齒輪泵工（gōng）作原理

一、什麽是泵？

泵是輸送液體或使（shǐ）液體增壓的（de）機械。它將（jiāng）原動機的機械能（néng）或其他外部（bù）能量傳送給液體，使液體能量增加。泵主要用來輸送水、油、酸（suān）堿液、乳化（huà）液、懸乳（rǔ）液和液態金屬等液體，也可輸送液、氣混（hún）合物及含懸浮固體物的液體。泵（bèng）通常可按工作原理分為容積（jī）式泵、動力式泵（bèng）和其他類型泵三類。除按工作原理分類外，還可按其他方法分類和命名。如，按驅動方法可分為電動泵和水輪泵等；按結構可（kě）分為單級泵和多級（jí）泵；按用途可分為鍋爐給水泵和計量泵等；按輸送（sòng）液體的性質可分為水泵、油泵和泥漿泵等。泵（bèng）的各個性能參數（shù）之間存（cún）在著一定的（de）相互依賴變化關係（xì），可以（yǐ）畫成（chéng）曲線來表示，稱為泵的特（tè）性曲線，每一台泵都有自己（jǐ）特定的特性曲線。

二、泵的定義與曆史來源

輸送液（yè）體或使液體增壓的機械。廣義（yì）上的（de）泵是輸送流（liú）體或使其增壓的機械，包括某些輸送氣體的機械（xiè）。泵把原動機的機械能或其他能源的能量（liàng）傳給液體，使液體的能量增加。水的提升對（duì）於人類生活（huó）和生產都（dōu）十分重要。古代已有各種提水器（qì）具，如埃及的鏈泵（前17世紀）、中國的桔槔（前17世紀）、轆轤（前（qián）11世紀）、水車（公元1世紀） ，以及公元前3世紀古希臘阿基米德發明的螺（luó）旋（xuán）杆（gǎn）等。公元前200年左右（yòu），古希臘工（gōng）匠克特西比烏斯發明了原始的（de）活塞泵-滅火泵（bèng）。早在1588年就有了關於4葉片（piàn）滑片泵的記載， 以後（hòu）陸續出現了其他各種回轉泵。1689年，法國的D.帕潘發明了4葉片葉輪的蝸殼離心泵。1818年（nián） ，美國出現了（le）具有徑向直葉片  、半開式雙吸葉輪和（hé）蝸殼的離心泵。1840～1850年，美國的H.R.沃辛頓發（fā）明了泵缸和蒸汽缸對置的蒸汽直接作用的活塞泵，標誌著現代活塞泵的形成。1851～1875年，帶有導葉的多級離心泵相繼發（fā）明，使發（fā）展高揚程離（lí）心泵成為可能。隨後（hòu），各種泵相繼問世。隨著各種（zhǒng）先進技術的應用（yòng），泵的效率逐步提高，性（xìng）能範圍和應用也日漸（jiàn）擴（kuò）大。

三（sān）、泵的分類依據

0泵的種類（lèi）繁多，按工作原理可分為：①動力式泵，又叫葉輪式泵或葉片式泵，依靠旋轉（zhuǎn）的葉（yè）輪對液體的動力作用，把能量連續地（dì）傳遞給液體，使液體的動能（為主（zhǔ））和壓力能增加，隨後通過壓出室（shì）將動能轉換為壓力能，又可分為離心（xīn）泵、軸流泵、部分流泵（bèng）和旋渦泵等。②容積式泵，依靠包容液體的密（mì）封工作空間容積的周期性變化，把能量周期性地傳遞給液體，使液體的（de）壓力增（zēng）加至將液體強行排出，根據工作元件的（de）運（yùn）動（dòng）形式又可分為往複泵和回轉泵。③其他類型的泵，以其他形式傳遞能量。如射流泵依靠（kào）高速噴射的工作流體將需輸送的流體吸入泵後混合，進行動（dòng）量交換以傳遞能（néng）量；水錘泵利用製動時流動中的部（bù）分水被升到一（yī）定高度傳（chuán）遞能量 ；電磁泵是使通（tōng）電的液態金屬在電磁力作用下（xià）產生（shēng）流動而實現輸送。另外，泵也可按輸送（sòng）液體的性質、驅動方法、結構、用途等進（jìn）行分類。

