齒輪泵工作原理

一、什麽是泵？

泵（bèng）是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的機械能（néng）或其他外部能量傳（chuán）送（sòng）給液體，使液體能量增加。泵主要用來輸送水、油、酸堿液、乳化液、懸乳（rǔ）液（yè）和液（yè）態金屬等液體，也可輸送液、氣混合物及含懸浮固體物的液體。泵通常（cháng）可（kě）按工作原理分為容積（jī）式泵、動力式泵和其他類型泵三類。除按工作原理（lǐ）分類外，還可按其他方法分類和命名。如（rú），按驅動方法可分為電動泵和水輪泵等；按結構可分為單級泵和多級泵；按用途可分為鍋爐給水（shuǐ）泵和計量泵等；按輸送液體的性（xìng）質可分為水泵、油泵和泥漿泵等。泵的各個性能參（cān）數之間存在著一定（dìng）的相互依賴變（biàn）化（huà）關係，可以畫成曲線來表示，稱（chēng）為泵（bèng）的特性曲線，每一台泵都有自己特定的特性曲線。

二、泵的定義與曆史來源

輸送液（yè）體或使液體（tǐ）增壓的機械。廣義上（shàng）的泵是輸送流體或使其增（zēng）壓的（de）機械，包括某些輸送氣體的機械。泵把原動機的機械能或其他能源的能量傳給液體（tǐ），使液體的能量增加。水的提升（shēng）對於人類生（shēng）活和生產都十分重要。古代已有各（gè）種提水器具，如埃及的鏈泵（前17世紀）、中國的桔槔（前17世紀）、轆轤（前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（fā）明的螺旋杆（gǎn）等。公元前200年左右，古希臘工匠克特西比烏斯發明了原始（shǐ）的活塞泵-滅火泵。早在1588年就有了關於4葉片滑片泵的記載， 以後陸續出現了其他各（gè）種回轉泵。1689年，法國的D.帕潘發明（míng）了4葉片葉輪的蝸殼離心泵。1818年 ，美國出現了具有徑向直葉片  、半開式雙吸葉（yè）輪和蝸殼的離心泵。1840～1850年，美國的H.R.沃辛頓發明了泵缸和蒸汽缸對置的蒸汽（qì）直接作（zuò）用的活塞泵（bèng），標誌著現代活（huó）塞泵的形成。1851～1875年，帶有導葉的多級離（lí）心泵相繼發明，使發展高揚程離心泵成為可能。隨（suí）後，各種泵相繼問世。隨著各種先進（jìn）技術的（de）應用，泵（bèng）的（de）效率逐步提高，性（xìng）能範圍和應用也日漸擴大。

三、泵的分（fèn）類依據

0泵的種類繁多，按工作原（yuán）理可分為：①動力（lì）式泵，又（yòu）叫葉（yè）輪（lún）式泵或葉片式泵，依靠旋轉的葉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（dòng）能（為主）和壓力能增加，隨後（hòu）通過壓出（chū）室將動能轉換為壓力能，又可分為離心泵、軸流泵、部分流泵和旋渦泵（bèng）等。②容積式泵，依靠包容液體的密封工作空間容積的周期性變化（huà），把能量周期性（xìng）地傳遞給液體，使液體的壓（yā）力增加至將液（yè）體強行排出（chū），根據工作（zuò）元件的運動形式又可（kě）分為往複泵和（hé）回轉泵。③其他類型的（de）泵，以（yǐ）其他形式傳遞能量。如射流泵依靠高速噴射的工作（zuò）流體將需輸送的流體吸入泵後混合，進行動量交換以傳遞能量（liàng）；水錘泵利用製動時流動中的部分水被升到一定（dìng）高度傳遞（dì）能量 ；電磁（cí）泵是使通電的液態金屬在電磁（cí）力作用下產生（shēng）流動而實現輸送。另（lìng）外，泵也可按（àn）輸送液體的性質、驅動方法（fǎ）、結構、用途等進行分類。

四、泵在各個領域中的應用（yòng）

從泵的性能範圍看，巨型泵的流量每小時可達幾十萬立方米以上，而微（wēi）型泵的流量每小時則在幾十毫升以下；泵的壓力（lì）可從常壓到高達（dá）19.61Mpa(200kgf/cm2)以上；被輸送液體（tǐ）的溫度低達-200攝氏度以（yǐ）下，高可達（dá）800攝氏度（dù）以上。泵輸送液體的種類繁多，諸如輸送水（清水、汙水等）、油液、酸堿液、懸浮液、和液態金（jīn）屬等。

在化工和石油部門（mén）的生產中，原料、半成品和成品大（dà）多是液體，而將原料製成半成品和成品，需要經過複（fù）雜（zá）的工藝（yì）過程，泵在這些過程中起到了輸送液體和提供化學反應的壓力流量（liàng）的作用，此外，在很多裝置中還用泵來調節溫度。    

