船舶辅机1---7章复习要点

1、往复泵往复泵的工作原理 以图1-1所示往复式舱底水泵来说明往复泵的典型结构和工作原理。图1-1 LD-INSB型往复泵1-填料函；2-泵缸体；3-活塞杆；4-活塞环；5-泵缸套；6-活塞；7-螺帽；8-泵缸盖；9-吸口；10-吸入阀座；11-阀箱；12-排出阀座；13-排出阀；14-弹簧座；15-弹簧；16-排口；17-螺塞；18-阀箱盖；19-阀导杆；20-吸入阀；21-填料函压盖；22-挡水板；23-十字头；24-连杆；25-球轴承；26-偏心轮；27-曲轴箱盖；28-油位镜；29-泵轴；30-曲轴箱；31-螺塞 电动机经皮带减速传动，带动泵轴29和装在轴上的偏心轮26一起回转，带动活塞6

2、在泵缸套5内往复运动。活塞右行时泵缸右腔的容积减小，右腔和与之相通的阀箱11中层的右侧小室内的气体压力升高，顶开右侧排出阀13，经阀箱上层排出室的排口16向排出管排出；而泵缸左腔的容积增大，左腔和阀箱中层左侧小室内的气体压力降低，阀箱下层吸入室中的气体将顶开左侧吸入阀20进入泵缸。于是，吸入室和吸入管中压力也就降低，液体在吸入液面上的气压作用下沿吸入管上升。当活塞反向左行时，代之开启的是右侧吸入阀和左侧排出阀，而前述开启的吸、排阀将关闭，泵经吸、排口的吸、排方向不变。活塞连续地往复运动，吸入管中气体将不断被排往排出管，最后液体将进入泵缸，泵就开始排送液体。 往复泵泵轴每一转理论上排送液体的体积

3、相当于泵缸（有杆端和无杆端）平均工作容积的倍数，称为泵的作用数。单缸柱塞泵柱塞仅一侧工作，是单作用泵；单缸活塞泵活塞双侧工作，是双作用泵；三作用泵的泵轴带三个相位彼此相差120°的曲柄或偏心轮，有三个单作用泵缸；双缸四作用泵泵轴带两个相位相差90°的曲柄或偏心轮，有两个双作用泵缸。往复泵的性能特点 往复泵作为一种运动部件做往复运动的容积式泵，有以下特点： 1有自吸能力-能排走泵缸及吸入管路内的空气，将液体从低于泵处吸上继而排送的能力。容积式泵都有自吸能力。电动往复泵活塞到达止点时，泵缸和阀室内尚存的余隙容积较大，活塞从排出止点回行时，余隙容积中的气体会膨胀而降低自吸能力，泵

4、阀、泵缸等密封性变差也会降低自吸能力，为改善自吸能力，启动前一般应在缸内灌满液体。 2理论流量Qt由活塞的有效工作面积Ae在单位时间内所扫过的容积求出，取决于转速n、泵缸尺寸（缸径D、活塞杆直径d、活塞行程S）和作用数K，与工作压力无关。Qt=60KAeSn。双作用泵缸Ae取活塞两侧有效工作面积的平均值。 往复泵实际流量小于理论流量，因为： （1）泵阀关闭不严，活塞环、活塞杆填料有漏泄。 （2）吸入时液体压力降低，溶解在液体中的气体逸出，压力太低时液体还可能汽化，空气也可能从轴封处漏入。 （3）活塞换向时泵阀关闭难免滞后，故开始排出时会有液体经吸入阀漏回吸入管，开始吸入时又会有液体经排出阀漏回

5、泵缸。 往复泵不能用调节排出阀开度的节流调节法来调节流量，只能采用变速调节或回流（旁通）调节。有些特殊结构的往复泵可通过调节柱塞的有效行程来改变流量。 3额定排出压力与泵的尺寸和转速无关，主要受限于轴承的承载能力和泵的密封性能，以及泵设计的强度和选配的原动机功率。往复泵启动前必须先开排出阀。为防止万一排压过高导致泵损坏或过载，必须设安全阀。 以上是容积式泵共有的性能特点。往复泵的运动方式和结构形式使它还有以下特点： 4瞬时流量与活塞运动速度有关，很不均匀。若视原动机匀速转动，排出行程的活塞速度和瞬时流量近似按正弦曲线规律变化，前半行程是加速运动，后半行程是减速运动。 流量不均匀程度可用流量脉动

6、率表示。=（qmax-qmin）/qm，式中qmax、qmin、qm分别表示最大、最小瞬时流量和平均流量。 单作用泵在活塞回行时不排液，流量很不均匀。三作用泵流量由三个相位差为120°的单作用泵流量叠加而成，其均匀性优于单、双作用泵，比双缸四作用泵也好，因后者流量是由两组相位差为90°的双作用泵流量叠加而成。 往复泵流量脉动大，管路阻力变化也大，还会产生惯性能头，导致吸、排压力波动，严重时会妨碍泵正常工作。为此可采用多作用往复泵，或在泵排出或吸入端设空气室。 5转速不宜太快，故尺寸和重量相对较大，适用流量受到限制。转速过高则泵阀迟滞造成的容积损失会相对增加；而且泵阀撞击会加

7、重，使阀的磨损和噪声加剧；此外，液流和运动部件的惯性力也将随之增加，会产生有害的影响。 6对液体污染度不很敏感。但排送含固体杂质的液体时，泵阀容易磨损和泄漏。 7结构较复杂，易损件（活塞环、泵阀、填料和轴承等）较多。由于往复泵的上述特点，故流量相同时比其他泵笨重，造价较高，管理维护比较麻烦，在许多场合已被离心泵取代。但舱底水泵和油轮扫舱泵等工作中容易吸入气体，需要自吸能力好，仍常采用往复泵；此外，要求流量小、排压高的泵，如柴油机喷油泵、气缸注油器等，也是按往复泵的原理设计的。 往复泵的一般结构下面结合图1-1所示实例介绍往复泵的主要部件及其管理。图1-1 LD-INSB型往复泵1-填料函；2-

