第一章 往复泵

1、Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 1第一章第一章 往复泵往复泵一、往复泵的主要结构往复泵是一种容积式泵，利用活塞或柱塞在泵缸内的往复运动来输送液体泵缸、活塞、吸入阀、排出阀、曲柄连杆机构第一节 往复泵的结构和工作原理Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 2行程：活塞左、右死点（上、下死点）间的距离二、往复泵的工作原理活塞或柱塞在原动机的驱动下，在泵缸内作往复运动吸入行程：工作容积增加，缸内压力下降，吸入阀打开，排出阀关闭，液体进入缸内。排出行程：工作容积减

2、少，缸内压力增加，吸入阀关闭，排出阀打开，液体排出泵缸。Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 3三、往复泵的类型往复泵分类结构形式分驱动方式分泵缸中心线分有效行程分活塞式：活塞环密封，流量大，压头低柱塞式：密封长度大，流量小，压头高直动式：气体、液体和蒸汽驱动。机动式：电动机、柴油机驱动手动式：人力驱动卧式：泵缸中心线与安装平面平行立式：泵缸中心线与安装平面垂直单作用：两个行程，一次吸入，一次排出双作用：两个行程，两次吸入，二次排出差动式：两个行程，一次吸入，二次排出Marine Auxiliary MachineryMari

3、ne Auxiliary Machinery 4双作用往复泵双作用往复泵Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 5第二节第二节 流量和流量不均匀度流量和流量不均匀度一、平均理论流量和容积效率1、平均理论流量QTSnIDQT241=（1）单作用泵缸（2）单缸双作用SnIdDQT）（22-241=D :活塞直径，S :工作行程， n : 活塞每分钟往复次数，I: 泵缸数d : 活塞杆直径2、容积效率v：表示泵流量损失的多少TTTTQQQQQQQ-1=-=vMarine Auxiliary MachineryMarine Auxili

4、ary Machinery 6Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 7QQT ?吸入阀和排出阀开、闭迟缓阀与阀座、活塞与泵缸、活塞杆与填料函间的泄漏进入的、溶解在液体中的气体分离占据泵缸空间高压下液体压缩影响等因素往复泵的容积效率与活塞在单位时间内的往复次数、液体性质、泵的工作压力以及泵的制造和装配质量有关额定流量（m3/h)30300容积效率()85-9090-9595-99Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 8二二 、瞬时流量、瞬时流量Qi 和流量不均匀

5、度和流量不均匀度 Q1.1.瞬时流量瞬时流量Q Qi i ：表示泵在某一时刻的流量。：表示泵在某一时刻的流量。Q Qi i = Av = Avi i（v vi i：活塞的瞬时速度）：活塞的瞬时速度） v vi i = v = vB B = v = vc c （v vB B: :十字点十字点B B的速度的速度;v;vc c: :曲柄端点在中心线上的投影。曲柄端点在中心线上的投影。 简化条件：连杆长度与曲柄半径之比简化条件：连杆长度与曲柄半径之比R/L0.2R/L0.2。）。） 则：则：x xc c= R Rcos= R Rcos = R = R（1- cos1- cos ） 所以所以v vi i

6、 = v = vc c= dx= dxc c/dt = Rsin/dt = Rsin d d /dt =R/dt =R sinsin Q Qi i = Av = Avi i = AR = AR sinsin 单缸单作用往复泵瞬时流量单缸单作用往复泵瞬时流量Q Qi i 按正弦规律变化按正弦规律变化Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 9电动往复泵瞬时速度分析图Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 10多缸往复泵瞬时理论流量曲线如何计算多缸往复泵瞬时理论流量曲线

7、？如何计算多缸往复泵瞬时理论流量曲线？Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 11TiQQQmax=RnAnARASnARQ=22=122Q2 2 流量不均匀度流量不均匀度 Q Q：表示泵流量不均匀的程度。：表示泵流量不均匀的程度。Qimax：最大瞬时流量计算不同缸数的Q单缸单作用 双缸单作用 Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 12Q的变化规律：不是按缸数增加单调减少，而是按1、3、5、7或2、4、6、8减少。奇数QPPv v液液。 P Pv v液液与与T

