体（通常是空气）或有压液体（一般是油）。其中最常用的是蒸汽，也叫蒸汽直接作用泵。直接作用泵通常由液力端、动力缸、配汽（气或液）机构及其它附属设备所组成。直接作用泵的特点是：1、瞬时流量脉动较小，平均流量（泵的流量）只取决于、。但在蒸汽泵中，nDS由于蒸汽源的压力是恒定的，因此当在蒸汽进口节流时，进入汽缸的蒸汽量和蒸汽压力将同时发生变化，相应的活塞速度或也将发生变化，从而泵的流量就不能恒定；n另一方面，如果泵的排出压力增高时，由于汽缸内蒸汽压力不变，所以活塞速度或就会自行降低，泵的流量也就随之减小。故蒸汽直接作用泵不会过载。n2、泵的排出压力取决于管路特性，因此，对于直接作用泵来讲，泵的最大排出压力取决于它和动力端工作介质的压差。这样一来，安全阀就可设置在工作介质一侧，既可10以保护动力源设备又使操作上比较安全。3、直接作用泵无须具备由旋转运动转化为活塞往复运动的传动端，因此，就泵本身来讲，结构较简单，易损件少，造价也较低廉。但对于需要自备动力源的直接作用泵，泵机组还是较为复杂的。4、直接作用实现流量调节则较为方便，只要改变工作介质的流量就可达到泵的流量调节的目的。5、直接作用泵，特别是蒸汽直接作用泵，因无产生火花的动力装置，因此适用于要求防火的场合。6、直接作用的型式较少，只有双联双作用，双联单作用，单联双作用，单联单作用几种有限的型式。由于上述特点，直接作用泵适用范围没有机动泵那样广泛。目前，蒸汽直接作用泵主要用于输送石油及其副产品，如石蜡、沥青等；以气或液体为工作介质的直接作用泵则主要用作产生高压或超高压的增压泵。二、卧式泵的特点液缸或活塞中心线为水平放置的泵，又称卧式泵。卧式泵的共同特点是：1、便于操作者观察泵的运转情况，拆装，使用，维修；2、机组高度方向尺寸小时，不需要很高的厂房，但长宽方向尺寸较大时，占地面积较大；3、因为活塞做往复运动时，密封件在工作时须受活塞自重，容易产生偏磨，尤其当活塞较重时，悬颈很长时，这种现象将更为明显；4、卧式泵的机械惯性力水平分力较大，而泵的基础承受水平分力的能力又较差，故卧式泵对基础的强度和刚度要求较高。虽然卧式泵缺点不少，但因优点突出，故采用卧式泵的较多。三、联数、缸数和作用数每一根活塞以及该活塞连接在一起的活塞杆、十字头、连杆等称为组合体，叫一联。一般讲，该泵有几根活塞就称几联泵。2QS往复泵用两根活塞，因此又可称为双联泵。只有当Z联泵的活塞间相位差相同，各活塞的直径也相同，并且各联的排出口连接起来经同一排出集合管排出时，才可同时称为Z缸泵，否则，只称Z联泵。因此112QS往复泵又称双缸泵。活塞每往复运动一次对介质吸入和排出的的次数，叫做作用数。当活塞每往复运动一次，介质被吸入、排出各一次的泵，叫做单作用泵；当活塞每往复运动一次，介质被吸入、排出各两次的泵，叫做双作用泵；2QS往复泵活塞每往复运动一次，介质被吸入，排出各两次，因此又称双作用泵。联数是指相对泵总体结构形式而言，缸数是指相对液力端排出流量脉动特性而言，作用数是指相对活塞在每一次往复运动中对介质的作用数而言的。第二节液力端结构形式的选择在往复泵上把活塞从十字头处脱开一直到泵的进口、出口法兰处的部件，称为液力端。液力端是介质过流部分，通常由液缸体、活塞和缸套及其密封（填料箱）、吸入阀和排出阀组件、缸盖和阀箱、阀箱盖以及吸入和排出集合管（或积液器）等组成。