离心泵的构造及工作原理

离心泵的构造及工作原理离心泵的构造及工作原理一、离心泵的基本构造离心泵的种类有很多，图1—1所示为单级单吸式离心泵的基本构造，主要包括蜗壳形的泵壳、泵轴、叶轮、吸水管、压水管、底阀、控制阀门、灌水漏斗和泵座。图1—1单级单吸式离心泵构造1一泵壳；2一泵轴；3叶轮；4一吸水管；5一压水管；6一底阎；7控制阀门；8灌水漏斗；9泵座离心泵的基础知识二、离心泵的工作原理:离心泵是利用叶轮旋转而使水产生的离心力来工作的。离心泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水在离心力的作用下，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。水泵叶轮中心处，由于水在离心力的作用下被甩出后形成真空，吸水池中的水便在大气压力的作用下被压进泵壳内，叶轮通过不停地转动，使得水在叶轮的作用下不断流入与流出，达到了输送水的目的。三、离心泵的主要零件:离心泵是由许多零件组成的，根据工作时各部件所处的工作状态，大致可以分成三大类型：转动部件、固定部件和交接部件。1．叶轮叶轮是泵的核心组成部分，它可使水获得动能而产生流动。叶轮由叶片、盖板和轮毂组成，见图l-2。选择叶轮材料时，除了要考虑离心力作用下的机械强度以外，还要考虑材料的耐磨和耐腐蚀性能。目前多数叶轮采用铸铁、铸钢和青铜制成。叶轮一般可分为单吸式叶轮与双吸式叶轮两种。单吸式叶轮如图l-2所示，它是单边吸水，叶轮的前盖板与后盖板呈不对称状。双吸式叶轮如图1—3所示两边吸水，叶轮盖板呈对称状，一般大流量离心泵多数采用双吸式叶轮。图12单吸式叶轮图l—3双吸式叶轮1一前盖板；2一后盖板；3一叶片；4叶槽；1一吸人口；2一轮盖；3一叶片5一吸水口；6一轮毂；7一泵轴4一轮毂；5一轴孔叶轮按其盖板情况又可分为封闭式、敞开式和半开式三种，如图l—4所示。离心泵往往采用封闭式叶轮单槽道或双槽道结构，以防止杂物堵塞；砂泵则往往采用半开式及敞开式结构，以防止砂粒对叶轮的磨损及堵塞。2．泵轴泵轴是用来旋转泵叶轮的。常用材料是碳素钢和不锈钢。泵轴应有足够的抗扭强度和足够的刚度，其挠度不超过允许值。叶轮和轴用键来联结。键是转动体之问的连接件，离心泵中一般采用平键，这种键只能传递扭矩而不能固定叶轮的轴向位置，在大、中型水泵中叶轮的轴向位置通常采用轴套和并紧轴套的螺母来定位的。3．泵壳其过水部分要求有良好的水力条件。水泵及泵站设计计算叶轮工作时，沿蜗壳的渐扩断面上，流量是逐渐增大的，为了减少水力损失，在离心泵设计中应使沿蜗壳渐扩断面流动的水流速度是一常数。水由蜗壳排出后，经锥形扩散管而流入压水管。蜗壳上锥形扩散管的作用是降低水流的速度，使流速水头的一部分转化为压力水头。泵壳的材料选择，除了考虑介质对过流部分的腐蚀和磨损以外，还应使壳体具有作为耐压容器的足够的机械强度。4．泵壳泵壳由若干零部件组成，其内腔形成了叶轮工作室、吸水室和压水室。泵壳的形状和大小取决于叶轮结构形式和尺寸以及由水力设计确定的吸水室和压水室形状尺寸。泵壳主要有端盖式泵壳和中开式泵壳两种，端盖式泵壳沿着与泵轴心线相垂直的径向面剖分，形成泵体和泵盖，多用于单级泵，如图1-5(a)所示；中开式泵壳沿通过泵轴心线的平面剖分的泵壳，常用于双支承的蜗壳式泵，如横轴单吸双吸泵等。中开式离心泵壳离心泵的泵壳通常铸成蜗壳形。蜗壳形流道沿流出的方向不断增大，可使其中水流的速度保持不变，以减少由于流速的变化而产生的能量损失。泵的出水口处有一段扩散形的锥形管，水流随着断面的增大，速度逐渐减小，而压力逐渐增大，水的动能转化为势能。一般在泵体顶部设有放气或加水的螺孔，以便在水泵启动前用来抽真空或灌水。5．泵座泵座上有与底板或基础固定用的法兰孔。在泵壳的底部设有放水螺孔，以便在水泵停车.柱塞泵的工作原理及示意图图为单柱塞泵的工作原理柱塞泵结构形式柱塞泵分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两种代表性的结构形式；由于径向柱塞泵属于一种新型的技术含量比较高的高效泵，随着国产化的不断加快，径向柱塞泵必然会成为柱塞泵应用领域的重要组成部分．柱塞泵工作原理柱塞泵是往复泵的一种，属于体积泵，其柱塞靠泵轴的偏心转动驱动，往复运动，其吸入和排出阀都是单向阀。当柱塞外拉时，工作室内压力降低，出口阀关闭，低于进口压力时，进口阀打开，液体进入；柱塞内推时，工作室压力升高，进口阀关闭，高于出口压力时，出口阀打开，液体排出。带滑靴结构的轴向柱塞泵是目前使用最广泛的轴向柱塞泵，安放在缸体中的柱塞通过滑靴与斜盘相接触，当传动轴带动缸体旋转时，斜盘将柱塞从缸体中拉出或推回，完成吸排油过程。