1 选题的背景

往复泵是工业生产中的重要设备，已有100多年的历史。在石油钻采领域，往复泵主要用于钻井泵、注水泵、压裂泵等。目前在石油钻机上广泛石油的是机动往复泵，即采用柴油机或电机通过皮带，经减速器减速后带动曲柄连杆机构及活塞运动，实现吸液和排液。当今社会，对往复泵排出压力的要求正在不断的提高。尤其在石油矿场方面^[1]，高压和超高压往复泵的应用将会越来越广泛。由于机动往复泵设备笨重，维修难度高，国外在20世纪80年代末开始研制液压往复泵，在结构上打破了往复泵的传统模式，其结构简单，维修方便具有很高的经济效益。因此，石油矿场所用泵的结构类型多采用液压传动增压方案，主要结构特点是去除常规往复泵的曲柄连杆机构驱动，而采用液压缸方式驱动，液压控制，从而易于实现长冲程、低冲次，可以大大改善工作性能，是一种理想的油田用泵^[2]。

2、研究对象

2.1 高压往复泵的结构

高压往复泵，主要适用于石油、化工、化肥工业作为流程泵，油田、盐矿作为注水泵，钢管、压力容器作为试压泵、增压泵，建筑、造船、化工等工业的高压清洗除垢，锅炉给水、液压机械的传动源、以及食品、制药、仪表等需要高压流体且工艺流程脉冲要求高的部门。它是由电动机、联轴器、减速器、传动部分、泵头部分、公共底座等组成。它是由电动机通过减速器、皮带传动或无级调速器，带动曲轴旋转，推动连杆经滑块〔十字头〕使柱塞作直线往复运动，在泵头进口阀的启闭作用下达到吸排液目的。高压往复泵泵头材料可根据用户输送各种高压液体需要，采用锻造碳钢合金、不锈钢等，进出口阀座、阀套、阀片填料函、柱塞等主要过流部分采用2Cr13、不锈钢、非金属材料，阀球采用9Cr13、陶瓷、F46等材质。

2.2往复泵的特点

泵可以简单的分为离心式和容积式两大类，而往复泵则属于容积式泵，具有比离心泵更强的适应性^[3]。因为其是借助工作腔内的容积周期性变化来达到输送液体的目的的额，原动机的机械能经泵直接转化为输送液体的压力能。泵的流量只取决于工作腔容积变化值及其在单位时间内的变化次数，而与排出压力无关。然而，往复泵和其它类型的容积式泵又存在着区别，往复泵实现工作腔容积变化的方式和结构特点不同于其它容积式泵，往复泵借助活塞在液缸工作腔内的往复运动来使工作腔容积产生周期性变化的。在结构上，往复泵的工作腔是借助密封装置与外界隔开，通过泵阀与管路沟通或闭合。往复泵这种实现工作腔容积变化的方式和结构特点，是构成这种类型泵性能参数和总体结构的一系列特点。也是往复泵借以生存、竞争和发展的依据。往复泵的主要特点主要有：

（1）瞬时流量是脉动的 在往复泵中，液体介质的吸入和排出过程是交替进行的，活塞在位移过程中，速度又在不断的变化过程之中。当只有一个工作腔时，泵的瞬时流量不仅随时间变化，而且是不连续的；而当有多个工作腔时，如果工作腔的工作相位安排适当，那么就可以减小排出集液管路中的瞬时流量的脉动幅度，乃至可达到在实用上可认为是稳定流的程度。为此，往复泵的结构也就变得复杂了，所以，往复泵的工作腔不宜设置过多。

（2）平均流量是恒定的 当泵的设计合理、制造质量又好时，泵的流量只取决于工作腔容积的变化值及其频率。往复泵的这种特点是作为计量泵选型的基础。