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多軸鉆床在泵類鉆孔上的應用，泵類基礎知識

瀏覽量：10次發布時間：2017-05-24 15:57:23

鉆孔加工是泵加工上必不可少的加工工序，泵上的孔孔數多，孔徑也比較大，特別是大中型泵類，傳統的鉆孔方式臺鉆、搖臂鉆或加工中心加工效率較低，隨著人力和加工成本的不斷增加，這使得越來越多的泵企業開始尋找新的加工方式，而多軸鉆床可以滿足他們。多軸鉆床是一種新型的孔加工設備，其主要結構是利用齒輪箱配合萬向節頭所組成，配合進給系統，能一次性把幾個乃至十幾二十個孔或螺紋加工出來。

現在以達人多軸鉆床為例，講解多軸鉆床在泵上的應用。

圖1-1 ZB6223*12單頭臥式多軸鉆床

ZB系列多軸鉆床進給動力用液壓進給，剛性好、動力足，在滿足主軸最小中心距離后，在鉆孔面積內孔距任意可調。可以切削HRC35以下黑色金屬，切削鑄鐵及有色金屬時更能發揮它的優點。鉆床堅固耐用，性能穩定可靠，使用壽命長。

ZB6223*12單頭臥式多軸鉆床水泵打孔

圖1-2 水泵泵體打孔前后對比圖

產品型號：ZB6223*16/8G

工件材質：鑄鐵

加工孔徑：φ18mm

加工孔深：25mm

加工孔數：8個

加工時間：60S

圖1-3 達人QK61213*60多工位鉆攻組合機床（定制專機）

圖1-4 達人QK61213*60多工位鉆攻組合機床內部細節

QK61213*60多工位鉆攻組合機床，采用伺服控制，精確定位，配有伺服工作臺，實現多工位間的聯動。采用浮動攻絲，通孔可重復攻絲不斷牙，螺紋的螺距可自由設定，滿足各國常用螺紋加工。剛性好、動力足，在滿足主軸最小中心距離后，在鉆孔面積內孔距任意可調。在工件一次裝夾中完成三個面的大孔、攻絲加工，操作方便，自動化程度高。

QK61213*60多軸鉆床泵體鉆孔攻絲

圖1-5 泵體加工前后對比圖

產品型號：QK61213*60/12Y

工件材質：鑄鐵

加工要求：兩面各4個M10，第三面4個M12鉆攻加工，共12個孔

加工孔深：28mm

加工時間：140mm

原理：

多軸鉆床啟動后，按下夾緊油缸對工件進行自動夾緊，按下工作按扭，電器控制主電機工作，主電機原理：帶動齒輪箱，齒輪箱將傳動力均勻分配到各個軸，每根軸經萬向節將扭力傳遞到鉆桿，再由鉆桿帶動鉆頭旋轉。主電機工作的同時，電信號同時控制液壓系統，使升降油缸或者伺服電機驅動機身向前運動，在鉆頭未到達工件時，油缸快速向前運動，以減少工作時間，當鉆頭即將和工作接觸時，由行程調速閥控制升降油缸速度，以達到鉆孔速度。鉆孔速度可以根據工件進行無極調整。

泵類簡介

泵是輸送流體或使流體增壓的機械。它將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加。泵主要用來輸送水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態金屬等液體，也可輸送液、氣混合物及含懸浮固體物的液體。

圖2-1 水泵

在化工和石油部門的生產中，原料、半成品和成品大多是液體，而將原料制成半成品和成品，需要經過復雜的工藝過程，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。我國農村幅員廣闊，每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，泵也是使用最多的設備。礦井需要用泵排水，在選礦、冶煉和軋制過程中，需用泵來供水等。

在電力部門，核電站需要核主泵、二級泵、三級泵、熱電廠需要大量的鍋爐給水泵、冷凝水泵、油氣混輸泵、循環水泵和灰渣泵等。

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

總之，無論是飛機、火箭、坦克、潛艇、還是鉆井、采礦、火車、船舶，或者是日常的生活，到處都需要用泵，到處都有泵在運行。正是這樣，所以把泵列為通用機械，它是機械工業中的一類主要產品。

