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作為往復(fù)泵的一個(gè)重要分支,就振動(dòng)機(jī)理而 言,計(jì)量泵的機(jī)械傳動(dòng)部件承受的載荷是交變的; 瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的;由于管內(nèi)流動(dòng)液體的加速和 減速,引起了管路內(nèi)液體壓力的脈動(dòng);在節(jié)流部位 以及彎頭處,由于能力損失,不可避免的產(chǎn)生了液 體的沖擊。 壓力脈動(dòng)和沖擊不僅引起振動(dòng)并造成管路附 件的疲勞損壞、降低流量精度,而且會(huì)引發(fā)安全事 故。在大流量或長(zhǎng)管線(xiàn)場(chǎng)合,計(jì)量泵所引起的振 動(dòng)甚至?xí)斐晒に囅到y(tǒng)無(wú)法運(yùn)行。 對(duì)引起計(jì)量泵振動(dòng)的主要因素 (即振 源)加以分析,在此基礎(chǔ)上提出一些主動(dòng)減振和 被動(dòng)減振的方法或措施。

計(jì)量泵的結(jié)構(gòu)及原理

典型的柱塞計(jì)量泵結(jié)構(gòu),電機(jī)通 過(guò)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)蝸桿 -蝸桿副,經(jīng)蝸輪蝸桿副換向并減速后帶動(dòng)與蝸輪剛性連接的偏心輪一起旋 轉(zhuǎn)。偏心輪與連桿和十字頭組成的曲柄連桿滑塊 機(jī)構(gòu)將偏心輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槭诸^的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

計(jì)量泵結(jié)構(gòu)如圖 所示

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計(jì)量泵的振動(dòng)機(jī)理分析

計(jì)量泵液力端常用單缸單作用結(jié)構(gòu),在流量 較大或要求流量脈動(dòng)小的場(chǎng)合則采用雙缸和三缸 單作用結(jié)構(gòu)。在不考慮容積損失的情況下,泵在 每一瞬間排出的流量稱(chēng)為理論瞬時(shí)流量,簡(jiǎn)稱(chēng)瞬 時(shí)流量。對(duì)于多缸多作用泵,總的瞬時(shí)流量等于 各個(gè)工作腔在同一瞬間的瞬時(shí)流量之和。

單缸單作用計(jì)量泵的瞬時(shí)流量 單缸單作用泵工作時(shí),曲軸轉(zhuǎn)一圈,工作腔完 成吸入和排出各一次,瞬時(shí)流量為: q=Au=-rωAsinφ式中q———瞬時(shí)流量, m 3 /s A———活塞面積, m 瞬時(shí)流量周期為 2π; 在( 0, π)區(qū)間,計(jì)量泵 僅有液體吸入而無(wú)液體排出; 在(π, 2π)區(qū)間,計(jì) 量泵僅排出液體而無(wú)液體吸入。所以單缸單作用 泵的吸入管路及排出管路內(nèi)的瞬時(shí)流量是間隙和 脈動(dòng)的。

雙缸單作用計(jì)量泵的瞬時(shí)流量 雙缸單作用計(jì)量泵運(yùn)行時(shí),兩計(jì)量泵的活塞 相位相差 180°,一臺(tái)計(jì)量泵吸入液體時(shí),另一臺(tái) 計(jì)量泵排出液體。曲軸每轉(zhuǎn)一圈,吸入和排出液 體各兩次。 設(shè)兩缸的瞬時(shí)流量分別為 q 1、 q 2,則總的瞬 時(shí)流量: q=q 1 +q 2 =-[rωAsinφ+rωAsin(φ+π)] ( 6)

瞬時(shí)流量曲線(xiàn)如圖 所示。

計(jì)量泵減振降噪措施

技術(shù)途徑 主動(dòng)減振:通過(guò)改善泵的基本結(jié)構(gòu)或運(yùn)行狀 態(tài),最大限度地控制振動(dòng)源所產(chǎn)生的能量。 被動(dòng)減振:采取適當(dāng)措施減小振源的強(qiáng)度或 阻斷振動(dòng)傳播的途徑。