8、泵缸体；3-活塞杆；4-活塞环；5-泵缸套；6-活塞；7-螺帽；8-泵缸盖；9-吸口；10-吸入阀座；11-阀箱；12-排出阀座；13-排出阀；14-弹簧座；15-弹簧；16-排口；17-螺塞；18-阀箱盖；19-阀导杆；20-吸入阀；21-填料函压盖；22-挡水板；23-十字头；24-连杆；25-球轴承；26-偏心轮；27-曲轴箱盖；28-油位镜；29-泵轴；30-曲轴箱；31-螺塞 （1）活塞和活塞环。活塞是往复泵的易损件之一。活塞6有两个活塞环4，它用久后因磨损而在缸内的开口间隙超过规定值，弹性下降，密封性变差，应换新。往复式舱底水泵的活塞环常用夹布胶木制成，浸水后会膨胀，新换时应先在热

9、水中浸泡一段时间，待其变软后取出将开口撑开，等冷却后放入缸内及环槽内，检查各间隙值合适才使用。 （2）泵缸和缸套。泵缸2由灰铸铁浇铸，内镶青铜缸套5，可防海水腐蚀，也便于修理或更换。将活塞环装入缸套后用灯光检查，整个圆周上漏光处不应多于两处，且距离开口处圆周角不应30°，每处弧长应45°。必要时应该用内径千分卡测量缸套的圆度和圆柱度，磨损超标即需镗缸，并换新活塞。缸套磨损或镗缸后若厚度减少超过15%应换新。 泵缸、阀箱等受压零件应进行水压试验，试验压力为安全阀排放压力（见后述）的1.5倍。试验时间5 min，不应有渗漏现象。 （3）填料函。往复泵活塞杆运动速度不高，一般采用

10、软填料轴封，在活塞杆的伸出处设有填料函（图1-1中1）。工作压力较低、温度100时，软填料一般由浸油的棉、麻纤维编制，俗称油纱盘根。当排出压力1 MPa时，软填料一般是34圈，排出压力越高，圈数越多。 填料安装应松紧适当，应允许有少量液体滴漏，以润滑和冷却活塞杆。填料函漏泄量不应超过泵额定流量的0.01%；当泵额定流量10 m3/h时，漏泄量1 L/h。当软填料因磨损而漏泄增加时，可均匀地压紧填料压盖。如果填料磨损太多，压紧压盖也不能减轻漏泄，即应更换。装填料时各圈的切口应错开。 （4）润滑设施。本例中往复泵采用飞溅润滑，曲轴箱中油位应保持在油位镜中部为宜。泵轴伸出曲轴箱处设有油封。当从出轴端

11、看泵轴是顺时针回转时，连杆螺栓溅起的油滴能保证泵轴两端支承在曲轴箱上的主轴承、连杆两端轴承和十字头的润滑。轴承温度应70。尺寸较大的立式泵，可由泵轴自由端带动齿轮润滑油泵，实现压力润滑。滑油压力一般为0.080.12 MPa，油温一般70。 新装的或大修后的往复泵应防止接线相序不对而反转。反转虽然不会使泵吸、排方向改变，但会影响飞溅润滑的效果，压力润滑的泵还可能因滑油泵反转而无法供油。 （5）安全阀。往复泵必须设安全阀（图1-1中未示出），能在排出压力过高时自动开启，使排出室和吸入室相通。安全阀开启压力应为泵的额定排出压力的1.11.15倍。当泵排出管路阀门全闭时，安全阀的排放压力一般应不大于

12、泵额定压力加0.25 MPa。必要时可在泵运转时渐关排出阀，重新验证安全阀的开启压力和排放压力。往复泵的空气室 往复泵的每个泵缸工作腔，都各有一个（或一组）吸入阀和排出阀。泵阀是往复泵最重要的密封件和易损件，性能上要求关得严、关得轻、关得快、阻力小。 （1）关闭严密，否则自吸能力变差，容积效率降低。泵阀各弹簧的自由高度应基本相等，张力应接近。如果弹簧工作过久失去弹性，自由高度减少5%以上，应予换新。泵阀与阀座的接触面必须进行密封试验，即将二者组装后倒置，注入煤油检查，5 min内应不漏。 （2）阻力要小，不仅可提高水力效率，而且吸入阀阻力小还使泵的允许吸上真空度增大。 往复泵泵阀的阻力主要是液

13、体在阀前后的压力头损失，取决于以能头形式表达的阀的比载荷HV（单位阀盘面积上的重力和弹簧张力除以g）和惯性载荷（与阀和弹簧的质量及加速度成正比的惯性力除以g）。 （3）限制阀落座速度，关闭应无撞击声，否则会加剧阀磨损。阀落座速度与阀最大升程hmax（mm）和泵转速n（r/min）的乘积成正比。泵阀无声工作条件一般是：hmaxn600650。 泵阀的升程h随流过阀隙的流量qv而变。qv增加则阀隙流速Cv增大，阀前后压差也增大，当大于阀的比载荷时便推阀上移；反之，当qv和Cv降低时，阀前后压差减小，阀便下移。为不使阀隙流速和泵阀阻力过大，一般允许泵阀升程h随阀隙流量而变，只在泵超速运转时才限制阀升

14、程。阀隙的最大流量越大，或阀的比载荷越小，则阀的最大升程h max也越大。 （4）关闭要迅速及时。阀的转速越高，最大升程越大，则关阀滞后越严重，会降低泵自吸能力和容积效率。 往复泵转速过高会使泵阀关闭滞后和敲击严重，还会使泵阀惯性载荷太大，故泵阀是限制往复泵转速提高的主要原因之一。此外，泵阀弹簧张力能显著影响阀的比载荷。减轻比载荷HV虽可减小泵阀阻力，提高水力效率，但会使阀的最大升程增大，关闭滞后和敲击加重，容积效率降低。低压泵HV选小些，以免h过低；高速泵HV选大些，以减小h max，使阀关闭及时，撞击减轻；为提高泵的允许吸上真空度，吸入阀的HV通常比排出阀小。电动往复泵的使用 往复泵活塞变

