【正文】 ? — — 傳動效率，皮帶傳動為 — ，直接傳動時為 1。 而渣漿泵選用皮帶傳動，因為可以更換皮帶直徑來較方便的改變泵的轉(zhuǎn)速，同時防止泵的渣漿體損壞泵。 所以 Nd=?kN= ? = (k 取 ， ? 取 ) 從《機械零件》可以查得，可按下式計算泵軸傳遞的扭力矩 M= n Nd?97360 = 1480 ? =?cm 由扭矩初步計算最小軸徑，由材料力學(xué)可知 d=3 ][ pM? 式中 [p]—— 材料的許用切應(yīng)力 (kg?cm) d —— 最小軸徑 cm. 由于泵軸的材料為 45 號鋼調(diào)質(zhì)處理，查得許用應(yīng)力為 50— 60 MPa,這里取 [p]=50MPa d=3 ][ pM?= 3 ?= 由于泵在運行中，除了承受扭矩 外，還承受由渦室產(chǎn)生的徑向力，葉輪自吸及其由靜不平衡所引起的離心力，均會使軸產(chǎn)生彎曲，所以按扭矩公式計算的最小軸徑并非實際的最小軸徑。因此初選軸徑 35mm。 葉輪的主要參數(shù)的選擇和計算 HR為揚程比，如果用 H 表示泵抽送清水時的揚程， Hm表示抽送固液兩相液體時的揚程，則 HR= HHm ，當(dāng)泵抽送固液兩相液體時，影響泵的因素很多，如泵的流量、轉(zhuǎn)速、葉輪直徑、固體濃度、固體顆粒直徑、固體密度、固體顆粒粒度分布、混合物的粘性系數(shù)等等，但一般認為其 中最主要的影響因素有固體濃度、顆粒當(dāng)量直徑和固體密度。幾個主要經(jīng)驗公式列于下表 21： 表 21 作 者 HR 表 達 式 CAVE ? Cw(S1) ? ( S4 +1 )Ln(44d) VOCADLO Cv? ( S1 )[+250 )1(DSd ??] BURGESS 11(1 Cv)n。 n=n(d,? ) SELLGREN (S1)07 何希杰給出了 BURGESS 公式中的 n的經(jīng)驗公式： n=(+ )? S 式中 d—— 為固體當(dāng)量直徑 (mm) 計算得 S= 由公式 S=??m 式中 ? —— 液相密度 ? m—— 固相密度 可得 ? m=? 103 葉輪的進口直徑 D0 在葉輪的進口處有 VfVs=Uei??????????? ( 1 )式中 Vf—— 液相速度 (m/s) Vs—— 固相速度 (m/s) Uei—— 臨界沉降速度 (m/s) 根據(jù)瓦斯普提的計算公式可求得 ： Uei=dimsi Cdg ?? ???? ? ?3 )1(4 ?????? ( 2 ) 式中 Cdi—— 固體顆粒阻力系數(shù)，一般取 Cdi=； dsi—— 固體顆粒的當(dāng)量直徑（ m） dsi=C? C ?De ??????????? ( 3 ) 式中 C—— 系數(shù)，一般取 C= De—— 水流當(dāng)量直徑 (m) De=KBe 3nQ????????????? ( 4 ) 式中 KBe—— 修整系數(shù)， KBe=— 取 KBe= 將（ 4）、（ 3）、代入（ 2）可解出臨界沉降速度 Uei. De=4? 31480360063?= dsi= ? ? = Uei= )( ?? ????= 水的畸變速度 Vf可由下式計算 Vf=24efDQ??? ???????????? （ 5 ） 式中 Qf— 水的流量 (m3/s) Qf=(1Cv)Q????????????? ( 6 ) 將（ 6）代入（ 5）可求得 Vf,將 Uei 、 Vf代入（ 1）可求得固體顆粒速度 Vs。 Qf=()? 63= Vf=3600)( 2 ?? ??=Vs= VfUei = =葉輪進口處固體流動的當(dāng)量直徑： Ds=sVQ???4 ????????????? ( 7 ) 式中 Qs— 固體的流量（假定） Qs=f??????????????? ( 8 ) Ds= )(4 ?? ???