在農業生產中，泵是主要的排灌機械。我國農村幅原廣闊，每（měi）年農村都需要大量的泵，一般來說農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（duō）的設備。礦井需要用泵（bèng）排水，在選礦、冶煉和軋製過程（chéng）中，需用（yòng）泵來供水先等。   

在電（diàn）力部門（mén），核電站需要（yào）核主泵、二級泵、三級泵、熱電廠需要（yào）大量（liàng）的鍋爐給水泵、冷凝水泵、循環水泵（bèng）和灰渣泵等。   

在國防建設中，飛機襟翼、尾舵和起落架（jià）的調節、軍艦和坦克（kè）炮塔的（de）轉動、潛艇的沉（chén）浮等都需要用泵。高壓和（hé）有放射性（xìng）的液體，有的還（hái）要求泵無任（rèn）何泄漏等。   

在（zài）船舶製造工（gōng）業中，每艘遠洋輪上所用的泵一般在（zài）百台以上，其類型也（yě）是各式各樣的。其它如城市的給排水（shuǐ）、蒸汽（qì）機車的用水、機床中的潤滑和冷卻、紡織（zhī）工業中輸送漂液和染料、造紙工業中輸送紙漿，以及食品工業中（zhōng）輸送牛奶和糖類食品等，都需要有大量的泵。   

總之，無論是飛機、火箭、坦克（kè）、潛艇、還是鑽井（jǐng）、采（cǎi）礦、火車、船舶，或者是日常的生活，到（dào）處（chù）都需要用泵，到處都有泵（bèng）在（zài）運行。正（zhèng）是這樣，所以把泵列為通用（yòng）機械（xiè），它（tā）是機械工業中（zhōng）的一類生要產（chǎn）品。

五、泵的基本參數

表征泵主要性能的基本（běn）參數有以下（xià）幾個：

1、流（liú）量（liàng）Q

流量是泵（bèng）在單位時間內輸送出去的液體量（體積或質量（liàng））。

體積流（liú）量用Q表示（shì），單位（wèi）是：m3/s，m3/h，l/s等（děng）。

質量（liàng）流量用Qm表（biǎo）示，單位是：t/h，kg/s等。

質量流量和體積流量的關係為（wéi）：

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

2、揚程H

揚程是泵所抽送的單（dān）位重量液體從（cóng）泵進口處（泵進口法蘭）到泵出口處（泵出口法（fǎ）蘭）能量的（de）增（zēng）值。也就（jiù）是一牛（niú）頓液體通過泵獲得的有效能量。其單位是N·m/N=m，即泵抽送液體的（de）液柱高度，習慣簡稱為米。

3、轉速n

轉速是泵軸單（dān）位時間（jiān）的轉數，用符號n表示，單位是r/min。

4、汽蝕（shí）餘量NPSH

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

5、功率和效率

泵的（de）功率通（tōng）常是指輸入功率，即原（yuán）動機傳支泵軸上（shàng）的功率，故又稱為軸功率，用P表示；

泵的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液體在泵中獲得的有效能量。

因為揚程是指泵輸出的單（dān）位重（chóng）液體從泵中所獲得的有效能量，所以，揚程和質量流（liú）量及（jí）重力加速度的乘積，就（jiù）是單位時（shí）間內從泵中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（bèng）輸送液體的密度（kg/m3）；

         γ——泵輸送液體（tǐ）的重度（N/m3）；

         Q——泵的流量（m3/s）；

         H——泵的揚程（m）；

         g——重力加速（sù）度(m/s2)。

 軸功率（lǜ）P和有效功率Pe之差（chà）為泵內的損失功率，其大小用泵的效率來計量。泵的效率為有效功率和（hé）軸功率之比，用η表示。
 六、什麽叫流量？用什麽字母表（biǎo）示？如何換算？ 

單位時（shí）間（jiān）內泵排出液體的體（tǐ）積（jī）叫流（liú）量，流量用Q表示，計量單位：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為液體比重（chóng）
例:某台泵（bèng）流（liú）量50 m3/h，求抽水（shuǐ）時（shí）每小時重（chóng）量？水的比重ρ為（wéi）1000公斤/立方米。
解：G=Qρ=50×1000(m3/h·kg/ m3)=50000kg / h=50t/h 

七、什麽叫揚（yáng）程？用什麽字（zì）母表示？用什麽（me）計量單位？和（hé）壓力的換算及公式？ 

單（dān）位重量液體通（tōng）過泵所獲得的（de）能量（liàng）叫揚程。泵的揚程包括吸程在內，近似為泵出口和（hé）入口壓力差。揚程用H表（biǎo）示，單位為（wéi）米（m）。泵的壓力用P表（biǎo）示（shì），單位為Mpa（兆帕），H=P/ρ.如P為1kg/cm2，則H=（lkg/ cm2)/(1000kg/ m3) H=(1kg/ cm2)/(1000公斤（jīn）/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（biǎo）示字母？ 

