船用泵和油马达.ppt

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1、,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,第四章 船用泵和油马达,1,第四章 船用泵和油马达,Chapter 4 Marine Pump and Hydraulic Motor,主要内容:介绍了船用泵的功用和分类,泵的性能参数,容积式泵,叶轮式泵,低速大扭矩油马达的结构、工作原理和特性。,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,2,第一节 船用泵概述,Section 1 Introduction to marine pump,一、泵的功用和分类,泵(Pump):用来提高液体机械能(位能、动能、压力能)并输送液体的设

2、备。(Potential energy,kinetic energy,pressure energy),1.船舶通用泵(General purpose pump),2.船舶动力装置用泵(Pump for marine power plant),3.船舶辅助机械用泵(Pump for auxiliary machinery),4.船舶专用泵(Special purpose pump),按用途分类:,第四章 船用泵和油马达,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,3,1.容积式泵(Positive displacement pump):通过运动部件的位移使泵

3、工作空间容积发生变化来吸排液体,把机械能传给液体达到输送液体的目的。,按工作原理分类:,往复式(Reciprocating),回转式(Rotary),活塞泵(Piston pump),柱塞泵(Plug pump),齿轮泵(Gear pump),叶片泵(Vane pump),螺杆泵(Screw pump),单螺杆泵(Single-screw pump),双螺杆泵(2-screw pump),三螺杆泵(3-screw pump),单作用叶片泵(Single-effect),双作用叶片泵(2-effect),外齿轮泵(External gear pump),内齿轮泵(Internal gear pu

4、mp),第四章 船用泵和油马达,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,4,2.叶片(叶轮)式泵(Impeller pump):通过工作叶片带动液体高速转动,使液体的能量增加,然后再将动能转换为压力能,从而完成吸排液体的作用。,离心泵(Centrifugal pump),轴流泵(Axial flow pump),漩涡泵(Regenerative pump),3.喷射泵(Ejection pump):通过喷射工作流体所产生的高速射流,吸引周围流体,进行动量交换,把动能传给输送的液体,再将动能转换为压力能,从而达到输送流体的目的。,水射水泵(Water ej

5、ection pump),水射真空泵(Water injector),蒸汽喷射泵(Steam inducer),空气喷射泵(Air inducer),4.电磁泵(Electromagnetism pump):利用电磁力输送液态金属的泵,用于原子能船锅炉的循环泵。,第四章 船用泵和油马达,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,5,性能参数:为了表征泵的性能和完善程度以便选用和比较,通常把流量、压头、转速、功率、效率等称为泵的性能参数。,二、泵的性能参数,1.流量(Flow):单位时间内输送流体的量。,质量流量G、体积流量Q:G=Q kg/s,2.扬程(H

6、ead):单位重量液体通过泵后所增加的机械能,m。,包括位能(Z)、动能(v2/2g)、压力能(p/g)。,(m),(m),水力阻力,吸排液面高度差,吸排液面压力差,第四章 船用泵和油马达,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,6,3.转速(Revolution):泵轴单位时间内的回转数,r/min。,4.功率和效率(Power,Efficiency),输出功率(有效功率)Pe(Effective Power):液体得到的功率。,输入功率(轴功率)P(Shaft Power):原动机传给泵轴的功率。,配套功率Pm:原动机的输出功率。PM=KMP,有效功

7、率,轴功率,配套功率,Pe=gQH(W),效率:输出功率和输入功率之比。,=Pe/P(%),The end of section 1,第四章 船用泵和油马达,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,7,第二节 容积式泵,Section 2 Positive displacement pump,一、往复泵,1.往复活塞泵,单缸单作用,单缸双作用,三缸三作用,第四章 船用泵和油马达,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,8,第四章 船用泵和油马达,M/V Tianhuai,MAM Lab.,轮机概论,Introduc

8、tion to Marine Engineering,9,流量和容积效率:,理论流量:Qt=60KASn m3/h,A-活塞的有效工作面积,m2;,K-泵的作用次数;,S-活塞的工作行程,m;,n-转速,r/min;,泄漏原因:泵阀、活塞环、填料;泵阀迟滞;空气漏入。,实际流量:QQt,容积效率:实际流量和理论流量之比。,v=Q/Qt,第四章 船用泵和油马达,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,10,往复泵的特点:,(1)有自吸能力。泵起动后能把泵缸、水阀箱以及吸入管内的空气逐步抽除并将其排出,继而吸上液体,进入正常工作,这种能力称为往复泵的自吸能力

9、(Self-priming capability)。,(2)可以产生很高的压头。排出压力取决于仅取决于外界负荷,与泵的尺寸、转速、作用次数无关。额定排出压力取决于原动机功率、泵的强度、密封性能。排出端设安全阀。,(3)理论流量与压头无关,实际流量因压头增加而下降。,(4)输送液体不均匀。为降低排压波动,采用多作用泵或设置空气室加以解决。,(6)液体含有固体杂质,泵阀易摩擦和垫起。设吸入滤器。,(5)转速不能太高。,(7)结构复杂、易损件多。,第四章 船用泵和油马达,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,11,2.径向柱塞泵(Radial variabl