= 葉輪進口處液體流動的當(dāng)量直徑： Df=vffV Q ?? ???4 ??????????? ( 9 ) 式中 v? — 泵的容積效率，可根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù) ns 和流量 Q 查得，v? =，代入（ 9） Df= ??? ?= 葉輪 進口直徑可用下式計算： D0 = 22 fs DD ? ?????????? （ 10 ） = 22 )0 9 5 ()0 8 ( ? = 圓整取 D0=130mm 葉片進口 D1直徑可用下式計算 一般情況下，流道中心線上葉片進口直徑可用下式進行計算： D1=kD0?????????????? （ 11 ） 式中 k—— 系數(shù)， k=— ，低比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪取大值，計算得D1=114mm。 葉片數(shù) N 一般取取 N=3— 5，從實際經(jīng)驗來看，為改善渣漿泵的通過性能， 應(yīng)盡量取 N=5。 葉輪出口直徑 D2 ： 葉輪出口直徑 D2的大小不但直接影響泵的揚程，而且對泵的效率也有很大的影響，因為壓力室的水力損失大小直接與葉輪出口的絕對速度有關(guān)。為了減小壓水室的水力損失，應(yīng)當(dāng)在在滿足設(shè)計參數(shù)的條件下使葉輪出口的絕對速度最小，并以次來確定葉輪的出口直徑 D2。 查資料的經(jīng)驗公式來確定 D2： 對于 N=5, D2=(10sn ) 對于 N=4, D2=(10sn ) 對于 N=3, D2=(10sn ) Du=3nQ =1480360063?= 所設(shè)計的渣漿泵的 N=5 D2=(1050 ) ? = 圓整取 D2=300mm 葉片的進口寬度 b1出口寬度 b2 渣漿泵葉輪葉片一般作成等寬度葉片，主要考慮固體顆粒的通過性能，為了考慮固體顆粒堵塞流道和減輕磨損，所設(shè)計的渣漿泵葉片出口處的寬度 b2略大于 b1，一般 b2可用下式進行計算： b2=kb2cvkC?1 )61 ? 3nQ ????????? ( 12 ) 式中 kb2— 系數(shù)， kb2=— ，輕型渣漿泵取小值，重型渣漿泵取大值。 kc=Cv+(1 Cv)fsVV? =+() ? = b2=?( ? )61 ? 3 1480360063? =36mm b1=?36=44mm 葉片進口安放角 1? ? 1=? ′ + ?? 式中 ? ′ —— 入口液流角 ?? —— 沖角，一般取 5o— 10o,主要考慮提高泵的吸入性能和通過性能。 ? ′ 可由下式進行計算： tg? ′ = 111muVuV? 式中 u1 —— 計算點液體的圓周速度 (m/s) Vu1 —— 計算點液體絕對速度的圓周分量 (m/s) Vm1—— 計算點液體的軸面速度 (m/s) 對于直錐形吸入室 Vu1=0 u1= 160Dn? = 4 14 148060?? = m/s Vm1=0111 ??? bDQ 式中 0? — 容積效率，一般取 — ，這里取 1? — 排擠系數(shù)，取 1? = N= 所以 Vm1 = 63 ????? =tg? ′ = = 所以 ? ′ =10o 1? =? ′ + ?? =10o+15o = 25o 葉片出口安放角 2? 在確定葉片出口角時應(yīng)考慮泵的比轉(zhuǎn)數(shù)、對特性曲線形狀的要求以及流道的擴散程度等。一般取 2? =20o— 30o,取 2? =20o 。 葉片包角 ? 為保證葉片安放角線性變化，或者變化較為平緩，包角 ? 