離心幫浦的構造及工作原理

2021-03-04 04:15:47 字數 4422 閱讀 5890

一、離心幫浦的基本構造離心幫浦的種類有很多,圖1—1所示為單級單吸式離心幫浦的基本構造,主要包括蝸殼形的幫浦殼、幫浦軸、葉輪、吸水管、壓水管、底閥、控制閥門、灌水漏斗和幫浦座。

圖1—1 單級單吸式離心幫浦構造

1一幫浦殼;2一幫浦軸;3葉輪;4一吸水管;5一壓水管;6一底閻;7控制閥門;8灌水漏斗;9幫浦座

離心幫浦的基礎知識

二、離心幫浦的工作原理:

離心幫浦是利用葉輪旋轉而使水產生的離心力來工作的。離心幫浦在啟動前,必須使幫浦殼和吸水管內充滿水,然後啟動電機,使幫浦軸帶動葉輪和水做高速旋轉運動,水在離心力的作用下,被甩向葉輪外緣,經蝸形幫浦殼的流道流入水幫浦的壓水管路。水幫浦葉輪中心處,由於水在離心力的作用下被甩出後形成真空,吸水池中的水便在大氣壓力的作用下被壓進幫浦殼內,葉輪通過不停地轉動,使得水在葉輪的作用下不斷流入與流出,達到了輸送水的目的。

三、離心幫浦的主要零件:

離心幫浦是由許多零件組成的,根據工作時各部件所處的工作狀態,大致可以分成三大型別:轉動部件、固定部件和交接部件。

1.葉輪

葉輪是幫浦的核心組成部分,它可使水獲得動能而產生流動。葉輪由葉片、蓋板和輪轂組成,見圖l-2。選擇葉輪材料時,除了要考慮離心力作用下的機械強度以外,還要考慮材料的耐磨和耐腐蝕性能。

目前多數葉輪採用鑄鐵、鑄鋼和青銅製成。

葉輪一般可分為單吸式葉輪與雙吸式葉輪兩種。單吸式葉輪如圖l-2所示,它是單邊吸水,葉輪的前蓋板與後蓋板呈不對稱狀。雙吸式葉輪如圖1—3所示兩邊吸水,葉輪蓋板呈對稱狀,一般大流量離心幫浦多數採用雙吸式葉輪。

圖1 2單吸式葉輪圖l—3雙吸式葉輪

1一前蓋板;2一後蓋板;3一葉片;4葉槽; 1一吸人口;2一輪蓋;3一葉片5一吸水口;6一輪轂;7一幫浦軸 4一輪轂;5一軸孔

葉輪按其蓋板情況又可分為封閉式、敞開式和半開式三種,如圖l—4所示。離心幫浦往往採用封閉式葉輪單槽道或雙槽道結構,以防止雜物堵塞;砂幫浦則往往採用半開式及敞開式結構,以防止砂粒對葉輪的磨損及堵塞。

2.幫浦軸

幫浦軸是用來旋轉幫浦葉輪的。常用材料是碳素鋼和不鏽鋼。幫浦軸應有足夠的抗扭強度和足夠的剛度,其撓度不超過允許值。

葉輪和軸用鍵來聯結。鍵是轉動體之問的連線件,離心幫浦中一般採用平鍵,這種鍵只能傳遞扭矩而不能固定葉輪的軸向位置,在大、中型水幫浦中葉輪的軸向位置通常採用軸套和並緊軸套的螺母來定位的。

3.幫浦殼

其過水部分要求有良好的水力條件。水幫浦及幫浦站設計計算葉輪工作時,沿蝸殼的漸擴斷面上,流量是逐漸增大的,為了減少水力損失,在離心幫浦設計中應使沿蝸殼漸擴斷面流動的水流速度是一常數。水由蝸殼排出後,經錐形擴散管而流入壓水管。

蝸殼上錐形擴散管的作用是降低水流的速度,使流速水頭的一部分轉化為壓力水頭。幫浦殼的材料選擇,除了考慮介質對過流部分的腐蝕和磨損以外,還應使殼體具有作為耐壓容器的足夠的機械強度。

4.幫浦殼

幫浦殼由若干零部件組成,其內腔形成了葉輪工作室、吸水室和壓水室。幫浦殼的形狀和大小取決於葉輪結構形式和尺寸以及由水力設計確定的吸水室和壓水室形狀尺寸。幫浦殼主要有端蓋式幫浦殼和中開式幫浦殼兩種,端蓋式幫浦殼沿著與幫浦軸心線相垂直的徑向面剖分,形成幫浦體