四、泵在各個領域中（zhōng）的應（yīng）用

從泵的（de）性能範圍看，巨型泵（bèng）的流量每（měi）小時可達幾（jǐ）十萬立方米以上，而微型泵的流量每小時則在幾（jǐ）十毫升以下；泵的壓力可從常（cháng）壓到（dào）高達19.61Mpa(200kgf/cm2)以上；被輸送液體的溫度低達-200攝氏度以下，高可達800攝氏度以上。泵輸（shū）送液體的種類繁多，諸如輸送水（shuǐ）（清水、汙水等）、油液、酸堿液、懸（xuán）浮（fú）液、和（hé）液態（tài）金屬等。

在化工和石（shí）油（yóu）部門的生產中，原料、半成（chéng）品和成（chéng）品大多是液體，而將（jiāng）原料製成半成品（pǐn）和成品，需要經過複雜的工（gōng）藝過程，泵在這（zhè）些過程中起到了輸送液體和提供化學（xué）反應的壓力流（liú）量的作用（yòng），此外，在很多裝置中還用（yòng）泵（bèng）來調節溫度。    

在農業生產中，泵是主要（yào）的排灌機（jī）械。我國農村幅原廣闊，每年農村都需（xū）要大量的泵，一般來說農（nóng）用泵占泵總產量一半以上。  

在礦業和冶金工業中，泵也是使用多的設備。礦井需要用泵排水，在選礦（kuàng）、冶煉（liàn）和軋製過程中，需用泵來供水（shuǐ）先等。   

在電力部門，核電站需要核主泵、二級泵、三級泵（bèng）、熱電廠（chǎng）需要大量的鍋爐給水泵、冷凝水泵、循環水泵（bèng）和灰渣泵等。   

在國防（fáng）建設中，飛機襟翼、尾舵和起落架的（de）調節、軍艦和坦克炮塔的轉動、潛艇的沉浮等都需（xū）要用泵。高壓（yā）和有放射性的液體，有的還要（yào）求泵無任何泄漏等。   

在船舶製造（zào）工業中（zhōng），每艘遠洋輪上所用的泵一般在（zài）百台以上，其類型也是各（gè）式各樣的。其它如城市的給排水、蒸（zhēng）汽機車的用水、機床中的潤滑和冷卻、紡（fǎng）織工業中輸送（sòng）漂液和染料、造（zào）紙工（gōng）業中輸送紙漿，以及食（shí）品工業中輸送牛奶和糖（táng）類食品等，都需要有大量的泵。   

總之，無論是飛機、火箭、坦（tǎn）克、潛艇、還（hái）是鑽井、采礦、火車、船舶，或者是日常的生活，到處都需要用泵（bèng），到處都有泵在運行。正是這樣，所以把泵列（liè）為通用機械，它是機械工業中的（de）一類生要產品。

五、泵的基本參數

表征泵主要性能的基本參數有以下幾個：

1、流量Q

流量是泵在單位時間內（nèi）輸送出（chū）去的（de）液體量（體積或質量（liàng））。

體（tǐ）積流量用Q表示，單位是：m3/s，m3/h，l/s等。

質量流量（liàng）用Qm表示，單位是（shì）：t/h，kg/s等。

質量流量和體積（jī）流量的關係為：

Qm=ρQ  式中　ρ——液體的密度（kg/m3，t/m3），常溫清（qīng）水ρ=1000kg/m3。

2、揚程H

揚程是泵（bèng）所（suǒ）抽送的單位重量（liàng）液體從泵（bèng）進口處（泵進（jìn）口法蘭）到（dào）泵出口處（泵出口法蘭）能（néng）量的增值。也就是一（yī）牛頓液體通過泵獲得的（de）有效能量。其單位是N·m/N=m，即（jí）泵抽送液體的液柱高度，習（xí）慣簡稱為米。

