YHB滑片泵設計及試驗探析

程順才，劉芳平，薛東巖，王金輝

（通化市農業機械工程研究設計院，吉林 通化 134000）

YHB滑片泵結構體積小，壓力較大，容積效率高，適合于抽取和輸送粘稠液體，主要用于油田原油管道輸送及糧油加工的粘稠流體的輸送等。

1 主要結構組成及工作原理

該機由底座，泵頭，動力組成，其動力可用電動機通過半聯軸器帶動，也可用柴油機通過帶輪和皮帶帶動，其泵頭三維模型，見圖1。

圖1 泵頭三維模型

泵頭主要由1端蓋，2吸入端配流盤，3吸入端襯墊，4排出端襯墊，5排出端配流盤，6機械密封，7軸承，8半聯軸器，9定子，10滑片，11轉子，12泵體，13花鍵軸等組成（見圖2）。其工作原理是：雙作用滑片泵是借助一個封閉體積的變化來實現吸流和壓流，轉子旋轉一周，有兩次吸流（見圖3，A和C兩個吸流區）和兩次壓流（見圖3，B和D壓流區）。在滑片泵中，這個封閉體積是由定子內表面、轉子外表面、裝在轉子滑片槽中的滑片和兩側襯墊端面所形成。當轉子旋轉時，滑片頂端緊貼在定子內表面，并在轉子滑片槽中往復移動。因雙作用滑片泵定子內表面曲線不是圓，轉子旋轉時，在A和C這個角度范圍內，封閉體積增大，形成局部真空而吸流；在B和D這一個角度范圍內，封閉體積縮小，將被壓出。

圖2 泵頭結構

圖3 工作原理

2 主要參數計算與確定

YHB滑片泵為雙作用滑片泵，其設計要求為設定功率，壓力與流量的關系，使泵的效率提高；在額定流量下，吸流口不能產生困流及空穴現象，出流口不能產生紊流現象和降低噪聲。

2.1 流量計算

滑片泵的定子內圓曲線為等加速曲線，其組成是由最大半徑和最小半徑，中間是拋物線連接，其流量表達式為：

式中：Qj為計算流量，L/min；n為轉數，轉/分；b為滑片寬，cm；z為滑片數；R為定子內圓曲線最大半徑，cm；r為定子內圓曲線最小半徑，cm；δ為滑片厚，cm；α為滑片傾角，°。

Qj=895（l/min）=53.7（m3/t）

滑片泵的實際流量Qs等于計算流量Qj乘容積效率ηv（ηv等于0.9），即：

Qs=Qj﹒ηv=48.33（m3/t）

2.2 軸功率計算

滑片泵的軸功率與壓力，流量和總的效率關系表達式為：

式中：N為軸功率，kW；p為壓力，Mpa；Qj為計算流量，l/min；η為總效率。

其中：P=1.6（MPa），Qj=895（l/min），η=ηvηm（式中：ηm為機械效率ηm=η聯η承=0.99×0.97=0.96）

所以得：

2.3 吸口流速計算

計算吸口流速，目的是判斷是否能產生困流及空穴現象。根據有關測試數據，當吸流口流速超過4～5m/s時，就會產生困流及空穴現象，從而就會產生震動和噪聲。流速，流量及吸口截面積的關系式為：

式中：v為吸口流體流速，m/s；Qj為計算流量，m3/s；s為吸口截面積，m2。

其中：Qj=53.7（m3/t）=1.49×10-2（m3/s），s=0.005m2，代入上式得：V=2.98（m/s）。

2.4 出流口雷諾數的計算

流體在圓形光管流動時，判斷是層流還是渦流的臨界值就是雷諾數Re﹤2320為層流，在這個范圍即或一時流動不穩定，也會立即變成層流。反之，Re﹥2320即為渦流。其雷諾數表達式為：

式中：Re為雷諾數（臨界值Re=2320）；d為出口直徑，m；v為出口流體流速，m/s；υ為流體運動粘度，m2/S。其中：d=0.09（m），v=2.66（m/s），υ=0.870×10-4（m2/s）（為油混合30°的運動粘度），代入上式得：Re=2169＜2320。

3 試驗分析

該泵在實驗臺試驗檢測，其實驗環境為室溫為18°，實驗介子為油混合介子，工作溫度30°。當轉數不變n=730（r/min）時，調節壓力穩定在某個值，用儀器檢測流速及流量，電流、功率、扭距等，連續測8個點以上，得到試驗記錄表，根據試驗記錄表的數據整理繪制了泵的性能曲線見圖4。

圖4 泵的性能曲線

圖4中的曲線p-Q是壓力-流量變化曲線，從圖4中可看出壓力p增大時，流量Q減小，成反比關系。曲線P-N是壓力-功率變化曲線，壓力p增大時，功率N隨之增大，且壓力在0.6～1.0Mpa之間增加較快。曲線p-Ep是壓力-效率曲線，壓力p增大時，效率Ep顯著提高，壓力達到0.7Mpa時，其值為最大值，隨之稍微下降后趨緩。

4 結語

依據多臺泵現場使用記錄，其性能除與上述的結構參數有關外，還與下列因素有密切關系；一是零件的加工精度，表面光潔度，形位公差。二是與滑片，定子，襯墊，轉子的材料有關，應根據泵的不同用途選用合適的材料，用于糧油加工輸送介子可選用耐磨的不銹鋼，其它用途可選用工具鋼淬火，可提高耐磨性和抗沙性，并可延長使用壽命。

［1］《離心泵設計基礎》編寫組.離心泵設計基礎［M］.武漢：機械工業出版社出版，1974，（8）.

［2］［日］泵技術者聯盟水泵手冊編輯委員會編.水泵手冊［M］.北京：水利電力出版社出版，1983，（10）.

［3］成大先.機械設計手冊［M］.北京：化學工業出版社出版，2004.