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多轴钻床在泵类钻孔上的应用,泵类基础知识
浏览量:1464次发布时间:2017-05-24 10:28:35来源:www.darenjc.com作者:汉达机械

钻孔加工是泵加工上必不可少的加工工序,泵上的孔孔数多,孔径也比较大,特别是大中型泵类,传统的钻孔方式台钻、摇臂钻或加工中心加工效率较低,随着人力和加工成本的不断增加,这使得越来越多的泵企业开始寻找新的加工方式,而多轴钻床可以满足他们。多轴钻床是一种新型的孔加工设备,其主要结构是利用齿轮箱配合万向节头所组成,配合进给系统,能一次性把几个乃至十几二十个孔或螺纹加工出来。

现在以达人多轴钻床为例,讲解多轴钻床在泵上的应用。

ZB622316单头卧式多轴钻床.jpg

图1-1 ZB6223*12单头卧式多轴钻床


ZB系列多轴钻床进给动力用液压进给,刚性好、动力足,在满足主轴最小中心距离后,在钻孔面积内孔距任意可调。可以切削HRC35以下黑色金属,切削铸铁及有色金属时更能发挥它的优点。钻床坚固耐用,性能稳定可靠,使用寿命长。


ZB6223*12单头卧式多轴钻床水泵打孔

水泵泵体加工前后对比.jpg

图1-2 水泵泵体打孔前后对比图

产品型号:ZB6223*16/8G  

工件材质:铸铁     

加工孔径:φ18mm

加工孔深:25mm         

加工孔数:8个      

加工时间:60S


QK6121360多工位钻攻组合机床(定制专机).jpg

图1-3 达人QK61213*60多工位钻攻组合机床(定制专机)


内部细节.jpg

图1-4 达人QK61213*60多工位钻攻组合机床内部细节


QK61213*60多工位钻攻组合机床,采用伺服控制,精确定位,配有伺服工作台,实现多工位间的联动。采用浮动攻丝,通孔可重复攻丝不断牙,螺纹的螺距可自由设定,满足各国常用螺纹加工。刚性好、动力足,在满足主轴最小中心距离后,在钻孔面积内孔距任意可调。在工件一次装夹中完成三个面的大孔、攻丝加工,操作方便,自动化程度高。

QK61213*60多轴钻床泵体钻孔攻丝

泵体加工前后照.jpg

图1-5 泵体加工前后对比图

产品型号:QK61213*60/12Y    

工件材质:铸铁

加工要求:两面各4个M10,第三面4M12钻攻加工,共12个孔

加工孔深:28mm

加工时间:140mm


原理:

多轴钻床启动后,按下夹紧油缸对工件进行自动夹紧,按下工作按扭,电器控制主电机工作,主电机原理:带动齿轮箱,齿轮箱将传动力均匀分配到各个轴,每根轴经万向节将扭力传递到钻杆,再由钻杆带动钻头旋转。主电机工作的同时,电信号同时控制液压系统,使升降油缸或者伺服电机驱动机身向前运动,在钻头未到达工件时,油缸快速向前运动,以减少工作时间,当钻头即将和工作接触时,由行程调速阀控制升降油缸速度,以达到钻孔速度。钻孔速度可以根据工件进行无极调整。


泵类简介

泵是输送流体或使流体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体,使液体能量增加。泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体,也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体。

水泵.png

图2-1 水泵


在化工和石油部门的生产中,原料、半成品和成品大多是液体,而将原料制成半成品和成品,需要经过复杂的工艺过程,泵在这些过程中起到了输送液体和提供化学反应的压力流量的作用,此外,在很多装置中还用泵来调节温度。

在农业生产中,泵是主要的排灌机械。我国农村幅员广阔,每年农村都需要大量的泵,一般来说农用泵占泵总产量一半以上。

在矿业和冶金工业中,泵也是使用最多的设备。矿井需要用泵排水,在选矿、冶炼和轧制过程中,需用泵来供水等。

在电力部门,核电站需要核主泵、二级泵、三级泵、热电厂需要大量的锅炉给水泵、冷凝水泵、油气混输泵、循环水泵和灰渣泵等。

在国防建设中,飞机襟翼、尾舵和起落架的调节、军舰和坦克炮塔的转动、潜艇的沉浮等都需要用泵。高压和有放射性的液体,有的还要求泵无任何泄漏等。

总之,无论是飞机、火箭、坦克、潜艇、还是钻井、采矿、火车、船舶,或者是日常的生活,到处都需要用泵,到处都有泵在运行。正是这样,所以把泵列为通用机械,它是机械工业中的一类主要产品。


