往復泵原理和特點第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-1往復泵的工作原理觀看往復泵動畫第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日第一章往復泵

1-1往復泵的工作原理和特點

1-1-1往復泵的工作原理結構：雙作用泵容積式往復泵，活塞、吸排閥、曲柄、連桿、活塞桿、缸體、泵體、軸封第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-1往復泵的工作原理第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-1往復泵的工作原理第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-2往復泵的性能特點1.往復泵的理論流量：

往復泵的理論流量即活塞的有效工作面在單位時間內所掃過的容積：Qt=60KAeSnm3／h(1—1)式中：K—泵的作用數；

S—活塞行程，m;

n—泵的轉速，r／min；

A—活塞平均有效工作面積，m3。

2.往復泵的實際流量

往復泵的實際流量Q總小于理論流量Qt，即Q＝Qtηv

這是因為：

1)壓力降低時溶解在液體中的氣體會逸出，液體本身汽化；空氣從填料箱等處漏入。

2)活塞換向時，由于泵閥關閉遲滯造成液體流失。

3)活塞環、活塞桿填料等處的間隙以及泵閥關閉不嚴等產生的漏泄。

一般輸送常溫清水的往復泵，hv

＝0.80～0.98；第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-2往復泵的性能特點3.往復泵的瞬時流量

上述表達式是泵的平均流量。當工作面積為A(m2)的活塞以速度v(m／s)排送液體時，瞬時流量表達為:q=Av

曲柄連桿機構將回轉運動轉換為往復運動，故v和泵q將周期性地變化。一般曲柄連桿長度比λ=r/L

≤0.25，v可用曲柄銷的線速度在活塞桿方向的分速度代替，即v=rω

sin

式中:

ω-曲柄角速度,常數;

-曲柄轉角

單作用泵的流量也近似地按正弦曲線規律變化，單作用泵的流量是很不均勻的。多作用往復泵流量的均勻程度顯然要比單作用泵強。三作用泵（120度）流量的均勻程度不但優于單、雙作用泵，而且比四作用泵（90度）也強。第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-2往復泵的性能特點4．往復泵的供液不均勻度泵供液的不均勻程度可用脈動率σQ表示：σQ=(qmax-qmin)／qm式中：qmax,qmin,qm分別為表示最大、最小和平均理論流量。各種往復泵σQ的理論值如表1—1所列，它與曲柄連桿長度比λ=r/L有關。觀看往復泵流量動畫第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-2往復泵的性能特點1.有較強的自吸能力

靠自身抽出泵及吸入管中的空氣而將液體從低處吸入泵內的能力。自吸能力可由自吸高度和吸上時間來衡量。泵吸口造成的真空度越大，則自吸高度越大；造成足夠真空度的速度越快，則吸上時間越短。自吸能力與泵的型式和密封性能有重要關系。當泵閥、泵缸等密封變差，或余隙容積較大時，其自吸能力就會降低。故起動前灌滿液體，可改善泵的自吸能力。2.理論流量與工作P無關，只取決于n、泵缸尺寸和K

不能用節流調節法，只能用變速調節或回流調節法。有些特殊結構的往復泵可通過調節柱塞的有效行程來改變流量。3.額定排出壓力與泵的尺寸和轉速無關

P取決于泵原動機的n、軸承的承載能力、泵的強度和密封性能等。為防過載，泵起動前必須打開排出閥，且裝設安全閥。以上是共有特點。此外，往復泵還有：第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-2往復泵的性能特點4.流量不均勻，排出壓力波動

為減輕之，常采用多作用往復泵或設置空氣室。5.轉速不宜太快

電動往復泵轉速多在200～300r／min以下，若n過高，泵閥遲滯造成的容積損失就會相對增加；泵閥撞擊更為嚴重，引起噪聲和磨損；液流和運動部件的慣性力也將隨之增加，產生有害的影響。由于n受限，往復泵流量不大。6.對運送液體污染度不是很敏感，但液體含固體雜質的時，泵閥容易磨損和泄漏

