第二章往復(fù)泵

1、 cossin)cos1(2rarurx 往復(fù)泵在鉆孔工程中用于輸送鉆孔泥漿往復(fù)泵在鉆孔工程中用于輸送鉆孔泥漿,所以又稱(chēng)為泥漿泵所以又稱(chēng)為泥漿泵 1 1、按作用次數(shù)劃分：、按作用次數(shù)劃分：?jiǎn)巫饔帽脝巫饔帽煤秃碗p作用泵雙作用泵 2 2、按活塞的形式分：、按活塞的形式分：活塞式活塞式和和柱塞式柱塞式 3 3、按缸的數(shù)目分、按缸的數(shù)目分 ：?jiǎn)胃讍胃?、雙缸雙缸和和三缸三缸 4 4、按往復(fù)次數(shù)分、按往復(fù)次數(shù)分 ：低速泵低速泵、中速泵和高速泵中速泵和高速泵 5 5、按壓力大小分、按壓力大小分 ：低壓泵低壓泵、中壓泵中壓泵和和高壓泵高壓泵 往復(fù)泵在單位時(shí)間內(nèi)排送的液體體積的理論平均值由泵往復(fù)泵在單位時(shí)間內(nèi)排

2、送的液體體積的理論平均值由泵的每個(gè)液壓油缸在單位時(shí)間內(nèi)完成的每個(gè)排出行程中掃過(guò)的的每個(gè)液壓油缸在單位時(shí)間內(nèi)完成的每個(gè)排出行程中掃過(guò)的體積總和決定。體積總和決定。對(duì)于對(duì)于單作用泵單作用泵:對(duì)于對(duì)于雙作用泵雙作用泵：60zFSnQth 60)2(SnfFzQth sm /3sm /3 1.往復(fù)泵每個(gè)液缸無(wú)桿腔排送液體的往復(fù)泵每個(gè)液缸無(wú)桿腔排送液體的理論瞬時(shí)流量理論瞬時(shí)流量為：為： 2.往復(fù)泵每個(gè)液缸有桿腔排送液體的往復(fù)泵每個(gè)液缸有桿腔排送液體的理論瞬時(shí)流量理論瞬時(shí)流量為：為：uFQth sm /3ufFQth)( sm /3 活塞的運(yùn)動(dòng)是有曲柄活塞的運(yùn)動(dòng)是有曲柄-連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的，因此，活連桿機(jī)構(gòu)帶

3、動(dòng)的，因此，活塞的運(yùn)動(dòng)速度可用下式近似計(jì)算：塞的運(yùn)動(dòng)速度可用下式近似計(jì)算： sinru 往復(fù)泵每個(gè)液缸無(wú)桿腔排送液體的往復(fù)泵每個(gè)液缸無(wú)桿腔排送液體的理論瞬時(shí)流量理論瞬時(shí)流量又可為：又可為： 或或 往復(fù)泵每個(gè)液缸有桿腔排送液體的往復(fù)泵每個(gè)液缸有桿腔排送液體的理論瞬時(shí)流量理論瞬時(shí)流量又可為：又可為： 或或 由上面的式子可以看出：由上面的式子可以看出： 理論瞬時(shí)流量的變化規(guī)律近似的按正弦規(guī)律變化。兩者理論瞬時(shí)流量的變化規(guī)律近似的按正弦規(guī)律變化。兩者的的 區(qū)別僅在于有桿腔的活塞桿占據(jù)了一定的體積，因而理論區(qū)別僅在于有桿腔的活塞桿占據(jù)了一定的體積，因而理論瞬時(shí)流量稍小于無(wú)桿腔瞬時(shí)流量稍小于無(wú)桿腔。多缸泵

4、的理論瞬時(shí)流量使所有液缸。多缸泵的理論瞬時(shí)流量使所有液缸在同一瞬時(shí)流量的疊加值，其合成曲線(xiàn)也按正弦規(guī)律變化。在同一瞬時(shí)流量的疊加值，其合成曲線(xiàn)也按正弦規(guī)律變化。 sinrFQth sm /3sm /3sm /3sm /3 sin)(rfFQth sin60FSnQth sin60)(SnfFQth 下圖是不同液缸數(shù)的單作用往復(fù)泵的理論瞬時(shí)流量曲線(xiàn)圖下圖是不同液缸數(shù)的單作用往復(fù)泵的理論瞬時(shí)流量曲線(xiàn)圖: 為了為了 表示各種往復(fù)泵流量的不均勻度，引入流量不均勻表示各種往復(fù)泵流量的不均勻度，引入流量不均勻度系數(shù)，其取值經(jīng)常用度系數(shù)，其取值經(jīng)常用最大和最小理論瞬時(shí)流量的差值與理論最大和最小理論瞬時(shí)流量的