泵类分类

2.1 按泵的工作原理和结构形式,可分为以下几类

(1)叶片泵:叶片泵是转子槽内的叶片与泵壳(定子环)相接触,将吸入的液体由进油侧压向排油侧的泵。叶片泵还可细分为离心泵、轴流泵、混流泵和旋涡泵。 

轴流泵.png

图2-2 轴流泵

(2)容积式泵:容积式泵是依靠活塞、柱塞、隔膜或齿轮等工作件在泵体内作往复运动或回转运动,使泵体内若干个工作腔的容积周期性地变化,而交替地吸入和排出液体的一种泵。容积式泵根据工作件的不同还可以分为往复泵,如柱塞泵、隔膜泵、计量泵等和转子泵,如齿轮泵、螺杆泵、滑片泵等。 

计量泵.png

图2-3 计量泵

(3)其他类型泵:与上述两种泵结构或原理不同的泵,如真空泵、喷射泵、水锤泵等。

 喷射泵.png

图2-4 喷射泵

2.2 按泵的工作压力,可分为以下几类

(1)低压泵:工作压力低于2Mpa的泵;

(2)中压泵:工作压力在2-6Mpa之间的泵;

(3)高压泵:工作压力高于6Mpa的泵。


2.3 按泵轴位置可分为:

(1)立式泵

(2)卧式泵


2.3 还可以根据介质分类:

根据介质可分为清水泵、排污泵、油泵、耐腐蚀泵、衬氟泵等。


常见泵结构及特点

3.1 离心泵

(1)离心泵简介

离心泵是利用叶轮高速旋转所产生的离心力的作用下,将介质输送到排出管路中,故称为离心泵。离心泵在启动前,必须先在泵内灌满要输送的介质,然后启动电机,使泵轴带动叶轮和介质做高速旋转运动,介质发生离心运动,被甩向叶轮外缘,介质动能增加,当介质进入泵壳后,由于蜗形泵壳的通道逐渐扩大,介质流速逐渐降低,一部分动能转化为静压能。于是介质以较高压强被压出,与此同时叶轮中心处由于液体被甩出而形成低压区,与吸入介质的压力形成压差,在压差的作用下,介质被吸入,由于离心泵不停的旋转,介质就源源不断的被吸入排出。

单机单吸离心泵基本结构图.png

图3-1 单机单吸离心泵基本结构图

(2) 离心泵特点

① 紧凑式结构,流量和扬程范围宽;

② 适用于轻度腐蚀性液体;

③ 多种控制选择;

④ 流量均匀、运转平稳、振动小,不需要特别减震的基础;

⑤ 设备安装、维护检修费用较低。


(3) 离心泵的应用

离心泵可广泛用于电力、冶金、煤炭、建材等行业输送含有固体颗粒的浆体。如火电厂水力除灰、冶金选矿厂矿浆输送、洗煤厂煤浆及重介输送等。离心泵工作时,泵需要放在陆地上,吸水管放在水中,还需要灌泵启动。泥浆泵和液下离心泵由于受到结构的限制,工作时电机需要放在水面之上,泵放入水中,因此必须固定,否则,电机掉到水中会导致电机报废。而且由于长轴长度一般固定,所以泵安装使用较麻烦,应用的场合受到很多的限制。


3.2 轴流泵

(1)轴流泵简介

轴流泵是叶片式泵的一种。它输送介质不像离心泵那样沿径向流动,而是沿泵轴方向流动,所以称为轴流泵。又因为它的叶片是螺旋形的,很像飞机和轮船上的螺旋桨,所以有的又称为螺旋桨泵。

轴流泵输送介质不是依靠叶轮对液体的离心力,而是利用旋转叶轮叶片的推力使被输送的介质沿泵轴方向流动。当泵轴由电动机带动旋转后,由于叶片与泵轴轴线有一定的螺旋角,所以对介质产生推力(或叫升力),将介质推出从而沿排出管排出,跟电风扇运行的道理相似,靠近风扇叶片前方的空气被叶片推向前面,使空气流动。当介质被推出后,原来位置便形成局部真空,外面的介质在大气压的作用下,将沿进口管被吸入叶轮中。只要叶轮不断旋转,泵便能不断地吸入和排出介质。

