单螺杆泵参数计算

计算第一部分的轴向压力和径向压力单螺杆泵轴向压力和压力的计算是确保泵正常工作的重要部分，其值直接决定泵的轴承计算和选择。轴向压力值计算不考虑泵启动或运行时发生干摩擦的情况，而是考虑正常状态下的运行。在这种情况下，轴向力异常增加，可能导致运行不稳定。目前没有对轴向压力计算(轴向压力直接影响径向压力)的准确计算公式，主要是泵运行时摩擦引起的轴向压力计算还没有解决，国内外都采用经验公式方法。首先，轴向压力计算：A.B.Kpbuiob假定单螺杆泵轴向压力pz由以下部分组成：1)密封腔内介质移动时定子内的力pz1。Pz1是使用petrov液体摩擦的公式计算的。(1)液体的动态粘度；A1滑动面面积，A1是定子内部螺旋空腔的总表面积。表面相对滑动速度，轴向流速值为TN/60；摩擦面之间的液膜厚度。实现定子和转子间干涉配合的橡胶型定子没有液膜厚度，因此不考虑pz1。2)转子和定子表面摩擦(被认为是半干摩擦)产生的力pz2和转子旋转时定子产生的轴反应压力pz2”的总和pz2。Pz2=pz2 pz2 (2)(3)类型离心力，其中m为转子质量；是转子和定子表面的半干摩擦系数，如果铬转子和橡胶定子之间的介质是水，则值为0.25-0.3。Pz2 仅存在于定子和转子之间的配合为干涉时，如果配合为间隙，则pz2=0。(4)中间p定子橡胶变形为(干涉)时的压缩力。其中h是橡胶压缩的线性变形时的最大应力。其中h是定子橡胶层的平均厚度，c和b是橡胶常数，硬度为55-65HR的橡胶，c是532，b是0.99。L是转子截面中心形成的螺旋长度。其中l是工作长度。定子和转子管接头在干涉时为负。即(5)(3)，(5)汇入为(2):(6)3)泵去除压力和吸入压力的液体差异引起的分压pz3。定子内螺旋腔的端面积A2为：(7) (8)Pd排除压力。Ps吸气压力，吸气为真空时，Ps必须为负值。因此，定子和转子间隙结合后，轴向压力必须是：(9)对于定子和转子干涉配合，轴向压力必须为：(10)二、轴向压力的经验公式：A.B.Kpbuiob还介绍了单螺杆泵轴向压力pz的经验公式：(11)中间delta 尺寸系数，干涉为负时定子和转子的干涉或间距值；A1定子内部螺旋腔的总表面面积。A1的计算在此处没有详细导出，更精确的计算公式如下：(12)考虑到转子直径d比定子引线t小得多，可以得到以下近似值：而且用表达式(12)替换上述近似方程式后，A1的近似方程式为：(13)上述两种计算都有实际轴向压力和一些误差。我国部分单位在计算轴向压力时使用以下经验公式：(14)K将转子和定子表面的半干摩擦产生的轴向力和转子旋转时定子产生的轴向反作用力等系数考虑在内，k为1.05-1.2。第三，径向压力计算：因为转子轴和驱动轴的轴不在同一平面上，所以万向节之间的中间轴的挠曲角度直接影响径向力pr的大小(图1)(15)Pz轴向力；中轴的偏角。第二节单螺杆泵性能参数及其影响因素单螺杆泵性能参数通常表示流量、压力排除、吸入压力、速度、泵输入功率(轴动力)、介质特性、介质温度和介质粘度等，流速受速度和介质粘度的影响，介质粘度泵的输入功率，速度选择与介质粘度非常相关，也影响泵的吸入性能等。设计泵时，必须考虑这些参数之间的关系。一、流量流量是泵在单位时间内传递的中间质量，或从泵的每个转动中排除的中间质量。体积流量用q表示，质量流量用Qz表示。质量流和体积流的关系如下：(16)3354介质密度(t/m3)。转子旋转一周，介质沿轴移动定子引线t，因此转子旋转一周，泵输送的介质体积为4eDT。转子速度为n时，单螺杆泵每秒理论流量Q1为：实际上，由于橡胶定子和转子的配合存在干扰，定子的橡胶只能变形。因此，实际理论流小于表达式16的理论流。要获得正确的实际理论流量值，请将转子放入定子，切掉t长度的一部分，充水，测量注入的水的体积。