【正文】 ,是前面各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)、深入和發(fā)展。為了提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，在設(shè)計(jì)工程中必須要有認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，同時(shí)盡量采用適合資深設(shè)計(jì)情況的公式。 作為一個(gè)水泵設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)一臺(tái)高質(zhì)量的泵，無論從節(jié)能還是從企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性角度考慮，都會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 Constant pressure water supply 5 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 前言 水泵作為一種通用機(jī)械， 在社會(huì)各行各業(yè)中發(fā)揮著重要作用。自動(dòng)變頻供水裝置設(shè)計(jì)，繪制了變頻供水裝置的管路布置圖，水泵機(jī)組安裝圖以及自動(dòng)供水的主電路圖、控制圖。 【關(guān)鍵詞】 離心泵、水力設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核、恒壓供水 Abstract This program is a design for the singlestage and singlesuction centrifugal pump, IS10065315 pump. This design pletes the structural design of the pump and hydraulic design of the impeller, pump body. Check the hydraulic design to prevent cavitaion. This design also carries on intensity and rigidity calculation of the impeller, casing,shaft, bearings, key, ring flange, coupling bolt and other parts. This disign applies bined constant pressure water supplying, automatic start and stop system. This design carries on variable frequecy water supplying, automatic start and stop system. This design carries on variale frequency water supply drawing, pipe arrangement drawing of variable frequeny water supply equipment, main circuit diagram and control chart. 【 Key words】 Centrifugal pump。它是除電動(dòng)機(jī)以外使用范圍最廣泛的機(jī)械，幾乎沒有一個(gè)國民經(jīng)濟(jì)部門不使用水泵。尤其是在 深化改革、市場經(jīng)濟(jì)運(yùn)作的今天，圍繞價(jià)值工程學(xué)，以最低的生產(chǎn)投入，設(shè)計(jì)一種經(jīng)濟(jì)、安全、優(yōu)質(zhì)高效的泵，無疑是擺在我們面前的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。 光有理論知識(shí)是不能做好泵的設(shè)計(jì)的，此次設(shè)計(jì)正好為我們提供了一次時(shí)間的機(jī)會(huì)，有助于理解、鞏固理論知識(shí)和為以后的工作打下基礎(chǔ) 。 這一階段的學(xué)習(xí)重要性決定了學(xué)生必須嚴(yán)肅認(rèn)真地完成設(shè)計(jì)內(nèi)容，奉獻(xiàn)高 水平的設(shè)計(jì)成果。 完成泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制總裝圖及葉輪、泵軸的零件圖。這些結(jié)構(gòu)參數(shù)不僅決定了葉片的基本幾何形態(tài)，也基本決定了泵的水力特征、泵的能量和汽蝕性能指標(biāo)。 泵排出口徑。但是，由于泵產(chǎn)品一般在設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行時(shí)間最多，因此總希望泵在設(shè)計(jì)點(diǎn)處有最高效率，于是： / 4nQns H? n—— 轉(zhuǎn)速， r/min Q—— 流量， m3/s H— — 揚(yáng)程， m 代 入數(shù)據(jù)計(jì)算： 290 03600 933480n s??? ⑴水力效率 ? ?1000 100 0 200 80360 0 100 0 47gQ HPkw??? ? ?????ρ ⑵容積效率 223311 0 . 9 71 0 . 