，應裝吸入濾器。7.結構比較復雜，易損件(活塞環、泵閥、填料等)較多

由于上述特點，笨重(在Q相同時與其它泵相比)，造價高，管理維護麻煩，在許多場合它已被離心泵所取代。但艙底水泵和油輪掃艙泵等在工作中容易吸入氣體，需要具有較好的自吸能力，故常采用往復泵；在要求小Q、高P時，也可采用往復泵。第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復泵的結構和管理１、往復泵的活塞和活塞環活塞是往復泵的主要運動部件，通常以金屬常見，青銅或不銹鋼制成活塞環—有金屬(灰鑄鐵、青銅、鋼)和非金屬(夾布膠木、塑料等)兩類，可根據所輸送液體的性質、溫度和壓力選用活塞環是重要的密封件之一，是易損件。有呈直口或斜口（45-60度）的搭口自由狀態下其搭口張開，具有一定彈力，新裝膠木脹圈，新換時應先將它在熱水中浸泡一段時間，待其變軟后取出，使開口撐開到8mm左右，冷卻后放入缸內及環槽內，檢查各間隙值，合適才可裝入使用。工作過久會磨損，放入缸內時開口間隙超過規定值，則表明其彈性下降，密封性變差，應予換新。各間隙的值如表１－２所示。第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復泵的結構和管理２、往復泵的缸套缸體—灰鑄鐵或黃銅澆鑄，內鑲青銅或不銹鋼缸套。泵缸缸套的圓度和圓柱度應符合要求。脹圈裝配，裝入后用燈光檢查，整個圓周上的漏光不應多于2處，且與開口距離不小于30度，每處徑向間隙弧長不大于45度。用內徑千分卡測量缸套的圓度和圓柱度，如發現磨耗超過標準，即需鏜缸，并換新活塞；如缸套磨損或鏜缸后，其厚度減少超過15％則應換新。泵缸及閥箱等受壓部件應1.5倍安全閥排放壓力試驗。（安全閥動作壓力=1.1~1.15額定排壓）試驗時間不小于5分鐘，無泄露。表1－３列出缸套磨損的極限標準。第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復泵的結構和管理３、往復泵的填料函作用防止空氣漏入泵內，防止液體漏出泵外，起密封作用。盤根為浸油棉麻纖維、方形截面。盤根的圈數根據泵的排出壓力而定。如表１－４。填料函是往復泵的易損件之一。(Packing)安裝松緊程度應該適當。應有少量液體滴漏，以潤滑和冷卻活塞桿。當軟填料磨損漏泄增加時，可均勻地壓緊填料壓蓋，注意不得偏斜。如果填料磨損太多，應更換填料。新填料的寬度應按活塞桿與填料函的徑向間隙選取。裝填時各圈填料的切口應予錯開。第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復泵的結構和管理４、潤滑設施潤滑油箱中油位應為油位鏡的中部。泵軸伸出部位設有油封。潤滑的方式有飛濺和壓力潤滑兩中。潤滑油溫度７０度以下檢修后注意轉向防止飛濺和壓力潤滑失敗第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復泵的結構和管理５、安全閥往復泵必須射安全閥。以保護泵體的安全。安全閥設在吸排管口之間。安全閥動作壓力倍的額定排除壓力。當往復泵排出閥全閉時，安全閥動作壓力一般不大于額定排除壓力＋０.25MPa出廠時已經調驗好，如必要可重新調驗。第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復泵的結構和管理6、泵吸入閥和排出閥泵閥每泵都有，吸入閥和排出閥，靠作用在閥上下壓差自動啟閉，是重要的密封件和易損件。形式有盤閥、環閥、錐閥、球閥(ballvalve)等材料：橡膠、金屬和橡膠第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復泵的結構和管理6.1、對往復泵吸入閥和排出閥的要求總的要求是：關的嚴，關的輕，關的快，阻力小。1）.關閉嚴密。