轴流泵基本结构图.png

1.出水弯管  2.导叶  3.泵轴  4.叶轮  5进水管

图3-2 轴流泵基本结构图

(2)轴流泵特点

① 可输送清水、轻度污水,介质温度可达40℃,pH值4-10;

② 能配套一控二至一控四的控制模式电控柜,可实现出现故障时泵自动关闭、备用泵自动启动;保留故障信号(自诊断)等功能,保证了运行的高可靠性;

③ 机泵可潜入水中,冷却条件好,机泵运行平衡性好,稳定、振动小、噪音低;

④ 用户可根据需求,设计地下泵站,改善环境风貌;

⑤ 泵站规模小,土建、建筑结构简单,投资大为减少,可减省泵站工程造价的30%-40%;

⑥ 机泵一体化,安装维修省时省工,节省费用;

⑦ 产品成系列,水泵高效区宽,符合用户工况,高效节能,运行费用低;

⑧ 便于实现远程控制和无人值守,管理方便,管理,运行费用小。


(3)轴流泵的应用

轴流泵主要适用于低扬程、大流量的场合,如灌溉、排涝、船坞排水、运河船闸的水位调节,或用作电厂大型循环水泵。扬程较高的轴流泵(必要时制成双级)可供浅水船舶的喷水推进之用。


3.2 混流泵

(1)混流泵简介

混流泵是介于离心泵和轴流泵之间的一种泵,当电机带动叶轮旋转后,对介质的作用既有离心力又有轴向推力,是介质斜向流出叶轮。混流泵的比转速高于离心泵,低于轴流泵,一般在300-500之间。它的扬程比轴流泵高,但流量比轴流泵小,比离心泵大。

蜗壳式混流泵基本结构图.png

图3-3 蜗壳式混流泵基本结构图

(2)混流泵特点

① 混流泵泵体的支脚,可承受来自管路的任何载荷,并直接传递给基础。这样,转子不会因为泵承受受载荷而产生弯曲,从而保证轴承的最佳使用寿命。

② 由于有较大的过流面积,从而减少阻塞。

③ 泵的旋转方向,从驱动端看,为顺时针方向。

④ 动力驱动可采用电动机或内燃机。

⑤ 泵装置上可以配备完整的放气装置,有利于吸入管路的排气。


(3)混流泵的应用

混流泵可用于输送清洁和污染的介质,化学中性或侵蚀性的介质。目前混流泵主要用于农田排灌、电厂供水、城市给水、造船工业及船舶推进等。  


3.3 往复泵

(1)往复泵简介

往复泵是依靠活塞、柱塞或隔膜在泵缸内往复运动使缸内工作容积交替增大和缩小来输送液体或使之增压的容积式泵。由于泵缸主要运动部件的运动是往复式的,因此称为往复泵。往复泵按往复元件不同分为活塞泵、柱塞泵和隔膜泵3种类型。

单作用活塞泵基本机构图.png

图3-4 单作用活塞泵基本机构图

 

单作用柱塞泵基本机构图.png

图3-5 单作用柱塞泵基本机构图

 

气动隔膜泵基本机构图.png

图3-6 气动隔膜泵基本机构图

(2)往复泵特点

①效率高而且高效区宽。

②能达到很高压力,压力变化几乎不影响流量,因而能提供恒定的流量。

具有自吸能力,可输送液、气混合物,特殊设计的还能输送泥浆、混凝土等。

流量和压力有较大的脉动,特别是单作用泵,由于活塞运动的加速度和液体排出的间断性,脉动更大。通常需要在排出管路上(有时还在吸入管路上)设置空气室使流量比较均匀。采用双作用泵和多缸泵还可显著地改善流量的不均匀性。

速度低,尺寸大,结构较离心泵复杂,需要有专门的泵阀,制造成本和安装费用都较高。


(3)往复泵的应用

活塞泵主要用于给水,手动活塞泵是一种应用较广的家庭生活水泵。柱塞泵用于提供高压液源,如水压机的高压水供给,它和活塞泵都可作为石油矿场的钻井泥浆泵、抽油泵。隔膜泵特别适合于输送有剧毒、放射性、腐蚀性的液体、贵重液体和含有磨砾性固体的液体。隔膜泵和柱塞泵还可当作计量泵使用。