和幫浦蓋,多用於單級幫浦,如圖1-5(a)所示;中開式幫浦殼沿通過幫浦軸心線的平面剖分的幫浦殼,常用於雙支承的蝸殼式幫浦,如橫軸單吸雙吸幫浦等。

中開式離心幫浦殼

離心幫浦的幫浦殼通常鑄成蝸殼形。蝸殼形流道沿流出的方向不斷增大,可使其中水流的速度保持不變,以減少由於流速的變化而產生的能量損失。幫浦的出水口處有一段擴散形的錐形管,水流隨著斷面的增大,速度逐漸減小,而壓力逐漸增大,水的動能轉化為勢能。

一般在幫浦體頂部設有放氣或加水的螺孔,以便在水幫浦啟動前用來抽真空或灌水。

5.幫浦座

幫浦座上有與底板或基礎固定用的法蘭孔。在幫浦殼的底部設有放水螺孔,以便在水幫浦停車.

柱塞幫浦的工作原理及示意圖

圖為單柱塞幫浦的工作原理

柱塞幫浦結構形式

柱塞幫浦分為軸向柱塞幫浦和徑向柱塞幫浦兩種代表性的結構形式;由於徑向柱塞幫浦屬於一種新型的技術含量比較高的高效幫浦,隨著國產化的不斷加快,徑向柱塞幫浦必然會成為柱塞幫浦應用領域的重要組成部分.

柱塞幫浦工作原理

柱塞幫浦是往復幫浦的一種,屬於體積幫浦,其柱塞靠幫浦軸的偏心轉動驅動,往復運動,其吸入和排出閥都是單向閥。當柱塞外拉時,工作室內壓力降低,出口閥關閉,低於進口壓力時,進口閥開啟,液體進入;柱塞內推時,工作室壓力公升高,進口閥關閉,高於出口壓力時,出口閥開啟,液體排出。

帶滑靴結構的軸向柱塞幫浦是目前使用最廣泛的軸向柱塞幫浦,安放在缸體中的柱塞通過滑靴與斜盤相接觸,當傳動軸帶動缸體旋轉時,斜盤將柱塞從缸體中拉出或推回,完成吸排油過程。柱塞與缸孔組成的工作容腔中的油液通過配油盤分別與幫浦的吸、排油腔相通。變數機構用來改變斜盤的傾角,通過調節斜盤的傾角可改變幫浦的排量。

柱塞幫浦的維護

斜盤式軸向柱塞幫浦一般採用缸體轉動、端麵配流的形式。缸體端面上鑲有一塊由雙金屬板與鋼配油盤組成的摩擦副,而且大多數是採用平面配流的方法,所以維修比較方便。配油盤是軸向柱塞幫浦的關鍵部件之一,幫浦工作時,一方面工作腔的高壓油把缸體推向配油盤,另一方面配油盤和缸體間的油膜壓力形成對缸體的液壓反推力使缸體背離配油盤。

缸體對配油盤的設計液壓壓緊力fn略大於配油盤對缸體的液壓反推力ff,即fn/ff=1.05~1.1,使幫浦工作正常並保持較高的容積效率。

實際上,由於油液的汙染,往往使配油盤與缸體之間產生輕微磨損。特別是高壓時,即使輕微的磨損也可以使液壓反推力ff增大,從而破壞fn

常見故障處理

1.液壓幫浦輸出流量不足或不輸出油液

(1)吸入量不足。原因是吸油管路上的阻力過大或補油量不足。如幫浦的轉速過大,油箱中液面過低,進油管漏氣,濾油器堵塞等。

(2)洩漏量過大。原因是幫浦的間隙過大,密封不良造成。如配油盤被金屬碎片、鐵屑等劃傷,端麵漏油;變數機構中的單向閥密封面配合不好,幫浦體和配油盤的支承面有砂眼或研痕等。

可以通過檢查幫浦體內液壓油中混雜的異物判別幫浦被損壞的部位。

(3)傾斜盤傾角太小,幫浦的排量少,這需要調節變數活塞,增加斜盤傾角。

2.中位時排油量不為零

變數式軸向柱塞幫浦的斜盤傾角為零時稱為中位,此時幫浦的輸出流量應為零。但有時會出現中位偏離調整機構中點的現象,在中點時仍有流量輸出。其原因是控制器的位置偏離、鬆動或損傷,需要重新調零、緊固或更換。