6 8 1 0 . 6 8 9 3vsn??? ? ? ?? ? ? ⑶圓盤摩擦損失效率和機(jī)械效率 9 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 39。 本設(shè) 計(jì)選 材料 45＃鋼，故 [τ ]的范圍在 (343～ 441) 105 3 3 52 3 0 . 4 3 2 ( )0 . 2 0 . 2 1 0nMd m m? ? ???? ? ? ? ? ? 10 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 初步確定葉輪的主要尺寸 ⑴葉輪進(jìn)口直徑 0D 葉輪進(jìn)口直徑 0D 與進(jìn)口速度有關(guān)，進(jìn)口速度 0V 一般不超過 3~4m/s。從減小進(jìn)口相對(duì)撞擊損失考慮，希望減小 1w ，若假定 1w 最小，可以計(jì)算葉輪進(jìn)口直徑。這次設(shè)計(jì)兼顧泵效率和汽蝕， 取 0k ? 。因此，必須假定某些參數(shù)為定值的條件下，求解葉輪外徑。選擇葉片數(shù)時(shí)，一方面考慮減少葉片的排擠和表面摩擦；另一方面又要使葉輪流道有足夠的長度，以保證液流的穩(wěn)定性和葉片對(duì)液體的的充分作用。本設(shè)計(jì)中葉輪制造采用鑄鐵。 14 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 葉輪軸面投影圖繪制中的相關(guān)計(jì)算 葉輪出口速度 ⑴進(jìn)口軸面速度 由前面計(jì)算可得： 2 /mV m s? ⑵出口圓周速度 22 0 .2 6 0 2 9 0 0 3 9 .4 6 /6 0 6 0Dnu m s? ???? ? ? ⑶出口圓周分速度 2 2 9 . 8 1 2 2 . 6 5 /3 9 . 4 6tu gHv m su ? ? ? ?? ?? ? ? ⑷無窮葉片數(shù)出口圓周分速度 2 2 9 . 8 1 2 9 . 1 0 /3 9 . 4 6tu gHv m su ?? ? ? ? ? ?? ?? ? ? 流道中線檢查 根據(jù)所求處的葉輪尺寸 2D ， 2b ， 0D 參照比轉(zhuǎn)速相近的水力模型，繪 制葉輪的軸面投影圖，在投影圖上，做很多內(nèi)切圓，并將個(gè)內(nèi)切圓的圓心用光滑的曲線連接起來，即得到流道中線。 項(xiàng)目 F(mm2) bi RC L 1 11304 60 30 0 2 3 4 5 6 7 8 9 18 128 15 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 表 21FL 曲線的數(shù)據(jù)表 由以上數(shù)據(jù)可以做出該方案的 FL曲線，見下 圖。 在已經(jīng)確定葉輪 軸面投影圖上，前后蓋板內(nèi)表面是兩條平面曲線，繞葉輪軸心線旋轉(zhuǎn)一周，得到兩個(gè)回轉(zhuǎn)面，就是葉輪前后蓋板面，它們是兩張流面。過 A、 B 兩點(diǎn)的直線與軸心線夾角一般在 20176。 本設(shè)計(jì) 通過 對(duì) 具體實(shí)施方案 進(jìn)行 比較，確定了進(jìn)口邊直線 ABC。重合時(shí)三點(diǎn)的過水?dāng)嗝婢€相同，不重合時(shí)，要分別做出過 A、 B、 C 點(diǎn)的過水?dāng)嗝嫘纬删€，具體在 CAD圖上是做過 A、 B、 C三點(diǎn)的圓，此圓應(yīng)分別與前后蓋板流線相切，做過 B 點(diǎn)的圓時(shí)可只作一個(gè)圓相切即可，由于是處于中間流線上，兩邊的過水?dāng)嗝婷娣e相等，當(dāng)然在 CAD 圖上只能近似做出來，暫時(shí)沒有想到完全過三點(diǎn)并與前后蓋板相切的方法。范圍以內(nèi)， ∴39。1 ??β C流線葉片進(jìn)口液流角： 39。1 1 1 32 .79 29 .17C C C? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? 編程計(jì)算 A、 B、 C三點(diǎn)的葉片安放角 值得 指出的是，我的編程僅僅限于提供計(jì)算，由 于安放角在有的文獻(xiàn)中提到應(yīng)該成逐漸增大的趨勢，所以參考文獻(xiàn)可以看出，先暫定 1 20A? ??， 1 23B? ??， 1 33C? ??。 ⑶計(jì)算 c 流線葉片進(jìn)口角 輸入其他數(shù)據(jù)看能否快速收斂 ⑷ 程序源代碼 Private Sub Command1_Click() Dim z%, r1!, thick!, lmd!, Q!, F!, n%, itv!, dtbt!, bt!, psi!, vm1!, btx!, bty, u1! n = 2900 Q = 100 / 3600 z = Val() thick = Val() lmd = Val() * / 180 r1 = Val() 21 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 F = Val() itv = Val() bt = Val() u1 = Val() start: bt = bt * / 180 psi = 1 thick * z * Sqr((1 + (1 / Tan(bt) / Sin(lmd)) ^ 2)) / (2 * * r1) vm1 = Q / (itv * F * psi) btx = Atn(vm1 / u1) * 180 / bt = bt * 180 / dtbt = bt btx If dtbt 0 And dtbt 15 Then GoTo over Else GoTo start1 over: = psi = bt GoTo over1 start1: If dtbt 0 Then bt = bt + 1 GoTo start Else bt = bt 1 GoTo start End If over1: End Sub 22 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 葉片繪型 繪型原理 在本次設(shè)計(jì)中，采用保角變換法進(jìn)行葉片繪型。