15、速运动会造成吸、排管路中流量和压力脉动，不适合要求供液均匀的场合；排出管路较长时排压大幅波动会引起管路剧烈振动；而吸入压力波动太大，泵的允许吸入真空度就降低。装设空气室（是设在泵的吸口或排口附近的充有空气的容器，分别称为吸入空气室和排出空气室）可帮助往复泵减轻上述弊病。船用往复泵吸入端只要压力波动不致使吸入真空度超过允许吸上真空度，一般无须装设吸入空气室。当排出管路较长，为减小排出压力和流量的脉动，可装设排出空气室。舱底水泵排出管不长，对供液均匀性要求不高，可不设空气室。 下面以图1-2来说明排出空气室的工作原理。当往复泵的瞬时流量q大于平均流量qm时（泵轴转角由1至2段）排出管阻力较大，泵的

16、排出压力pd较高，空气室内气体被压缩，泵缸排液超出平均流量的部分（如图中面积bcdb所示）进入空气室储存；当瞬时流量小于平均流量时（泵轴转角由2至3段），排出管阻力较小，排出压力pd较低，空气室内的气体膨胀，使比按平均流量供应不足的部分液体（如图中面积dgfed所示），由空气室流向排出管，从而使排出管路中的流量接近均匀。图1-2 往复泵空气室的工作原理图 设空气室后虽然空气室和泵之间的流量仍不均匀，但空气室之外的排出或吸入管路中的流量比较均匀，这就减少了液流的惯性能头，使泵的排出或吸入压力波动显著减轻。当然，工作过程空气室中的气体体积是变化的，故空气室压力pr也在变，管路中的流量不可能绝对均匀

17、。但只要空气室中气体体积足够大，其体积和压力的相对变化率就小，流量脉动率或压力脉动率就可降低到允许范围内（通常要求0.5%4%，或1%5%）。我国国标规定船用立式双缸四作用电动往复泵空气室容量应大于液缸行程容积的4倍。 泵在正吸高下工作时吸入空气室中的压力比吸入液面低，工作中溶解在液体中的气体会不断逸出，使空气室中气体逐渐增多。故常将从空气室吸入的短管下端做成斜切口，于是当吸入空气室液面降低时，少量气体就可以不断随液体吸出，不致突然断流。吸入空气室的下端不能离进泵短管的管口太近，以免液体从吸入管直接进入泵缸使吸入空气室失效。 空气在液体中的溶解度随压力升高而增加，排出空气室内的气体会逐渐溶入液

18、体，从而空气量减少，稳压作用降低。当发现排出压力波动太大时，应通过使泵吸入气体的方法为排出空气室补气。往复泵常见故障分析及处理 泵正常吸入条件如下： （1）必须能造成足够低的吸入压力，否则液体根本吸不上来。不能造成足够低的吸压可能是泵内密封不良或元件损坏，也可能是吸入管漏气或吸口露出液面造成。 （2）吸口处的真空度不得大于泵的允许吸上真空度，否则泵内最低吸入压力可能低于所输送液体在其温度下所对应的饱和压力，液体就会汽化，使泵不能正常工作。吸入真空度过大是因为吸入条件太差（吸高过大、吸入液面压力太低或吸入管路阻力太大）。 为了减小吸入管路阻力损失，使用时应注意开足吸入管路的阀门，及时清洗吸入滤器

19、，防止吸入管路阻塞。油在吸入管中一般是层流，管壁粗糙度对阻力的影响不大；但油温越低，油的黏度越高，流动阻力就越大。水在吸入管中一般是紊流，管壁粗糙度大会使阻力增大；水温变化时水的黏度变化很小，对管路阻力的影响甚微，但水温高则泵的允许吸上真空度小，易使正常吸入条件（2）得不到满足。水温变化大的泵，如锅炉给水泵，当水温升高导致吸入失常时应采取措施，例如降低泵的转速或降低吸入水温。 液体进往复泵后压力进一步降低主要是泵阀及泵内流动阻力损失，以及活塞前半行程加速运动所造成。维持液体作加速运动的前后压力头之差称为惯性能头。往复泵内的最低压力出现在吸入行程之初的活塞面上，这是因为泵阀的启阀阻力比阀开启后的

20、阻力大得多，而活塞在行程之初的加速度又最大。如果这时活塞面上的压力低于液体在该温度的饱和压力，液体就会汽化而脱离活塞，当活塞回行时就会造成液击，这种现象称为“气穴现象”，这不仅会使泵流量减小，而且次数与泵转速吻合的液击会使压力表指针剧烈抖动，严重时导致泵部件和密封损坏。 泵正常排出条件如下： （1）必须能产生足够高的排出压力-主要取决于排出液面上的压力、排出高度和排出管路的阻力，做不到这点则多是因泵内元件损坏、内漏泄严重或吸入不正常。 （2）容积式泵的排出压力不超过额定排出压力，否则可能造成原动机过载，甚至使泵的密封或部件损坏。叶轮式泵工作扬程应不超过流量为零时的关闭扬程，否则不能排液。泵排压

21、过高若非排出液面压力或排出高度过大，则多是因排出阻力太大，使用中应开足排出管路的阀门，防止排出滤器堵塞。第二章 齿轮泵 图2-1所示外啮合齿轮泵中，相啮合的轮齿A、B使与吸口相通的吸入腔和与排口相通的排出腔彼此隔离。图2-1 外啮合齿轮泵的工作原理图1-主动齿轮；2-从动齿轮；3-泵体；4-吸口；5-排口 当齿轮按图示方向回转时，齿C逐渐退出其所占据的齿间，该齿间的容积逐渐增大，该处形成低压，于是液体在吸入液面上的压力作用下，经吸入管从吸口吸入。随着齿轮的回转，吸满液体的齿间转过吸入腔沿泵体内壁转到排出腔，依次重新进入啮合，齿间的液体即被轮齿挤出，从排口排出。由于齿轮始终啮合，而前、后端盖与齿