8、T液液有关，有关，T T液液越高，越高， P Pv v液液也越高，越容易发生汽蚀。也越高，越容易发生汽蚀。例：水的温度为100 时，它的Pv液=Pa，这时即往使复泵本身具有自吸能力，也无法在HB0的条件下正常工作。水温5102030405060708090100饱和压力mH2O0.090.120.240.430.751.262.033.184.837.1510.33Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 18（2）几何安装高度对吸入性能的影响HB越大，活塞表面真空度也越大，就越容易发生汽蚀，为了保证泵正常的吸入性能，必须使HB尽

9、可能的低。例：船上的某些泵，如锅炉给水泵，因其水温较高，常将泵装在吸水液面以下的位置，即HB0，该泵需在一定的灌注高度下工作，以防止发生汽蚀。Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 19（3）原动机转速对吸入性能的影响吸入过程中，活塞表面压力主要受不稳定流动惯性力的影响，而不稳定流动惯性力主要是由原动机转速产生的。限制了原动机的转速即限制了不稳定流动惯性力可以用下式计算出活塞往复运动的最高转速nRALAphHpnttvwBa）（-30往复泵转速一般在200300r/min,最高在500r/min左右Marine Auxiliar

10、y MachineryMarine Auxiliary Machinery 20三、排出过程分析排出过程中，P活塞的变化主要受液体惯性力的影响，并且在排出行程刚开始时， P活塞达到最高值水击现象：由于液体动量的急剧变化（流量或流速）引起管道内压力的急剧变化，好似液体重击在物体上。水击现象排出管路很长原动机转速较高活塞面积较大液流不连续噪声、管路振动管路内压力急剧变化Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 21四、空气室为改善往复泵的工作，应减小不稳定流动惯性力，或使吸入管和排出管的流动尽量均匀。设置空气室可以减小不稳定流动惯性力

11、，可以使流动均匀。空气室结构：密闭的金属容器，上部充满空气空气室分类吸入空气室排出空气室Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 221.吸入空气室吸入空气室设置在泵的吸入口处，其将吸入管分为两段，靠近泵吸入口处的一段为短管，另一段为长管短管内，液体的流动没有改变，但因管道短，总的惯性力较小，对泵的吸入过程影响较小定期从吸入空气室中抽出气体定期从吸入空气室中抽出气体（哪里来的气体（哪里来的气体?)?)长管内，Q泵 时，因Hw ，使Q长管 ，短管吸入存贮在空气室中的液体；Q泵 时， Hw 降低，使Q长管 ，液体存储在空气室中。这样使

12、Q长管趋于均匀，大大降低长管内的惯性力，改善吸入性能。Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 23Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 242 排出空气室排出空气室空气量会减少排出空气室空气量会减少( (为什么会减少？为什么会减少？) )空气室和泵之间的流量不均匀，空气室之外的管路流量均匀排出空气室作用：降低排出流量和排压波动波动，防止水击现象吸入空气室作用：降低吸入流量和吸压波动波动，防止汽蚀现象在排出过程中，Q泵 时，因Hw ，液体部分被存贮在排出空气室；Q

13、泵 时，被存贮的部分液体排出。这样，使排出管内的流动趋于均匀，降低了排出管内的惯性力Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 25第四节第四节 特点和性能曲线特点和性能曲线往复泵特点具有较强的自吸能力：启动时不需要灌水，几何安装高度较大具有较高的压头：压头与负载、轴功率、零件强度和密封条件有关，与流量无关。启动前应把排出阀完全打开，同时设有安全阀理论流量与工作压头无关高压头、小流量下效率较高流量不均匀（有脉动），工作时会产生振动、冲击和噪音。不宜输送含有固体颗粒的液体（必需安装滤器）Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 26二、性能曲线以曲线的形式将泵性能参数间的关系表示在一定的坐标上称为泵的性能曲线往复泵，其压头随工作条件而变化，而流量、效率和功率随压头而变化。因此，往复泵的性能曲线是：流量 压头效率 压头轴功率 压头Marine Auxiliary MachineryMarine Auxiliary Machinery 27H-HQ-HNb-HO、Nb、Q往复泵性