泵類分類

2.1 按泵的工作原理和結構形式，可分為以下幾類

（1）葉片泵：葉片泵是轉子槽內的葉片與泵殼(定子環)相接觸，將吸入的液體由進油側壓向排油側的泵。葉片泵還可細分為離心泵、軸流泵、混流泵和旋渦泵。

圖2-2 軸流泵

（2）容積式泵：容積式泵是依靠活塞、柱塞、隔膜或齒輪等工作件在泵體內作往復運動或回轉運動，使泵體內若干個工作腔的容積周期性地變化，而交替地吸入和排出液體的一種泵。容積式泵根據工作件的不同還可以分為往復泵，如柱塞泵、隔膜泵、計量泵等和轉子泵，如齒輪泵、螺桿泵、滑片泵等。

圖2-3 計量泵

（3）其他類型泵：與上述兩種泵結構或原理不同的泵，如真空泵、噴射泵、水錘泵等。

圖2-4 噴射泵

2.2 按泵的工作壓力，可分為以下幾類

（1）低壓泵：工作壓力低于2Mpa的泵；

（2）中壓泵：工作壓力在2-6Mpa之間的泵；

（3）高壓泵：工作壓力高于6Mpa的泵。

2.3 按泵軸位置可分為：

（1）立式泵

（2）臥式泵

2.3 還可以根據介質分類：

根據介質可分為清水泵、排污泵、油泵、耐腐蝕泵、襯氟泵等。

常見泵結構及特點

3.1 離心泵

（1）離心泵簡介

離心泵是利用葉輪高速旋轉所產生的離心力的作用下，將介質輸送到排出管路中，故稱為離心泵。離心泵在啟動前，必須先在泵內灌滿要輸送的介質，然后啟動電機，使泵軸帶動葉輪和介質做高速旋轉運動，介質發生離心運動，被甩向葉輪外緣，介質動能增加，當介質進入泵殼后，由于蝸形泵殼的通道逐漸擴大，介質流速逐漸降低，一部分動能轉化為靜壓能。于是介質以較高壓強被壓出，與此同時葉輪中心處由于液體被甩出而形成低壓區，與吸入介質的壓力形成壓差，在壓差的作用下，介質被吸入，由于離心泵不停的旋轉，介質就源源不斷的被吸入排出。

圖3-1 單機單吸離心泵基本結構圖

（2）離心泵特點

① 緊湊式結構，流量和揚程范圍寬；

② 適用于輕度腐蝕性液體；

③ 多種控制選擇；

④ 流量均勻、運轉平穩、振動小，不需要特別減震的基礎；

⑤ 設備安裝、維護檢修費用較低。

（3）離心泵的應用

離心泵可廣泛用于電力、冶金、煤炭、建材等行業輸送含有固體顆粒的漿體。如火電廠水力除灰、冶金選礦廠礦漿輸送、洗煤廠煤漿及重介輸送等。離心泵工作時，泵需要放在陸地上，吸水管放在水中，還需要灌泵啟動。泥漿泵和液下離心泵由于受到結構的限制，工作時電機需要放在水面之上，泵放入水中，因此必須固定，否則，電機掉到水中會導致電機報廢。而且由于長軸長度一般固定，所以泵安裝使用較麻煩，應用的場合受到很多的限制。

3.2 軸流泵

（1）軸流泵簡介

軸流泵是葉片式泵的一種。它輸送介質不像離心泵那樣沿徑向流動，而是沿泵軸方向流動，所以稱為軸流泵。又因為它的葉片是螺旋形的，很像飛機和輪船上的螺旋槳，所以有的又稱為螺旋槳泵。

