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1、武汉水运工程学院学报4urnaunanvers勺J。。419861986年第期JlfWhiityf(第10卷)WtearrTnasPrttianEngi红eeringl10泥泵流动特性与磨损唐亚雄(液压教研室)提要,本文以模型泵试验结果和大量吸扬式挖泥船泥泵现场考察资料为根据研究了泥泵,,流体流动特性论述了泥泵内流体流动特性与泥泵磨损的关系为设计耐磨泥泵提供了。理论依据泥泵是所有吸扬式挖泥船、,(包括纯吸绞吸与耙吸式挖泥船)极为重要的部件堪称为吸扬式挖泥”,,船的’,J乙脏其性能好坏及寿命的长短严重地影响着吸扬式挖泥船的生产效。率和经济性,国。为此内外疏滚行业云集大
2、量专家从事泥泵研究我国交通部还专门组织了有相当规L“”,,。模的泥泵攻关小组进行了大量调查和试验并侧重于泥泵磨损问题的研究从湖北、湖南、广东、江西、江苏、安徽、山东、天津、河北、河南、黑龙江、上海等,3:其,十三个省市0多条吸扬式挖泥船的实地考察资料和模型泵试验结果来看一泥泵在,,,。其二t”作业中的磨损是十分严重的各个泥泵磨损形态和部位有其共同的规律归纳起来,泥泵磨损与泵内泥浆流动特性、泥泵各部件所采用的材料、泥泵结构、泥泵。所泵送的泥浆(土质)及泥泵运行管理质量等诸方面因素密切相关现仅从泥泵内流体流动。特性的角度来论述减少泥泵磨损问题延长泥泵使用寿命问题与泵内研
3、磨粒子(砂、石)运动特性密切相关。由于肉眼观察,不到泵内流道所以不能分析研磨粒子与。泵流道摩擦表面之间相互作用的特性目前国内外研究泵内泥浆流动特性的方法是一种间,接的方法是根据装在泵内的橡皮球试样。图1研究泥泵流道内泥浆棍的试验台磨损程度来判断的,,一、;,l23透明有机玻璃的前叶墙泵盖和吸管用,此方法时将橡皮球试样放入流道内4一电影摄机CKC一IM;5一聚荣灯泵送,泥土后研磨粒子使试样产生磨损按照,研磨被磨损的截面作出研磨粒子运动轨迹定性图粒子运动速度的相对值按试样被磨耗的重。,,、量来判断为了能肉眼观察到并能块速拍摄泵流道内流体流动情况泵的叶墙盖板及吸《图。管均
4、用透明有机玻璃制成l)`当拍摄出泵内研磨粒子运动轨迹后,便可了解到研磨粒子的运动规律,以便有力地解释`。,I〕的成因我们可通过改善泥泵内流体流动特性来减由现场考察到的泥泵磨损实况从而。少泥泵的磨损、一泥泵叶轮叶片吸口处的工作流动特性。。图2为泥泵输水时的工作特性泵工况对泵内工作流的形成有重要的影响轻负荷状,,。,态当泵需要克服较大的压头时部分液流可能从叶轮倒流入吸管由于叶轮在旋转使吸。管处形成涡流图3a)为轻载时橡皮球和砂在吸管内的运动。妇`一轨迹图由此图看出橡皮运动轨迹与泵中心线呈卜二下~!一下{,。,洲科蔽石!某种角度这说明吸入管内有旋涡流然而在同{I,犷、月巨
5、沪等条件下输送砾石时其砾石在吸管的运动轨迹沪尹1!}尸日l,平行于泵轴心线未能引起砾石粒子旋涡流(见}尹尸产r,’!!,_-。N门l图3b))州尸月叶_尸产`才巡尸l,:石一_这样可解释为轻载工况下从叶轮逆流所叮一};}Q816243240:1/弓I起的泥浆的液相旋涡还不足以克服吸管内研磨。粒子(砾石)直线运动的惯性力图2试验泵输水时的工作特性,设计工况时一般没有这种逆流现象只在叶一;一;I轻载工况亚设计土况片进口边稍厚而使液流相对于泵轴心产生旋涡运皿一。超载工况,。动的那一部可能导致旋涡故本节任务乃是对。叶片入口边引起旋涡的可能性程度进行估算研究时将液流分成烧过和
6、顺着升片入口边进。口,入叶片腔两种形式前者紧靠叶片入边液流;形状受其影响后者离入口边远(离开距离不小,于泵叶片入口边截面圆弧半径的5倍)实际上。,已不受其影响因此顺着叶片入口边的液流的切图召轻载时吸管内液流和研磨粒子达动特性。向速度分量实际上等于叶片入口边的圆周速度;a)输水b)泵砾石,,。其速度应该分成绝对流速和相对流速绝对流速是对泵壳而言相对速度是对叶轮而言:研究时采用符号如下u。,,叶片入口边的圆周速度ms/—,;W液流相对速度ms/—,s。C液流绝对速度m/—u,。相对和绝对圆周速度用表示而径向速度用m表示,图4表示试验泵里直接靠近直径320mm的叶轮叶片入
7、口边缘的橡皮球运动轨迹轨迹。上各点之向的距离为1/6005所经过的路程图的上部为工作液(水)绕叶片入口边缘时的圆周速度图,;,基准面卜工以左为相对的液流分子运动速度卜I以右仍。为绝阴一对的液流分子运动速度。,表明相对于泵轴心出现了旋涡,与粤爵具有液流圆周绝对速度其速度用下式确定。。。。,。C=C一=一(1)WWW。若将液流旋涡速度C与其绕叶片入口部流动的圆周速度。。,,相比计及式(1)后可得出下述关系式。uCC。。(2)e+UCW。,先将绕流处视作一圆柱大家知道由理想液体流动平面一势形成的无循环圆柱绕流谱可用流体特性函数写成图4直接在泥泵咔轮川片入=甲口边缘的液
