往复式泵的作用原理及应用.ppt

1、第一节 往复式泵的作用原理及应用,容积式泵的作用原理？,一、往复泵的作用原理,二、往复式泵与压缩机的工作特点,1、适用的压力范围广，不论流量大小都能达到所需压力。目前工业上已达到350MPa，在实验室已能达到1000MPa的高压； 2、效率较高； 3、适应性较强，流量不受压力高低的影响，特别在小流量的范围内，几乎能满足工程上的任何使用要求； 4、转速较低，机器大而重； 5、结构复杂，易损件多，维修工作量大； 6、流体的吸入和排出不连续，容易造成吸排管道内的压力脉动。,三、活塞运动规律,根据几何关系和三角级数得,通常0.25，在作定性分析时，可略去二阶项,四、往复泵的分类,1、根据液力端的特点分

2、类 1）按与输送介质接触的工作机构分类 a）活塞泵；b）柱塞泵；c）隔膜泵,2）按往复泵的作用特点分类 a）单作用泵；b）双作用泵；c）差动泵,3）按液缸数分类,a）单缸往复泵；b）双缸往复泵；c）三缸往复泵；d）多缸往复泵,2、根据传动端的结构特点分类,a）曲柄连杆机构往复泵；b）凸轮轴机构往复泵；c）无曲柄机构往复泵,3、根据动力分类,a）机动泵(包括电动机驱动的泵和内燃机驱动泵)；b）直接作用泵(包括蒸汽、气、液压直接驱动的泵)；c）手动泵,4、根据排出压力p2的大小分类,a）低压泵p21Mpa； b）中压泵p2110Mpa； c) 高压泵p210MPa,5、根据活塞(柱塞)每分钟往复次

3、数n分类,a）低速泵 n80 min-1； b）中速泵；80 min-1n250 min-1；c）高速泵250 min-1n550 min-1； d）超高速泵 n550 min-1,此外，往复泵还可以根据输送液体的种类，流量调节的方式等进行分类,五、往复泵的应用,高压小流量； 特殊性介质：如高粘度、强腐蚀、易燃、易爆、,化学工业：各种高压液体物料 石油：钻井用泥浆泵；压裂泵 化学、食品和轻工业中的计量泵 高压切割、高压清洗 水压机,第二节 往复泵的主要性能参数,一、流量,单作用泵,双作用泵,差动泵的流量？,1、理论平均流量,2、理论瞬时流量,单作用泵,双作用泵,3、流量曲线,4、流量不均匀系数

4、,流量脉动的危害： 引起振动，危及安全 增加阻力，消耗能量 降低吸入 能力,5、实际流量和流量系数,实际流量低于理论流量的原因： 泄漏 阀的开闭滞后 气体 余隙容积，水的可压缩性,流量系数,容积效率,充满系数,二、排出压力和扬程 1、排出压力,2、吸入压力,3、全压力（压力）,4、扬程,通常：,三、功率和效率,2、轴功率P,3、指示功率Pi（液体从活塞获得的功率）,4、容积效率V,5、水力效率 h,6、指示效率i,7、机械效率m,8、总效率,1、有效功率Pe,四、吸入性能,1、不稳定流动伯努利方程,活塞表面压力的限制,作用于微元流束的力的平衡条件,等断面管路中：,2、吸入过程中活塞表面压力的变

5、化,从II到IIII截面运用上述结果,压力降低值,ZS up hihiShic hLhLShvS,3、吸入压力降低对往复泵转速和几何吸入高度的限制,防止空化的条件：,当ZS一定时,当n一定时,吸入真空度HS： 当外界条件不确定时，如何处理?,制造商的角度：,从用户的角度：,为防止空化：,考虑安全余量，制造商提供 Hs=HsmaxK,保证安全运行，用户保证,问题：当下游水面不是pa时如何处理？,五、排出过程中活塞表面的压力变化,六、示功图（指示图）、示功仪及其应用,示功图：计算指示功率,1、理论示功图,有空气室,2、实际示功图,指示功率Pi？,3、示功仪,4、示功图的应用,设比例尺：m1 Pa/

