《往复式泵的作用原理及应用.》由会员分享,可在线阅读,更多相关《往复式泵的作用原理及应用.(71页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
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
2、端的特点分类 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
3、活塞(柱塞)每分钟往复次数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、
4、流量曲线 4、流量不均匀系数 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:
5、2、吸入过程中活塞表面压力的变化 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
6、的应用 设比例尺:m1 Pa/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
7、数q计算 适用于短管路 压力变化量 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
8、杆长度的影响。 1、阀在稳定状态下的运动规律 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
9、式 一、机动泵与直动泵 机动泵: 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;
10、 3)隔膜泵的余隙容积较大,同时由于隔膜在压力下 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 决定流量的因素: 主要结构参数: n、Dp、s 一、
11、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 阀的撞击 三、活塞(柱塞)程径比sDp的选择 程径比对总体尺寸的影响 主要影响因素:压力 还没有涉及的问题: 机构的动力学分析惯性力及其平衡;转速波动 与控制 强度计算 动力端结构 密封部件结构型式、性能、材料 结构设计细节 工艺问题 往复泵与往复式压缩机的比较: 流量脉动问题 转速 余隙容积 冷却 多级压缩 惯性力平衡 无十字头结构