三螺桿泵的工作原理和軸功率如何計算

    一、三螺桿泵的工作原理
    三螺桿泵為容積式泵。主要部件是轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子是一個大導(dǎo)程大齒高和較小螺旋內(nèi)經(jīng)的螺桿，定子是與之相配的泵套和泵體。它是靠相互嚙合的螺桿作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動把液體從吸入口輸送到排出口的。即當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時，裝在泵套中的相互嚙合的螺桿把被輸送的液體封閉在嚙合腔中，并使液體由吸入口沿著螺桿軸向作連續(xù)、勻速的運(yùn)動，推至排出口。

    三螺桿泵的主要零件是一個泵套、一個泵體和三根相互嚙合的螺桿。其中一根與原動機(jī)連接，叫主動螺桿 ; 另兩根在主桿兩側(cè)，隨主動螺桿作反向旋轉(zhuǎn)，稱為從動螺桿。主、從動螺 桿的螺紋均為雙頭螺紋。這五個零件組裝在一起就形成一個個彼此隔離的密封腔，把泵的吸入口與排出口隔開。當(dāng)主動螺桿轉(zhuǎn)動時，隨著螺桿的轉(zhuǎn)動和嚙合，這些密封空間在泵的吸入端不斷形成，將吸入室中的液體封入其中，并自吸入室沿螺桿軸向連續(xù)地推移至排出端，將封閉在各空間中的液體不斷排出，猶如一螺母在螺紋回轉(zhuǎn)時被不斷向前推進(jìn)的情形那樣。每一個密封空間所占有的軸向長度恰好等于累桿的導(dǎo)程 t 。因此，為了使螺桿 能吸、排油口分隔開來，螺桿的螺紋段的長度至少要大于一個導(dǎo)程。

    三螺桿泵結(jié)構(gòu)簡單緊湊，泵套兩端與泵體進(jìn)出口相通。主桿連原動機(jī)，并傳遞螺旋運(yùn)動，從桿是用來保證相互嚙合螺桿的密封性，從而阻止液體從排出口泄流到吸入口。螺桿的螺紋部分被封閉在泵套的孔內(nèi)，它們之間存在一定的間隙，以保證泵的性能和可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。封閉在泵套內(nèi)的螺紋部分的長度叫螺桿工作長度，它是由管道系統(tǒng)所需的壓力值和被輸送的液體的特性來確定的。

    螺桿上的軸向力包括作用于螺桿螺旋面上的力，這些力將螺桿壓向吸入端，并使螺桿的端部磨損，故在泵的結(jié)構(gòu)上應(yīng)設(shè)計液力平衡裝置。通常在泵套上鉆深孔，引高壓液體至三根螺桿右側(cè)平衡活塞的末端，借以平衡螺桿的軸向力。在設(shè)計平衡活塞直徑時，應(yīng)留有少量未被平衡的剩余軸向力。剩余軸向力從桿指向吸入端，主桿可指向排出端。主桿剩余軸向力可由軸承（或止推墊）來承受；而從桿的剩余軸向力則由止推墊來承受。采用這種液壓力平衡裝置，使得螺桿沿軸心線方向是在受壓狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。作用在螺桿上的徑向力是由液體壓力而產(chǎn)生的。從桿對稱配置于主桿兩側(cè)，故主動螺桿的徑向力是平衡的。從桿上的徑向力，通常不設(shè)平衡裝置。高壓液體經(jīng)過特設(shè)回流孔進(jìn)入機(jī)械密封腔，再回到低壓腔，形成回流，保持機(jī)械密封腔內(nèi)有一定的壓力，同時帶走部分機(jī)械動環(huán)與靜環(huán)摩擦產(chǎn)生的熱量。

    為了防止當(dāng)排除管道發(fā)生故障時，泵的工作壓力突然升高而使泵和電機(jī)損壞，故在泵上裝有安全閥。安全閥的作用是：當(dāng)排出管路內(nèi)壓力超過泵的額定工作壓力時，安全閥即自動開啟，便排出口與吸入口相遇，形成液體（在高、低壓腔）的全回流，以保護(hù)泵、電機(jī)和管路系統(tǒng)。安全閥只能作為一個保護(hù)機(jī)構(gòu)，進(jìn)行短時間工作，而不能作為流量調(diào)節(jié)閥使用。

    螺桿泵必須按既定的方向運(yùn)轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生一定的吸排。泵工作時，應(yīng)注意檢查壓力、溫度和機(jī)械軸封的工作。對軸封應(yīng)該允許有微量的泄漏，如泄漏量不超過 20-30 秒 / 滴，則認(rèn)為正常。假如泵在工作時產(chǎn)生噪音，這往往是因油溫太低，油液粘度太高，油液中進(jìn)入空氣，聯(lián)軸節(jié)失中或泵過度磨損等原因引起。 泵停車時，應(yīng)先關(guān)閉排出停止閥，并待泵完全停轉(zhuǎn)后關(guān)閉吸入停止閥。

二、三螺桿泵的功率
    泵的軸功率一般為水功率、摩擦功率和泄漏損失功率這三部分的總和。
    水功率 Nc 是指單位時間內(nèi)泵傳給液體的能量，也稱輸出功率，可用下式計算： Nc=P*Q*10^-3

    式中： P —泵的排出壓力和吸入壓力之差，帕； Q —泵的實(shí) 際排量， m3/s 。

    摩擦功率是指液體粘性阻力產(chǎn)生的摩擦損失，可由下式表示：

Nf=K*n*1.5D²*δ*m
    式中： n —轉(zhuǎn)速； D —主動螺桿的外徑； δ—粘度； K —與螺桿長度有關(guān)的系數(shù)； m 是與流量 Q 有關(guān)的系數(shù)。由上可見，當(dāng)泵運(yùn)送的液體粘度不同時，泵的軸功率也將不同。當(dāng)旁通閥開啟時，液體是在有節(jié)流的情況下在泵中不斷循環(huán)流動的，而循環(huán)的油量越多，循環(huán)的時間越長，液體的發(fā)熱也就越嚴(yán)重，甚至使泵因高溫變形而損壞，必須引起注意。泄漏損失是指液體從高壓處漏回低壓處所造成的功率損失。螺桿泵應(yīng)在吸排停止閥全開的情況下起動，以防過載或吸空。螺桿泵因工作螺桿長度較大，剛性較差，容易引起彎曲，造成工作失常。對軸系的連接必須很好對中；對中工作最好是在安裝定位后進(jìn)行，以免管路牽連造成變形；連接管路時應(yīng)獨(dú)立固定，盡可能減少對泵的牽連等。此外，備用螺桿，在保存時最好采用懸吊固定的方法，避免因放置不平而造成的變形。 螺桿泵雖然具有干吸能力，但是必須防止干轉(zhuǎn)，以免擦傷工作表面。 假如泵需要在油溫很低或粘度很高的情況下起動，應(yīng)在吸排閥和旁通閥全開的情況下起動，讓泵起動時的負(fù)荷最低，直到原動機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，再將旁通閥逐漸關(guān)閉。

技術(shù)支持:
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