軸流泵輸送介質不是依靠葉輪對液體的離心力，而是利用旋轉葉輪葉片的推力使被輸送的介質沿泵軸方向流動。當泵軸由電動機帶動旋轉后，由于葉片與泵軸軸線有一定的螺旋角，所以對介質產生推力(或叫升力)，將介質推出從而沿排出管排出，跟電風扇運行的道理相似，靠近風扇葉片前方的空氣被葉片推向前面，使空氣流動。當介質被推出后，原來位置便形成局部真空，外面的介質在大氣壓的作用下，將沿進口管被吸入葉輪中。只要葉輪不斷旋轉，泵便能不斷地吸入和排出介質。

1.出水彎管 2.導葉 3.泵軸 4.葉輪 5進水管

圖3-2 軸流泵基本結構圖

（2）軸流泵特點

① 可輸送清水、輕度污水，介質溫度可達40℃，pH值4-10；

② 能配套一控二至一控四的控制模式電控柜，可實現出現故障時泵自動關閉、備用泵自動啟動；保留故障信號（自診斷）等功能，保證了運行的高可靠性；

③ 機泵可潛入水中，冷卻條件好，機泵運行平衡性好，穩定、振動小、噪音低；

④ 用戶可根據需求，設計地下泵站，改善環境風貌；

⑤ 泵站規模小，土建、建筑結構簡單，投資大為減少，可減省泵站工程造價的30%-40%；

⑥ 機泵一體化，安裝維修省時省工，節省費用；

⑦ 產品成系列，水泵高效區寬，符合用戶工況，高效節能，運行費用低；

⑧ 便于實現遠程控制和無人值守，管理方便，管理，運行費用小。

（3）軸流泵的應用

軸流泵主要適用于低揚程、大流量的場合，如灌溉、排澇、船塢排水、運河船閘的水位調節，或用作電廠大型循環水泵。揚程較高的軸流泵（必要時制成雙級）可供淺水船舶的噴水推進之用。

3.2 混流泵

（1）混流泵簡介

混流泵是介于離心泵和軸流泵之間的一種泵，當電機帶動葉輪旋轉后，對介質的作用既有離心力又有軸向推力，是介質斜向流出葉輪。混流泵的比轉速高于離心泵，低于軸流泵，一般在300-500之間。它的揚程比軸流泵高，但流量比軸流泵小，比離心泵大。

圖3-3 蝸殼式混流泵基本結構圖

（2）混流泵特點

① 混流泵泵體的支腳，可承受來自管路的任何載荷，并直接傳遞給基礎。這樣，轉子不會因為泵承受受載荷而產生彎曲，從而保證軸承的最佳使用壽命。

② 由于有較大的過流面積，從而減少阻塞。

③ 泵的旋轉方向，從驅動端看，為順時針方向。

④ 動力驅動可采用電動機或內燃機。

⑤ 泵裝置上可以配備完整的放氣裝置，有利于吸入管路的排氣。

（3）混流泵的應用

混流泵可用于輸送清潔和污染的介質，化學中性或侵蝕性的介質。目前混流泵主要用于農田排灌、電廠供水、城市給水、造船工業及船舶推進等。　　

3.3 往復泵

（1）往復泵簡介

往復泵是依靠活塞、柱塞或隔膜在泵缸內往復運動使缸內工作容積交替增大和縮小來輸送液體或使之增壓的容積式泵。由于泵缸主要運動部件的運動是往復式的，因此稱為往復泵。往復泵按往復元件不同分為活塞泵、柱塞泵和隔膜泵3種類型。

圖3-4 單作用活塞泵基本機構圖

圖3-5 單作用柱塞泵基本機構圖

圖3-6 氣動隔膜泵基本機構圖

（2）往復泵特點

①效率高而且高效區寬。

②能達到很高壓力，壓力變化幾乎不影響流量，因而能提供恒定的流量。

③具有自吸能力，可輸送液、氣混合物，特殊設計的還能輸送泥漿、混凝土等。

④流量和壓力有較大的脈動，特別是單作用泵，由于活塞運動的加速度和液體排出的間斷性，脈動更大。通常需要在排出管路上（有時還在吸入管路上）設置空氣室使流量比較均勻。采用雙作用泵和多缸泵還可顯著地改善流量的不均勻性。