5、差值與理論平均流量之比平均流量之比表示。表示。一般取值如下表：一般取值如下表：thththQQQQminmax 往復(fù)泵單位時(shí)間排出液體的體積量稱(chēng)為往復(fù)泵單位時(shí)間排出液體的體積量稱(chēng)為實(shí)際流量實(shí)際流量，以，以Q表示，實(shí)際流量小于理論流量，其表達(dá)式為：表示，實(shí)際流量小于理論流量，其表達(dá)式為： 實(shí)際流量減小的原因：實(shí)際流量減小的原因： 1.吸入過(guò)程，當(dāng)吸入管路中的壓力較低時(shí)，將會(huì)從吸入液吸入過(guò)程，當(dāng)吸入管路中的壓力較低時(shí)，將會(huì)從吸入液體中分離出溶解在液體中的氣體；體中分離出溶解在液體中的氣體； 2.當(dāng)吸入管路密封不嚴(yán)時(shí)，外界空氣也會(huì)滲入泵缸內(nèi)，使當(dāng)吸入管路密封不嚴(yán)時(shí)，外界空氣也會(huì)滲入泵缸內(nèi)，使得吸入液

6、缸內(nèi)的液體量減少；得吸入液缸內(nèi)的液體量減少； 3.排出過(guò)程開(kāi)始時(shí)，由于泵閥滯后活塞的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)吸入排出過(guò)程開(kāi)始時(shí)，由于泵閥滯后活塞的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)吸入閥滯后關(guān)閉，使吸入到泵缸內(nèi)的液體倒流閥滯后關(guān)閉，使吸入到泵缸內(nèi)的液體倒流; 4.排出過(guò)程，隨著泵缸內(nèi)壓力的升高，接受活塞能量的液排出過(guò)程，隨著泵缸內(nèi)壓力的升高，接受活塞能量的液體會(huì)經(jīng)液力端各密封處泄露，減少液體的排除量。體會(huì)經(jīng)液力端各密封處泄露，減少液體的排除量。98. 085. 0, 1 一般一般thQQsm /3 由理論平均流量公式可知，往復(fù)泵由理論平均流量公式可知，往復(fù)泵調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)流量的的方法有：方法有： 單作用泵理論泵量單作用泵理論泵量:

7、雙作用泵泵理論泵量：雙作用泵泵理論泵量： 1.改變活塞的往復(fù)次數(shù)；改變活塞的往復(fù)次數(shù)； 2.改變缸套和活塞桿直徑；改變缸套和活塞桿直徑； 3.改變活塞的往復(fù)行程；改變活塞的往復(fù)行程；60zFSnQth 60)2(SnfFzQth sm /3sm /3 在往復(fù)泵中，活塞運(yùn)動(dòng)的速度是變化的，因此，液流量是不穩(wěn)定在往復(fù)泵中，活塞運(yùn)動(dòng)的速度是變化的，因此，液流量是不穩(wěn)定的。在不穩(wěn)定流量中，速度和壓力不僅是位置的函數(shù)，也是時(shí)間的函數(shù)，的。在不穩(wěn)定流量中，速度和壓力不僅是位置的函數(shù)，也是時(shí)間的函數(shù)，所以所以，理想液體不穩(wěn)定流的伯努利方程式理想液體不穩(wěn)定流的伯努利方程式為：為： 可以看出，它比理想穩(wěn)定流的伯

