抽沙泵及配套动力中扭矩的意义和作用

作者：admin 人气：发表时间：2019-01-18 12:00

抽沙泵的额定扭矩是决定其动态性能的重要指标，很多专业客户在沟通中跟远洋泵业的技术工程师交流到这个问题，因为抽沙泵的扭矩大小会直接影响到设备抽沙能力和极限工况下的过载能力。设计合理的扭矩可以保证在恶劣的工况条件下抽沙泵机组的稳定运转和长使用寿命。远洋泵业专业从事抽沙泵研发制造20余年，积累了大量的行业经验，本文从专业角度阐述抽沙泵额定扭矩以及配套动力扭矩计算及选型思路和方法，供同行以及行业客户参考，交流学习。

一、抽沙泵及配套动力中扭矩的意义

扭矩是导致物体旋转的特殊力矩。发动机转矩是指从动力设备的曲轴输出的转矩。在功率固定的情况下，它与动力设备转速成反比。速度越快，扭矩越小，反之亦然，它反映了动力设备在一定范围内的负载能力。外部扭矩称为转矩或外力偶矩，内部扭矩称为内部扭矩或扭矩。
扭矩（也称为扭矩）是物理学中的一个特殊力矩。它等于力量和力臂的产物。国际单位是Nm，您还可以看到kg·m和lb-ft的扭矩单位，因为G = mg，当g = 9.8时，1kg的重力是9.8N，所以1kg·m = 9.8N·m，而lb-ft是1英寸的扭矩单位，1lb = 45536kg; 1ft = 0.3048m，1lb-ft = 0.113826kg·m即可计算出来。在人们的日常表达中，扭矩通常被称为扭力。
举个通俗的例子，比如，人的身体在运动时，功率就像是身体的耐久度，转速是运动的频率，而扭矩是身体的爆发力。人用铲子挖沙，铲子是扭矩，人挖的频率是转速，人的体力是功率; 在一定的物理强度（功率）的情况下，使用大铲（高扭矩）挖掘，该频率肯定低（低转速），小铲子（低扭矩）的频率肯定是高（高转速）。最终决定可以挖多少沙子，还是取决于人的体力（功率）。
在抽沙泵施工过程中，在配套功率固定的情况下，大颗粒抽沙泵和船用抽沙泵都属于低转速抽沙泵，因此扭矩更大；而小型抽沙泵和潜水抽沙泵属于高转速抽沙泵，因此扭矩小一些。但是无论何种抽沙泵，扭矩大一些的泵，使用效果肯定要好的多。

二、抽沙泵配套动力的扭矩计算公式

抽沙泵配套动力的扭矩计算公式为：T=9550*P/N。
T是代表扭矩，9550是传导系数，P是动力设备额定功率，N是动力设备额定转速，公式中可以体现出扭矩和功率是正比关系，和转速成反比关系。
以潍柴6170ZC600-4型船用柴油机为例，该抽沙泵配套动力设备额定功率450kw，转速1500rpm（参数见附图一），套用公式T=9550*450/1500=2865N*m，与曲线一致（见附图二）。
同样计算公式套用计算电机扭矩，以YX3-90S-6型电机为例，该抽沙泵配套动力设备额定功率0.75kw，额定转速910rpm，套用公式T=9550*0.75/910=7.87N*m，与参数表一致（见附图三）。同样功率下的电机，转速高的扭矩小，以YX3-801-2型电机为例，该设备的额定功率同样为0.75kw，但是额定转速为2840rpm，套用公式T=9550*0.75/2840=2.52N*m,与参数表一致（见附图四），同样是0.75kw，转速910rpm情况下的扭矩要远远大于在转速2840rpm时。

图一图二

图三图四

三、抽沙泵中扭矩的应用

1. 扭矩在抽沙泵设计中的应用
抽沙泵的扭矩大小会直接影响到设备最大抽沙能力和极限工况下的过载能力。设计合理的扭矩可以保证在恶劣的工况条件下抽沙泵机组的稳定运转和长使用寿命。在设计抽沙泵时，工程师会考虑扭矩在运行中的实际效用，由此设计出大扭矩抽沙泵。根据不同工况要求，抽沙泵设计工程师首先会将叶轮外径和宽度加大，做到相同流量扬程的条件下，降低转速，这样做不仅有加大扭矩的作用，而且可以降低过流部件的磨损，低转速高扭矩情况下，可以实现长时间持续高效抽沙。同时为了匹配大扭矩叶轮，抽沙泵的泵轴及轴承设计也对应加大强度，以保证高扭矩情况下的稳定运转。