流面上的小扇形從進(jìn)口到出口逐漸增大。方格網(wǎng)的繪制 具體圖形見設(shè)計(jì)圖紙。 表 25 a 流線厚度計(jì)算表 軸面 0 Ⅱ Ⅳ Ⅴ Ⅶ Ⅷ Ⅹ a流線 S(mm) 3 β (176。 ) cosβ cosm ss ?? 表 27 c流線厚度計(jì)算表 軸面 0 Ⅱ Ⅳ Ⅴ Ⅶ Ⅷ Ⅹ c流線 S(mm) 3 β (176。離心 葉輪出口為一柱面 ， 如果沒有葉片排擠，這一柱面面積為 222 bR? ，考慮葉片 25 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 出口排擠后，有效過水?dāng)嗝婷娣e為 2222 ?? bR ,不同流面的排擠系數(shù)取常數(shù)。 如果葉輪葉片無窮多無窮薄，葉片對(duì)水流有強(qiáng)烈的約束作用，水流只能沿葉片表面流動(dòng)，在一流面上，水流方向與葉片表面方向一致，從而有 22 ?? ?? ， 而 2u和 2mv 則和上述的有限葉片時(shí)相同 。 1v 矢量在圓周方向的投影 1uv 為 0, 1v 與 1mv 重合 ,進(jìn)口速度三角形變成一個(gè)直角三角形。 表 28 三流線與進(jìn)口邊交點(diǎn)處速度三角形數(shù)據(jù) 前蓋板流線 中間流線 后蓋板流線 1u m/s m/s m/s 1mV m/s m/s 39。 速度三角形見設(shè)計(jì)圖紙第一頁。 其中， 0? 可以用葉片進(jìn)口邊易發(fā)生汽蝕的點(diǎn)處的 1? 來代替，由進(jìn)口速度三角形可以得到， 1 ? ? ，在加液流角的情況下， 1 ? ? 。 根據(jù)泵的用途不同，泵的壓水室有不同的結(jié)構(gòu)形成，但 它們 的基本功能則是相同的：收集從葉輪流出的水流，將水送到泵出口或下一級(jí)葉輪入口；水流在葉輪處絕對(duì)速度比較大，水流在壓水室出口的平均速度顯著下降，這種將水流的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能的結(jié)果，將使水流在泵出口管路中的水力損失減小。 渦室的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) ⑴基圓直徑 3D 螺旋形壓水室的擴(kuò)散管與螺線管由一假想無厚度的尖形隔舌相分離，隔舌尖端所在的假想圓稱為基圓，直徑以 3D 表示。 可?。? 32(1. 03 1. 08 )1. 03 26 026 7. 8DDmm????? 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 取 3 268D mm? ⑵渦室進(jìn)口寬度 3b 渦室進(jìn)口寬度 3b 通常大于包括前后蓋板的葉輪出口寬度 2b ，至少應(yīng)有一定的間隙，以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子的串動(dòng)和制造誤差。 ⑶渦室隔舌安放角 0? 參考文獻(xiàn) [2]P245,根據(jù)表 81列出的 0? 和 sn 的關(guān)系。 202arctanmuvv????α ⑸渦室斷面形狀和斷面面積 渦殼斷面形狀有矩 形、梨形、梯形和圓形等。設(shè)計(jì)時(shí)先計(jì)算第Ⅷ斷面為基礎(chǔ)進(jìn)行確定。擴(kuò)散管的進(jìn)口可認(rèn)為是渦室的第Ⅷ個(gè)斷面，出口是泵的排出口，擴(kuò)散管的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是： ⒈排出口徑 dD ，應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)流速和標(biāo)準(zhǔn)直徑，見葉輪設(shè)計(jì)部分 ⒉擴(kuò)散管高度 L，在保證擴(kuò)散管和加工及螺栓連接的條件下，應(yīng)盡量取小值，以減少泵的尺寸； ⒊擴(kuò)散角 θ ，常用范圍是 8176。第二段圓弧應(yīng)通過Ⅱ、Ⅲ兩個(gè)點(diǎn)并與第一段圓弧相切于Ⅱ點(diǎn)。第一段圓弧確定后，過Ⅱ點(diǎn)和第一段圓弧的圓心的直線與Ⅱ — Ⅲ線段中垂線的交點(diǎn)，就是第二段圓弧的圓心，圓心到Ⅱ點(diǎn)或Ⅲ點(diǎn)的距離就是第二段 圓弧半徑。泵軸的另一端用以裝聯(lián)軸器，以便實(shí)現(xiàn)動(dòng)力拖動(dòng)。 IS 泵的泵腳與泵體鑄為一體，軸承置于懸臂安裝在泵體上的懸架內(nèi)。再加上泵吸入口和壓出口皆在泵體上，泵又采用了加長聯(lián)軸器與電機(jī)直聯(lián)。 泵軸 泵軸的作用是借聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)相連接