在选择液力端结构形式时，应遵循下述基本原则：1、过流性能好，水力损失小，为此液流通道应要求端而直，尽量避免拐弯和急剧的断面变化；2、液流通道应该利于气体排出，不允许死区存在，造成气体滞留。通常，吸入阀应该置于液缸体下部，排出阀应该置于液缸体顶部；3、吸入阀和排出阀一般应垂直分布，屹立于阀板正常启动和密封，特别情况下也可以倾斜或水平布置；4、余隙容积应尽可能的小，尤其是在对高压短行程泵后当泵输送含气量大，易挥发介质时，更要求减小余隙容积；5、易损件，更换方便；6、制造工艺性好。活塞泵液力端因为活塞泵主要是双联（双缸）双作用泵，近年来也出现了每分钟往复次数较高的三联（缸）单作用活塞泵。至于单联（缸）双作用泵或三联（缸）双作用泵也间或有之，但为数甚少。一、卧式双联（缸）双作用活塞泵液力端按吸、排阀布置型式，该液力端又可分为两种基本型式叠式和侧罐式。当12液力端每一个液缸里的吸、排阀均位于活塞中心线所在的轴面内的一侧，且吸、排阀呈上、下重叠形式，流道为直通式的，叫做叠式液力端；当每一个液缸里只有排出阀（或吸入阀）位于活塞中心线所在的轴面内，而吸入阀（排出阀）不在这一平面内，其流道呈阶梯型式的，称为侧罐式液力端。（一）叠式液力端叠式液力端，吸、排阀分为上下两层。排出阀装在上层，吸入阀装在下层。若想拆下吸入阀，必须先拆排出阀。为此，又采用两种方式：1、带阀座板的叠式液力端这种液力端的排出阀装在上层可拆的阀座板上，吸入阀则直接装在液缸体上。只要打开上盖，取下阀座板，则吸、排阀就可分组装配，故拆装较为方便。但必须增加一块有足够刚度的阀座板，也增加了一道密封，使加工工时也有所增加。2、不带阀座板的叠式液力端这种液力端的上、下两层排出阀和吸入阀均直接装在液缸体上。吸入阀必须经排出阀座孔处拆、装，故排出阀尺寸必须大于吸入阀尺寸，装、拆也不方便。但因整体铸造的液缸体的刚性好，阀在工作时，阀板不易变形，而且也可省工时，降低成本。（二）侧罐式液力端侧罐式液力端和阶梯式液力端一样，流道是阶梯状，吸、排阀可分别拆装，检修、更换均较方便，但尺寸较大，余隙容积也较大。二、立式双联（缸）双作用活塞泵液力端立式活塞泵的液力端尺寸较大，常置于传动端的下方，这样可以增加整机的稳定性。吸、排阀通常是重叠布置，流道为直通式。阀箱有的布置在液缸的一侧，有的则对称布置在液缸的两侧。前者便于拆装和维护，后者则整机重心稳定性好。本设计2QS蒸汽往复泵是卧式双缸双作用叠式液力端。13第三节蒸汽直接作用泵驱动部分主要构件的典型结构往复泵上传递动力的部件叫传动端。对直接作用泵，传动端即指动力缸（汽缸、气缸等）部件。汽缸体为铸铁制成，下部连有支架与地基固定，汽缸上部安装错汽箱，内有两个平错汽阀，以控制蒸汽的进入与排出。通过杠杆的摆动和错汽杆的往复运动，推动活塞做往复运动。一、汽缸汽缸是蒸汽直接作用泵的主要零件之一，其设计原则是：1、汽缸应具有足够的强度和刚度；2、要具有良好的制造工艺性，装拆方便性；3、汽缸与中间连接体，填料箱和缸盖等零部件的结合部分的连接与密封要可靠；4、汽缸与活塞环、配汽阀构成的摩擦副的工作表面应具有良好的耐磨性；5、汽道形状要圆滑，曲率要小，以减少气流阻力损失，其形状应便利于清除汽道中的芯砂；6、汽缸直径应符合“三化”要求。对于不同结构形式的蒸汽直接作用泵，其汽缸的结构形式是各种各样的。汽缸的基本结构形式可分为：组合式与整体式；立式与卧式；开式与闭式。汽缸的整体式与组合式之分，包括两方面内容：1、对于双缸作用蒸汽直接作用泵来说，如果两个汽缸单独制造后再组装在一起的结构形式，称为组合式。