22、轮端面以及泵体内壁与齿顶的间隙都很小，故排出腔中压力较高的液体不会大量漏回吸入腔。普通齿轮泵反转其吸、排方向就相反。齿轮泵摩擦面较多，一般只用来排送有润滑性的油液。 在图2-2所示外啮合齿轮泵中，互相啮合的主动齿轮7和从动齿轮9分别用键安装在平行的主动转轴6和从动转轴8上，而轴6、8的两端则由滚针轴承10支承。齿轮的齿顶和端面分别被泵体2和前、后端盖3、1所包围。吸、排口d、e设在后盖1的轴向侧。齿轮泵主要的内漏泄途径是齿轮端面与前、后盖板（有的型号采用轴套）间的轴向间隙，漏泄量占总漏泄量的80%左右；其次是齿顶和泵体内侧的径向间隙，漏泄量占10%15%；此外，通过轮齿的啮合线也会有漏泄。泵体

23、2上铣有油槽c，将端面漏油引回吸入腔，可降低泵体与端盖间油压力，防止外泄。部分端面油可进入各轴承腔帮助润滑，漏往轴承腔的油又可经前、后端盖上铣有的油槽a、b吸回吸入腔。3只闷盖11和油封5可防止轴承腔漏入空气或向外漏油。图2-2 CB-B型外啮合式齿轮泵的结构图1-后盖；2-泵体；3-前盖；4-轴封套；5-油封；6-主动轴；7-主动齿轮；8-从动轴；9-从动齿轮；10-滚针轴承；11-闷盖；12-定位销 油封又叫旋转轴唇形密封圈，俗称皮碗轴封，适用于工作压力不高的旋转轴。它由弹性体、金属骨架和弹簧组成。弹性体由皮革、橡胶或聚四氟乙烯等制成，其内径比轴径略小，装在轴上靠内侧唇边的过盈量抱紧轴表面

24、。弹簧常置于弹性体内侧唇边的外缘，用以增加唇边与转轴间的接触压力，并补偿唇边的磨损，有的型式也可省去弹簧。包在弹性体内的骨架用来增加弹性体的机械强度和刚性。标准型油封耐压0.5 MPa，使用线速度15 m/s，油温120200，依所用弹性体的材料而不同。 油封简单、价廉，位置紧凑，拆装方便，对轴的振荡和偏心适应性好，最大漏泄量仅1滴/h，停机时不漏，但摩擦功率稍大。转轴或轴套与油封弹性体接触面的粗糙度应较小。安装时唇缘朝向油液侧，接触面应涂敷油液或油脂，可用专用工具推入，务必防止偏斜。图2-3所示为一种带月牙形隔板的可逆转内啮合齿轮泵。它可被用作压缩机曲轴随车带动的滑油泵，即使压缩机反转，油泵

25、吸排方向仍然不变。图2-3 带月牙形隔板的可逆转内啮合齿轮泵1-齿轮；2-月牙形隔板；3-齿环；4-销钉；5-盖板；6-底盘 图中齿环3与右侧的圆盘和泵轴做成一体；左侧的底盘6上有月牙形隔板2和与泵轴偏心的短轴，短轴上面套着齿轮1。当泵轴带齿环转动时，与齿环呈内啮合的齿轮随之转动，产生吸、排作用，工作原理与外啮合齿轮泵类似。底盘6背面圆心处有被弹簧压紧的钢球，帮助底盘与带齿环的圆盘贴紧；底盘背面还有一偏心的销钉4，卡在盖板5下半部的半圆形环槽内。 当泵轴逆时针旋转时，啮合齿的作用力传到底盘6的偏心短轴上，产生逆时针转向的转矩，使底盘转至其背面的销钉卡到半圆形环槽的右端为止；这时，齿轮与齿环的相

26、对位置如图中右上图所示，泵下吸上排。当泵轴改为顺时针转动时，啮合齿传至偏心短轴上的力产生顺时针转向的转矩，使底盘6转180°，直至其背面的销钉卡到半圆形环槽的左端为止；这时齿轮与齿环的相对位置变成图中右下图所示那样，泵的吸、排方向仍保持不变。 与外啮合齿轮泵相比，这种内啮合齿轮泵结构紧凑；吸油区圆心角大，吸入性能好；流量脉动小；啮合长度较长，工作平稳；还可采用特殊齿形或在齿环的各齿谷中开径向孔导油，显著减轻或消除困油现象，故噪声很低。其缺点是漏泄途径多，容积效率比外啮合式低。 图2-4所示转子泵是一种有摆线齿形的内啮合齿轮泵，其外转子2比内转子1多一个齿，两者的圆心O2、O1偏心，转

27、向相同，转速不同。转子相邻两齿的啮合线与前盖5、后盖6形成若干个密封腔。转轴3带内、外转子转动时，密封腔的容积发生变化，通过前、后盖上的吸、排口即可吸、排油。图2-4 转子泵1-内转子；2-外转子；3-转轴；4-泵体；5-前盖；6-后盖转子泵吸口的圆心角大，且为侧向吸入，不受离心力影响，故吸入性能好，允许高速运转；而且齿数少，工作空间容积较大，结构简单紧凑；此外，由于两个转子同向回转，且只差一个齿，故相对滑动速度很小，运转平稳，噪声低，寿命长。转子泵的缺点是流量和压力脉动较大；而且密封性较差，v较低。为了运转平稳，齿轮泵工作时在部分时间内相邻两对齿会同时处于啮合状态，它们与端盖间形成一个封闭空

28、间，其容积随齿轮的转动而改变，会产生困油现象。图2-5中（a）表示一对齿刚啮合时，前一对齿尚未脱开，它们之间形成的封闭容积V=VaVb。齿侧间隙使Va和Vb相通。当齿轮按图示方向回转时，如图（d）所示，Va逐渐减小，Vb逐渐增大，它们的总容积V先逐渐减小，当转到（b）所示对称位置时最小；再继续回转V逐渐增大，到前一对齿将脱开啮合的瞬间（如图（c）所示）V最大。封闭容积减小时其中油从密封间隙强行挤出，会产生噪声和振动，同时封闭容积中油压急剧升高，使轴承受到额外的径向力，功率损失增加；当封闭容积增大时其中油压下降，溶于油中的气体析出产生气泡，被带到吸入腔，使泵的容积效率降低，振动和噪声加剧。图2-