泵的实际流量q低于实际理论流量Q1。这是因为如上所述，在定子和转子之间的实际耦合操作中，一些介质通过除压力外没有密封的耦合间隙流回进气室。间距越大，泄漏越多，密封腔两端的压力差越大，泄漏越大。此外，介质输送过程中混合了气体，可以减少流速。如果用q表示泵泄漏的流量，则泵的实际流量q为(17)如果同一泵传递不同粘度的介质，则在相同的吸入压力、排除压力和相同速度下，泄漏量也不同。我国现行标准流量q是以清水湾为标准的测试媒体。由于同一产品可以运输不同粘度的介质，通常制造产品的企业都不可能沿着产品实际使用的介质进行实验，因此我国单螺杆泵生产企业的试验台几乎大部分都是将清水用作测试介质，然后根据产品实际运输的介质粘度进行换算。转换公式使用经验公式，可能存在实际情况和误差，在同一转换公式中，不同介质粘度转换的误差大小也不相同。这个实验式的标准是实验，因为根据试验量的程度、试验用单螺杆泵的准确性、试验用单螺杆泵的差异、试验用盘柜的差异等情况，得出了不同的实验公式。转换后不能与实际误差相等。日本大坂研究所(KOSAKA)的流量和粘度关系的换算公式如下：(18)Qi转换体积流；Q1清水介质的理论流动；QH2O清水介质的实际流动；KQ流量修正系数。其中：使用介质的实际粘度。清水的粘度。俄罗斯介绍的换算公式如下：(19)也就是说，泄漏和粘度的关系被认为是：Qi在介质转换后使用泄漏。QH2O清水测试泄漏。流动和速度的关系，从表面上看似乎成正比，即。不是这样的。因为在相同的情况下，速度不同，泵内部的泄漏q也不同，速度下降，泄漏增加。实际速度ni与额定速度ne不匹配时，测量流Qi使用以下经验公式转换为额定速度ne时流Qe: (20)如上所述，泄漏量是影响q时泵性能的重要因素。因此体积效率v是输出和理论功率的比率，即实际流量q与理论流量Q1的比率。(21)我国标准JB/T 8644-2007规定，合格产品的要求之一是泵空载时v低于96%。二、总压力此处所说的总压力p表示泵压力降是排放压力PD和吸入压力PS之间的差异。对于容积泵，所谓的排出压力实际上是泵的背压，即泵出口管道系统的总阻力，与离心泵概念完全不同。因此，单螺杆泵的压差与输送介质的特性无关。但是要注意，输送介质的粘度越大，出口管道系统中的阻力就越大。如果单螺杆泵的工作长度包含多个密封腔，即，如上所述，每个密封腔的两端也有压差 p，并且希望每个密封腔的压差均匀，则这是理想的选择。泵运行时，密封室内的压力从吸入压力增加到排除压力，理论压力增加必须与密封室内介质在定子内移动的距离成正比。也就是说，泵的工作长度包含的系列越多，工作长度两端的压力差 p就越大。因此，在单螺杆泵设计中，确定额定排除压力PD和吸入压力PS后，正确选择一次压力差 p，以确定泵定子和转子共同工作的长度的大小l (22)，确定泵需要设计多少步骤理论上不能准确确定 p的值，因为这不仅与定子的材料、定子和转子的干涉或间距值、定子和转子的齿精度等有关，而且由于如上所述定子和转子之间的不匹配，每个级别的 p值可能完全不同。设计时间仍从理想状态出发，假设各级压力差 p相同，我国使用橡胶定子时，目前一般无磨损的介质选择一级压力差 p约为0.6MPa，在这种情况下，综合泵的效率和寿命指标更为合适。选择稍有磨损的介质1级 p约为0.5MPa，选择中等磨损的介质1级压力差 p约为0.3MPa，建议严重磨损的介质1级压力差 p一般不要超过0.2MPa。第三，旋转速度单螺杆泵要稳定工作，必须限制速度。影响选择速度的主要因素包括：1)吸入性能。泵的速度越高，流速越大，不仅是泵吸入室的损失，速度增加到一定水平，在吸入压力下发生的介质进入打开的密封室，或不足充电，达到一定程度的真空状态时，输送介质会大量析出溶解的气体，将其以气泡形式分散在介质上，从而导致流速减少，泵无法工作。