三缸单作用柱塞泵动力端参数与液力特性
三缸单作用柱塞泵动力端参数与液力特性
0 引言
三缸单作用柱塞泵广泛应用于石油开发、水利水电、矿山开采等领域,利用工作腔容积的周期性
变化输送高压流体,由于其高效的特点,已成为流体输送应用较广的通用设备之一[1,2].
排出压力和输出流量是三缸单作用柱塞泵的重要液力特性参数,动力端中曲轴、连杆等复杂部件
的结构参数决定了泵的排出压力和输出流量参数.本文在三缸单作用柱塞泵运动及受力分析的基
础上,分析动力端结构参数对柱塞泵液力特性的影响,对于柱塞泵动力端结构的优化具有一定的
实践意义.
1 三缸单作用柱塞泵工作原理
三缸单作用柱塞泵主要由动力端和液力端组成.动力端主要由箱体、压盖、曲轴、轴瓦、连杆、
十字头等组成,带有减速装置的柱塞泵动力端还设有传动轴及齿轮组件.液力端主要由泵头体、
进排液阀、阀座、柱塞及填料函组成.
三缸单作用柱塞泵通过驱动设备(电机或柴油机)驱动曲轴转动,或由传动轴及齿轮组件驱动曲轴
转动,通过连接在曲轴上的轴瓦、连杆、十字头,由于曲轴三组曲拐呈 120°交错分布,从而带动三
根柱塞做交替往复直线运动,由于柱塞与填料密封的配合,使泵头的工作腔内交替形成局部真空
或高压,使泵头内的进、排液阀组做出相应的开启或关闭动作,相应的完成吸液和排液的过程.
2 三缸单作用柱塞泵动力端参数与液力特性
排出压力和输出流量是三缸单作用柱塞泵最主要的两个液力特性参数,前者体现了泵送流体具备
的能量,后者代表了泵送流体的体积.柱塞泵动力端主要部件的结构强度直接决定柱塞泵承载泵
送流体压力的能力,而结构参数又影响柱塞泵泵送流体流量的稳定性.
图2以三缸单作用柱塞泵中的某一缸为对象,显示了三缸单作用柱塞泵运动机构简图与主要结构
参数.
.1 柱塞泵的交变载荷承载能力
由图 2可知,输送流体的液力 F通过柱塞、十字头部件传递给十字头销中心点,此外,十字头往复
运动产生的惯性力 IW 也作用于十字头销中心点,在不考虑十字头运动过程的摩擦力的前提下,输
送流体液力和十字头惯性力叠加在一起统称为综合柱塞力 F综合[3].
通过分解综合柱塞力,可以将其分解成与十字头滑到垂直的侧向力 N,及沿连杆中心线的连杆力
Pc.连杆力沿连杆中心线作用于曲柄销中心点,可以分解为沿曲柄的切向力 T和径向力 R,一般来
说,在忽略重力和旋转摩擦力的情况下,曲轴所受外力主要是径向力.
上述各外力表达为:
式中:A 为柱塞截面积,mm²;
P为液体排出压力,kgf/cm²;
mw 为十字头质量,kg;
r为曲柄半径,mm;
ω 为曲柄角速度;
φ为曲柄转角,逆时针旋转为正值;
β 为连杆摆角度;
λ 为曲柄半径 r与连杆 L的比值.
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三缸单作用柱塞泵动力端参数与液力特性0引言三缸单作用柱塞泵广泛应用于石油开发、水利水电、矿山开采等领域,利用工作腔容积的周期性变化输送高压流体,由于其高效的特点,已成为流体输送应用较广的通用设备之一[1,2].排出压力和输出流量是三缸单作用柱塞泵的重要液力特性参数,动力端中曲轴、连杆等复杂部件的结构参数决定了泵的排出压力和输出流量参数.本文在三缸单作用柱塞泵运动及受力分析的基础上,分析动力端结构参数对柱塞泵液力特性的影响,对于柱塞泵动力端结构的优化具有一定的实践意义.1三缸单作用柱塞泵工作原理三缸单作用柱塞泵主要由动力端和液力端组成.动力端主要由箱体、压盖、曲轴、轴瓦、连杆、十字头等组成,带有...
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作者：闻远设计
分类：非标机械电气自动化
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