往复式泵

p2 pd c22 zd hL 2 g g 2g
2、吸入压力
p1 p1 pS c12 h1 Z S hL 1 g g g 2g
3、全压力（压力）
p p2 p1
4、扬程
p c22 c12 p 2 p 1 c22 c12 H g 2g g 2g
h Ap r
d v 2 gH
sin
v
A p r 2 Av ( d v 2 gH
v
)
2
cos
后果：
开闭滞后，泄漏增加
关闭时撞击增加
w0 Ap r 2
d v 2 gH v
hmax
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
w 0 hmax 60 ~ 70 mm / s
保证安全运行，用户保证
zS
c12 [H s ] hLs 2g
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
p pd
2 up pa (z d hid hic hLd hvd ) g g 2g
六、示功图（指示图）、示功仪及其应用
2
hl 12
等断面管路中： hi
ai L g
2、吸入过程中活塞表面压力的变化
从I－I到II－II截面运用上述结果
p ps
g

pa (z s hiI g 2g
2 up
II
hLI
II
)
ZS
压 力 降 低 值
up
hi＝hiS＋hic
hL＝hLS＋hvS
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： p pS p v
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
Pi
p id
Ai m1 l
Kp id A p sn 60000
3、充满系数和容积效率
4、水力效率h 5、机械效率m
（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，故可忽略连杆长度的影响。
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p2＜1Mpa； b）中压泵p2＝1~10Mpa； c) 高压泵p2＞10MPa 5、根据活塞(柱塞)每分钟往复次数n分类 a）低速泵 n≤80 min-1； b）中速泵；80 min-1≤n≤250 min-1；c）高速泵250 min-1≤n≤550 min-1； d）超高速 泵 n≥550 min-1
2、阀在非稳定状态下的运动规律 将瞬时流量代入 h
Ap u p
d v 2 gH v

A p r sin
d v 2 gH v
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
Ap u p Ac cc f dv hc v Av w
单作用泵
ZnV qVt 1 60
ZnV 60
h

ZnsA 60
p
双作用泵
qVt
h
2

Zns (2 A p Ad ) 60
差动泵的流量？
2、理论瞬时流量
单作用泵
A p u p A p r (sin qVt

2
sin 2 )
双作用泵
A r (sin sin 2 ) p 2 qVt (A A )r (sin sin 2 ) p d 2
m
Pi P
P e P e Pi V h m P Pi P
四、吸入性能
活塞表面压力的限制 1、不稳定流动伯努利方程
作用于微元流束的力的平衡条件
p 1l c12 z1 l g 2 g p 2 l c22l 1 c z2 ds hl 12 g 2 g g t p 2 l c22l z2 hil g 2 g
nh max 600 ~ 700 mm / s
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
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
1、理论平均流量
2 th
pm≈p1m+p2m（静压与摩擦阻力）
Vm
2 pm pm As V0 Vm p0 4 p 2 m p 0 q
V=k0V0
3、剩余液量系数 的确定
V 1 As As
q
t2 t1
th
q d dt
qd的变化规律未知，可近似取qd＝qth
4、结构尺寸的确定（略）
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；
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）动力来源方便
6）结构变形容易
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； 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n≤100 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；
h
H Hi
V
qi l q th l
V
q l q th V l
m
V h
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Fra Baidu bibliotek液量：Vmax 最小液量：Vmin 剩余液量：V´
V 剩余液量系数 AS
pd ps pd ps H (z d z s ) hL (12 ) H y hL (12 ) g g
通常：
p p 2 gH
三、功率和效率
1、有效功率Pe 2、轴功率P
P
Pe
Pe
gqH
1000


qp 2 1000


gqH
3、流量曲线
4、流量不均匀系数
max q th h q th max q th q th q 1 q th max q th min q th q q th
q 2
min q th q th q th
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
忽略管路中的惯性水头，压力变化与管路损失对应
p max p z d d g g 2 g q d max A 2
2
p min pd q d min zd g g 2 g A2
2
所以
p p max p min
四、往复泵的分类
1、根据液力端的特点分类 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
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
x r [(1 cos )

4
(1 cos 2 )]
u p r (sin

2
sin 2 )
a p r 2 (cos cos2 )
通常＜0.25，在作定性分析 时，可略去二阶项

2 A22
(q d2 max q d2 min ) K p (q d2 max q d2 min )
流量不均匀系数： q 1
q d max q th q th
q 2
q th q d min q th
通常q1＝q2 ＝ q
p 4k q q q
令
p m As 4 p 2 m q
最后
其他参数 p＝0.01～0.05 p0＝（0.2～0.8）p2
V0 p m Vm p m As p0 p 0 p
Vm As p
V＝kVm（常压式k＝1.5，预压式k＝1.0）
2、按流量不均匀系数q计算 适用于短管路 压力变化量
p p max p min pm p V m As Vm Vm
1000
qp 2 1000
3、指示功率Pi（液体从活塞获得的功率） Pi 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

gq i H i
1000
h
i
H H Hi H h
Pe gqH V h Pi gq th H i
制造商的角度：
Hs p a p ps
g

2 c12 u p
2g
hLC
从用户的角度：
p a p 1 c12 Hs z s hLs g g 2 g
为防止空化：
H smax
p a pv hLC g
考虑安全余量，制造商提供
[Hs]=Hsmax－K
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
p max p min pm
p
等温过程 整理后得
p min p max V min V max
V min p max p min V max p pm Vm
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
q qth
V V
V
q q qi q q
余隙容积，水的可压缩性
流量系数 容积效率
充满系数
qi q q V q th q th
二、排出压力和扬程
1、排出压力
p2 p2 h2 g g
当ZS一定时
n n cr
g d1 30 D
pa p (z s hvs v ) g g L1r (1 )
当n一定时
A p n 2r pa pv zs [ hvs L1 ( ) (1 )] g g A1 900
吸入真空度HS：
当外界条件不确定时，如何处理?
1、阀在稳定状态下的运动规律
p 2 p1 G Fs 由力平衡条件： g gA v
忽略阀板厚度和上下流速差
阀的比载荷
Hv
p 2 p 1 G Fs g gAv
用孔口出流公式计算阀隙的流量， 应与活塞流量相等，于是
h
q d v 2 gH

v
q
d v 2
G Fs Av