29、5 齿轮泵困油现象示意图 为消除困油现象，普遍采用的办法是在与齿轮端面接触的固定部件内侧加工出两个卸荷槽，如图（b）的虚线所示。容积当V最小时两对啮合齿的啮合点A、B正好在两卸荷槽的内边缘上，这时V与两个卸荷槽都不通。容积V达到最小值前逐渐减小时，始终通过右卸荷槽与排出腔相通，其中油液得以挤出；而齿轮转过图（b）所示位置，当容积V逐渐增大时，通过左卸荷槽与吸入腔相通，使油得以补入。中、高压齿轮泵齿侧间隙很小，当齿轮转过图（b）所示位置时，容积Va仍在继续减小，其中压力仍会升高，挤出油液产生的噪声和振动还是较大。为了更好地解决这个问题，可使同一端盖上的两个卸荷槽一起向吸入侧移过适当距离，这样就延

30、长了Va与排出腔相通的时间。当然，这同时也会推迟Vb与吸入腔相通的时间；由于齿侧间隙较小，Vb中的真空度会稍有增大，但影响很轻微。新生产的齿轮泵只在排油侧开设偏向中心线的卸荷槽，使封闭容积存在期间始终与排油卸荷槽相通，当封闭容积与吸油腔相通时正好脱离卸荷槽。这种不对称卸荷槽使齿轮泵噪声更低，对容积效率影响并不大，但不允许反转使用。 采用斜齿轮（或人字齿轮）的齿轮泵，当一端的一对齿进入啮合时如图2-5（a）所示，其所形成的封闭容积的另一端即将脱开如图2-5（c）所示，故可避免困油现象。 齿轮泵是靠齿间容积增大与缩小来产生吸、排，它与往复泵一样也属容积式泵，有某些类似的性能特点。但其工作部件是做回

31、转运动，径向力不平衡，漏泄途径多，密封性较差，结构上的差异使其有自己的特点： 1有一定的自吸能力，但不如往复泵。它虽然也能排送气体，在吸口形成一定程度的真空，但其排气时密封性很差，能形成的吸入真空度不大，故自吸高度一般不高。 2理论流量由工作部件的尺寸和转速决定，与排出压力无关，不允许关排出阀节流调节流量。齿轮泵每转的理论排量是主、从动齿轮全部有效齿间工作容积之和。当齿轮节圆直径、齿宽既定时，齿数少则齿间容积大，排量也就大，但流量均匀性差。 影响齿轮泵容积效率v的主要因素是密封间隙（齿轮端面的轴向间隙、齿顶的径向间隙及齿轮啮合线不严密处的间隙），另外，排压高、吸压太低、油黏度过大或过小都会使v

32、降低。转速一般和漏泄量无明显关系，转速低则流量小、v低；但转速过高会吸入困难。 齿轮泵的流量是连续的，但由于每瞬间挤入齿间的轮齿体积周期性地变化，故瞬时流量有脉动，噪声较大。齿数越少，流量脉动率越大。 3能达到的排出压力与工作部件尺寸、转速无关，主要取决于泵的密封性能和轴承承载能力。为了防止泵工作压力超过额定值，一般应设安全阀。 齿轮泵工作时会产生径向力。如图2-6所示，由于齿顶间隙的漏泄，齿轮外周的液体压力是从排出腔到吸入腔逐级降低的，液体压力的合力Fo大致上通过齿轮中心指向吸入端；而啮合齿因传递转矩而在主、从动齿轮上所产生的径向力Fm、Fm大小相同，方向相反。这样，主、从动齿轮所受径向力的

33、合力F1、F2方向不同，后者比前者大。齿轮泵工作时泵轴受径向力会使轴弯曲，轴承径向负荷加大。图2-6 齿轮泵的径向力示意图 高压齿轮泵一般在结构上采取以下措施： （1）采用密封间隙自动补偿装置。其中最常用的是轴向间隙补偿装置-在齿轮端面与泵体之间设浮动元件（轴套或侧板），工作时将排油引至浮动元件的外侧，使浮动元件贴向齿轮端面，自动补偿齿轮端面因磨损而增大的间隙。有些高压齿轮泵还同时设有径向间隙自动补偿装置。 （2）采取减小径向液压力的措施（例如采用圆周方向较窄的扁圆形排出口、减少齿数而缩短齿宽等）和采用承载能力高的轴承，并改善轴承的润滑和冷却条件。 4可由电动机直接传动，结构简单，价格低廉，易

34、损件少，工作可靠。 5摩擦面较多，仅适用于排送润滑性好的油类。 齿轮泵在船上一般被用作排出压力不高、流量不大以及对流量和排出压力的均匀性要求不严的油泵，如滑油泵、驳油泵等，高压齿轮泵可用作液压泵。 齿轮泵使用管理中主要注意事项如下： （1）电动机接线不要接错，否则会反转而使普通齿轮泵吸、排方向弄反。齿轮泵除专门设计的外，一般不许反向吸、排，因为可能吸、排口径不同或卸荷槽是非对称设计，也有的是设有按既定吸、排方向设计的安全阀或润滑轴承的泄油路径。 泵和电机应保持良好对中，联轴节不同心度一般应0.05 mm。由于泵轴工作时有弯曲变形，最好能使用挠性连接。 （2）齿轮泵虽有自吸能力，但启动前摩擦部件

35、的表面一定要有油，否则短时间的高速回转也会造成严重磨损。新泵初用前应灌油，拆修的泵装复时齿轮应浇油。 （3）不宜超出额定排出压力工作。否则会使原动机过载，轴承负荷过重，并使工作部件变形、磨损和漏泄增加（与吸、排压差成正比），严重时甚至造成卡阻。 （4）要防止吸入压力过低和吸入空气。当吸入真空度增加时，油中气体的析出量增加，容积效率会降低。若吸入真空度大于允许吸上真空度，会产生“气穴现象”。 不含轻馏分的油在工作温度范围内的饱和蒸气压很低，在通常吸入压力下不会汽化。但矿物油在常温和大气压下溶有6%12%的空气，压力低于某数值时溶于油中的气体会大量逸出，该压力称为空气分离压，它随液体种类和空气的溶

