船用泵和油马达

1、轮机概论Introduction to Marine Engineering第四章 船用泵和油马达 1 第四章 船用泵和油马达Chapter 4 Marine Pump and Hydraulic Motor 主要内容：介绍了船用泵的功用和分类，泵的性能参数，容积式泵，叶轮式泵，低速大扭矩油马达的结构、工作原理和特性。1轮机概论Introduction to Marine Engineering 2 第一节 船用泵概述Section 1 Introduction to marine pump一、泵的功用和分类泵 (Pump)：用来提高液体机械能(位能、动能、压力能)并输送液体的设备。(Pote

2、ntial energy, kinetic energy, pressure energy)1.船舶通用泵(General purpose pump)2.船舶动力装置用泵(Pump for marine power plant)3.船舶辅助机械用泵(Pump for auxiliary machinery)4.船舶专用泵(Special purpose pump)按用途分类：第四章 船用泵和油马达2轮机概论Introduction to Marine Engineering 3 1.容积式泵(Positive displacement pump)：通过运动部件的位移使泵工作空间容积发生变化来吸

3、排液体，把机械能传给液体达到输送液体的目的。按工作原理分类：往复式(Reciprocating)回转式(Rotary)活塞泵(Piston pump)柱塞泵(Plug pump)齿轮泵(Gear pump)叶片泵(Vane pump)螺杆泵(Screw pump)单螺杆泵(Single-screw pump)双螺杆泵(2-screw pump)三螺杆泵(3-screw pump)单作用叶片泵(Single-effect)双作用叶片泵(2-effect)外齿轮泵(External gear pump)内齿轮泵(Internal gear pump)第四章 船用泵和油马达3轮机概论Introduc

4、tion to Marine Engineering 4 2.叶片(叶轮)式泵(Impeller pump)：通过工作叶片带动液体高速转动，使液体的能量增加，然后再将动能转换为压力能，从而完成吸排液体的作用。离心泵(Centrifugal pump)轴流泵(Axial flow pump)漩涡泵(Regenerative pump)3.喷射泵(Ejection pump)：通过喷射工作流体所产生的高速射流，吸引周围流体，进行动量交换，把动能传给输送的液体，再将动能转换为压力能，从而达到输送流体的目的。水射水泵(Water ejection pump)水射真空泵(Water injector)蒸

5、汽喷射泵(Steam inducer)空气喷射泵(Air inducer)4.电磁泵(Electromagnetism pump)：利用电磁力输送液态金属的泵，用于原子能船锅炉的循环泵。第四章 船用泵和油马达4轮机概论Introduction to Marine Engineering 5 性能参数：为了表征泵的性能和完善程度以便选用和比较，通常把流量、压头、转速、功率、效率等称为泵的性能参数。二、泵的性能参数1.流量(Flow)：单位时间内输送流体的量。质量流量G、体积流量Q：G=Q kg/s2.扬程(Head)：单位重量液体通过泵后所增加的机械能，m。p2/gpdpspa/gz2zz1z(

6、pc pa)/gh1h2H包括位能(Z)、动能(v2/2g)、压力能(p/g)。(m)(m)水力阻力吸排液面高度差吸排液面压力差第四章 船用泵和油马达5轮机概论Introduction to Marine Engineering 6 3.转速(Revolution)：泵轴单位时间内的回转数，r/min。4.功率和效率(Power, Efficiency)输出功率(有效功率)Pe(Effective Power)：液体得到的功率。输入功率(轴功率)P(Shaft Power)：原动机传给泵轴的功率。配套功率Pm：原动机的输出功率。PM=KMP有效功率轴功率配套功率Pe=gQH (W)效率：输出功

7、率和输入功率之比。 =Pe/P (%)The end of section 1第四章 船用泵和油马达6轮机概论Introduction to Marine Engineering 7 第二节 容积式泵Section 2 Positive displacement pump一、往复泵1.往复活塞泵单缸单作用单缸双作用三缸三作用第四章 船用泵和油马达7轮机概论Introduction to Marine Engineering 8 第四章 船用泵和油马达M/V TianhuaiMAM Lab.8轮机概论Introduction to Marine Engineering 9 流量和容积效率：理论流

8、量：Qt=60KASn m3/hA-活塞的有效工作面积，m2；K-泵的作用次数；S-活塞的工作行程，m；n-转速，r/min；泄漏原因：泵阀、活塞环、填料；泵阀迟滞；空气漏入。实际流量：QQt容积效率：实际流量和理论流量之比。v=Q/Qt第四章 船用泵和油马达9轮机概论Introduction to Marine Engineering 10 往复泵的特点：(1)有自吸能力。泵起动后能把泵缸、水阀箱以及吸入管内的空气逐步抽除并将其排出，继而吸上液体，进入正常工作，这种能力称为往复泵的自吸能力(Self-priming capability)。(2)可以产生很高的压头。排出压力取决于仅取决于外界

