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1、轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达Chapter 4 Marine Pump and Hydraulic Motor 第四章船用泵和油马达主要内容：主要介绍船上常用泵的结构、原理、性能及管理要点；常用液压泵和液压马达的结构、工作原理轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering第一节 船用泵Section 1 marine pump一、泵的功用和分类一、泵的功用和分类 1.作用：在船上经常需要输送水、油和其它各种液体，这些输送任务都是通过一种称为泵的设备来完成的，所

2、以泵是用来输送液体的一种机械。液体不可能自发地从压力比较低处流入压力比较高处，而需要向输送的液体提供足够的机械能才能达到输送液体的目的，从这种意义讲，泵是用来提高液体机械能的一种设备。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 2.种类：1）按用途可分为：船舶通用泵：是为船舶营运及船上人员生活需要而设置的，是机动船舶都须装备的泵，主要有压载水泵、舱底水泵、消防水泵、卫生水泵和淡水泵等。船舶动力装置用泵：是为船舶动力装置的工作需要而设置的。柴油机船舶主要有燃油驳运泵、燃油输送泵、主机缸套和活塞冷却泵、海水循环泵、

3、润滑油泵、润滑油驳运泵、柴油发电机的冷却水泵和海水泵等。船舶辅助机械用泵：主要是为船舶辅助机械提供服务的。船舶专用泵：是用来满足特殊船舶的需要，如油船上的货油泵、挖泥船上的吸泥泵、破冰船上的压载泵、深水打捞船上的打捞泵、消防船上的消防泵以及油船上的货油泵等。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 2）按工作原理可以分为：容积式泵：主要是通过运动部件的位移，使泵工作空间容积发生变化来吸排液体，从而把机械能传给液体，达到输送液体的目的。容积式泵可根据吸排液体部件的运动特点分为往复泵和回转泵。叶片式泵：主要是通过

4、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，从而完成吸排作用的。属于这种类型泵的有各种离心泵、轴流泵和旋涡泵等。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 喷射泵：是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，把动能传给输送的流体，然后再将动能转换为压力能，从而达到输送流体的目的。有水射水泵、水射真空泵、蒸汽喷射泵和空气喷射泵等。电磁泵：是利用电磁力来输送液态金属的一种泵，这种泵无任何运动部件，仅在原子能船上用作原子锅炉的循环泵。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油

5、马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 二二 泵的性能参数：泵的性能参数：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、功率和效率等主要工作参数称为泵的性能参数。1.流量：是指泵在单位时间内所输送液体的量，可用容积或质量来度量，分别称为容积流量Q(m3s)或质量流量G(kgs)。质量流量与容积流量之间的关系为：GQ kgs式中：液体的密度，kgs。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 2扬程(压头)：是指单位重液体通过泵后所增加的机械

6、能，即每单位重力作用的液体通过泵后其能量的增加值。压头常用H来表示，单位是 m。根据水力学知识，单位重量液体的机械能称为水头，它包括位能、动能和压力能。因此，泵的扬程即泵使液体所增加的水头，如全部转换为位能，即表示液体所能上升的高度。泵铭牌上所标注的是额定扬程，即设计工况的扬程。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 泵的工作扬程取决于系统的工作条件，可以用下式计算(参看图4-1)：H（pc-pa）/g+Z+h （m）。如果知道泵的排出压力pd(Pa)和吸入压力ps(Pa)，其压头即可近似地表示为：H(pd

7、ps)g （m）。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 容积式泵往往不标注额定扬程而是额定排出容积式泵往往不标注额定扬程而是额定排出压力压力，它是按照试验标准连续工作所允许的最高排出压力。容积式泵工作时的实际排出容积式泵工作时的实际排出压力不允许超过额定排出压力。压力不允许超过额定排出压力。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 3转速：是指泵轴每分钟的回转数，用n表示，单位是rmin。往复泵由于结构上的特点，它的转速