3、轉速n

轉速是泵軸單（dān）位時間的轉數，用符號n表示，單位是r/min。

4、汽蝕餘量NPSH

汽蝕餘量又叫淨正吸頭，是表示汽蝕性能的主要參數。汽蝕餘量國內（nèi）曾用Δh表示。

5、功（gōng）率和效率

泵的功（gōng）率通常是指輸入功率，即原動機傳支泵軸上的功率，故又稱為（wéi）軸功率，用P表示；

泵（bèng）的（de）有效功率又稱輸出功率，用Pe表示。它是單位時間內從泵中輸送出去的（de）液體在泵中（zhōng）獲得的有效能量。

因為揚程是指泵輸出的單位重液（yè）體從泵中所獲（huò）得的有效能量，所以，揚程和（hé）質量流量（liàng）及重力加速度的乘積，就是單位時間內從泵中（zhōng）輸出的液體所獲得的有效能量——即泵的有效功率：

Pe=ρgQH(W)=γQH(W)

式中　ρ——泵輸送（sòng）液體的密度（kg/m3）；

         γ——泵輸送液體的（de）重度（dù）（N/m3）；

         Q——泵的流量（m3/s）；

         H——泵的揚程（m）；

         g——重力加速度（dù）(m/s2)。

 軸功率P和有效功率Pe之差為泵（bèng）內的損失功率，其大小（xiǎo）用泵的效率來（lái）計量。泵的效率為有效功率和軸功率之（zhī）比，用η表示（shì）。
 六、什麽叫流量？用什（shí）麽字母表示？如何換算？ 

單位時間內泵排（pái）出液體的體（tǐ）積叫（jiào）流量，流（liú）量用Q表示，計量（liàng）單位：立方米/小時（m3/h）,升/秒（l/s）, L/s=3.6 m3/h=0.06   m3/min=60L/min
G=Qρ G為重量 ρ為液（yè）體比重
例:某台泵流量50 m3/h，求（qiú）抽水時每小時重量？水的（de）比重ρ為1000公斤/立方米。
解：G=Qρ=50×1000(m3/h·kg/ m3)=50000kg / h=50t/h 

七、什麽叫揚程？用什麽字母表示？用（yòng）什麽計量（liàng）單位？和壓力的換算及公式？ 

單位重量液體通過泵所獲得的能量叫揚（yáng）程。泵的揚程包括吸程（chéng）在內，近似為泵出（chū）口和入口壓力差。揚程用H表示，單位為米（m）。泵的壓力用P表示，單位為（wéi）Mpa（兆帕），H=P/ρ.如P為1kg/cm2，則H=（lkg/ cm2)/(1000kg/ m3) H=(1kg/ cm2)/(1000公斤/m3)=(10000公斤/m2)/1000公斤/m3=10m

1Mpa=10kg/c m2,H=(P2-P1)/ρ (P2=出口壓力 P1=進口壓力) 

八、什麽叫汽蝕餘量？什麽叫吸程？各自計量單位表示（shì）字母？ 

泵在工作時液體在葉輪（lún）的進口處因一定真空壓力下會產生汽體，汽化的氣泡在液體質點（diǎn）的撞（zhuàng）擊運動下，對葉（yè）輪等金（jīn）屬表麵產生剝蝕，從而破壞葉輪等金屬，此時真空壓力叫汽化壓力，汽蝕餘量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富餘能量。單位用米標注，用（NPSH）r。吸程即為必需汽蝕餘（yú）量Δh：即泵允許吸（xī）液體的真（zhēn）空度，亦即泵允許的安（ān）裝高度，單位用米。

吸程=標（biāo）準大（dà）氣壓（10.33米）-汽蝕餘量-安全量（0.5米）
    標（biāo）準大氣壓能壓管路真空高度10.33米（mǐ）。
    例如：某（mǒu）泵必需汽蝕餘量為4.0米，求吸程（chéng）Δh？
    解：Δh=10.33-4.0-0.5=5.83米 

九、什麽是水泵的（de）汽蝕現象以及其產生原因

    1、汽蝕

    液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時，液體便產生（shēng）汽泡（pào）。把這種產生氣泡的現象稱為汽蝕。

