三螺杆泵的工作原理和轴功率如何计算

    一、三螺杆泵的工作原理
    三螺杆泵为容积式泵。主要部件是转子和定子，转子是一个大导程大齿高和较小螺旋内经的螺杆，定子是与之相配的泵套和泵体。它是靠相互啮合的螺杆作旋转运动把液体从吸入口输送到排出口的。即当螺杆旋转时，装在泵套中的相互啮合的螺杆把被输送的液体封闭在啮合腔中，并使液体由吸入口沿着螺杆轴向作连续、匀速的运动，推至排出口。

    三螺杆泵的主要零件是一个泵套、一个泵体和三根相互啮合的螺杆。其中一根与原动机连接，叫主动螺杆 ; 另两根在主杆两侧，随主动螺杆作反向旋转，称为从动螺杆。主、从动螺 杆的螺纹均为双头螺纹。这五个零件组装在一起就形成一个个彼此隔离的密封腔，把泵的吸入口与排出口隔开。当主动螺杆转动时，随着螺杆的转动和啮合，这些密封空间在泵的吸入端不断形成，将吸入室中的液体封入其中，并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出端，将封闭在各空间中的液体不断排出，犹如一螺母在螺纹回转时被不断向前推进的情形那样。每一个密封空间所占有的轴向长度恰好等于累杆的导程 t 。因此，为了使螺杆 能吸、排油口分隔开来，螺杆的螺纹段的长度至少要大于一个导程。

    三螺杆泵结构简单紧凑，泵套两端与泵体进出口相通。主杆连原动机，并传递螺旋运动，从杆是用来保证相互啮合螺杆的密封性，从而阻止液体从排出口泄流到吸入口。螺杆的螺纹部分被封闭在泵套的孔内，它们之间存在一定的间隙，以保证泵的性能和可靠运转。封闭在泵套内的螺纹部分的长度叫螺杆工作长度，它是由管道系统所需的压力值和被输送的液体的特性来确定的。

    螺杆上的轴向力包括作用于螺杆螺旋面上的力，这些力将螺杆压向吸入端，并使螺杆的端部磨损，故在泵的结构上应设计液力平衡装置。通常在泵套上钻深孔，引高压液体至三根螺杆右侧平衡活塞的末端，借以平衡螺杆的轴向力。在设计平衡活塞直径时，应留有少量未被平衡的剩余轴向力。剩余轴向力从杆指向吸入端，主杆可指向排出端。主杆剩余轴向力可由轴承（或止推垫）来承受；而从杆的剩余轴向力则由止推垫来承受。采用这种液压力平衡装置，使得螺杆沿轴心线方向是在受压状态下进行运转。作用在螺杆上的径向力是由液体压力而产生的。从杆对称配置于主杆两侧，故主动螺杆的径向力是平衡的。从杆上的径向力，通常不设平衡装置。高压液体经过特设回流孔进入机械密封腔，再回到低压腔，形成回流，保持机械密封腔内有一定的压力，同时带走部分机械动环与静环摩擦产生的热量。

    为了防止当排除管道发生故障时，泵的工作压力突然升高而使泵和电机损坏，故在泵上装有安全阀。安全阀的作用是：当排出管路内压力超过泵的额定工作压力时，安全阀即自动开启，便排出口与吸入口相遇，形成液体（在高、低压腔）的全回流，以保护泵、电机和管路系统。安全阀只能作为一个保护机构，进行短时间工作，而不能作为流量调节阀使用。

    螺杆泵必须按既定的方向运转，以产生一定的吸排。泵工作时，应注意检查压力、温度和机械轴封的工作。对轴封应该允许有微量的泄漏，如泄漏量不超过 20-30 秒 / 滴，则认为正常。假如泵在工作时产生噪音，这往往是因油温太低，油液粘度太高，油液中进入空气，联轴节失中或泵过度磨损等原因引起。 泵停车时，应先关闭排出停止阀，并待泵完全停转后关闭吸入停止阀。

二、三螺杆泵的功率
    泵的轴功率一般为水功率、摩擦功率和泄漏损失功率这三部分的总和。
    水功率 Nc 是指单位时间内泵传给液体的能量，也称输出功率，可用下式计算： Nc=P*Q*10^-3

    式中： P —泵的排出压力和吸入压力之差，帕； Q —泵的实 际排量， m3/s 。

    摩擦功率是指液体粘性阻力产生的摩擦损失，可由下式表示：

Nf=K*n*1.5D²*δ*m
    式中： n —转速； D —主动螺杆的外径； δ—粘度； K —与螺杆长度有关的系数； m 是与流量 Q 有关的系数。由上可见，当泵运送的液体粘度不同时，泵的轴功率也将不同。当旁通阀开启时，液体是在有节流的情况下在泵中不断循环流动的，而循环的油量越多，循环的时间越长，液体的发热也就越严重，甚至使泵因高温变形而损坏，必须引起注意。泄漏损失是指液体从高压处漏回低压处所造成的功率损失。螺杆泵应在吸排停止阀全开的情况下起动，以防过载或吸空。螺杆泵因工作螺杆长度较大，刚性较差，容易引起弯曲，造成工作失常。对轴系的连接必须很好对中；对中工作最好是在安装定位后进行，以免管路牵连造成变形；连接管路时应独立固定，尽可能减少对泵的牵连等。此外，备用螺杆，在保存时最好采用悬吊固定的方法，避免因放置不平而造成的变形。 螺杆泵虽然具有干吸能力，但是必须防止干转，以免擦伤工作表面。 假如泵需要在油温很低或粘度很高的情况下起动，应在吸排阀和旁通阀全开的情况下起动，让泵起动时的负荷最低，直到原动机达到额定转速时，再将旁通阀逐渐关闭。

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