36、解量而异，温度高则空气分离压也高。当吸入压力低至泵内最低压力低于空气分离压时，油在低压区会析出许多气泡，使流量降低；当气泡随油来到高压区时，空气重新溶入油中，形成局部真空，四周的高压油液就会以高速流过来填补，产生液压冲击，并伴随剧烈的噪声，产生“气穴现象”。 吸入空气不但会使流量减少，而且是产生噪声的主要原因，故除保持吸入油面有足够高度外，还要防止吸入管漏泄。如果泵工作时噪声很大，可在吸入管各接口处逐个浇油检查，如果噪声下降，则说明该处漏气。 （5）所送油应保持合适的温度和黏度。油温太高或黏度太低则漏泄增加，还容易“产生气穴现象”；黏度过高同样也会使吸入困难，容积效率降低。 （6）应保持适当的

37、密封间隙。端面间隙对齿轮泵的自吸能力和容积效率影响最大，齿轮泵漏泄量与其立方成正比。 （7）低压齿轮泵对污染敏感度不高，而液压泵要求较高。 对齿轮泵常见故障的分析如下： 1启动后不能排油或流量不足 不能形成足够大吸入真空度的原因有： （1）密封间隙过大，内漏严重； （2）新泵及拆修过的泵齿轮表面未浇油，难以自吸； （3）泵转速过低（一般当n200300 r/min时，v太低，不能正常工作）、反转或卡阻； （4）吸入管漏气或吸口露出液面。 有较大吸入真空度而不能正常吸入的原因有： （1）吸高太大（液压泵一般 500mm）； （2）油温太低，黏度太大； （3）吸入管路阻塞，如吸入滤器脏堵或公称流量

38、太小、吸入阀未开等。 （4）油温过高或吸入油中的气泡太多，产生“气穴现象”。 属于排出方面的问题有： （1）排出管漏泄或旁通，安全阀或弹簧太松； （2）排出阀未开或排出管滤器堵塞，安全阀顶开。 2工作噪声太大 原因可分为两类： （1）液体噪声，是由于漏入空气或产生“气穴现象”而引起，后者可见前条； （2）机械噪声，可能是与原动机对中不良、滚动轴承损坏或松动、安全阀跳动、齿轮磨损严重而啮合不良、齿轮在轴上的键松动、泵轴弯曲或因加工、安装不良引起泵内机械摩擦等。 3泵磨损太快 主要原因有： （1）油液含磨料性杂质； （2）长期空转； （3）排出压力过高，泵轴变形严重；（4）装配失误引起中心线不正。

39、 机械轴封是旋转轴广泛使用的一种密封方式，图3-2示出其典型结构。它的动密封面由静环2和动环3构成，它们的材料通常分别由硬质材料（金属、硬质合金或陶瓷材料等）和软质材料（浸渍过金属或树脂的石墨、有充填物的塑料等）做成。静环与端盖间的密封靠静环密封圈1来实现。动环则靠弹簧6通过弹簧座5、动环密封圈4压紧在静环上，靠密封圈的摩擦力随轴一起旋转。动环和静环的密封圈是机械轴封的辅助密封元件。图3-2 机械轴封1-静环密封圈；2-静环；3-动环；4-动环密封圈；5、7-弹簧座；6-弹簧 机械轴封将动密封面做成了能自动补偿的动环与静环间的端面密封。其主要优点是： （1）密封性能好。 （2）使用寿命长。安装

40、和使用条件恰当时，使用期应不短于一年。 （3）摩擦功耗少，仅为软填料密封的1/51/3。 （4）轴或轴套基本不被磨损。 （5）适用范围广。 选用不同的结构设计和密封材料，可分别适用于高温、高压及有毒或有腐蚀性等各类流体。但机械轴封使用条件要求较严，而且静环与动环间必须实现液膜润滑，如泵送的液体有悬浮固体颗粒，则须采用特殊设计。此外，机械轴封价格较贵。 密封型双螺杆泵螺旋的常用齿形由渐开线和摆线组合而成。若螺杆的螺旋表面用渗氮处理，轴颈表面镀铬，则即使输送含固体微粒的液体也能可靠工作。 图3-3所示为卧式非密封型双螺杆泵。它采用的主、从动螺杆9、10是两根直径相同、单头螺旋、齿形为矩形或梯形的螺

41、杆，有两段长度相等、旋向相反的螺纹，工作时液体从螺杆两端吸入，从中部的排口排出，可使轴向液压力基本平衡，而径向液压力由轴承承受。停用时泵内能存液，以便再启动时保持良好的自吸能力。这种螺杆不能形成连续的啮合线将吸、排端完全隔开，为减少漏泄需增加螺旋的导程数以增加漏泄路径长度，为使螺杆不致太长只好减小螺旋升角，从而导致螺杆自锁；故这种泵螺杆间传递扭矩需依靠一对同步齿轮，其主、从动螺杆彼此不接触，相互之间及与泵体之间的间隙靠同步齿轮和轴承来保证，长期工作螺杆也磨损甚少。这种泵的同步齿轮13和滚动轴承2、12装在泵体8外面，设有单独的润滑系统，属外轴承式。它既能输送润滑性液体，也能输送非润滑性和含固体

42、杂质的液体；即使干转也无磨坏螺杆的危险。螺杆两端共设有四个填料函6，其软填料5之间设有截面为H形的液封环，吸入压力低于大气压时可将排出液体引入填料函，润滑和冷却填料。只输送润滑性液体的双螺杆泵可将同步齿轮和滚动轴承装在泵体内部，仅须设一处轴封，称为内轴承式。图3-3 双螺杆泵1-压盖；2、12-滚动轴承；3、11-填料函；4-填料压盖；5-填料；6-填料函本体；7-衬套；8-泵体；9、10-主、从动螺杆；13-同步齿轮；14-齿轮箱；15-安全阀 双螺杆泵的过流面积与螺杆根圆与顶圆半径比r/R、导程和齿形有关。在保持泵缸直径不变的情况下换用导程或半径比r/R不同的螺杆，可获得不同的流量。半径比