泵在（zài）工作時液體在葉輪的進口處因（yīn）一定真空壓力下會產生汽體（tǐ），汽化的氣泡在液體質點的撞擊運動下，對葉輪等金屬表麵產生剝蝕，從而破壞葉輪等（děng）金屬，此時真空壓力叫汽化壓力，汽蝕餘量是指在泵吸入（rù）口處單（dān）位重量液體所具有的超過汽化壓力（lì）的富餘（yú）能量。單位（wèi）用米標注，用（NPSH）r。吸程即為（wéi）必需汽蝕餘量Δh：即泵允許吸液體的真（zhēn）空度，亦即泵允許的安裝高度，單位用米。

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

九、什麽是水泵的汽蝕現象（xiàng）以（yǐ）及其產生原因

    1、汽（qì）蝕

    液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時，液體便產生汽泡。把（bǎ）這種產生氣泡的（de）現（xiàn）象稱為汽蝕。

    2、汽蝕潰滅（miè）

    汽蝕時產生的（de）氣泡（pào），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（shī）在液體中的現象稱為汽蝕潰滅。

    3、產生汽蝕的原因及危害（hài）

    泵在運轉中，若其過流部分的局部區域（通常（cháng）是（shì）葉輪葉片進口稍後的某處）因為某種原因，抽送（sòng）液體的絕對壓力（lì）降低到當時溫度下的液體汽化壓力時，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向前經葉輪內的高壓區（qū）時，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在（zài）氣泡凝結（jié）破裂的同時，液體質點以很高的速度填充空穴，在此瞬（shùn）間產生很強烈的水擊作用，並以很高的衝（chōng）擊頻率打擊金屬表麵衝擊應力可達幾百至幾千個大氣壓，衝擊頻率可達每秒幾萬次，嚴重時（shí）會將壁厚擊穿（chuān）。

    4、汽蝕（shí）過程

    在水泵中產生氣泡和氣泡破裂使過流部件遭受到破壞的過程就（jiù）是水泵中的汽蝕過程（chéng）。水泵產生汽蝕後除了（le）對過流部件會產生破壞作用以外，還會產（chǎn）生噪（zào）聲和振動，並導致泵的（de）性（xìng）能下降，嚴重時會使（shǐ）泵中（zhōng）液體中斷，不能正常工（gōng）作。
 
十（shí）、什麽（me）是泵的特性曲線？
 
    通常（cháng）把表（biǎo）示主要性能參數之間關係的曲（qǔ）線稱為（wéi）離心泵的性能曲線或特性曲線，實質上，離心泵（bèng）性能曲線是液體（tǐ）在泵內（nèi）運動規律的外部表現形式，通過實測求得。特性曲線包括：流量-揚（yáng）程曲線（Q-H），流量-效率曲線（Q-η），流量-功率曲線（Q-N），流（liú）量-汽蝕餘量（liàng）曲線（Q-（NPSH）r），性能曲線（xiàn）作用是泵的任意的流量點，都可以在曲線上找出（chū）一組與其相對的揚程，功（gōng）率，效率和汽蝕餘量值，這一組參數稱為工作狀態，簡稱工況或工況點，離心泵高效率點的工況（kuàng）稱為佳工況點，佳工（gōng）況點（diǎn）一般為設計工況點。一般離（lí）心泵的額定（dìng）參數即設計工況點和佳工況點相重合或很接近（jìn）。在實（shí）踐（jiàn）選效（xiào）率區（qū）間運行，即節能，又能保證泵正常（cháng）工作，因此了解泵的性能參數相（xiàng）當重要。 

十一（yī）、什麽叫泵的效率（lǜ）？公式如（rú）何（hé）？ 
 

    指泵的有（yǒu）效功率和軸功率之比。η=Pe/P
    泵的功率通常（cháng）指輸入功率，即原動機（jī）傳到（dào）泵軸（zhóu）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（shū）送液體的密度（kg/m3）
    γ：泵輸送液體的重度 γ=ρg （N/ m3）
    g：重力加速度（m/s）
    質量流量 Qm=ρQ (t/h 或 kg/s) 
   

十二（èr）、什麽是泵的（de）全性能測試台？ 
 
 
    能通過精密儀器準（zhǔn）確測試出（chū）泵的全部性能參數的設備（bèi）為全性能測試台。國家標準精度為B級。流量用精密蝸輪流量計測定，揚程用精密壓力（lì）表測定。吸程用精密真空表測定。功率用精密軸功率機測定。轉速用轉速表測定。效率根據（jù）實測值：n=rQ102計算。