8、努利方程多一項(xiàng)，這一項(xiàng)是液體變速運(yùn)動(dòng)可以看出，它比理想穩(wěn)定流的伯努利方程多一項(xiàng)，這一項(xiàng)是液體變速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，稱(chēng)為產(chǎn)生的，稱(chēng)為慣性水頭慣性水頭，即：，即： 當(dāng)液體在管路中流動(dòng)時(shí)，管路截面一般是不變的，若沿管路流動(dòng)方向上當(dāng)液體在管路中流動(dòng)時(shí)，管路截面一般是不變的，若沿管路流動(dòng)方向上的變動(dòng)加速度的變動(dòng)加速度 不變，則不變，則慣性水頭慣性水頭為：為： 因此，因此，實(shí)際液體不穩(wěn)定流的伯努利方程實(shí)際液體不穩(wěn)定流的伯努利方程為：為： ihpgczpgzc 2222121122dsdtdcghssi 211Lgahi a21212222121122 Lihhrpgczrpgzcih左圖是往復(fù)泵吸、排水示左圖是

9、往復(fù)泵吸、排水示意圖。吸入過(guò)程吸入管路始、意圖。吸入過(guò)程吸入管路始、末端液流截面的末端液流截面的能量平衡方程能量平衡方程式式為：為： pgzc221vsLihhhpgcz 22zzdzsp1p2 整理后可得整理后可得吸入過(guò)程液缸內(nèi)壓頭變化吸入過(guò)程液缸內(nèi)壓頭變化的關(guān)系式：的關(guān)系式： 下面逐項(xiàng)分析式中各項(xiàng)與活塞位移下面逐項(xiàng)分析式中各項(xiàng)與活塞位移x關(guān)系：關(guān)系： （一）（一） 和和 值值 在確定的工況下均為定值，它們與活塞位移在確定的工況下均為定值，它們與活塞位移x無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。 （二）（二）速度水頭速度水頭)2(2vsLisashhhguzpp sazp , gu22)2(2)cos1(2)sin(2

10、12222222222rxrxgrgrrggu （三）（三）慣性水頭慣性水頭（四）（四）阻力水頭阻力水頭)1(cossin22rxrFFsLrFFsLrdtdFFsLhSsSsSsis ihggdLhhhhccssssSSLSLSLSL222221 gFFdLgdLucSssSSsssSS2)(2)(222 )2(21222rxrxrgKs ih Lh（五）五）吸入閥的吸入閥的損失水頭損失水頭vsh )1 ()2(21)1 (22222vsSSssashrxrFFgLrxrxrgKzrprp 0 r 2r0 0 0 0 minsPaP maxsP 為了保證正常吸入，液缸內(nèi)最小吸入壓頭為了保證正

11、常吸入，液缸內(nèi)最小吸入壓頭 必須大于飽和必須大于飽和汽化壓頭，即：汽化壓頭，即：吸入開(kāi)始時(shí)，液缸內(nèi)壓頭最小。吸入開(kāi)始時(shí)，液缸內(nèi)壓頭最小。X=0，則有：，則有：往復(fù)泵的安裝高度往復(fù)泵的安裝高度為：為：最大允許安裝高度最大允許安裝高度為：為： vspp min vvsSssasphRFFgLzpp )(2min)(2vsSssvashrFFgLppZ )900(2maxvsSssvashrnFFgLppz 往復(fù)泵的往復(fù)泵的有效壓頭有效壓頭可用下式表示：可用下式表示：有效壓頭可簡(jiǎn)化為：有效壓頭可簡(jiǎn)化為：在沖洗液循環(huán)系統(tǒng)中，泵的在沖洗液循環(huán)系統(tǒng)中，泵的有效壓頭有效壓頭為：為： 1221222ppgCC

12、hH 2pH LhH （一）一）泵的泵的有效功率有效功率： 或或 （二）（二）泵的泵的軸功率軸功率： （三）（三）泵的泵的轉(zhuǎn)化功率轉(zhuǎn)化功率：HQNe QpNe2 NeN iiiHQN WWWW （一）（一）泵的泵的容積效率容積效率： （二）（二）泵的泵的水力效率水力效率：（三）（三）泵的泵的轉(zhuǎn)化效率轉(zhuǎn)化效率：（四）（四）泵的泵的機(jī)械效率機(jī)械效率：（五）（五）泵的泵的總效率總效率：QQQQQiv vihhHHHH hviiieiHQQHNN NNim mhviieeNNNNNN 8 . 07 . 0 一般一般 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， =1.21.5; 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， =1.051.2。NKNmm KWN