幫浦的角度維持力不夠、傾斜角耳軸磨損也會產生這種現象。

3.輸出流量波動

輸出流量波動與很多因素有關。對變數幫浦可以認為是變數機構的控制不佳造成,如異物進入變數機構,在控制活塞上劃出階痕、磨痕、傷痕等,造成控制活塞運動不穩定。由於放大器能量不足或零件損壞、含有彈簧的控制活塞的阻尼器效能差,都會造成控制活塞運動不穩定。

流量不穩定又往往伴隨著壓力波動。這類故障一般要拆開液壓幫浦,更換受損零部件,加大阻尼,提高彈簧剛度和控制壓力等。

4.輸出壓力異常

幫浦的輸出壓力是由負載決定的,與輸入轉矩近似成正比。輸出壓力異常有兩種故障。

(1)輸出壓力過低

當幫浦在自吸狀態下,若進油管路漏氣或系統中液壓缸、單向閥、換向閥等有較大的洩漏,均會使壓力公升不上去。這需要找出漏氣處,緊固、更換密封件,即可提高壓力。溢流閥有故障或調整壓力低,系統壓力也上不去,應重新調整壓力或檢修溢流閥。

如果液壓幫浦的缸體與配流盤產生偏差造成大量洩漏,嚴重時,缸體可能破裂,則應重新研磨配合面或更換液壓幫浦。

(2)輸出壓力過高

若迴路負載持續上公升,幫浦的壓力也持續上公升,當屬正常。若負載一定,幫浦的壓力超過負載所需壓力值,則應檢查幫浦以外的液壓元件,如方向閥、壓力閥、傳動裝置和回油管道。若最大壓力過高,應調整溢流閥。

5.振動和雜訊

振動和雜訊是同時出現的。它們不僅對機器的操作者造成危害,也對環境造成汙染。

(1)機械振動和雜訊

如幫浦軸和電機軸不同心或頂死,旋轉軸的軸承、聯軸節損傷,彈性墊破損和裝配螺栓鬆動均會產生雜訊。對於高速運轉或傳輸大能量的幫浦,要定期檢查,記錄各部件的振幅、頻率和雜訊。如幫浦的轉動頻率與壓力閥的固有頻率相同時,將會引起共振,可改變幫浦的轉速以消除共振。

(2)管道內液流產生的雜訊

進油管道太細、進油濾油器通流能力過小或堵塞、進油管吸入空氣、油液豁度過高、油麵過低吸油不足和高壓管道中產生液擊等,均會產生雜訊。因此,必須正確設計油箱,正確選擇濾油器、油管和方向閥。

6.液壓幫浦過熱

液壓幫浦過度發熱有兩個原因,一是機械摩擦生熱。由於運動表面處於幹摩擦或半乾摩擦狀態,運動部件相互摩擦生熱。二是液體摩擦生熱。

高壓油通過各種縫隙洩漏到低壓腔,大量的液壓能損失轉為熱能。所以正確選擇運動部件之間的間隙、油箱容積和冷卻器,可以杜絕幫浦的過度發熱和油溫過高的現象。另外,回油過濾器堵塞造成回油背壓過高,也會引起油溫過高和幫浦體過熱。

7.漏油

柱塞幫浦漏油主要有以下原因:(1)主軸油封損壞或軸有缺陷、劃痕;(2)內部洩漏過大,造成油封處壓力增大,而將油封損傷或衝出;(3)洩油管過細過長,使密封處漏油;(4)幫浦的外接油管鬆動,管接頭損傷,密封墊老化或產生裂紋;(5)變數調節機構螺栓鬆動,密封破損;(6)鑄鐵幫浦殼有砂眼或焊接不良。

現在生產柱塞幫浦的廠家很多,進口件和國產件結構不盡相同,每一台幫浦都應嚴格按照其出廠使用說明書使用。在維修幫浦時,首先應該檢查幫浦在系統中的安裝、使用是否得當,便於及時查出損壞原因,消除隱患,保證系統正常工作。已修復的液壓幫浦應通過一定的檢測裝置檢測後才能使用。

如不具備檢測條件,也應在系統中反覆除錯,使其能正常工作。

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離心幫浦的工作原理

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