3.4 齿轮泵

(1)齿轮泵简介

齿轮泵是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。由两个齿轮、泵体与前后盖组成两个封闭空间,当齿轮转动时,齿轮脱开侧的空间的体积从小变大,形成真空,将液体吸入,齿轮啮合侧的空间的体积从大变小,而将液体挤入管路中去。吸入腔与排出腔是靠两个齿轮的啮合线来隔开的。齿轮泵的排出口的压力完全取决于泵出口处阻力的大小。齿轮泵根据齿轮的啮合方式可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。

外啮合齿轮泵基本机构图.png

图3-7 外啮合齿轮泵基本机构图 

内啮合齿轮泵基本机构图.png

图3-8 内啮合齿轮泵基本机构图


(2)齿轮泵特点

齿轮泵的优点:    

① 结构简单,工艺性较好,成本较低。    

② 与同样流量的其他各类泵相比,结构紧凑,体积小。    

③ 自吸性能好.无论在高、低转速甚至在手动情况下都能可靠地实现自吸。    

④ 转速范围大.因泵的传动部分以及齿轮基本上都是平衡的,在高转速下不会产生较大的惯性力。    

⑤ 油液中污物对其工作影响不严重,不易咬死。   

齿轮泵的缺点:    

① 工作压力较低.轴及轴承上受的压力不平衡,径向负载大,限制了它压力的提高。   

② 容积效率较低。    

③ 流量脉动大,引起压力脉动大,使管道、阀门等产生振动,噪声大。


(3)齿轮泵的应用

一般的齿轮泵工作压力在2.5-17.5MPa,高压齿轮泵工作压力可达21-35MPa,低压齿轮泵广泛应用于机床传动系统和各种补油、润滑和冷却装置。中高压齿轮泵主要用于工程机械、农业机械、轧钢设备、航空技术等领域。


3.5 螺杆泵

(1)螺杆泵简介

螺杆泵是依靠泵体与螺杆所形成的啮合空间容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。螺杆泵按螺杆数目分为单螺杆泵、双螺杆泵和多级螺杆泵。当主动螺杆转动时,带动与其啮合的从动螺杆一起转动,吸入腔一端的螺杆啮合空间容积逐渐增大,压力降低。液体在压差作用下进入啮合空间容积。当容积增至最大而形成一个密封腔时,液体就在一个个密封腔内连续地沿轴向移动,直至排出腔一端。这时排出腔一端的螺杆啮合空间容积逐渐缩小,而将液体排出。螺杆泵的工作原理与齿轮泵相似,只是在结构上用螺杆取代了齿轮。表为各种螺杆泵的特点和应用范围。螺杆泵的流量和压力脉冲很小,噪声和振动小,有自吸能力,但螺杆加工较困难。泵有单吸式和双吸式两种结构,但单螺杆泵仅有单吸式。泵必须配带安全阀(单螺杆泵不必配带),以防止由于某种原因如排出管堵塞使泵的出口压力超过容许值而损坏泵或原动机。

单螺杆泵基本机构图.png

图3-9 单螺杆泵基本机构图

双螺杆泵基本机构图.png 

图3-10 双螺杆泵基本机构图

(2)螺杆泵特点

螺杆泵有以下优点:

① 压力和流量范围宽阔;  

② 运送液体的种类和粘度范围宽广;  

③ 因为泵内的回转部件惯性力较低,故可使用很高的转速;

④ 吸入性能好,具有自吸能力;

⑤ 流量均匀连续,振动小,噪音低;

⑥ 与其它回转泵相比,对进入的气体和污物不太敏感;

⑦ 结构坚实,安装保养容易。  

螺杆泵的缺点是:螺杆的加工和装配要求较高;泵的性能 对液体的粘度变化比较敏感。


(3)螺杆泵的应用

螺杆泵因其有可变量输送、自吸能力强、可逆转、能输送含固体颗粒的液体等特点,广泛应用在军工、冶金、石油、电力、机械、化工、船舶、建材、轻纺、环保、造纸、码头、油库、食品等行业。