10、e pump),第四章 船用泵和油马达,1-油缸体 2-柱塞 3-滑履 4-浮动环 8-配油轴 9、10-吸排口,柱塞个数为奇数:7,9,11,13,流量:,m3/min,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,12,第四章 船用泵和油马达,3.轴向柱塞泵(Axial variable pump),1-泵轴 2-配油盘 3-缸体 4-柱塞 5-斜盘 6-配油口 7、8-吸排口 9-泵体,工作原理,流量:,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,13,第四章 船用泵和油马达,轴向柱塞泵实例(CY14-1),Pump

11、construction,Symbol,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,14,第四章 船用泵和油马达,二、齿轮泵(Gear pump),1.外齿轮泵(External gear pump),外齿轮泵工作原理,吸排方向取决于转向,脱开啮合的一侧与吸入管连通,插入啮合的一侧与排出管连通。理论上,转向改变,吸排方向改变。,1-主动齿轮 2-从动齿轮 3-泵体 4-吸入口 5-排出口,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,15,第四章 船用泵和油马达,2.内齿轮泵(Internal gear pump),内齿轮泵

12、工作原理,1-齿轮 2-月牙形隔板 3-齿环 4-销钉 5-盖板 6-底盘,泵轴转向改变,靠啮合齿作用力使隔板转过180,吸排方向不变。齿轮比齿环齿数少,齿轮与齿环转向相同,齿轮比齿环转速大。,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,16,第四章 船用泵和油马达,齿轮泵的特点,(1)吸排方向取决于泵轴的回转方向;,(2)有自吸能力,但因间隙较多,不如往复泵;,(3)理论流量与压力无关,由工作部件尺寸和转速决定;,(4)额定压力与转速、尺寸无关,取决于轴承强度、电机容量、密封性能;,(5)流量连续,但有脉动;,(6)结构简单,易损件少,直接驱动,高速回转;

13、,(7)因磨擦面较多,故适用于排送具有润滑性的油类;,应用:滑油泵、驳油泵、液压传动中的供油泵等。,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,17,第四章 船用泵和油马达,三、叶片泵(Vane pump),1.双作用叶片泵(2-effect vane pump),转子转一周,完成两次吸、排,因此是双作用泵。,作用在转子上的液压力完全平衡,所以双作用叶片泵属于卸荷式叶片泵。,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,18,第四章 船用泵和油马达,双作用叶片泵结构,1-滚针轴承 2-吸油配油盘 3-传动轴 4-转子 5-定

14、子 6-泵体 7-排油配油盘 8-球轴承 9-叶片,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,19,第四章 船用泵和油马达,2.单作用叶片泵(Single-effect vane pump),1-转子 2-定子 3-叶片 4-泵体,转子转一周,完成一次吸、排,因此是单作用泵。,转子和轴承承受不平衡的径向液压力,所以单作用叶片泵属于非卸荷式叶片泵。,The end of section 2,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,20,第三节 叶轮式泵,Section 3 Impeller pump,一、离心泵(Cen

15、trifugal pump),离心泵用以产生吸排液体的主要部件是具有叶瓣的叶轮。当叶轮回转时,充满在叶轮中的液体被带动做高速旋转而获得离心力,从进口流向出口。,第四章 船用泵和油马达,Principle of a centrifugal pump at zero flow,Bucket behavior if a hole is put in its base.As viewed by a stationary observer.,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,21,离心泵结构:,第四章 船用泵和油马达,单级蜗壳式离心泵(Single stag

16、e volute centrifugal pump),轮机概论,Introduction to Marine Engineering,22,离心泵实例:,第四章 船用泵和油马达,立式离心泵(Vertical type),离心泵(Horizontal type),叶轮(Impeller),轮机概论,Introduction to Marine Engineering,23,离心泵定速特性曲线():,第四章 船用泵和油马达,(1)QH曲线是选择和使用离心泵的主要依据。流量则压头,流量则压头。,(2)QP曲线是合理选择原动机功率和泵起动方式的依据。P随流量的而。Q=0,P最小,关闭排出阀起动。,(3

17、)Q曲线是判断离心泵工作经济性的依据。力求使泵处于高效率区工作。,定速特性曲线:在一定转速下测定的H-Q,P-Q,-Q特性曲线。,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,24,离心泵优点:,第四章 船用泵和油马达,(1)供液均匀,工作平稳,流量容易调节;,(2)重量轻而外形尺寸小;,(3)能与高速原动机直接相连而无需减速机构;,(4)对杂质不敏感,易损件少,能输送多种液体;,(5)结构简单紧凑,工作可靠,易于管理和维修。,离心泵缺点:,主要缺点是没有自吸能力,启动前必须引水(Priming),或附加自吸装置。普通离心泵可通过丰富的操作经验完成“自吸”。,