43、（螺纹深度）减小虽可增加流量，但会使螺旋面之间的间隙增大，使容积效率V降低，仅适合排送排出压力较低或黏度较高的液体。螺杆泵 图3-4示出单螺杆泵的结构图。其螺杆1用金属制成，属单头螺纹。泵缸2由丁腈橡胶制成，内表面呈双头螺纹。螺杆和泵缸的啮合也能将吸、排口完全隔断，属于密封型螺杆泵。当泵运转时，螺杆与泵缸之间与右端吸口相通的工作容积不断增大而吸入液体，然后形成与吸口隔离的封闭容腔，继而左移与排口相通，该空间容积又不断减小而排出液体。单螺杆泵导程数较少，密封性稍差。图3-4 单螺杆泵的结构图1-螺杆；2-泵缸；3-万向轴；4-传动轴；5-轴承；6-填料函；7-小活塞；8-弹簧；9-挠性保护套；1

44、0-销轴；11-销轴套；12-注油口 单螺杆泵运转时泵缸和传动轴4的轴线位置不变，而螺杆轴线相对于泵缸轴线则按与螺杆相反转向做圆周运动，故主动轴与螺杆间需设万向轴3。为保护万向轴连接部分不受工作液体侵蚀，通常设有起隔离作用的挠性保护套9，如图3-4（b）所示。万向联轴节的销轴10与轴套11间的润滑，靠从注油口12向联轴节内注入润滑脂来保证。注油时小活塞7克服弹簧8的张力移动，让出空间存油；以后靠弹簧推活塞挤出润滑脂补充其损耗。 螺杆泵的受力分析如下： 1轴向力 三螺杆泵在尚未开始排液的空转期间，主动螺杆通过棱边的啮合线向从动螺杆传递转矩以克服其摩擦扭矩，这时传给从动螺杆的力会产生指向排出端的轴

45、向力。而在开始排送液体后，会因螺杆两端液压力不同而产生指向吸入端的轴向推力，主动螺杆所受轴向液压力比从动螺杆大。 为了平衡螺杆的轴向力，常用的措施有： （1）工作压力小于1.6 MPa的泵，在轴向推力较大的凸螺杆上设止推轴承，而凹螺杆则靠螺杆端面承受轴向力。 （2）每根螺杆都由两段长度相等、旋向相反的螺旋组成，泵从两端吸入，中间排出。这样不仅可平衡轴向力，同时还可降低吸入流速，改善吸入性能，适用于大流量泵。 （3）采用液力平衡装置。如图3-1所示，凸螺杆在排出端带有平衡活塞2，其背后设泄油管19将漏油泄回吸入腔，保持低背压。于是平衡活塞受向上的作用力，可将螺杆所受的大部分轴向力平衡。此外，在凸

46、螺杆中央还钻有油孔，将排出端的压力油引到各螺杆下端的平衡轴套9、10之中，产生向上的平衡力。此外，泵还装有推力垫圈1、8和推力垫块12，以弥补液力平衡系统可能出现的平衡力不足。图3-1 立式三螺杆泵1、8-推力垫圈；2-平衡活塞；3、5-从动螺杆；4-主动螺杆；6-泵体；7-缸套；9、10-平衡轴套；11-盖板；12-推力垫块；13-端盖套筒；14、17-弹簧；15-调节螺杆；16-调压阀阀体；18-调节手轮；19-泄油管 2径向力 图3-5为螺杆的横截面图。图中画点的容腔内液体压力高于无点的容腔。由图可见，作用于凸螺杆的径向液压力完全平衡；空转时两根凹螺杆对凸螺杆的作用力也对称。因此立式螺杆

47、泵凸螺杆无论在空转或是排油时，径向力都完全平衡，工作时不会弯曲，对轴承也不产生径向力。图3-5 三螺杆泵的径向液压力 凹螺杆只有一边啮合，由图3-5可见，同一截面处两边凹槽中的液压力不同，因此，凹螺杆排液时会产生径向力。两根凹螺杆所受径向力大小相同、方向相反，由衬套工作面承受，比压不大，对凹螺杆的磨损和变形影响甚微。 3转矩 螺杆泵空转期间，主动螺杆向从动螺杆直接传递转矩，本身也会受反作用力产生阻碍其转动的阻转矩。在排液时，主动螺杆螺旋面所受的液压力除产生指向吸入端的轴向力外，还将产生切向分力，形成阻转矩。 螺杆泵开始排液后，从动螺杆凹槽中承受液压力的上螺旋面面积比下螺旋面略大，油液除产生指向

48、吸入端的轴向力外，还能产生一个正好可克服凹螺杆摩擦扭矩的转矩。这样，泵工作时凹螺杆不靠凸螺杆直接传递转矩驱动，而是通过压力油驱动，啮合线的磨损极其轻微。 螺杆泵属回转式容积泵，具有容积式泵的共同性能特点。它有自吸能力；其理论流量取决于运动部件的尺寸和转速，不能用节流法关小排出阀调节流量；所能产生的排出压力与运动部件的尺寸和转速无直接关系，主要受密封性能、结构强度和原动机功率的限制，应设安全阀。同时它又具有回转泵无须泵阀、转速高和结构紧凑的优点。 此外，螺杆泵还有以下优点： （1）不困油，流量均匀，工作平稳，噪声和振动很轻。 （2）吸入性能好。因为从轴向吸入液体不受离心力妨碍，故允许吸上真空度高

49、。 （3）流量范围大。 （4）三螺杆泵轴承不受径向液压力，而且密封性好，v高，故额定排压可高达20 MPa。单螺杆泵和非密封型双螺杆泵轴承受径向液压力作用，额定排压不宜太高。 （5）对所送液体搅动少，水力损失很低，故适用的黏度范围宽。除三螺杆泵适合输送润滑性好的清洁油类外，单螺杆泵、双螺杆泵可输送非润滑性或含固体杂质的液体。 （6）零部件少，重量和体积相对较小，磨损轻，维修工作很少，使用寿命长。螺杆泵的缺点是螺杆轴向尺寸较长，刚性较差；加工工艺要求较高，价格比一般其他回转泵贵。 三螺杆泵在船上常用作主机的滑油泵、燃油泵，以及货油泵、液压泵。因其管理简单可靠，近年来使用范围有所扩大，有的用它取代