⑤速度低，尺寸大，結構較離心泵復雜，需要有專門的泵閥，制造成本和安裝費用都較高。

（3）往復泵的應用

活塞泵主要用于給水，手動活塞泵是一種應用較廣的家庭生活水泵。柱塞泵用于提供高壓液源，如水壓機的高壓水供給，它和活塞泵都可作為石油礦場的鉆井泥漿泵、抽油泵。隔膜泵特別適合于輸送有劇毒、放射性、腐蝕性的液體、貴重液體和含有磨礫性固體的液體。隔膜泵和柱塞泵還可當作計量泵使用。

3.4 齒輪泵

（1）齒輪泵簡介

齒輪泵是依靠泵缸與嚙合齒輪間所形成的工作容積變化和移動來輸送液體或使之增壓的回轉泵。由兩個齒輪、泵體與前后蓋組成兩個封閉空間，當齒輪轉動時，齒輪脫開側的空間的體積從小變大，形成真空，將液體吸入，齒輪嚙合側的空間的體積從大變小，而將液體擠入管路中去。吸入腔與排出腔是靠兩個齒輪的嚙合線來隔開的。齒輪泵的排出口的壓力完全取決于泵出口處阻力的大小。齒輪泵根據齒輪的嚙合方式可分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵。

圖3-7 外嚙合齒輪泵基本機構圖

圖3-8 內嚙合齒輪泵基本機構圖

（2）齒輪泵特點

齒輪泵的優點:

① 結構簡單,工藝性較好,成本較低。

② 與同樣流量的其他各類泵相比,結構緊湊,體積小。

③ 自吸性能好.無論在高、低轉速甚至在手動情況下都能可靠地實現自吸。

④ 轉速范圍大.因泵的傳動部分以及齒輪基本上都是平衡的,在高轉速下不會產生較大的慣性力。

⑤ 油液中污物對其工作影響不嚴重,不易咬死。

齒輪泵的缺點:

① 工作壓力較低.軸及軸承上受的壓力不平衡,徑向負載大,限制了它壓力的提高。

② 容積效率較低。

③ 流量脈動大,引起壓力脈動大,使管道、閥門等產生振動,噪聲大。

（3）齒輪泵的應用

一般的齒輪泵工作壓力在2.5-17.5MPa，高壓齒輪泵工作壓力可達21-35MPa,低壓齒輪泵廣泛應用于機床傳動系統和各種補油、潤滑和冷卻裝置。中高壓齒輪泵主要用于工程機械、農業機械、軋鋼設備、航空技術等領域。

3.5 螺桿泵

（1）螺桿泵簡介

螺桿泵是依靠泵體與螺桿所形成的嚙合空間容積變化和移動來輸送液體或使之增壓的回轉泵。螺桿泵按螺桿數目分為單螺桿泵、雙螺桿泵和多級螺桿泵。當主動螺桿轉動時，帶動與其嚙合的從動螺桿一起轉動，吸入腔一端的螺桿嚙合空間容積逐漸增大，壓力降低。液體在壓差作用下進入嚙合空間容積。當容積增至最大而形成一個密封腔時，液體就在一個個密封腔內連續地沿軸向移動，直至排出腔一端。這時排出腔一端的螺桿嚙合空間容積逐漸縮小，而將液體排出。螺桿泵的工作原理與齒輪泵相似，只是在結構上用螺桿取代了齒輪。表為各種螺桿泵的特點和應用范圍。螺桿泵的流量和壓力脈沖很小，噪聲和振動小，有自吸能力，但螺桿加工較困難。泵有單吸式和雙吸式兩種結構,但單螺桿泵僅有單吸式。泵必須配帶安全閥(單螺桿泵不必配帶），以防止由于某種原因如排出管堵塞使泵的出口壓力超過容許值而損壞泵或原動機。

