在介紹往復泵主要參數確定方法的基礎上，提出了對往復泵主參數的參數化設計的方法和流程，建立了往復泵的參數數據庫。這不僅可以減輕往復泵設計人員的設計負擔，縮短產品的開發周期，也為往復泵的標準化和系列化設計的發展提供思路。

　　在現代工業中，由于輸送介質多樣，往復泵被廣泛應用于石油、化工、電力、冶金等各行業中.往復泵的工作原理如圖1所示.在電機的驅動下，曲柄連桿機構3帶動活塞2在氣缸1內做往復運動，以此，使工作腔的容積產生周期性變化，實現吸、排工作介質，從而將機械能轉化為液壓能。

圖1　往復泵的工作原理

1、往復泵設計中主要參數的確定

　　1.1、往復泵的主要零件的設計要求

　　在往復泵的設計中，首先要考慮泵的工作要求，即：工作運轉可靠、檢驗、維修方便.其次，還要考慮往復泵的經濟性：泵的零部件的加工、制造方便、標準化程度高、消耗少、壽命長、使用效率高等.

　　1.2、往復泵設計中主要參數的確定

　　往復泵的設計一般是先確定泵的總體結構類型，然后根據用戶提供的相關參數及要輸送的液體介質的物理、化學性能確定其主要技術參數.往復泵設計時，泵的排出壓力P2和流量Q 一般是用戶提供的.P2的大小與原動機的功率和具體的零部件結構形式有關;而流量Q 的要求與下式有關.

　　式中：Q—泵的實際流量，m3/s;ηv—泵的容積效率　D—柱塞直徑，m;S—柱塞行程長度，m　n—曲軸轉數，rpm;Z—柱塞數　um—柱塞平均速度，m/s;ψ=S/D-程徑比(柱塞的行程與直徑的比)。

　　由公式(1)可知，Q 的大小與n、S、D、Dr(柱塞桿直徑)、Z 等參數有關，同時，n、S、D 三者不同的組合對總體設計是有影響的，在設計時應加以考慮.

　　實踐證明，要獲得n、S、D 三者之間的理想組合，各參數的確定應按照以下順序進行：柱塞(活塞)的平均速度um→ 曲軸的轉速n →柱塞程徑比ψ→柱塞(活塞)直徑D 和柱塞(活塞)行程長度S→最大柱塞力Pmax(在設計工作中，最大活塞力一般在1.4～96kN范圍內).

　　泵的主要結構尺寸確定的步驟如下：

　　(1)依據實際要求選擇和合適的泵體結構型式、液力端和傳動端的結構型式，據此確定要采用的聯(缸)數Z 和作用數.

　　(2)選擇容積效率ηvηv的選擇與許多因素有關，很難精確獲得.在實際設計中一般根據P2、Q、n以及液體介質的性質來確定.當P2和n值較大而Q 值較小，輸送高溫高粘度液體介質時，ηv一般取值較小(通常在0.6～0.8之間)，相反，取大值(大值可達0.8～0.98).

　　(3)選擇活塞(柱塞)平均速度um在設計過程中，活塞(柱塞)的平均速度um一般按照公式(2)計算.

　　式中Kt是與泵的結構類型有關的系數，取值范圍為0.09～0.63;而K 值是一個與活塞桿直徑與活塞直徑比值有關的系數，它們之間的關系為：K=1- (Dr /D)².(Dr/D)值的大小，影響泵的雙作用效果，越大則雙作用效果越不明顯;反之，比值太小，活塞桿的強度和剛度就會太弱.在設計中該比值常取0.10～0.20.K 的取值：單作用泵，K=0;雙作用泵，0取um<2.0m/s.

　　(4)選取每分鐘往復次數n ，確定柱塞行程長度S泵的轉速n的大小與D、ψ、λ(連桿比)有關，一般D、ψ、λ三者的值越大，n取值越小，反之，則越大.N 的取值范圍一般為：10～985rpm.在確定行程長度S 時必然要考慮到程徑比ψ=S/D，ψ的大小實質上反應了泵機組總體寬度與長度的關系，ψ越大泵體則窄長，反之，泵體則寬而短.ψ與n 和排出壓力有關，反之，n 越小ψ 則取較大的值;排出壓力越高ψ 越大，反之，ψ 取小值.ψ 的取值范圍一般為：1.0～7.0之間。

　　(5)活塞(柱塞)直徑D 的確定將上面確定的Z、K、ηv、n、S 帶入公式(3)，就可以求出D 的值，然后根據國家標準要求的尺寸進行圓整，再結合泵實際的工作要求，最終確定D 的值.柱塞直徑不易過大，因為柱塞形狀簡單，其直徑越大，在工作中柱塞密封結構就越容易變形，因此：一般直徑在3～150mm，個別可達200mm.

　　至此，柱塞泵的主要參數已初步確定.然后，檢驗程徑比，看看是否滿意，如不滿意，調整n、S 的值，直到滿意為止.此外，在柱塞泵的設計中還要考慮到吸入管內徑d1和排出管內徑d2的值對柱塞泵的工作的影響.d1和d2的大小與介質在吸入與排出管內的流速v1和v2有關.在柱塞泵工作中，v1和v2過大，不僅造成能量消耗多，而且也容易產生缸體內的空化、汽蝕及泵的過流量現象的產生，所以，在確定d1和d2的大小時，要限制v1和v2的值。

2、往復泵主參數的參數化設計

　　往復泵主參數的總體設計流程如圖2所示.在往復泵的總體設計時，不僅要對泵的零部件進行設計，同時，應對用戶的不同要求對泵的參數還要設定，甚至要對某個參數要進行反復的檢驗才能滿足客戶的要求.這個過程是相當繁雜的.為了應對市場的競爭，往復泵的參數化設計應運而生.往復泵的參數化設計的過程是：首先，建立往復泵的參數數據庫、數據約束檢測數據庫和計算公式數據庫，并將這些數據庫進行連接;然后，將往復泵的數據輸入與輸出、設計時的理論計算公式、數據檢測等編寫成程序代碼;這樣，在往復泵的設計時，設計者只需合理選用往復泵的基本參數，很快就能得出設計結果。

圖2　三柱塞往復泵的總體設計界面

　　具體的過程是：設計者根據用戶要求直接從數據庫中選擇或輸入泵的參數，然后運行程序，由約束檢測數據庫判斷參數的合理性，如不合理，系統會要求用戶重新輸入參數，如果合理系統則計算出設計所需的參數，最后由總體參數約束條件來驗證這組參數是否滿足用戶要求.往復泵主參數的參數化設計的用戶界面如圖3所示。

圖3　往復泵主參數的參數化設計的用戶界面

3、小結

　　往復泵主參數的參數化設計，避免了以往繁雜的設計計算與參數的選擇，減少了設計者的工作量，提高了設計效率，也為往復泵的標準化和系列化的發展提供了思路。