    2、汽蝕潰滅

    汽蝕時產生的氣泡，流動到高壓處時，其（qí）體積減小以致破滅。這種由於壓力上升氣泡消失在（zài）液（yè）體（tǐ）中的現象稱為汽蝕潰滅。

    3、產（chǎn）生汽蝕的原因及危害

    泵在（zài）運轉（zhuǎn）中，若其過流部（bù）分的局（jú）部區域（通常（cháng）是葉輪葉片進口稍後（hòu）的某處）因為（wéi）某種原因，抽（chōu）送液體的絕對壓（yā）力降低到（dào）當時溫度下的液體汽化壓力（lì）時（shí），液體便在該處開始汽化，產生大量蒸汽，形成氣泡，當含有大量氣泡的液體（tǐ）向前經葉輪內的高（gāo）壓（yā）區時，氣泡周圍（wéi）的高壓液體致使氣泡（pào）急劇地縮小以至破裂。在氣泡凝結破裂的同時，液體（tǐ）質點以很高的速度填充空穴，在此瞬間產生很強烈的水擊作用，並（bìng）以很高的衝擊頻率打（dǎ）擊金屬表麵衝擊應力可達幾（jǐ）百至幾千個大氣壓，衝擊（jī）頻率可達每秒幾萬次，嚴重時會將壁（bì）厚擊穿。

    4、汽蝕過程

    在水泵中產生氣泡和氣泡破裂（liè）使過（guò）流部件遭受到破壞的過程就是水泵中的汽蝕過程。水泵產生汽（qì）蝕後除了對（duì）過流部件會產生破壞作（zuò）用以外，還（hái）會產生噪（zào）聲和振動（dòng），並導致泵的性能下降，嚴重時會（huì）使泵（bèng）中液體中斷，不能正常工作。
 
十（shí）、什麽是泵（bèng）的特性曲線？
 
    通常（cháng）把表示主要性能參數（shù）之間關係的曲線稱為離心泵的性能（néng）曲線或特性曲線，實質（zhì）上，離（lí）心泵性能曲線是液體在泵內運動（dòng）規律的外部表現形式，通過實測求得。特性曲線（xiàn）包括：流量-揚程曲線（Q-H），流量-效率曲線（xiàn）（Q-η），流量-功（gōng）率曲線（xiàn）（Q-N），流量-汽蝕餘量曲線（xiàn）（Q-（NPSH）r），性能曲線作用是泵的任意（yì）的流量（liàng）點，都可以在（zài）曲線上找出一組（zǔ）與其相對的揚程，功（gōng）率，效率和（hé）汽蝕餘量值，這一組參數稱為工作狀（zhuàng）態，簡稱工況或工況點，離心泵高效率點的工況稱（chēng）為佳工況點，佳工況點一般為設計工況點。一般離心泵的額定參數即設計工況點和佳（jiā）工況點相重合或很接近。在實踐選效率區（qū）間運行，即節能，又能保證泵正常工作，因此了解泵的性能參數相當重要。 

十一（yī）、什（shí）麽叫泵的效率？公式如何？ 
 

    指泵（bèng）的有效功率和軸功率之比。η=Pe/P
    泵的功率通常指輸入功率，即原（yuán）動機傳到泵軸上的功率，故又稱軸功率，用P表示。
    有效功率即：泵的揚程和質量流量及重力加速度的乘積。
    Pe=ρg QH (W) 或Pe=γQH/1000 （KW）
    ρ：泵輸送液（yè）體的（de）密（mì）度（kg/m3）
    γ：泵輸送液體的重度 γ=ρg （N/ m3）
    g：重（chóng）力加速度（m/s）
    質量（liàng）流量 Qm=ρQ (t/h 或 kg/s) 
   

十二、什麽是泵（bèng）的全性能測試台？ 
 
 
    能通過精密儀器準（zhǔn）確測試出泵的全部性能參數的設備為全性能測試台。國家標準精度為B級。流量用精密蝸（wō）輪流量計測定，揚程用精密壓力表測定。吸程用精密真空表測定。功率用精密軸功率（lǜ）機測定（dìng）。轉速用（yòng）轉（zhuǎn）速表測定。效率根據實測值：n=rQ102計算。