而两个汽缸直接铸在一起的结构形式，称为整体式。2、不论是单缸，还是双缸蒸汽直接作用泵，凡是配汽阀室与汽缸分别单独制造之后再组装在一起者，也都称为组合式结构，而配汽阀室与汽缸直接铸在一起者，则称为整体式结构形式。两个汽缸单独制造的组合式结构，可以大大降低温度应力，简化铸件形状，减小铸件废品率。该汽缸对于中间横剖面是对称布置的，所以，两个汽缸可以共用一个通用的汽缸零件；提高了通用化程度。这种组合式汽缸的缺点是：配合面多，切削加工量大，而且组装、对中都比较困难。它与中间连接体连接后，其同轴度，平行度，垂直度都将受到影响。此外，剖分面的密封也较困难。为使其具有可靠的密封，且使汽缸与其连接件的定位良好，其加工精度就必然要求较高。因此，只有汽缸直径较大，不便于铸造时，采用组合式结构才能充分显示它的优越性。14对于单缸、双作用蒸汽泵，如其配汽阀室的结构比较简单，主配汽阀和辅助配汽阀都是简单的圆柱形状，此时，采用配汽阀室与汽缸铸在一起的整体式结构比较合适。如果是双缸、双作用蒸汽泵，采用平板形配气阀，则配汽阀室都不与汽缸铸在一起，见下图，这主要是考虑到加工的方便性。图2.1双缸、双作用蒸汽泵（配汽阀室不与汽缸铸在一起）若双缸泵采用圆筒形配汽阀。通常，配汽阀室与汽缸铸在一起。考虑到调整、维修配气机构的方便性，卧式、双缸蒸汽直接作用泵，都将其配气机构布置在泵的同一侧，即汽缸的上部。立式、双缸蒸汽泵，采用整体式汽缸。该汽缸带有配汽阀室和填料箱体。立式、双缸蒸汽泵的配汽阀室几乎都布置在泵的两侧。在个别情况下，也有布置在泵的同一侧的。立式蒸汽泵均用在船舶上，其目的是尽量减小占地面积。汽缸为开式结构能改善铸造性能，同时，汽缸镜面的加工精度也容易得到保证。闭式结构的优点是汽缸与中间连接体的连接牢固可靠。汽缸的使用寿命是比较长的。一旦汽缸因磨损严重，不能继续工作时，还可将汽缸内径镗修，使其具备必要的精度，继续使用。为保证汽缸与中间连接体连接后的同轴度要求，汽缸上都留有定位凸台。为保证汽缸与活塞的密封性能，活塞运动时扫过的汽缸镜面要进行精密加工。而且，镜面以外的内表面应选取较大的直径，呈锥面过渡，锥度常取为，以便于活塞3:1的安装和汽缸镜面的加工。为减少汽缸镜面的磨损，应恰当地选择活塞环和汽缸镜面之间的硬度配合。为此，要求汽缸镜面具有细致的珠光体组织，硬度达到HB170以上。一般活塞环的硬度比汽15缸镜面硬度高出布氏硬度单位。201汽缸镜面的尺寸精度，表面光洁度对汽缸的耐磨性有很大影响。泵的安装质量也是影响汽缸磨损快慢的重要因素。此外，汽缸进、排气道的芯砂一定要清除干净，防止它进入汽缸，加剧汽缸工作表面的磨损。汽缸中进、排气道的曲率半径应尽量选择较大的尺寸，使气流通畅，减少进、排气道的阻力损失。此外，还为清除汽道中的芯砂提供方便。为防止冷凝水锈蚀汽缸的光滑镜面，汽缸两端的下方备有放水旋塞。泵停用时，放出其中的冷凝水。汽缸与配汽阀构成的摩擦副表面，以及与活塞构成的摩擦副表面，都需要进行润滑，以期改善密封性能，减少磨损。润滑的方式，多数情况是采用注油器、通过油管引入配汽阀室内，再由气流带进汽缸中。也可在汽缸上部安装油杯进行润滑。汽缸常用材料和汽缸的技术要求：因汽缸工作压力较低，通常在10左右，所以，一般均采用灰铸铁2/cmkgfHT200。汽缸主要工作表面不允许有沙眼，疏松，气孔，夹渣等缺陷。