9、负荷，与泵的尺寸、转速、作用次数无关。额定排出压力取决于原动机功率、泵的强度、密封性能。排出端设安全阀。(3)理论流量与压头无关，实际流量因压头增加而下降。(4)输送液体不均匀。为降低排压波动，采用多作用泵或设置空气室加以解决。(6)液体含有固体杂质，泵阀易摩擦和垫起。设吸入滤器。(5)转速不能太高。(7)结构复杂、易损件多。第四章 船用泵和油马达10轮机概论Introduction to Marine Engineering 11 2.径向柱塞泵(Radial variable pump) 第四章 船用泵和油马达1-油缸体 2-柱塞 3-滑履 4-浮动环 8-配油轴 9、10-吸排口柱塞个数

10、为奇数：7, 9, 11, 13浮动环偏心距大小方向改变泵的流量改变吸排方向流量：m3/min11轮机概论Introduction to Marine Engineering 12 第四章 船用泵和油马达3.轴向柱塞泵(Axial variable pump) 1-泵轴 2-配油盘 3-缸体 4-柱塞 5-斜盘 6-配油口 7、8-吸排口 9-泵体工作原理流量：12轮机概论Introduction to Marine Engineering 13 第四章 船用泵和油马达轴向柱塞泵实例(CY14-1)Pump constructionSymbol13轮机概论Introduction to Mar

11、ine Engineering 14 第四章 船用泵和油马达二、齿轮泵(Gear pump) 1.外齿轮泵(External gear pump) 外齿轮泵工作原理吸排方向取决于转向，脱开啮合的一侧与吸入管连通，插入啮合的一侧与排出管连通。理论上，转向改变，吸排方向改变。1-主动齿轮 2-从动齿轮 3-泵体 4-吸入口 5-排出口14轮机概论Introduction to Marine Engineering 15 第四章 船用泵和油马达2.内齿轮泵(Internal gear pump) 内齿轮泵工作原理1-齿轮 2-月牙形隔板 3-齿环 4-销钉 5-盖板 6-底盘泵轴转向改变，靠啮合齿作

12、用力使隔板转过180，吸排方向不变。齿轮比齿环齿数少，齿轮与齿环转向相同，齿轮比齿环转速大。 15轮机概论Introduction to Marine Engineering 16 第四章 船用泵和油马达齿轮泵的特点(1)吸排方向取决于泵轴的回转方向;(2)有自吸能力，但因间隙较多，不如往复泵;(3)理论流量与压力无关，由工作部件尺寸和转速决定;(4)额定压力与转速、尺寸无关，取决于轴承强度、电机容量、密封性能;(5)流量连续，但有脉动 ;(6)结构简单，易损件少，直接驱动,高速回转;(7)因磨擦面较多，故适用于排送具有润滑性的油类;应用：滑油泵、驳油泵、液压传动中的供油泵等。16轮机概论In

13、troduction to Marine Engineering 17 第四章 船用泵和油马达三、叶片泵(Vane pump) 1.双作用叶片泵(2-effect vane pump) 转子转一周，完成两次吸、排，因此是双作用泵。作用在转子上的液压力完全平衡，所以双作用叶片泵属于卸荷式叶片泵。17轮机概论Introduction to Marine Engineering 18 第四章 船用泵和油马达双作用叶片泵结构1-滚针轴承 2-吸油配油盘 3-传动轴 4-转子 5-定子 6-泵体 7-排油配油盘 8-球轴承 9-叶片18轮机概论Introduction to Marine Enginee

14、ring 19 第四章 船用泵和油马达2.单作用叶片泵(Single-effect vane pump)1-转子 2-定子 3-叶片 4-泵体转子转一周，完成一次吸、排，因此是单作用泵。转子和轴承承受不平衡的径向液压力，所以单作用叶片泵属于非卸荷式叶片泵。The end of section 219轮机概论Introduction to Marine Engineering 20 第三节 叶轮式泵Section 3 Impeller pump一、离心泵(Centrifugal pump)离心泵用以产生吸排液体的主要部件是具有叶瓣的叶轮。当叶轮回转时，充满在叶轮中的液体被带动做高速旋转而获得离心

15、力，从进口流向出口。第四章 船用泵和油马达Principle of a centrifugal pump at zero flowBucket behavior if a hole is put in its base. As viewed by a stationary observer.20轮机概论Introduction to Marine Engineering 21 离心泵结构：第四章 船用泵和油马达单级蜗壳式离心泵(Single stage volute centrifugal pump)1-叶轮(Impeller)2-叶片(Blade)3-泵壳(Shell)4-吸入接管(Inle