13、m4 KWNm4 mKmK 空氣室的計(jì)算空氣室的計(jì)算：空氣室的有效容積：空氣室的有效容積：因：因：所以：所以：則：則：)(12minmax21ttQdtQVVVshthtt t t)1802(1)(1011212 tt)1802(1601sin20121 FSndrFV)1802(cos201 rFFr)18021cos2(01 Fr 空氣室對(duì)應(yīng)于預(yù)壓力的氣體平均容量空氣室對(duì)應(yīng)于預(yù)壓力的氣體平均容量V0,按按等溫過(guò)程等溫過(guò)程有：有：一般空氣室的一般空氣室的體積體積V為：為：000ppFSppVVmPmm 0)5 . 11(VV Q0PQtpQ22211)(211)(211)(211)(QHgF

14、dlgFdlQgFdlgFdlhhhHdddddsssssdddddsssssLdLsL 往復(fù)泵管路中損失的往復(fù)泵管路中損失的總水頭總水頭可用下式計(jì)算：可用下式計(jì)算：令：令：則：則：以泵的以泵的主要傳動(dòng)件的強(qiáng)度極限主要傳動(dòng)件的強(qiáng)度極限作為泵的臨界工作條件作為泵的臨界工作條件泵的強(qiáng)度足夠、以泵配備泵的強(qiáng)度足夠、以泵配備動(dòng)力機(jī)輸出的最大功率動(dòng)力機(jī)輸出的最大功率為臨界工作條為臨界工作條件件如果管路的耐壓強(qiáng)度底，以如果管路的耐壓強(qiáng)度底，以管路的耐壓強(qiáng)度管路的耐壓強(qiáng)度為臨界工作條件為臨界工作條件2 按照往復(fù)泵各部分的作用不同，可將往復(fù)泵分為按照往復(fù)泵各部分的作用不同，可將往復(fù)泵分為動(dòng)力端動(dòng)力端和和液液力

15、端力端。動(dòng)力端的作用是傳遞液力端能量轉(zhuǎn)換所需的動(dòng)力。液力端的。動(dòng)力端的作用是傳遞液力端能量轉(zhuǎn)換所需的動(dòng)力。液力端的作用是完成不同能量的轉(zhuǎn)換。作用是完成不同能量的轉(zhuǎn)換。1.變量機(jī)構(gòu)的設(shè)置方式變量機(jī)構(gòu)的設(shè)置方式 無(wú)變量機(jī)構(gòu)、變量機(jī)構(gòu)設(shè)在動(dòng)力無(wú)變量機(jī)構(gòu)、變量機(jī)構(gòu)設(shè)在動(dòng)力端端和和另設(shè)變速箱另設(shè)變速箱2.曲軸的形式曲軸的形式 有有曲拐式曲拐式、曲柄式曲柄式和和偏心輪式偏心輪式3.曲軸箱的結(jié)構(gòu)曲軸箱的結(jié)構(gòu)有有剖分式剖分式與與整體式整體式1.泵體的結(jié)構(gòu)形式泵體的結(jié)構(gòu)形式 有有整體式整體式、剖分式剖分式、組合式組合式整體式整體式組合式組合式2.吸入閥與排出閥的布置形式吸入閥與排出閥的布置形式 有有階梯式階梯式、直通式直通式和和直角式直角式3.液缸的吸排水形式液缸的吸排水形式 有有單作用單作用和和雙作用雙作用之分之分4.液缸的數(shù)目液缸的數(shù)目 有有單缸單缸、雙缸雙缸、和、和三缸三缸泵頭泵頭5.活塞的結(jié)構(gòu)形式活塞的結(jié)構(gòu)形式 有有活塞式活塞式和和柱塞式柱塞式（1）柱塞式活塞的類(lèi)型與結(jié)構(gòu)）柱塞式活塞的類(lèi)型與結(jié)構(gòu) 柱塞式按柱塞的材料分：有柱塞式按柱塞的材料分：有陶瓷陶瓷和和鋼鋼兩種；按結(jié)構(gòu)形式分：兩種；按結(jié)構(gòu)形式分：有有整體式整體式和和組合式組合式 （2）活塞式活塞的類(lèi)型與結(jié)構(gòu)）活塞式活塞的類(lèi)型與結(jié)構(gòu) 活塞式按照活