8、也可用活塞在每分钟所完成的双行程数来表示。铭牌上所标出的是铭牌上所标出的是泵轴的额定转速。泵轴的额定转速。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 4功率和效率：泵的功率有输出功率和输入功率。输出功率又称为有效功率，指泵单位时间内实际传给液体的能量，用Pe表示，可由下式求得：Peg Q H （W）。泵的输入功率也称轴功率，是指泵轴所接受的功率，用P表示。由于泵在实际工作中总存在各种能量损失，所以泵的有效功率总小于轴功率，可用效率来衡量。输出功率和输入功率之比称为泵的效率，即Pe/P 。效率表示泵性能的好坏以及

9、动力的利用程度，效率效率表示泵性能的好坏以及动力的利用程度，效率越高说明泵的工作越经济。越高说明泵的工作越经济。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering输出功率输出功率(有效功率有效功率)P Pe e(Effective Power)：液体得到的功率。输入功率输入功率(轴功率轴功率)P P(Shaft Power)：原动机传给泵轴的功率。有效功率轴功率Pe=gQH (W)效率：效率：输出功率和输入功率之比。=Pe/P (%)第

10、四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering第二节 容积式泵 一、往复泵：一、往复泵：属于容积式泵，它是利用活塞或柱塞在泵缸中作往复运动，从而引起工作腔室的容积变化来产生吸排作用。因此，可称为活塞泵或柱塞泵。Section 2 容积式泵容积式泵(Positive displacement pump)第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 1往复活塞泵：1)工作原理：当活塞从下止点向上止点移动时，活塞下部泵缸容积增大，压力降低，当

11、吸入阀上、下形成的压差足以顶开吸入阀时而使其开启，使吸人管与泵缸相通。因此，吸入管内的空气即因泵缸中活塞位移容积的增加而膨胀，使其压力降低，于是，吸入管中的液面就会在吸入液面压力作用下上升。当活塞到达上止点时活塞下部空间不再增大，压力也不再降低，吸入阀在泵本身重量及弹簧的张力作用而下落关闭。当电动机通过曲柄连杆机构带动活塞从上止点向下移动时，活塞下部空间的空气被压缩，压力升高，这样既把吸入阀压紧又可以顶开排出阀，使空气从排出管排出。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering轮机概论轮机概论Introductio

12、n to Marine Engineering单缸单作用单缸双作用往复泵工作原理简图往复泵工作原理简图第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering轮机概论轮机概论Introduction to Marine EngineeringM/V TianhuaiMAM Lab.往复泵实物图往复泵实物图第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 2)往复泵的特点：(1)有自吸能力。(2)可以产生很高的压头。(3)理论流量与压头无关。(4)输

13、送液体不均匀。(5)转速不能太高。(6)当输送的液体含有固体杂质时，泵阀容易摩擦和垫起。所以，在吸入口常设滤器。(7)结构比较复杂，易损件多。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering3)往复泵的应用：由于具有以上特点，在流量相同时往复泵比其它泵笨重，造价较高，管理和维护工作比较繁琐，所以在许多场合已经被离心泵所取代。但在工作中容易吸入气体，在需要有比较好自吸能力的场所，如舱底水泵、锅炉给水泵和油轮扫舱泵，常常采用往复泵；另外，有时还用于其它小流量高压头的场所。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论

14、轮机概论Introduction to Marine Engineering 2柱塞泵：主要用于船舶液压系统中作为变向变量油泵：即在不改变原动机转向时，泵的吸排方向和流量皆可以改变。柱塞式变向泵根据运动部件的运动特点，可以分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。下面对径向柱塞泵的工作原理分别加以介绍。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 1）径向柱塞泵的工作原理：可借图4-5来说明。外圆4代表能左右移动的浮动环。中间的圆盘1表示油缸体，在缸体中径向地安装着若干个柱塞2，柱塞的顶部带有滑履3，滑履安装在浮动环的环形滑轨