對應(yīng)不同比轉(zhuǎn)數(shù)的泵有不同的最佳值。由兩相流理論推導(dǎo)出的計算式在實踐中的效果良好，可以滿足泵的要求。 ? =? o+? ? 式中 ? ? =3o— 10o ? o= ??? 2360ln22112?? tgtg rr 式中 r1 —— 葉片出口直徑（ mm） r2—— 葉片進口直徑 (mm) ? o =130o 葉片厚度 2? 通常取 2? =2— 2? =4mm 計算葉片出口圓周厚度 ? ： ? = 2?2222sin1 ??ctg? 式中 2? —— 葉輪出口軸面截線與流線的夾角，常 取 2? =70o—90o,取 2? =80o ? =4 o octg80sin 201 2 2? = 前、后蓋板的形狀和厚度 葉輪的蓋板的磨損較為嚴重，尤其是后蓋板與葉片進口邊相交處，暫取前、后板的厚度均為 8mm，設(shè)計葉輪入口處前蓋板的軸面為一個圓弧，可有效減小脫流，并減小渣漿對后蓋板的沖擊。葉輪入口后蓋板處的形狀對減小 該處的磨損有明顯的影響。高硬度耐磨材料，葉輪入口后蓋板應(yīng)該有凸出的、由光滑圓弧形成的輪轂頭。 1葉片繪圖 當(dāng)葉輪主要幾何尺寸確定后，即可進行葉片繪型。葉片采用變角螺旋線型，其特點是數(shù)學(xué)模型簡單，葉片包角可自由選擇，并在任意包角下保持葉片角的均勻變化，便于優(yōu)化設(shè)計，其線型符合葉輪中固體的運動的軌跡，損失小，磨損均勻，是目前最新型的圓柱型葉片。其數(shù)學(xué)表達式： r=r1 ]1[ 112 ?????? tgk tgtg ke ??????????? 式中 k = 1ln)(11212 ???????tgrrtgtg 1? =25o 2? =20o r1 —— 葉片出口直徑 r2 —— 葉片進口直徑 ? —— 葉片包角 計算得 k= 因此 r=57 ][ ???????? koe ?? 將包角六等分 1? =o 2? =o 3? =65o 4? =o 5? =o 分別帶入公式得： 1?r =50mm 2?r =58mm 3?r =70mm 4?r =116mm 5?r =148mm 根據(jù)以上的數(shù)據(jù)繪葉片投影如下： 1背葉片的設(shè)計： （ 1）背葉片的作用： 背葉片可減小填料處的壓力，有利于填料密封，并可以減小泵的軸向力。 （ 2）背葉片的片數(shù)： 背葉片通常取 8— 13 枚，或者為葉片數(shù)的兩倍，由于葉輪片的數(shù)目為 5，因此取背葉片的數(shù)目為 10。 （ 3）背葉片高度：通常為了保證泵的性能，將前端間隙調(diào)至最小，這樣，后背葉片與后蓋板的間隙增大，為了使后背葉片有較好的密封效果，其高度應(yīng)較前背葉片大，一般為前葉片的高度的兩 片以上。背葉片出口附近的線速度及濃度較高，為了減小該處與對應(yīng)的前后護板處的磨損，背葉片出口附近有一定的傾斜度，傾斜范 圍又葉輪半徑的 32 到葉輪外圓，出口處背葉片的高度為總高度的 21到 32 。故后背葉片的高度： h1=(— )b2 b2 =36mm,取 h1 =10mm 前背葉片的高度： h2 = (— ) h1 圖 2— 1 葉片投影 取 h2 =4mm （ 4）背葉片的形狀：設(shè)計采用楔形的平面形狀。 （ 5）背葉片的寬度： 背葉片的寬度取 6mm 。 （ 6）背葉片的磨損：由于葉片的轉(zhuǎn)動，背葉片的區(qū)域內(nèi)不會 出現(xiàn)大顆粒固體，但細小的顆粒濃度隨半徑增大而增加，所以背葉片的厚度由小半徑到大半徑遞增，背葉片的磨損比葉片磨損輕，可較薄，葉輪前端間隙磨損后，泄露量會增加，前背葉片區(qū)域也會出現(xiàn)大顆粒固體，加快背葉片的磨損，所以所設(shè)計前背葉片的厚度比厚背葉片的厚度大。