16、t connection)5-扩压管(Diffuser)6-泵轴(Shaft)7-固定螺帽(Locking nut)8-蜗室(Volute chamber)21轮机概论Introduction to Marine Engineering 22 离心泵实例：第四章 船用泵和油马达立式离心泵(Vertical type)离心泵(Horizontal type)叶轮(Impeller)22轮机概论Introduction to Marine Engineering 23 离心泵定速特性曲线()： 第四章 船用泵和油马达Q/(L/s)706662585401020304050681012H/m/%P/

17、kWHP(1)QH曲线是选择和使用离心泵的主要依据。流量则压头，流量则压头。(2)QP曲线是合理选择原动机功率和泵起动方式的依据。P随流量的而。Q=0，P最小，关闭排出阀起动。(3)Q曲线是判断离心泵工作经济性的依据。力求使泵处于高效率区工作。定速特性曲线：在一定转速下测定的H-Q，P-Q，-Q特性曲线。23轮机概论Introduction to Marine Engineering 24 离心泵优点：第四章 船用泵和油马达(1)供液均匀，工作平稳，流量容易调节；(2)重量轻而外形尺寸小；(3)能与高速原动机直接相连而无需减速机构；(4)对杂质不敏感，易损件少，能输送多种液体；(5)结构简单紧

18、凑，工作可靠，易于管理和维修。离心泵缺点：主要缺点是没有自吸能力，启动前必须引水(Priming)，或附加自吸装置。普通离心泵可通过丰富的操作经验完成“自吸”。离心泵应用：水泵(循环水泵、冷却水泵、凝水泵、给水泵、饮用水泵、卫生水泵、压载水泵、舱底水泵、消防水泵)，油泵(货油泵、主机滑油泵-特殊叶轮)。24轮机概论Introduction to Marine Engineering 25 二、漩涡泵(Regenerative pump)第四章 船用泵和油马达闭式叶轮：叶片部分设中间隔板。开式流道：两端/一端直通吸排口。特点：(2)抗汽蚀性能差，必需汽蚀余量大。(3)没有自吸能力。(1)闭式叶轮

19、、开式流道。纵向漩涡：叶间 流道纵向漩涡相对于泵壳是前进螺旋线，相对于对叶轮式后退螺旋线。1.闭式漩涡泵闭式旋涡泵采用闭式叶轮，开式流道。25轮机概论Introduction to Marine Engineering 26 2.开式漩涡泵第四章 船用泵和油马达开式叶轮：叶片不带中间隔板或端盖板。采用闭式流道：有自吸能力，漩涡泵中效率最低。闭式流道：流道两端不直接通吸排口，吸排口开在侧盖靠叶片根部处。开式旋涡泵采用开式叶轮，闭式流道。26轮机概论Introduction to Marine Engineering 27 漩涡泵特点：第四章 船用泵和油马达(1)结构简单,重量轻体积小,制造维护方

20、便；(2)可以在小流量范围内获得高扬程；(3)陡降的扬程和下降的功率特性曲线。不易节流，可采用变速和回流调节；(4)有自吸能力，或容易实现自吸，初次使用泵内灌水；(5)效率低；(6)抗汽蚀性能较差；(7)不易输送含固体颗粒和粘度高的液体；漩涡泵应用：用于小流量、高扬程、功率小的场合。在船上常与离心叶轮串联构成离心旋涡泵，作为压力水柜给水泵。The end of section 327轮机概论Introduction to Marine Engineering 28 第四节 油马达Section 4 Hydraulic motor一、工作性能第四章 船用泵和油马达油泵：将原动机输入的机械能转变为

21、油液的压力能。油马达：将油液的压力能转变为机械能输出。1.转速：nt=60Q/q r/minn=60Qv/q r/min2.扭矩：Mt=pq/2NmM=pqm/2Nm3.输出功率：P=pQ W4.总效率：=vmQ-供入马达的流量q-油马达的每转排量v-容积效率p-进油、回油压差m-机械效率28轮机概论Introduction to Marine Engineering 29 二、工作原理第四章 船用泵和油马达1.柱塞式油马达(高速小扭矩油马达)T29轮机概论Introduction to Marine Engineering 30 2.活塞连杆式油马达第四章 船用泵和油马达30轮机概论Intr

22、oduction to Marine Engineering 31 活塞连杆式油马达特点：第四章 船用泵和油马达(1)结构简单，零部件少，耐冲击、对材料无特殊要求；(2)球铰和缸体流道工艺性差；(3)径向力不平衡，机械效率及容积效率较低，起动扭矩只达理论扭矩80-85;(4)转矩和转速脉动率大，润滑油膜易受破坏，低速时会产生转速忽慢忽快的爬行现象;(5)最低稳定转速一般在5-10r/min。31轮机概论Introduction to Marine Engineering 32 3.径力平衡式油马达第四章 船用泵和油马达柱塞、压力环和五星轮的静力平衡32轮机概论Introduction to Marine Engineering 33 3.径力平衡式油马达第四章 船用泵和油马达33轮机概