由于汽缸铸件不仅尺寸较大，而且形状也极其复杂，因此，应对汽缸进行退火处理，从而消除铸造应力。退火温度在500左右，视炉内铸件尺寸大小而保持适当的时间。然后，在空气中自然冷却。退火方法只能消除较大的内应力，如果必要可进行时效处理，以彻底清除铸造应力。自然时效的时间应在一年以上。汽缸应进行水压试验，试验压力为工作压力的1.5倍。水压试验时间为5分钟，不允许有渗漏现象存在。二、中间连接体中间连接体的作用是通过它将汽缸和液缸连接在一起。其两端有填料箱，并装有填料压盖以调整填料的松紧，填料可采用油浸石棉绳。此外，配气机构的中心架，注油器也都固定在中间连接体上。连接体的结构形式可分成下述几种：1、两个缸的中间连接体单独制造的组合式结构；2、两个缸的中间连接体铸在一起的整体式结构；3、中间连接体与汽缸铸在一起的整体式结构。16图2.2中间连接体与汽缸铸在一起的整体式结构整体式结构适用于中、小功率的蒸汽直接作用泵，而大功率的蒸汽直接作用泵采用组合式结构比较合适。中间连接体与汽缸铸在一起的结构目前已很少采用，因为这种结构不易于铸造、加工，铸件废品率较高。因此，除功率很小的泵外，不宜采用。设计中间连接体的结构时应考虑到调整填料箱压盖的方便性。考虑到盘车的方便性，在中间连接体上，留有凸台或圆孔，作为盘车撬杠的支撑点。三、配汽阀配汽阀有多种结构形式，应用广泛的配汽阀多采用下属两种结构：1、平板形配汽阀，如下图所示，平板形配汽阀的密封面是平面，便于刮研，易于得到较高的光洁度。同时，结构简单，密封可靠，维修方便。但是，由于高压蒸汽始终作用在平板形配汽阀的背面上，密封面磨损较快，功率消耗较多。17图2.3平板形配汽阀2、圆筒形配汽阀，圆筒形配汽阀均采用活塞环作为密封件，并配有配汽阀套筒。圆筒形配汽阀结构较复杂，加工量大，而且密封性也不如平板形配汽阀好。在一般情况下，卧式、双缸蒸汽泵多采用平板形配汽阀。单缸蒸汽泵、立式蒸汽泵多采用圆筒形配汽阀。双缸、双作用蒸汽泵的配汽阀拉杆和单缸、双作用蒸汽泵的辅助配汽阀拉缸都存在空行程。在配汽阀拉缸空行程过程中，配汽阀拉杆移动时，并没有带动配汽阀一起运动。配汽阀拉杆的空行程长度为，调节间隙值，可控制活塞行程长短。间隙调整好以后，应采取放松措施。本设计2QS蒸汽往复泵是中间连接体与汽缸铸在一起的整体式结构，使用平板形配汽阀的传动端。第四节2QS蒸汽直接作用泵配汽机构工作原理一、双缸蒸汽直接作用泵配汽机构工作原理下图所示为最常见的双缸作用蒸汽直接作用泵配汽机构作用原理示意图。当活塞与配汽阀处于图a所示位置时，左边汽缸1上部空间的乏汽经排气道2，由排气口5排出。高压蒸汽从进气道8进入汽缸1的下部空间。此时，活塞1在高压蒸汽推动下，带动活塞杆12，摇杆14向上运动着。同时，还拉着接杆15，配汽阀拉杆18以及配汽阀20向下移动。配汽阀拉杆18通过滑块19与配汽阀20相连。调节滑块和配汽阀拉杆18的相互位置，可控制滑块19与配汽阀20背面凹槽的间隙。活塞在图a所示的瞬间位置，配汽阀20刚开始向下移动不久，右边汽缸2上部空间的进气道22刚被打开，高压蒸汽从进气道22进入此空间，迫使活塞24向下移动，并将汽缸2下部空间的乏汽拍向排气道。18图2.4双缸作用蒸汽直接作用泵配汽机构作用原理示意图由于活塞24向下移动，则带动活塞杆13，摇杆11运动。左边汽缸1的配汽阀拉杆9与活塞24运动方向相同，并带动配汽阀4的滑块6一起向下移动。在滑块6未接触到配汽阀4背面凹槽之前，配汽阀4并不运动。