15、内，并可沿环形滑轨滑移。中间的内圆8表示配油轴，9、10分别表示吸、排油口。缸体由原动机驱动，绕配油轴回转。假设原动机驱动缸体作顺时针方向回转，当浮动环处于中央位置时，由于浮动环与缸体同心，柱塞在油缸中不产生任何往复运动，这时油泵空转，不产生任何吸排作用，流量为零。如果通过操纵机构将浮动环拉离中央位置，使其偏向右侧，则吊挂于浮动环滑轨上的柱塞，就会在油缸体的带动下转过上半周时，不断从油缸中退出，使油缸的容积增加，压力下降，经油口9从吸油管吸入油液；而当柱塞转过上半周后，则又会不断压入油缸，油缸容积减小，压力增加，将缸内的油液从油口10排出。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机

16、概论Introduction to Marine Engineering 2）对尺寸既定的径向柱塞泵：当转速恒定时，只要改变浮动环偏心距e的大小，就能改变油泵的流量。而改变浮动环偏心方向，如图4-5(d)所示，在柱塞转过下半周时，不断从油缸中退出，经油口10吸人油液；而当柱塞转过上半周时，又从油口9排出油液。油液的吸排方向与图4-5(b)相反。显然，由于柱塞在油缸中作往复运动时的速度是不均匀的，故每个油缸的瞬时流量也就不均匀。柱塞个数越多，泵的理论流量越均匀，而且柱塞个数为奇数时，又要比为相邻偶数时均匀。因此，单列径向柱塞泵的柱塞个数常为7、9、11等。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马

17、达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 二、齿轮泵二、齿轮泵(Gear pump)：齿轮泵分为外齿轮泵和内齿轮泵齿轮泵分为外齿轮泵和内齿轮泵,船上外齿轮泵应船上外齿轮泵应用较多用较多.外齿轮泵工作原理外齿轮泵工作原理1-主动齿轮 2-从动齿轮 3-泵体 4-吸入口 5-排出口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。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering轮机概论轮机概论Introduction

18、to Marine Engineering齿轮泵的特点齿轮泵的特点(1)有自吸能力，但因间隙较多，不如往复泵;(2)理论流量与压力无关，由工作部件尺寸和转速决定;(3)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;(4)流量连续，但有脉动;(5)结构简单，易损件少，直接驱动,高速回转;(6)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。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineer

19、ing齿轮泵的管理要点齿轮泵的管理要点(1)注意泵的转向,泵和电机对中良好;(2)不允许干转;(3)拆装时注意不要损坏轴封;(4)启动前排出阀开足,防止压力过高,电机过载;(5)工作中,保证合适的油温和黏度;(6)防止空气进入;(7)保证泵端面间隙,不要随意更换不同材质的密封垫;(8)泵前滤器应定期清洗。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达三.叶片泵Vane Pump1.双作用叶片泵定子型线由4段圆弧(2段半径R，2段半径r)和4段过渡曲线构成。叶片受离心力和液压

20、力(叶片底部空间由排出腔引入压力油)。定子和转子两侧有两块配油盘，各有两对吸排口。无困油现象。作用在定子及转子上的液压力完全平衡，属于卸荷式叶片泵。轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering2.单作用叶片泵定子型线是圆，转子也是圆，二者存在偏心距e。会产生困油现象，通过排出口边缘开三角形卸荷槽解决。定子、转子和轴承承受不平衡的径向液压力，属于非卸荷式叶片泵。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering结构特点定子、转子和叶片定子型线由4段圆弧和4段过渡曲线构成。过渡曲线前

21、半段是等加速曲线，后半段是等减速曲线，以降低叶片在槽中的加速度，防止冲击。为了使叶片能压紧定子，双作用泵叶片底部与排出腔相通。吸入区叶片顶部通吸入区、底部通排出区，靠油压差压紧(所以定子磨损最重的是吸入区)；排出区叶片顶部、底部都通排出区，油压抵消，叶片靠摩擦力和离心力压紧定子。(叶片底端空间通排出区)第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering单作用泵转过吸入区时向外伸的加速度较小，靠离心力可使叶片压紧。为避免压力过大，配油盘油槽分两段：排油区和部分密封区较长的一段通排出腔，吸油区较短的一段与吸入腔相通。(简记：单作用泵叶片底端在吸排区分别通吸排腔)为保证径向力平衡，叶片数取偶数(12或10)。第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达