柱塞与缸孔组成的工作容腔中的油液通过配油盘分别与泵的吸、排油腔相通。变量机构用来改变斜盘的倾角，通过调节斜盘的倾角可改变泵的排量。柱塞泵的维护斜盘式轴向柱塞泵一般采用缸体转动、端面配流的形式。缸体端面上镶有一块由双金属板与钢配油盘组成的摩擦副，而且大多数是采用平面配流的方法，所以维修比较方便。配油盘是轴向柱塞泵的关键部件之一，泵工作时，一方面工作腔的高压油把缸体推向配油盘，另一方面配油盘和缸体间的油膜压力形成对缸体的液压反推力使缸体背离配油盘。缸体对配油盘的设计液压压紧力Fn略大于配油盘对缸体的液压反推力Ff，即Fn/Ff=1.05~1.1，使泵工作正常并保持较高的容积效率。实际上，由于油液的污染，往往使配油盘与缸体之间产生轻微磨损。特别是高压时，即使轻微的磨损也可以使液压反推力Ff增大，从而破坏Fn常见故障处理1．液压泵输出流量不足或不输出油液(1)吸入量不足。原因是吸油管路上的阻力过大或补油量不足。如泵的转速过大，油箱中液面过低，进油管漏气，滤油器堵塞等。(2)泄漏量过大。原因是泵的间隙过大，密封不良造成。如配油盘被金属碎片、铁屑等划伤，端面漏油；变量机构中的单向阀密封面配合不好，泵体和配油盘的支承面有砂眼或研痕等。可以通过检查泵体内液压油中混杂的异物判别泵被损坏的部位。(3)倾斜盘倾角太小，泵的排量少，这需要调节变量活塞，增加斜盘倾角。2．中位时排油量不为零变量式轴向柱塞泵的斜盘倾角为零时称为中位，此时泵的输出流量应为零。但有时会出现中位偏离调整机构中点的现象，在中点时仍有流量输出。其原因是控制器的位置偏离、松动或损伤，需要重新调零、紧固或更换。泵的角度维持力不够、倾斜角耳轴磨损也会产生这种现象。3．输出流量波动输出流量波动与很多因素有关。对变量泵可以认为是变量机构的控制不佳造成，如异物进入变量机构，在控制活塞上划出阶痕、磨痕、伤痕等，造成控制活塞运动不稳定。由于放大器能量不足或零件损坏、含有弹簧的控制活塞的阻尼器效能差，都会造成控制活塞运动不稳定。流量不稳定又往往伴随着压力波动。这类故障一般要拆开液压泵，更换受损零部件，加大阻尼，提高弹簧刚度和控制压力等。4．输出压力异常泵的输出压力是由负载决定的，与输入转矩近似成正比。输出压力异常有两种故障。(1)输出压力过低当泵在自吸状态下，若进油管路漏气或系统中液压缸、单向阀、换向阀等有较大的泄漏，均会使压力升不上去。这需要找出漏气处，紧固、更换密封件，即可提高压力。溢流阀有故障或调整压力低，系统压力也上不去，应重新调整压力或检修溢流阀。如果液压泵的缸体与配流盘产生偏差造成大量泄漏，严重时，缸体可能破裂，则应重新研磨配合面或更换液压泵。(2)输出压力过高若回路负载持续上升，泵的压力也持续上升，当属正常。若负载一定，泵的压力超过负载所需压力值，则应检查泵以外的液压元件，如方向阀、压力阀、传动装置和回油管道。若最大压力过高，应调整溢流阀。5．振动和噪声振动和噪声是同时出现的。它们不仅对机器的操作者造成危害，也对环境造成污染。(1)机械振动和噪声如泵轴和电机轴不同心或顶死，旋转轴的轴承、联轴节损伤，弹性垫破损和装配螺栓松动均会产生噪声。对于高速运转或传输大能量的泵，要定期检查，记录各部件的振幅、频率和噪声。如泵的转动频率与压力阀的固有频率相同时，将会引起共振，可改变泵的转速以消除共振。(2)管道内液流产生的噪声进油管道太细、进油滤油器通流能力过小或堵塞、进油管吸入空气、油液豁度过高、油面过低吸油不足和高压管道中产生液击等，均会产生噪声。因此，必须正确设计油箱，正确选择滤油器、油管和方向阀。6．液压泵过热液压泵过度发热有两个原因，一是机械摩擦生热。由于运动表面处于干摩擦或半干摩擦状态，运动部件相互摩擦生热。二是液体摩擦生热。高压油通过各种缝隙泄漏到低压腔，大量的液压能损失转为热能。所以正确选择运动部件之间的间隙、油箱容积和冷却器，可以杜绝泵的过度发热和油温过高的现象。另外，回油过滤器堵塞造成回油背压过高，也会引起油温过高和泵体过热。7．漏油柱塞泵漏油主要有以下原因：(1)主轴油封损坏或轴有缺陷、划痕；(2)内部泄漏过大，造成油封处压力增大，而将油封损伤或冲出；(3)泄油管过细过长，使密封处漏油；(4)泵的外接油管松动，管接头损伤，密封垫老化或产生裂纹；(5)变量调节机构螺栓松动，密封破损；(6)铸铁泵壳有砂眼或焊接不良。现在生产柱塞泵的厂家很多，进口件和国产件结构不尽相同，每一台泵都应严格按照其出厂使用说明书使用。在维修泵时，首先应该检查泵在系统中的安装、使用是否得当，便于及时查出损坏原因，消除隐患，保证系统正常工作。已修复的液压泵应通过一定的检测设备检测后才能使用。如不具备检测条件，也应在系统中反复调试，使其能正常工作。