往复泵缸内压力分析

　　往复泵缸内压力分析詹晓梅、张相彬2，王绍军2，张森森3（1.本溪水泵有限责任公司，辽宁本溪，117000；2.哈尔滨工程大学，动力与能源工程学院，黑龙江哈尔滨，150001；3.海军驻703所军代表室，黑龙江哈尔滨，150001）排出压力以及缸内综合压力。为泵的动力学特性分析提供了必要数据。

　　本文以某型电动立式双缸双作用往复泵为例，泵额定流量为20m3/h，其结构形式及工作原理如所示。该泵由电机、齿轮箱、液压装置三部分组成。其中电机的安装方式为立式，齿轮箱采用蜗轮蜗杆作为传动机构，液压装置主要由活塞和液缸组成。电机将功率输入，通过联轴器带动蜗杆转动，蜗杆蜗轮啮合驱动曲轴旋转，然后曲轴驱动连杆活塞运动。曲轴上两个曲柄之间的夹角为90°，每个液缸上分别布置了4个单向阀。A1、A3、B1、B3分别为排出阀，A2、A4、B2、B4分别为吸入阀。对于液缸1而言，当活塞从上死点运动到下死点时，吸入阀A.、排出阀A3打开，活塞上下两个表面的工作腔分别芫成吸入、排出液体过程；当活塞从下死点运动到上死点时，吸入阀A4、排出阀A1打开，活塞上下两个表面的工作腔分别芫成排出、吸入液体过程。液缸2的工作过程与液缸1一致。因此，当曲柄转过360°时，每个液缸活塞上下两个表面的工作腔以一个活塞行程为周期分别进行交替的吸排液体运动，即曲柄转过一周，每个液缸芫成两次吸排液体运动。

　　1平均综合流量分析1.1活运动规律分析如所示为泵活塞、曲柄连杆机构的示意图，两个曲柄之间的夹角为90度，滑块A为液缸1的活塞，AB段为1号曲柄与液缸1活塞之间的连杆，1号曲柄转动角度为0=cot，曲柄半径与连杆长度之比X=r/l，设液缸1活塞A起始在液缸右端，其向左移动的位移为：联轴器-06-11：詹晓梅（1970责任公司工程师。

　　1泵结构简图活塞运动过程简，女，辽宁本溪人，本溪水泵有限活塞运动速度：活塞运动加速度：因为该泵为双缸双作用往复泵，任何时刻该往复泵的两个缸均处于吸排状态，从而可以得到吸排总管中液流的速度和加速度分别为：其中：F为缸套内径横截面积；S为吸、排管内径横截面积。

　　1.2流规律分析对于单个液缸而言，忽略泵阀滞后角的影响，假设泵的吸入、排出状况良好。液缸的吸入流量等于排出流量。因此，对于两个液缸而言，其综合吸入流量也等于综合排出流量。

　　泵的瞬时综合流量为：其中，是1号曲柄的运动角度。

　　对式（6）进行积分即可得到泵的平均综合吸入、排出流量：=八阻+八惯+尺阻+K惯可得：，U12 +h阻+八惯+尺阻+尺惯）（19）阻力损失；K惯为吸入阀的惯性压头。

　　由式（19）可见，液缸内吸入压力Pi的大小由多种因素决定。对这些因素逐项进行分析计算。然后将计算得到的K阻、K惯和u/2g值代入公式（19），就可以求得0°~360°曲柄转角1、2号液缸内的吸入压力如所示。

　　曲柄转角/（deg）0~360°曲柄转角1、2号液缸吸入压力由可以看出，活塞的吸入压力是按正弦曲线变化的，因此可以说明泵的缸内吸入压力变化趋势是受缸内活塞的运动规律影响的，吸入压力的幅值是受背景压力影响的。此外，泵两个液缸在各自曲柄转角为0度和180度时，即活塞处于上下死点位置处，处于吸入过程的起始位置，存在一个负压，而液体则是在这个负压的条件下受到外界大气压做功，被吸入液缸，体现了该泵的自吸性能良好。

　　2.2排出助计算往复泵的排出过程是活塞挤压缸内液体，使压力升高，以克服液体在排出管中的流动阻力惯性力和背景压力，以及排出阀的惯性力与阻力，使液体高度增加，并使液体具有一定的流动速度23〕。

　　由泵的排出过程简，可以列出其能量平衡PK?出口端液体压力；Zi?出口距液缸中心高度；Uk?出管端液体的流速；k阻一排出阀的阻力损失；1惯一排出阀的惯性压头；k阻一排出管中的沿程和局部阻力损失；ke?排出管中液体的总惯性压头。

　　排出过程简结论通过对该型泵的缸内压力进行分析得出以下结内压力的变化趋势受活塞运动规律控制，压力幅值受背景压力控制；（3）活塞运动过程中的换向会导致缸内压力的突变，将造成活塞曲柄连杆机构、阀座等零部件受损。