往复泵主参数的参数化设计

往复泵主参数的参数化设计在介绍往复泵主要参数确定方法的根底上，提出了对往复泵主参数的参数化设计的方法和流程，建立了往复泵的参数数据库。这不仅可以减轻往复泵设计人员的设计负担，缩短产品的开发周期，也为往复泵的标准化和系列化设计的发展提供思路。

在现代工业中，由于输送介质多样，往复泵被广泛应用于石油、化工、电力、冶金等各行业中.往复泵的工作原理如图1所示.在电机的驱动下，曲柄连杆机构3带动活塞2在气缸1内做往复运动，以此，使工作腔的容积产生周期性变化，实现吸、排工作介质，从而将机械能转化为液压能。

图1往复泵的工作原理1、往复泵设计中主要参数确实定

1.1、往复泵的主要零件的设计要求

在往复泵的设计中，首先要考虑泵的工作要求，即：工作运转可靠、检验、维修方便.其次，还要考虑往复泵的经济性：泵的零部件的加工、制造方便、标准化程度高、消耗少、寿命长、使用效率高等.

1.2、往复泵设计中主要参数确实定

往复泵的设计一般是先确定泵的总体构造类型，然后根据用户提供的相关参数及要输送的液体介质的物理、化学性能确定其主要技术参数.往复泵设计时，泵的排出压力P2和流量Q一般是用户提供的.P2的大小与原动机的功率和具体的零部件构造形式有关;而流量Q的要求与下式有关.

式中：Q—泵的实际流量，m3/s;ηv—泵的容积效率D—柱塞直径，m;S—柱塞行程长度，mn—曲轴转数，rpm;Z—柱塞数um—柱塞平均速度，m/s;ψ=S/D-程径比(柱塞的行程与直径的比)。

由公式(1)可知，Q的大小与n、S、D、Dr(柱塞杆直径)、Z等参数有关，同时，n、S、D三者不同的组合对总体设计是有影响的，在设计时应加以考虑.

实践证明，要获得n、S、D三者之间的理想组合，各参数确实定应按照以下顺序开展：柱塞(活塞)的平均速度um→曲轴的转速n→柱塞程径比ψ→柱塞(活塞)直径D和柱塞(活塞)行程长度S→最大柱塞力Pmax(在设计工作中，最大活塞力一般在1.4～96kN范围内).

泵的主要构造尺寸确定的步骤如下：

(1)依据实际要求选择和合适的泵体构造型式、液力端和传动端的构造型式，据此确定要采用的联(缸)数Z和作用数.

(2)选择容积效率ηvηv的选择与许多因素有关，很难准确获得.在实际设计中一般根据P2、Q、n以及液体介质的性质来确定.当P2和n值较大而Q值较小，输送高温高粘度液体介质时，ηv一般取值较小(通常在0.6～0.8之间)，相反，取大值(大值可达0.8～0.98).

(3)选择活塞(柱塞)平均速度um在设计过程中，活塞(柱塞)的平均速度um一般按照公式(2)计算.

式中Kt是与泵的构造类型有关的系数，取值范围为0.09～0.63;而K值是一个与活塞杆直径与活塞直径比值有关的系数，它们之间的关系为：K=1-(Dr/D)2.(Dr/D)值的大小，影响泵的双作用效果，越大则双作用效果越不明显;反之，比值太小，活塞杆的强度和刚度就会太弱.在设计中该比值常取0.10～0.20.K的取值：单作用泵，K=0;双作用泵，0取um<2.0m/s.

(4)选取每分钟往复次数n，确定柱塞行程长度S泵的转速n的大小与D、ψ、λ(连杆比)有关，一般D、ψ、λ三者的值越大，n取值越小，反之，则越大.N的取值范围一般为：10～985rpm.在确定行程长度S时必然要考虑到程径比ψ=S/D，ψ的大小实质上反应了泵机组总体宽度与长度的关系，ψ越大泵体则窄长，反之，泵体则宽而短.ψ与n和排出压力有关，反之，n越小ψ则取较大的值;排出压力越高ψ越大，反之，ψ取小值.ψ的取值范围一般为：1.0～7.0之间。

(5)活塞(柱塞)直径D确实定将上面确定的Z、K、ηv、n、S带入公式(3)，就可以求出D的值，然后根据国家标准要求的尺寸开展圆整，再结合泵实际的工作要求，最终确定D的值.柱塞直径不易过大，因为柱塞形状简单，其直径越大，在工作中柱塞密封构造就越容易变形，因此：一般直径在3～150mm，个别可达200mm.

至此，柱塞泵的主要参数已初步确定.然后，检验程径比，看看是否满意，如不满意，调整n、S的值，直到满意为止.此外，在柱塞泵的设计中还要考虑到吸入管内径d1和排出管内径d2的值对柱塞泵的工作的影响.d1和d2的大小与介质在吸入与排出管内的流速v1和v2有关.在柱塞泵工作中，v1和v2过大，不仅造成能量消耗多，而且也容易产生缸体内的空化、汽蚀及泵的过流量现象的产生，所以，在确定d1和d2的大小时，要限制v1和v2的值。2、往复泵主参数的参数化设计

往复泵主参数的总体设计流程如图2所示.在往复泵的总体设计时，不仅要对泵的零部件开展设计，同时，应对用户的不同要求对泵的参数还要设定，甚至要对某个参数要开展反复的检验才能满足客户的要求.这个过程是相当繁杂的.为了应对市场的竞争，往复泵的参数化设计应运而生.往复泵的参数化设计的过程是：首先，建立往复泵的参数数据库、数据约束检测数据库和计算公式数据库，并将这些数据库开展连接;然后，将往复泵的数据输入与输出、设计时的理论计算公式、数据检测等编写成程序代码;这样，在往复泵的设计时，设计者只需合理选用往复泵的基本参数，很快就能得出设计结果。

图2三柱塞往复泵的总体设计界面

具体的过程是：设计者根据用户要求直接从数据库中选择或输入泵的参数，然后运行程序，由约束检测数据库判断参数的合理性，如不合理，系统会要求用户重新输入参数，如果合理系统则计算出设计所需的参数，最后由总体参数约束条件来验证这组参数是否满足用户要求.往复泵主参数的参数化设