滑块6运动到接触配汽阀4的凹槽后，配汽阀4开始向下运动。配汽阀拉杆移动，而不拉着配汽阀一起运动的这一过程，称为配汽滑块6的空行程。利用这一空行程，活塞1便关闭了排气道2，停止排气，形成气垫，使活塞减速，直到完全停下来。与此同时，与活塞1连接的汽缸2的配汽阀20也到达图b所示的下死点的位置。当活塞24继续向下运动时，配汽阀4也做同方向移动。直到配汽阀4刚好盖住左边汽缸1上部空间进气道3和下部汽缸排气道7时为止，活塞1始终保持不动。此瞬19间，各构件的相互位置表示在图c上。活塞24继续向下移动时，左汽缸1的进气道3、排气道7被打开。活塞1开始向下移动，通过摇杆14，连杆15，带动右配汽阀20的滑块19运动，直到走过空行程，见图d。活塞24利用配汽阀滑块19的空行程，关闭排气道16，形成气垫，最后停下来。同时，汽缸1的配汽阀已完全开启气道3、7。活塞24的停顿一直要持续到向上移动的配汽阀20开启气道17，23为止。以后开始向上移动，见图e。在以后的运动中，各配汽机构的相互位置又重复上述动作。二、双缸蒸汽直接作用泵配气机构的特点1、在双缸泵中，一个汽缸的配气机构是靠另一汽缸的活塞杆带动的。配汽阀所处的位置始终与带动它的活塞的位置协调一致。这样一来，不论泵的速度如何，在任何情况下均能正常启动和运转。不会出现中途停车或出现开泵困难的弊病。2、在双缸泵的汽缸上，有五条汽道：两条进气道，两条排气道，中间一条汽道连通排气口。这五条汽道能保证活塞在行程末尾阶段形成气垫，使泵工作平稳。3、双缸泵配气机构是机械传动，工作可靠。20第三章2QS4.8/17型蒸汽往复泵设计（蒸汽动力部分）2QS4.8/17型蒸汽往复泵是由蒸汽驱动的活塞式往复泵。该泵适用于锅炉给水，也可用它输送温度不超过60的石油产品和其它中性介质。型号的含义：2QS4.8/172双缸双作用蒸汽力驱动泵Q输送介质为水S4.8泵的设计流量值hm/317泵的额定排出压力2ckgf结构：2QS4.8/17型泵是卧式蒸汽驱动双缸双作用往复泵，主要分为蒸汽动力部分和泵头部分。汽缸的动力由蒸汽经配汽结构，并由连杆、十字头等传动机构将蒸汽的内能转变为往复直线运动。该蒸汽往复泵的进汽压力为，排汽压力为。2/8.1cmkgf2/5.0cmkgf第一节蒸汽直接作用泵主要参数的选择和主要尺寸的确定在进行蒸汽往复泵设计时，泵的基本性能参数-设计流量和额定排出压力、Q2P进汽压力、排汽压力是由用户提供的。1qP2q)1(40)(602KSnZDKASnZQt1832uDmsm/3式中：泵的实际流量，s/3泵的理论流量，tQ/3泵的容积效率，活塞截面积，24DA2m活塞直径，21活塞行程长度，Sm活塞的每分钟往复次数，次nin/泵的活塞数Z系数：K(活塞杆截面积，)Ar1r2m（活塞杆直径，)2Drr2活塞平均速度，30Snums/程径比。由上式可知，要确定，必须确定、等与结构有关的参数。此QnSDrZ外，在绘制总体方案图时，还需要知道排出管和吸入管的内径、，它们也与有1d2Q关。以上这些参数统称为泵的结构参数。但是，、是在确定后确定的，如果在1d2Q总体设计时预先选定了泵型和总体结构型式，那么，、即为已知，可预先选取。ZK因此，决定的主要结构参数即是、和。QnSDr由往复泵的设计实践经验得知，为确定、组合的最佳方案，一般应选择合适的入手，然后再确定，进而再比较，由此而逐步确定组合的最佳方案。mu一、容积效率的选择往复