圖3-9 單螺桿泵基本機構圖

圖3-10 雙螺桿泵基本機構圖

（2）螺桿泵特點

螺桿泵有以下優點：

① 壓力和流量范圍寬闊；

② 運送液體的種類和粘度范圍寬廣；

③ 因為泵內的回轉部件慣性力較低，故可使用很高的轉速；

④ 吸入性能好，具有自吸能力；

⑤ 流量均勻連續，振動小，噪音低；

⑥ 與其它回轉泵相比，對進入的氣體和污物不太敏感；

⑦ 結構堅實，安裝保養容易。

螺桿泵的缺點是：螺桿的加工和裝配要求較高；泵的性能對液體的粘度變化比較敏感。

（3）螺桿泵的應用

螺桿泵因其有可變量輸送、自吸能力強、可逆轉、能輸送含固體顆粒的液體等特點，廣泛應用在軍工、冶金、石油、電力、機械、化工、船舶、建材、輕紡、環保、造紙、碼頭、油庫、食品等行業。

3.6 噴射泵

（1）噴射泵簡介

噴射泵是一種流體動力泵。流體動力泵沒有機械傳動和機械工作構件，它借助另一種工作流體的能量做動力源來輸送低能量液體，用來抽吸易燃易爆的物料時，具有很好的安全性。噴射式真空泵是利用通過噴嘴的高速射流來抽除容器中的氣體以獲得真空的設備，又稱射流真空泵。在化工生產中，常以產生真空為目的。

工業用的噴射泵，又稱射流泵和噴射器。利用高壓工作流體的噴射作用來輸送流體的泵。由噴嘴、混合室和擴大管等構成。為使操作平穩起見，在喉管處設置一真空室（也稱吸入室）；為了使兩種流體能夠充分混合，在真空室后面有一混合室。操作時，工作流體以很高的速度由噴嘴噴出，在真空室形成低壓，使被輸送液體吸入真空室，然后進入混合室。在混合室中高能量的工作流體和低能量的被輸送液體充分混合，使能量相互交換，速度也逐漸一致，從喉管進入擴散室，速度放慢，靜壓力回升，達到輸送液體的目的。

圖3-11 蒸汽噴射泵結構原理圖

（2）噴射泵特點

① 無機械運動部分，不受摩擦、潤滑、振動等條件限制；

② 結構簡單、重量輕，占地面積小；

③ 吸入性能好（自吸能力最強），工作可靠，壽命長

④ 可運送污濁介質

⑤ 效率相對較低

（3）噴射泵的應用

噴射泵適用于高溫、高壓、高真空領域，如真空蒸發、真空干燥、真空制冷、真空蒸餾，還可提升液、堿或含有磨料的懸浮液，也適用于強輻射的特殊環境。

3.7 真空泵

（1）真空泵簡介

真空泵是指利用機械、物理、化學或物理化學的方法對被抽容器進行抽氣而獲得真空的器件或設備。通俗來講，真空泵是用各種方法在某一封閉空間中改善、產生和維持真空的裝置。隨著真空應用的發展，真空泵的種類已發展了很多種，其抽速從每秒零點幾升到每秒幾十萬、數百萬升。按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分為兩種類型，即氣體捕集泵和氣體傳輸泵。常用真空泵包括干式螺桿真空泵、水環泵、往復泵、滑閥泵、旋片泵、羅茨泵和擴散泵等，這些泵是我國國民經濟各行業應用真空工藝過程中必不可少的主力泵種。

圖3-12 單級旋片真空泵基本結構圖

旋片真空泵的排氣閥浸在真空泵油里，以防止大氣進入泵中，真空泵油通過泵體上的間隙、油孔和排氣閥進入泵腔中，使泵腔內所有運動的表面被油覆蓋，形成了吸氣腔與排氣腔的密封，同時真空泵油還充滿了一切有害空間，以消除他們對極限真空的影響。

圖3-13 水環真空泵基本結構圖

水環真空泵泵體中裝有適量的水作為工作液。葉輪順時針旋轉時，水被拋向四周，形成一個近似等厚度的封閉圓環，水環一部分與葉輪輪轂相切，還有部分與葉片頂端接觸。此時葉輪輪轂與水環之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉片分成若干個小腔。葉輪旋轉時，吸氣端小腔容積由小變大，此時氣體被吸入；排氣端小腔容積由大變小，此時氣體被排出。