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抽沙泵及配套動力中扭矩的意義和作用

作者：admin 人氣：發(fā)表時間：2019-01-18 12:00

抽沙泵的額定扭矩是決定其動態(tài)性能的重要指標，很多專業(yè)客戶在溝通中跟遠洋泵業(yè)的技術(shù)工程師交流到這個問題，因為抽沙泵的扭矩大小會直接影響到設(shè)備抽沙能力和極限工況下的過載能力。設(shè)計合理的扭矩可以保證在惡劣的工況條件下抽沙泵機組的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)和長使用壽命。遠洋泵業(yè)專業(yè)從事抽沙泵研發(fā)制造20余年，積累了大量的行業(yè)經(jīng)驗，本文從專業(yè)角度闡述抽沙泵額定扭矩以及配套動力扭矩計算及選型思路和方法，供同行以及行業(yè)客戶參考，交流學習。

一、抽沙泵及配套動力中扭矩的意義

扭矩是導致物體旋轉(zhuǎn)的特殊力矩。發(fā)動機轉(zhuǎn)矩是指從動力設(shè)備的曲軸輸出的轉(zhuǎn)矩。在功率固定的情況下，它與動力設(shè)備轉(zhuǎn)速成反比。速度越快，扭矩越小，反之亦然，它反映了動力設(shè)備在一定范圍內(nèi)的負載能力。外部扭矩稱為轉(zhuǎn)矩或外力偶矩，內(nèi)部扭矩稱為內(nèi)部扭矩或扭矩。
扭矩（也稱為扭矩）是物理學中的一個特殊力矩。它等于力量和力臂的產(chǎn)物。國際單位是Nm，您還可以看到kg·m和lb-ft的扭矩單位，因為G = mg，當g = 9.8時，1kg的重力是9.8N，所以1kg·m = 9.8N·m，而lb-ft是1英寸的扭矩單位，1lb = 45536kg; 1ft = 0.3048m，1lb-ft = 0.113826kg·m即可計算出來。在人們的日常表達中，扭矩通常被稱為扭力。
舉個通俗的例子，比如，人的身體在運動時，功率就像是身體的耐久度，轉(zhuǎn)速是運動的頻率，而扭矩是身體的爆發(fā)力。人用鏟子挖沙，鏟子是扭矩，人挖的頻率是轉(zhuǎn)速，人的體力是功率; 在一定的物理強度（功率）的情況下，使用大鏟（高扭矩）挖掘，該頻率肯定低（低轉(zhuǎn)速），小鏟子（低扭矩）的頻率肯定是高（高轉(zhuǎn)速）。最終決定可以挖多少沙子，還是取決于人的體力（功率）。
在抽沙泵施工過程中，在配套功率固定的情況下，大顆粒抽沙泵和船用抽沙泵都屬于低轉(zhuǎn)速抽沙泵，因此扭矩更大；而小型抽沙泵和潛水抽沙泵屬于高轉(zhuǎn)速抽沙泵，因此扭矩小一些。但是無論何種抽沙泵，扭矩大一些的泵，使用效果肯定要好的多。

二、抽沙泵配套動力的扭矩計算公式

抽沙泵配套動力的扭矩計算公式為：T=9550*P/N。
T是代表扭矩，9550是傳導系數(shù)，P是動力設(shè)備額定功率，N是動力設(shè)備額定轉(zhuǎn)速，公式中可以體現(xiàn)出扭矩和功率是正比關(guān)系，和轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系。
以濰柴6170ZC600-4型船用柴油機為例，該抽沙泵配套動力設(shè)備額定功率450kw，轉(zhuǎn)速1500rpm（參數(shù)見附圖一），套用公式T=9550*450/1500=2865N*m，與曲線一致（見附圖二）。
同樣計算公式套用計算電機扭矩，以YX3-90S-6型電機為例，該抽沙泵配套動力設(shè)備額定功率0.75kw，額定轉(zhuǎn)速910rpm，套用公式T=9550*0.75/910=7.87N*m，與參數(shù)表一致（見附圖三）。同樣功率下的電機，轉(zhuǎn)速高的扭矩小，以YX3-801-2型電機為例，該設(shè)備的額定功率同樣為0.75kw，但是額定轉(zhuǎn)速為2840rpm，套用公式T=9550*0.75/2840=2.52N*m,與參數(shù)表一致（見附圖四），同樣是0.75kw，轉(zhuǎn)速910rpm情況下的扭矩要遠遠大于在轉(zhuǎn)速2840rpm時。

圖一圖二

圖三圖四

三、抽沙泵中扭矩的應用

1. 扭矩在抽沙泵設(shè)計中的應用
抽沙泵的扭矩大小會直接影響到設(shè)備最大抽沙能力和極限工況下的過載能力。設(shè)計合理的扭矩可以保證在惡劣的工況條件下抽沙泵機組的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)和長使用壽命。在設(shè)計抽沙泵時，工程師會考慮扭矩在運行中的實際效用，由此設(shè)計出大扭矩抽沙泵。根據(jù)不同工況要求，抽沙泵設(shè)計工程師首先會將葉輪外徑和寬度加大，做到相同流量揚程的條件下，降低轉(zhuǎn)速，這樣做不僅有加大扭矩的作用，而且可以降低過流部件的磨損，低轉(zhuǎn)速高扭矩情況下，可以實現(xiàn)長時間持續(xù)高效抽沙。同時為了匹配大扭矩葉輪，抽沙泵的泵軸及軸承設(shè)計也對應加大強度，以保證高扭矩情況下的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