6、mm； m2 m/mm,1、平均指示压力,2、指示功率,3、充满系数和容积效率,4、水力效率h,5、机械效率m,6、故障诊断（略）,第三节 空气室,一、空气室的工作原理,预压与常压空气室,空气室的工作过程,工作循环 最大液量：Vmax 最小液量：Vmin 剩余液量：V,剩余液量系数,最大和最小气体体积：Vmax、Vmin,平均气体体积：Vm,二、空气室的计算,（一）排出空气室的计算,1、按压力不均匀系数计算,适用于长管路,等温过程,整理后得,最后,其他参数 p0.010.05 p0（0.20.8）p2,VkVm（常压式k1.5，预压式k1.0）,2、按流量不均匀系数q计算,适用于短管路,压力变

7、化量,忽略管路中的惯性水头，压力变化与管路损失对应,所以,流量不均匀系数：,令 pmp1m+p2m（静压与摩擦阻力）,V=k0V0,通常q1q2 q,3、剩余液量系数 的确定,qd的变化规律未知，可近似取qdqth,4、结构尺寸的确定（略）,（二）吸入空气室的计算,第四节 泵阀,对阀的要求： 密封好 开闭及时 工作平稳 阻力小 加工、检修方便 强度与刚度,一、阀的种类与结构型式,二、泵阀运动理论的研究,假设条件： 1）流经泵阀的液体是不可压缩的； 2）工作时泵零件不会变形； 3）阀盘的质量可以忽略； 4）在吸入过程中液缸体被完全充满； 5）连杆为无限长，故可忽略连杆长度的影响。,1、阀在稳定状

8、态下的运动规律,由力平衡条件：,忽略阀板厚度和上下流速差,阀的比载荷,用孔口出流公式计算阀隙的流量，应与活塞流量相等，于是,2、阀在非稳定状态下的运动规律,将瞬时流量代入,假定、cv、FS 不随时间变化（！？），可求得阀板的速度与加速度,魏斯特法尔（Westphal）现象,后果： 开闭滞后，泄漏增加 关闭时撞击增加,三、最大允许往复次数的确定及泵阀计算,1、对转速的另一限制：泵阀的撞击速度,2、阀的计算程序 1）选择往复次数 2）确定hmax 3）选择 和Hv 4）计算dv 5）校核cv 6）密封宽度b 7）弹簧 关于阀的尺寸 关于Hv,第五节 往复泵的结构型式,一、机动泵与直动泵,机动泵:

9、1）流量脉动，平均流量与排出压力无关 2）允许排出压力取决于结构强度、密封及原动机的功率 3）结构复杂，价格较高。 4）流量调节不方便 5）动力来源方便 6）结构变形容易,直动泵： 1）流量脉动较小，平均流量与动力介质的压力及泵的排出压力有关 2）最大压力与动力介质的压力有关；不易过载，安全性好 3）结构简单、价格便宜 4）可用阀门调节流量 5）动力来源困难 6）效率较低,二、活塞泵、柱塞泵和隔膜泵,隔膜泵的特点： 1）无泄漏，特别适用于输送危险的介质； 2）液压隔膜泵在吸入过程中为克服隔膜的弹性变形，还需消耗一定的能量，因此吸入性能较柱塞泵低； 3）隔膜泵的余隙容积较大，同时由于隔膜在压力下

10、的变形，使流量系数较低； 4）为保证隔膜寿命和提高容积效率，隔膜泵的往复次数较低，多数情况下n100 min-1； 5）隔膜泵缸头的径向尺寸较大，当流量过大时，结构布置困难，因此隔膜泵的流量较小； 6）受隔膜强度的限制，排出压力不能很高；,液力端的结构：阀的布置方式,其他类型：,动力端：,三：计量泵： 可精确调节并显示流量值的往复泵 精度可达1 分类： 柱塞泵 隔膜泵,调节流量的方法： 1、改变转速 2、改变曲柄半径,3、改变行程,4、改变有效行程容积,第六节 往复泵主要结构参数的选择,主要结构参数： n、Dp、s,一、活塞平均速度um的选择,好处： 尺寸小 成本低,坏处： 磨损增加，阀门撞击，寿命降低 吸入能力下降 惯性力增加，平衡困难,提高速度的,选择标准（相对）,1、有效功率,2、类型和 总体方案,直动泵,隔膜泵,单缸,立式,3、介质特性,润滑性,粘性,挥发性,腐蚀性,4、密封结构型式和材料,自润滑性,摩擦系数,散热性,二、往复次数n和行程长度S的选择,泵总长与S的关系： Ls（816）s,对n的限制条件： 吸入能力 阀的撞