主動(dòng)減振措施

對(duì)振動(dòng)要求比較 高的系統(tǒng),應(yīng)優(yōu)先選用三缸計(jì)量泵,因其流量脈動(dòng) 率之和(δ 1 +δ 2)僅為單缸泵的 4. 4%或雙缸泵的 8. 8%。流量脈動(dòng)減小使得壓力脈動(dòng)減小,振源能 量大幅降低。 另一方面,壓力脈動(dòng)減小后,作用在活塞上的 作用力(即偏心輪的受力)的變化范圍相應(yīng)減小, 傳動(dòng)端機(jī)械振動(dòng)也將減小。

閥組結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì) 一般選用球閥,在閥球直徑大約 38mm時(shí),考 慮選用錐形閥或環(huán)形閥等。 閥組材料配對(duì)是影響閥組振動(dòng)的另一個(gè)重要 因素。金屬 -非金屬材料組合較金屬 -金屬材料 組合在減振降噪方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其它 增加管道通徑降低流速,減少?gòu)濐^及管線(xiàn)長(zhǎng) 度、增大彎頭半徑以降低能量損失,都能在一定程 度上減振;通過(guò)工藝措施提高零件的加工精度、 保證裝配質(zhì)量,提高軸承承載能力、改善傳動(dòng)端摩 擦零部件潤(rùn)滑狀態(tài)、增加散熱以降低油溫(控制 在 46℃以下)等都是減小振動(dòng)的有效措施?！?/p>

被動(dòng)減振措施)泵的進(jìn)出口管路上安裝緩沖系統(tǒng)吸收流 量和壓力脈動(dòng) 必須要引起注意的是,緩沖系統(tǒng)的頻率特性 與緩沖罐的容積、充氣壓力及連接管路幾何參數(shù) 都相關(guān)。

（1）只有在緩沖系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性與計(jì)量泵 的動(dòng)態(tài)特性(與計(jì)量泵轉(zhuǎn)速、出口壓力等相關(guān)) 相 互匹配才能取得最佳的減振效果。

( 2)阻尼減振 系統(tǒng)共振振幅 H為: H= 1 a sEη (14) 式中　a s———比例系數(shù), m E———楊氏模量, Pa η———損耗因素, 1/N 為降低共振振幅,應(yīng)該選用高楊氏模量 E和 高損耗因素的材料。

( 3)采用隔振墊、管路消聲器等。

實(shí)例分析 中石化某公司資源化重組項(xiàng)目中采用了甲酮 計(jì)量泵(型號(hào)為 J 6-DMF3000/10. 0 -BY-IV) 及 丙酮計(jì)量泵(型號(hào)為 J 6 -DMF2500/10. 0 -BYIV),均為單缸單作用隔膜計(jì)量泵,出口管線(xiàn)約有 80多米長(zhǎng)。裝置建成試車(chē)時(shí),泵及管線(xiàn)的振動(dòng)很 大。雖然該公司采取措施對(duì)管線(xiàn)經(jīng)過(guò)了數(shù)次加 固,但其出口管線(xiàn)最大振幅仍在 10mm左右,無(wú)法 投料生產(chǎn)。 由于計(jì)量泵型號(hào)已經(jīng)選定,采用被動(dòng)減振方 案比主動(dòng)減振方案經(jīng)濟(jì)合理。在采集了現(xiàn)場(chǎng)泵及 管線(xiàn)系統(tǒng)的特征參數(shù)以后,對(duì)甲酮計(jì)量泵和丙酮 計(jì)量泵分別進(jìn)行了動(dòng)態(tài)特性的匹配計(jì)算 ,設(shè)計(jì) 了出口緩沖系統(tǒng),配置可充氣的囊式緩沖罐,設(shè)定 其充氣壓力、緩沖罐入口與泵出口的距離等重要 參數(shù)。

要完全消除計(jì)量泵的流量脈動(dòng)和柱塞力的交 變是不可能的,但通過(guò)理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證,采取 主動(dòng)減振和被動(dòng)減振的措施,使振動(dòng)控制在規(guī)定 的范圍內(nèi)是完全可行的。