不嚴使ηv降低，使泵的自吸能力變差，甚至根本無法自吸。當閥出現傷痕或磨損不均（嚴重漏泄），需研磨或更換閥件。密封試驗，倒置后注入煤油，5min內應無滲漏。彈簧的自有高度減小5%以上時應予以換新。2）.泵閥的阻力要小。

提高泵的水力效率，有助于使泵的允許吸上真空度增大。這就要求閥的質量和閥的比載荷都不宜過大。第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復泵的結構和管理泵閥前后的能量損失主要是壓力頭損失（位置能和速度能損失很小）。其中叫閥的比載荷HV

，可以理解為單位閥盤面積上的重力和彈力其中

叫慣性載荷，與閥的彈簧質量及加速度成正比。閥剛開啟時由于加速度JV大，故閥的開啟阻力大，但閥開啟后，閥的阻力取決于閥的比載荷第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復泵的結構和管理3）.關閉時撞擊要輕

要平穩無聲，否則加劇閥的磨損，須限制閥落到閥座上時的速度V，V與閥的hmax和n的乘積成正比。

試驗得出泵閥無聲工作的條件是：

hmax·n≤600～650

當n較高時，可提高到700—750；對有橡膠密封面的閥；允許提高到800—1000。第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復泵的結構和管理升程h與閥隙流量qv、閥隙流速Cv成正比。為了防止泵閥阻力過大一般允許泵閥升程隨閥隙流量自動調整。但超速時會限制閥的升程h。通過閥的流量越大或閥的比載荷越小，則閥的最大升程hmax也越大第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復泵的結構和管理4）.啟閉迅速及時。

泵的轉速越高，流量越大，則閥的升程越大。關閥的滯后越嚴重。最終會降低泵的自吸能力和容積效率。第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復泵的結構和管理綜上所述：

1）提高轉速，使閥的h加大，使關閉滯后和落座敲擊加重，嚴重時還會使閥撞擊升程限制器造成損壞，故除慣性水頭外，泵閥是限制往復泵n提高的另一個主要原因。

2）減輕泵閥比載荷Hv，雖可減小閥阻，提高水利效率，但會使hmax加大，并使關閉滯后和敲擊加劇，容積效率降低。Hv一般取2～3m，最大4～6m。低壓泵Hv可選得小些，以免ηh過低；高速泵則應選大一些，以減小hmax

，吸入閥的Hv常比排出閥小，以利提高允許吸上真空度。第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復泵的結構和管理7、空氣室7.1、空氣室的作用

往復泵由于活塞的變速運動，造成吸、排液體時Q和吸、排P波動。

1)不適合于要求流量均勻的場合，

2)惡化了原動機的工作條件，

3)引起管路振動，降低了裝置和儀表的工作可靠性。

4)吸排壓力的劇烈波動還可能造成活塞和液流的暫時脫離，引起液擊；而且使泵的吸入性能變差，限制了泵轉速的提高。

裝設空氣室是往復泵減小Q和P波動的常見措施。

空氣室是一個充有空氣的容器，裝在泵的吸入或排出口附近，分別稱為吸入空氣室和排出空氣室。第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復泵的結構和管理7.2、空氣室的工作原理

裝空氣室后，空氣室和泵之間的Q仍然不均勻，但空氣室之外的吸排管路Q比較均勻。減少了液流的慣性水頭，使泵的p波動大為減輕。

點擊觀看泵的空氣室動畫第二十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日1-1-３往復泵的結構和管理

工作過程空氣室中的氣體體積是變化的，因此，空氣室Pch也是變化的，管路中的Q不可能絕對均勻。只要空氣室中氣體體積足夠大,流量脈動或壓力脈動率就可降低到允許范圍。我國規定船用雙缸四作用電動往復泵排出空氣室容積應大于液缸行程容積的4倍。只要氣體體