2. 扭矩在抽沙泵及配套装置中的应用
柴油机体现在扭矩大，爆发力强，极限状况下更有力气，一般是低转速机器，柴油机磨损也小，寿命长，常见潍柴、淄柴及玉柴等中低转速发动机。在匹配齿轮箱时，增加齿轮箱，相当于降低发动机的输出转速，可以增加发动机输出扭矩。齿轮功率损耗特别小，可以忽略不计。
电机中扭矩的作用，和柴油机一样，如果需要皮带轮匹配时，建议选用低转速机器，即10极>8极>6极>4极>2极。
抽沙泵中扭矩越大，越有劲，功率发挥好，碰到大颗粒或者高浓度工况可以瞬间冲开，相同功率下配套动力扭矩越大越好。

3. 另外在抽沙泵转配中也会有扭矩的要求。一般来说，对机械部件上的螺钉有一定的要求。如拧紧扭矩和松弛扭矩。用于拧紧齿的扭矩称为破坏扭矩，所以拧紧扭矩的大小不能超过破坏扭矩。一般来说，拧紧扭矩为松弛扭矩的70％-80％，这确保了螺钉的紧固强度并且不会使螺钉滑动。松弛扭矩是确保紧固后螺钉寿命的关键。根据螺丝的材质，螺丝的大小是不一样的，一般小于拧紧扭矩。在抽沙泵、柴油机或船舶的组装中，螺丝和其他装置也具有额定扭矩要求。装配中螺栓严格按照固定扭矩安装，以保证受力均匀，持续工作中牢固组装、不滑脱；

四、如何匹配柴油机及齿轮箱以保证抽沙泵机组最大扭矩

1.  首先通过计算得知抽沙泵的轴功率，根据介质比重和适用工况确定系数。以往经验是轴功率乘以1.2-1.3系数，柴油机再乘以1.2-1.3系数。
2.  其次根据抽沙泵的转速匹配柴油机，国产品牌取经济转速80%，进口机型取额定转速，如果不匹配配套齿轮箱或皮带轮。
  3.  功率转速确定好，基本上柴油机或电机的额定扭矩就大于抽沙泵，如果选用皮带轮，扭矩损失大，需加大马力。
  4. 抽沙泵和柴油机转向也需注意，一般选用齿轮箱都是液压控制前进倒退，因此前进倒退档位对于柴油机功率并无损耗，对齿轮箱寿命也没有影响。

远洋泵业注重抽沙泵的整个生产流程。抽沙泵叶轮及轴承配套时，设计出不同工况条件下的大扭矩产品，以实现高浓度大流量远距离沙泥持续稳定输送；配套动力过程中，选用国际国内高性价比的动力设备，以保证柴油机或电机扭矩得以发挥；与齿轮箱厂等辅助设备生产厂家深度合作，设计出适合抽沙泵施工的低转速比齿轮箱，以保证柴油机和抽沙泵的功率、扭矩曲线相匹配。

五、抽沙泵扭矩设计使用案例

江西九江某用户，选用远洋泵业的450GN-40型船用抽沙泵，技术工程师经过实地勘察，考虑到当地沙子相对松散，抽沙浓度较高，极易出现堵管情况，因此在设计方案时，选用了高扭矩柴油机与齿轮箱匹配。450GN-40型船用抽沙泵流量3100m³/h，扬程40m，转速550rpm，通过计算可得轴功率441.6kw，通过扭矩计算可得额定扭矩T=9550*441.6/550=7667.8N*m,工程师选用济柴12V190型1200马力/1350rpm发动机，及杭州发达1260型2:1齿轮箱，通过扭矩计算得T=9550*900/675=12733.3N*m，承载扭矩远远大于抽沙泵，在实际抽沙工程中，出现了高浓度情况，上沙量达到1000立方每小时，抽沙泵扭矩高达11000N*m，由于柴油机扭矩余量大，因此抽沙泵运行很轻松，用户十分满意。

远洋泵业专业从事抽沙泵、吸砂泵、清淤泵、泥浆泵、渣浆泵等设备研发、生产和销售。特别是在清淤、采沙、固堤方面，有着丰富的经验。我们专注泥沙泵20年，不仅提供高质量的产品和行业整体解决方案，还提供现场安装服务，有关清淤、抽沙方面方案设计及设备问题请随时联系我们。