当压力下降到在一定温度下运输的介质的饱和蒸汽压力时，泵内可能发生空化，输送介质的连续性受损，流量急剧减少。气穴产生的气泡在高压下传递，气泡会以很大的速度碰撞和破裂，产生水力冲击，产生巨大的震动和噪音，材料部分损坏，泵损坏，可能无法正常工作。因此，旋转速度受吸入条件限制。进气性能和速度的关系与介质的轴向流速相关，介质的轴向流速vz为(23)吸力几何高度、吸力线上介质的摩擦阻力以及介质的特性和温度限制了泵的允许速度。泵速度越低(23)，介质轴向流速越低，泵吸性能越高。介质粘度越高，泵的吸入性能越差。介质的温度直接影响介质的饱和蒸汽压力和某些介质的粘度。我国标准JB/T 8644-1997 单螺杆泵型式与基本参数偏食介质轴向流速不超过4-4.5m/s。2)粘度。随着介质粘度的增加，在吸入压力下进入密封室的介质不仅因电阻的增加而更加困难，而且由于转子对介质的剪切作用而引起的机械损失也增加。因此，在单螺杆泵运行时，如果介质的粘度增大，应选择低速度。日本TAIKO KIKAI和德国Bornemann推荐了单螺杆泵介质粘度与选择速度的关系，如表1，2所示。表1建议的介质粘度和选择速度动态粘度/(Pas)泵速度/(r/min)0.001-1.0400-7001.0-10200-40010-100200100-1000100表2 Bornemann推荐介质粘度与选择速度的关系同粘度/cSt泵速度/(r/min)1-1000400-10001000-10000200-40010000-100000200100000-1000000100目前，我国的许多产品通常选择动态粘度为0.001-1.0Pa.s时大于建议选择值(例如600-1200r/min)的泵速度。根据介质粘度选择泵速度与许多其他因素有关，例如定子和转子的干涉、定子和转子的齿修正程度、包含介质的杂志和橡胶特性等。3)介质的磨损性。介质的磨损性直接影响转子和定子的耐磨性，即使用寿命。介质越“劣”(仅指此处包含的杂志、润滑性和流动性等)，转子和定子越容易磨损，泵速度越高，磨损越快。因此，泵的速度也受到传输介质磨损性等的限制。一些外国供应商推荐的介质磨损性与泵速度选择的关系见表3。表3建议介质磨损和选择泵速度磨损性介质示例速度/(r/min)轻微的水、油、浆汁、肉端、肥皂液、油漆400-600一般工业废水、颜料、泥浆、悬浮液、砂浆、油井200-400严重煤浆、粘土、石灰浆、粘土、油井50-200如果介质是乳胶液体，其结构对速度有多敏感。如上所述，泵输送介质在从油水中分离油时，应要求介质乳化不恶化，泵以低速运行，通常不要超过200r/min。四、吸入性能吸入性能与速度n和定子引线t相关(23)。转速越低，定子导轨越小，吸力性能越高。但是，导轨t的大小不能无限制地减小，t越小，相同的流量必须增加泵的侧面大小，并且可能受可加工性的限制。此外，介质的粘度越高，吸入管中的损失也越大，吸入性能也越差。如果单螺杆泵入口高于介质级别，即泵进气室中存在真空非再充电，则应特别关注进气性能要求，以防止由于进气管道损耗(几何高度和管道阻力头损失之和)而引起的泵腔。这要考虑允许真空度的吸入。也就是说，需要空化裕量。通常，空化剩馀量与必须空化的NPSHr之间的关系如下：或者K安全毛利值，通常k为0.3m。单螺杆泵的吸气性能很好，通常输送清水时的最高吸收率为6米左右，单螺杆泵在一定条件下的吸力高达8.5米。输送介质高粘度时，泵入口管道处于入口压力，即泵处于反向充电的位置，泵入口内水也设计了螺旋推进器等装置，必须放置介质，使其顺利进入密封腔。五、泵输入功率(轴功率)、输出功率和效率单螺杆泵的功率通常指输入功率，即功率源到达泵轴的功率，因此也称为轴功率，表示为Pr(KW)(24)3354单螺杆泵总效率(%)P全压力(pa)；Q卷流(m3/s)。单螺杆泵的有效功率，也称为输出功率，用Pu表示：(2