2. 扭矩在抽沙泵及配套裝置中的應用
柴油機體現(xiàn)在扭矩大，爆發(fā)力強，極限狀況下更有力氣，一般是低轉(zhuǎn)速機器，柴油機磨損也小，壽命長，常見濰柴、淄柴及玉柴等中低轉(zhuǎn)速發(fā)動機。在匹配齒輪箱時，增加齒輪箱，相當于降低發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)速，可以增加發(fā)動機輸出扭矩。齒輪功率損耗特別小，可以忽略不計。
電機中扭矩的作用，和柴油機一樣，如果需要皮帶輪匹配時，建議選用低轉(zhuǎn)速機器，即10極>8極>6極>4極>2極。
抽沙泵中扭矩越大，越有勁，功率發(fā)揮好，碰到大顆?；蛘吒邼舛裙r可以瞬間沖開，相同功率下配套動力扭矩越大越好。

3. 另外在抽沙泵轉(zhuǎn)配中也會有扭矩的要求。一般來說，對機械部件上的螺釘有一定的要求。如擰緊扭矩和松弛扭矩。用于擰緊齒的扭矩稱為破壞扭矩，所以擰緊扭矩的大小不能超過破壞扭矩。一般來說，擰緊扭矩為松弛扭矩的70％-80％，這確保了螺釘?shù)木o固強度并且不會使螺釘滑動。松弛扭矩是確保緊固后螺釘壽命的關(guān)鍵。根據(jù)螺絲的材質(zhì)，螺絲的大小是不一樣的，一般小于擰緊扭矩。在抽沙泵、柴油機或船舶的組裝中，螺絲和其他裝置也具有額定扭矩要求。裝配中螺栓嚴格按照固定扭矩安裝，以保證受力均勻，持續(xù)工作中牢固組裝、不滑脫；

四、如何匹配柴油機及齒輪箱以保證抽沙泵機組最大扭矩

1.  首先通過計算得知抽沙泵的軸功率，根據(jù)介質(zhì)比重和適用工況確定系數(shù)。以往經(jīng)驗是軸功率乘以1.2-1.3系數(shù)，柴油機再乘以1.2-1.3系數(shù)。
2.  其次根據(jù)抽沙泵的轉(zhuǎn)速匹配柴油機，國產(chǎn)品牌取經(jīng)濟轉(zhuǎn)速80%，進口機型取額定轉(zhuǎn)速，如果不匹配配套齒輪箱或皮帶輪。
  3.  功率轉(zhuǎn)速確定好，基本上柴油機或電機的額定扭矩就大于抽沙泵，如果選用皮帶輪，扭矩損失大，需加大馬力。
  4. 抽沙泵和柴油機轉(zhuǎn)向也需注意，一般選用齒輪箱都是液壓控制前進倒退，因此前進倒退檔位對于柴油機功率并無損耗，對齒輪箱壽命也沒有影響。

遠洋泵業(yè)注重抽沙泵的整個生產(chǎn)流程。抽沙泵葉輪及軸承配套時，設(shè)計出不同工況條件下的大扭矩產(chǎn)品，以實現(xiàn)高濃度大流量遠距離沙泥持續(xù)穩(wěn)定輸送；配套動力過程中，選用國際國內(nèi)高性價比的動力設(shè)備，以保證柴油機或電機扭矩得以發(fā)揮；與齒輪箱廠等輔助設(shè)備生產(chǎn)廠家深度合作，設(shè)計出適合抽沙泵施工的低轉(zhuǎn)速比齒輪箱，以保證柴油機和抽沙泵的功率、扭矩曲線相匹配。

五、抽沙泵扭矩設(shè)計使用案例

江西九江某用戶，選用遠洋泵業(yè)的450GN-40型船用抽沙泵，技術(shù)工程師經(jīng)過實地勘察，考慮到當?shù)厣匙酉鄬λ缮ⅲ樯碀舛容^高，極易出現(xiàn)堵管情況，因此在設(shè)計方案時，選用了高扭矩柴油機與齒輪箱匹配。450GN-40型船用抽沙泵流量3100m³/h，揚程40m，轉(zhuǎn)速550rpm，通過計算可得軸功率441.6kw，通過扭矩計算可得額定扭矩T=9550*441.6/550=7667.8N*m,工程師選用濟柴12V190型1200馬力/1350rpm發(fā)動機，及杭州發(fā)達1260型2:1齒輪箱，通過扭矩計算得T=9550*900/675=12733.3N*m，承載扭矩遠遠大于抽沙泵，在實際抽沙工程中，出現(xiàn)了高濃度情況，上沙量達到1000立方每小時，抽沙泵扭矩高達11000N*m，由于柴油機扭矩余量大，因此抽沙泵運行很輕松，用戶十分滿意。

遠洋泵業(yè)專業(yè)從事抽沙泵、吸砂泵、清淤泵、泥漿泵、渣漿泵等設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。特別是在清淤、采沙、固堤方面，有著豐富的經(jīng)驗。我們專注泥沙泵20年，不僅提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和行業(yè)整體解決方案，還提供現(xiàn)場安裝服務(wù)，有關(guān)清淤、抽沙方面方案設(shè)計及設(shè)備問題請隨時聯(lián)系我們。