3.6 喷射泵

(1)喷射泵简介

喷射泵是一种流体动力泵。流体动力泵没有机械传动和机械工作构件,它借助另一种工作流体的能量做动力源来输送低能量液体,用来抽吸易燃易爆的物料时,具有很好的安全性。喷射式真空泵是利用通过喷嘴的高速射流来抽除容器中的气体以获得真空的设备,又称射流真空泵。在化工生产中,常以产生真空为目的。

工业用的喷射泵,又称射流泵和喷射器。利用高压工作流体的喷射作用来输送流体的泵。由喷嘴、混合室和扩大管等构成。为使操作平稳起见,在喉管处设置一真空室(也称吸入室);为了使两种流体能够充分混合,在真空室后面有一混合室。操作时,工作流体以很高的速度由喷嘴喷出,在真空室形成低压,使被输送液体吸入真空室,然后进入混合室。在混合室中高能量的工作流体和低能量的被输送液体充分混合,使能量相互交换,速度也逐渐一致,从喉管进入扩散室,速度放慢,静压力回升,达到输送液体的目的。

蒸汽喷射泵结构原理图.png

图3-11 蒸汽喷射泵结构原理图

(2)喷射泵特点

① 无机械运动部分,不受摩擦、润滑、振动等条件限制;

② 结构简单、重量轻,占地面积小;

③ 吸入性能好(自吸能力最强),工作可靠,寿命长

④ 可运送污浊介质

⑤ 效率相对较低


(3)喷射泵的应用

喷射泵适用于高温、高压、高真空领域,如真空蒸发、真空干燥、真空制冷、真空蒸馏,还可提升液、碱或含有磨料的悬浮液,也适用于强辐射的特殊环境。


3.7 真空泵

(1)真空泵简介

真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。通俗来讲,真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置。随着真空应用的发展,真空泵的种类已发展了很多种,其抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。按真空泵的工作原理,真空泵基本上可以分为两种类型,即气体捕集泵和气体传输泵。常用真空泵包括干式螺杆真空泵、水环泵、往复泵、滑阀泵、旋片泵、罗茨泵和扩散泵等,这些泵是我国国民经济各行业应用真空工艺过程中必不可少的主力泵种。

单级旋片真空泵基本结构图.png

图3-12 单级旋片真空泵基本结构图

旋片真空泵的排气阀浸在真空泵油里,以防止大气进入泵中,真空泵油通过泵体上的间隙、油孔和排气阀进入泵腔中,使泵腔内所有运动的表面被油覆盖,形成了吸气腔与排气腔的密封,同时真空泵油还充满了一切有害空间,以消除他们对极限真空的影响。 

水环真空泵基本结构图.png

图3-13 水环真空泵基本结构图

水环真空泵泵体中装有适量的水作为工作液。叶轮顺时针旋转时,水被抛向四周,形成一个近似等厚度的封闭圆环,水环一部分与叶轮轮毂相切,还有部分与叶片顶端接触。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间,而这一空间又被叶片分成若干个小腔。叶轮旋转时,吸气端小腔容积由小变大,此时气体被吸入;排气端小腔容积由大变小,此时气体被排出。 

罗茨真空泵基本结构图.png

图3-14 罗茨真图

罗茨真空泵指具有一对同步高速旋转的鞋底形转子的机械真空泵,由罗茨鼓风机演变而来,根据工作范围的不同,又分为直排大气的低级真空罗茨泵、中级真空罗茨泵(又称机械增压泵)和高级真空多级罗茨泵。


(2)真空泵特点

① 在较宽的压力范围内有较大的抽速;

② 转子具有良好的几何对称性,故振动小,运转平稳。转子间及转子和壳体间均有间隙,不用润滑,摩擦损失小,可大大降低驱动功率,从而可实现较高转速;

③ 泵腔内无需油密封和润滑,可减少油蒸气对真空系统的污染;

④ 泵腔内无压缩,无排气阀。结构简单、紧凑,对被抽气体中的灰尘和水蒸汽不敏感;

⑤ 压缩比较低,对氢气抽气效果差;

⑥ 转子表面为形状较为复杂的曲线柱面,加工和检查比较困难。


(3)真空泵的应用

真空泵作为一种常见的真空设备广泛应用于塑料机械、农药化工、染料化工、砖瓦机械、低温设备、造纸机械、医药化工、食品机械、工业电炉、电子行业、真空设备、化肥、冶金、石油、矿山、地基处理等领域。

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