50、齿轮泵作驳油泵。单螺杆泵多用作油水分离器的污水泵、废物焚烧炉的输送泵、粪便输送泵、渣油泵、污油泵，也可作海水泵和甲板冲洗泵等。双螺杆泵除用作各种油泵外，也可用作压载泵、消防泵、卫生水泵和锅炉给水泵等。 螺杆泵使用管理中主要注意事项如下： （1）螺杆泵虽有自吸能力，但除非密封性双螺杆泵以外，也和齿轮泵一样应防止干转，以免螺杆和缸套的工作表面严重磨损；单螺杆泵如断流干转，则橡胶制成的泵缸很快会烧毁。 因此，初次使用或拆检装复后，应向泵壳内灌入所排送的液体。工作中应严防吸空。停用断电后，应等泵停转再关吸入阀，以免泵内液体被吸走。 （2）三螺杆泵应排送洁净液体，较大的机械杂质可能使泵缸衬套和螺杆外圆面

51、拉伤。吸入管路必须装滤器，使用中应及时清洗。 （3）螺杆泵一般都有固定的转向，反转会使吸、排方向改变，推力平衡装置就会失去作用。 （4）螺杆泵启动时一般应先将吸、排截止阀全开。在低温环境中启动螺杆泵应先将调压阀（见图3-1）松开旁通，待泵壳随油温一起升高至工作温度后，再将调压阀调至要求值；低温环境下高压排油因螺杆随油温升高膨胀速度比泵壳快，容易发生擦伤。但不许长时间全关排出阀，通过调压阀回流运转，也不应靠调压阀大流量回流使泵适应小流量的需要，否则节流损失严重，会使所排液体温度升高太多，甚至使泵高温变形而损坏。图3-1 立式三螺杆泵1、8-推力垫圈；2-平衡活塞；3、5-从动螺杆；4-主动螺杆；

52、6-泵体；7-缸套；9、10-平衡轴套；11-盖板；12-推力垫块；13-端盖套筒；14、17-弹簧；15-调节螺杆；16-调压阀阀体；18-调节手轮；19-泄油管 双泵并联备用时，如果在供油不能中断的情况下（例如主机滑油泵）须换备用泵，出口又未设单向阀，可只开备用泵吸入阀，将其调压阀调松后轻载启动，然后将调压阀调紧至泵排压达到工作压力后，再开排出阀参与排油；停另一台泵时可边关排出阀边调松调压阀。 （5）螺杆较长、刚性较差，在拆装、存放时应防止弯曲变形。较大的泵安装时重心线尽可能通过船体肋骨。吸、排管路应固定牢靠，并与泵的吸、排口对中，以免强行牵动泵体。泵的联轴节应对中良好。螺杆拆装起吊时要防

53、止受力弯曲。较长的备用螺杆应垂直固定存放，以免放置不平而变形。使用中应防止油温过高，以免螺杆因膨胀而顶弯。 （6）油温太低、黏度过高及吸入滤器堵塞造成泵吸入真空度过大，或吸油带入大量空气，都会导致气穴现象，产生液体噪声。联轴节对中不良或泵过度磨损，也会引起工作噪声。 （7）机械轴封是较精密的部件，拆装时要防止损伤密封元件。安装时应在轴或轴套上涂上滑油。按正确次序装入各旋转件后，可用以下方法检查动环的密封环松紧合适否：用手推压动环使弹簧压缩，松手后动环应能靠弹簧力缓缓滑出。太松则漏泄量会过大；太紧则主密封面磨损后动环不能自动滑出，达不到间隙补偿的效果。离心泵 图4-1所示为单级蜗壳式离心泵。工作

54、时，预先充满在泵中的液体随叶轮1一起回转，产生离心力，从叶轮中心向四周甩出，在叶轮中心处形成低压，液体便在吸入液面气体压力的作用下由吸入接管4被吸进叶轮。从叶轮流出的液体压力和速度都比进叶轮时增大许多，蜗壳的蜗室8将它们汇聚，平稳地导向扩压管5，流道截面逐渐增大，液体流速降低，大部分动能变为压力能，然后进入排出管。叶轮不停地回转，液体的吸、排便连续地进行。图4-1 单级蜗壳式离心泵1-叶轮；2-叶片；3-泵壳；4-吸入接管；5-扩压管；6-泵轴；7-固定螺帽；8-蜗室 经理论推导，液体流过离心泵叶轮后所产生的理论扬程Ht可用扬程方程式求出 方程右边最后一项表示液体流经叶轮后因绝对速度c增加而提

55、高的速度头；前两项即液体所增加的静能头（主要是压力头），其中第一项是离心力所做的功（圆周速度u增加），占绝大部分，第二项是因从叶轮进口到出口叶片流道截面扩大，相对速度w降低转变成的静能头。 大多数离心泵液体是径向进入叶轮，经过数学推导可得到扬程方程式的另一种表达式图4-2 叶片出口角对理论扬程的影响 由扬程方程式可得出以下结论： （1）离心泵所能产生的扬程主要取决于叶轮直径和转速。泵的理论关闭扬程（流量为0的扬程）为，靠增大叶轮转速或外径来提高扬程受到限制，要进一步提高扬程须采用叶轮串联的多级泵。 （2）离心泵的扬程随流量而变，并与叶片出口角2有关。采用径向叶片即2=90°时，见图4

56、-2（a），cot2=0，Ht与c2r无关，即扬程与流量的改变无关；采用后弯叶片即290°时，见图4-2（b），cot20，流量增大则Ht减小；采用前弯叶片即290°时，见图4-2（c），流量增大则Ht增加。 可见，尺寸和转速相同的离心泵，叶片出口角2越大则能达到的扬程越高。但图4-2所示的是理论扬程Ht。实际上2越大，出口速度c2也越大，扬程中速度头所占比例较大，动能在扩压管中转换为压力能的水力损失较大；而且前弯叶片流道更弯曲，流动的水力损失也大。总之，采用前弯叶片虽比后弯叶片所能达到的扬程要高些，但功率要大得多，水力效率低。故离心泵普遍采用效率较高的后弯叶片。 （3）离心泵的理论扬程与所送流体的性质无关。在扬程方程式中，并没有反映所送流体性质的