YHB滑片泵设计及试验探析

程顺才，刘芳平，薛东岩，王金辉

（通化市农业机械工程研究设计院，吉林 通化 134000）

YHB滑片泵结构体积小，压力较大，容积效率高，适合于抽取和输送粘稠液体，主要用于油田原油管道输送及粮油加工的粘稠流体的输送等。

1 主要结构组成及工作原理

该机由底座，泵头，动力组成，其动力可用电动机通过半联轴器带动，也可用柴油机通过带轮和皮带带动，其泵头三维模型，见图1。

图1 泵头三维模型

泵头主要由1端盖，2吸入端配流盘，3吸入端衬垫，4排出端衬垫，5排出端配流盘，6机械密封，7轴承，8半联轴器，9定子，10滑片，11转子，12泵体，13花键轴等组成（见图2）。其工作原理是：双作用滑片泵是借助一个封闭体积的变化来实现吸流和压流，转子旋转一周，有两次吸流（见图3，A和C两个吸流区）和两次压流（见图3，B和D压流区）。在滑片泵中，这个封闭体积是由定子内表面、转子外表面、装在转子滑片槽中的滑片和两侧衬垫端面所形成。当转子旋转时，滑片顶端紧贴在定子内表面，并在转子滑片槽中往复移动。因双作用滑片泵定子内表面曲线不是圆，转子旋转时，在A和C这个角度范围内，封闭体积增大，形成局部真空而吸流；在B和D这一个角度范围内，封闭体积缩小，将被压出。

图2 泵头结构

图3 工作原理

2 主要参数计算与确定

YHB滑片泵为双作用滑片泵，其设计要求为设定功率，压力与流量的关系，使泵的效率提高；在额定流量下，吸流口不能产生困流及空穴现象，出流口不能产生紊流现象和降低噪声。

2.1 流量计算

滑片泵的定子内圆曲线为等加速曲线，其组成是由最大半径和最小半径，中间是抛物线连接，其流量表达式为：

式中：Qj为计算流量，L/min；n为转数，转/分；b为滑片宽，cm；z为滑片数；R为定子内圆曲线最大半径，cm；r为定子内圆曲线最小半径，cm；δ为滑片厚，cm；α为滑片倾角，°。

Qj=895（l/min）=53.7（m3/t）

滑片泵的实际流量Qs等于计算流量Qj乘容积效率ηv（ηv等于0.9），即：

Qs=Qj﹒ηv=48.33（m3/t）

2.2 轴功率计算

滑片泵的轴功率与压力，流量和总的效率关系表达式为：

式中：N为轴功率，kW；p为压力，Mpa；Qj为计算流量，l/min；η为总效率。

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

所以得：

2.3 吸口流速计算

计算吸口流速，目的是判断是否能产生困流及空穴现象。根据有关测试数据，当吸流口流速超过4～5m/s时，就会产生困流及空穴现象，从而就会产生震动和噪声。流速，流量及吸口截面积的关系式为：

式中：v为吸口流体流速，m/s；Qj为计算流量，m3/s；s为吸口截面积，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 出流口雷诺数的计算

流体在圆形光管流动时，判断是层流还是涡流的临界值就是雷诺数Re﹤2320为层流，在这个范围即或一时流动不稳定，也会立即变成层流。反之，Re﹥2320即为涡流。其雷诺数表达式为：

式中：Re为雷诺数（临界值Re=2320）；d为出口直径，m；v为出口流体流速，m/s；υ为流体运动粘度，m2/S。其中：d=0.09（m），v=2.66（m/s），υ=0.870×10-4（m2/s）（为油混合30°的运动粘度），代入上式得：Re=2169＜2320。

3 试验分析

该泵在实验台试验检测，其实验环境为室温为18°，实验介子为油混合介子，工作温度30°。当转数不变n=730（r/min）时，调节压力稳定在某个值，用仪器检测流速及流量，电流、功率、扭距等，连续测8个点以上，得到试验记录表，根据试验记录表的数据整理绘制了泵的性能曲线见图4。

图4 泵的性能曲线

图4中的曲线p-Q是压力-流量变化曲线，从图4中可看出压力p增大时，流量Q减小，成反比关系。曲线P-N是压力-功率变化曲线，压力p增大时，功率N随之增大，且压力在0.6～1.0Mpa之间增加较快。曲线p-Ep是压力-效率曲线，压力p增大时，效率Ep显著提高，压力达到0.7Mpa时，其值为最大值，随之稍微下降后趋缓。

4 结语

依据多台泵现场使用记录，其性能除与上述的结构参数有关外，还与下列因素有密切关系；一是零件的加工精度，表面光洁度，形位公差。二是与滑片，定子，衬垫，转子的材料有关，应根据泵的不同用途选用合适的材料，用于粮油加工输送介子可选用耐磨的不锈钢，其它用途可选用工具钢淬火，可提高耐磨性和抗沙性，并可延长使用寿命。

［1］《离心泵设计基础》编写组.离心泵设计基础［M］.武汉：机械工业出版社出版，1974，（8）.

［2］［日］泵技术者联盟水泵手册编辑委员会编.水泵手册［M］.北京：水利电力出版社出版，1983，（10）.

［3］成大先.机械设计手册［M］.北京：化学工业出版社出版，2004.