18、离心泵应用:,水泵(循环水泵、冷却水泵、凝水泵、给水泵、饮用水泵、卫生水泵、压载水泵、舱底水泵、消防水泵),油泵(货油泵、主机滑油泵-特殊叶轮)。,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,25,二、漩涡泵(Regenerative pump),第四章 船用泵和油马达,闭式叶轮:叶片部分设中间隔板。,开式流道:两端/一端直通吸排口。,特点:,(2)抗汽蚀性能差,必需汽蚀余量大。,(3)没有自吸能力。,(1)闭式叶轮、开式流道。,纵向漩涡:,纵向漩涡相对于泵壳是前进螺旋线,相对于对叶轮式后退螺旋线。,1.闭式漩涡泵,闭式旋涡泵采用闭式叶轮,开式流道。,轮机概

19、论,Introduction to Marine Engineering,26,2.开式漩涡泵,第四章 船用泵和油马达,开式叶轮:叶片不带中间隔板或端盖板。,采用闭式流道:有自吸能力,漩涡泵中效率最低。,闭式流道:流道两端不直接通吸排口,吸排口开在侧盖靠叶片根部处。,开式旋涡泵采用开式叶轮,闭式流道。,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,27,漩涡泵特点:,第四章 船用泵和油马达,(1)结构简单,重量轻体积小,制造维护方便;,(2)可以在小流量范围内获得高扬程;,(3)陡降的扬程和下降的功率特性曲线。不易节流,可采用变速和回流调节;,(4)有自吸能力

20、,或容易实现自吸,初次使用泵内灌水;,(5)效率低;,(6)抗汽蚀性能较差;,(7)不易输送含固体颗粒和粘度高的液体;,漩涡泵应用:,用于小流量、高扬程、功率小的场合。在船上常与离心叶轮串联构成离心旋涡泵,作为压力水柜给水泵。,The end of section 3,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,28,第四节 油马达,Section 4 Hydraulic motor,一、工作性能,第四章 船用泵和油马达,油泵:将原动机输入的机械能转变为油液的压力能。,油马达:将油液的压力能转变为机械能输出。,1.转速:nt=60Q/q r/min,n=60

21、Qv/q r/min,2.扭矩:Mt=pq/2Nm,M=pqm/2Nm,3.输出功率:P=pQ W,4.总效率:=vm,Q-供入马达的流量,q-油马达的每转排量,v-容积效率,p-进油、回油压差,m-机械效率,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,29,二、工作原理,第四章 船用泵和油马达,1.柱塞式油马达(高速小扭矩油马达),T,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,30,2.活塞连杆式油马达,第四章 船用泵和油马达,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,31,活塞连

22、杆式油马达特点:,第四章 船用泵和油马达,(1)结构简单,零部件少,耐冲击、对材料无特殊要求;,(2)球铰和缸体流道工艺性差;,(3)径向力不平衡,机械效率及容积效率较低,起动扭矩只达理论扭矩80-85;,(4)转矩和转速脉动率大,润滑油膜易受破坏,低速时会产生转速忽慢忽快的爬行现象;,(5)最低稳定转速一般在5-10r/min。,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,32,3.径力平衡式油马达,第四章 船用泵和油马达,柱塞、压力环和五星轮的静力平衡,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,33,3.径力平衡式油

23、马达,第四章 船用泵和油马达,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,34,径力平衡式油马达特点:,第四章 船用泵和油马达,(1)柱塞和五星轮基本不传递油压力,只起密封作用;,(2)柱塞、压力环和五星轮可实现油压的静力平衡;,(3)主要润滑面间的摩擦力大为减少,适用于高压,且工作可靠,使用寿命长;,(4)转矩、转速的脉动率小,不存在油膜破坏问题;,(5)低速稳定性好,最低达2r/min;,(6)工艺性好(取消球铰及壳内不设流道);,(7)可采用双列结构,使轴承负荷大大减轻;,(8)可实现两级变量;,(9)可做成壳转式和双输式轴式,适用不同需要。,轮机概论

24、,Introduction to Marine Engineering,35,4.内曲线式油马达,第四章 船用泵和油马达,1-输出轴 2-壳体 3-缸体 4-柱塞 5-横梁 6-滚轮 7-端盖 8-偏心销 9-锁紧螺母 10-配流轴 11-O形密封圈,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,36,内曲线式油马达实例:,第四章 船用泵和油马达,轮机概论,Introduction to Marine Engineering,37,内曲线式油马达特点:,第四章 船用泵和油马达,(1)导轨曲线选用合适,瞬时进油量能保持不变,可获得十分均匀的扭矩和转速;,(2)很好的低速稳定性,最低可达0.5r/min;,(3)定子、转子、配油轴上的径向力可以平衡,减小摩擦,提高机械效率,起动扭矩可达理论扭矩90-98;,(4)可做成双列或三列的结构油马达,每个柱塞的作用次数大,能实现较大排量和输出扭矩;,(5)可做成壳转式,可改变柱塞列数或改变一列油缸的有效作用次数实现有级变量。,The end of chapter 4,

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