【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 正沖角 21 ??? ??? 。沖角的范圍通常為 00 15~3??? 。采用正沖角可以提高抗汽蝕性能，并且對(duì)效率影響不大，對(duì)于扭曲葉片可沿葉片進(jìn)口邊各流線加同一沖角；也可以在前蓋板流線處使用最大沖角，因?yàn)檫@里是汽蝕敏感區(qū)，沖角從前蓋板 到 后蓋板遞減。其原因可做如下解釋： ① 用正沖角，能增大葉片進(jìn) 口角，減少葉片的彎曲，從而增大葉片進(jìn)口過(guò)流面積，減小葉片的排擠， 最終 減小葉片進(jìn)口的 1V 和 1W 。 ② 用正沖角，在設(shè)計(jì)流量下，液體在葉片進(jìn)口背面產(chǎn)生脫流。 ③ 用正沖角 ,能改善在大流量的工作條件。若經(jīng)常在大流量下運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)選較大的沖角。葉片進(jìn)口邊有時(shí)和過(guò)水?dāng)嗝嫘纬删€重合，有時(shí)不重合。進(jìn)口邊與三條流線的交點(diǎn) a 、 b 、 c 三點(diǎn)的過(guò)水?dāng)嗝娌煌? （ 3） 葉片進(jìn)口角的確定 葉片進(jìn)口角 2? 是葉輪主要幾何參數(shù)，對(duì)泵的性能參數(shù)、水力效率和特性曲線的形狀有重要影響。常用的范圍是 2 18 ~ 40? ? ? ?，增大 2? 角，在相同流向下葉輪出口速度增大，壓水室的水力損失增大，并且在非設(shè)計(jì)流量下沖擊損失增大，容易 使 特性曲線出現(xiàn)駝峰。 本次設(shè)計(jì)取 2 ? ??。 計(jì)算出口速度 出口圓周速度： 22 3 . 1 4 0 . 2 9 8 1 4 5 0 2 2 . 6 2 m /s6 0 6 0Dnu ? ??? ? ? 出口軸面 排擠系數(shù)： 222022 2c o t 6 4 c o t 2 2 . 51 ( ) 1 1 ( ) 0 . 9 3 3s in 21 9 8 3 . 1 4 s in 9 0ZD ?? ??? ??? ? ? ? ? ??? 出口軸面速度： 2 2 2 2 0 . 1 1 1 2 . 8 2 2 m /s0 . 9 8 0 . 2 9 8 0 . 0 4 6 3 . 1 4 0 . 9 3 3m v Qv Db? ??? ? ?? ? ? ? 出口圓周分速度： 2 2 9 . 8 2 2 9 . 5 3 /2 2 . 6 2Tu gHv m su ?? ? ? 17 流體機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (IS 離心泵 ) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 無(wú)窮葉片出口圓周分速度： 2 2 9 . 8 3 6 1 5 . 6 m /s2 2 . 6 2Tu gHv u ?? ?? ? ? 葉片進(jìn)口圓周速度： 11 3 . 1 4 0 . 0 9 8 1 4 5 0 7 . 4 4 ( / )6 0 6 0aa Dnu m s? ??? ? ? 11 3 . 1 4 0 . 0 8 4 1 4 5 0 6 . 3 8 ( / )6 0 6 0bb Dnu m s? ??? ? ? 11 3 . 1 4 0 . 0 6 8 1 4 5 0 5 . 1 6 ( / )6 0 6 0cc Dnu m s? ??? ? ? 作葉片進(jìn)口邊并計(jì)算葉片進(jìn)口速度 葉片進(jìn)口邊在平面上的投影在 同 一個(gè)軸面上的為好。但是也可以不在一個(gè)軸面投影圖 上 ，在葉輪的軸面投影上作葉片的進(jìn)口邊，應(yīng)盡量使葉片進(jìn)口邊之間的幾條流線趨于相等。進(jìn)口邊 和流線夾角最好是直角。葉片進(jìn)口邊軸面投影的形狀，從鑄造的角度出發(fā)，最好為一直線或是 有一曲率的圓弧。葉片進(jìn)口邊向吸入口方向適當(dāng)延伸，以提高葉輪的抗汽蝕性能，并能使泵性能曲線上出現(xiàn)駝峰的可能性減小，并要求所做的進(jìn)口邊應(yīng)使前后蓋板的長(zhǎng)度不能相差太大，否 則容易產(chǎn)生二此回流。作圖時(shí)應(yīng)考慮以上的綜合因素，并參照比轉(zhuǎn)速相近的模型，作出出口邊。 （ 1） 作葉片進(jìn)口邊并計(jì)算葉片進(jìn)口速度 21 2 2 3. 14 0. 07 1 0. 07 4 0. 03 30 12A c A AF R b m?? ? ? ? ? ? 21 2 2 3. 14 0. 07 7 0. 07 0 0. 03 38 66B c B BF R b m?? ? ? ? ? ? 21 2 2 3. 14 0. 08 2 0. 07 2 0. 03 70 96C c C CF R b m?? ? ? ? ? ? （ 2） 計(jì)算進(jìn)口角 假設(shè) 1 ? ? 1 11 0 . 1 1 1 3 . 8 2 /0 . 9 8 0 . 0 3 3 0 . 8 9mA v A AQv m sF? ?? ? ??? 1113 .8 239。 0 .5 1 37 .4 4mAAAvtg u? ? ? ? 1 39。 8 27 11 39。A? ? ? ? ? 11 39。 27 11 39。 1 15 39。 28 26 39。 ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 取 1 1539。?? ? ? 2211111c o t 6 2 . 5 c o t 2 8 . 4 31 1 ( ) 1 1 ( ) 0 . 8 9 5s in 9 8 3 . 1 4 s in 7 5AAAAZD ????? ??? ? ? ? ? ? ? ? 與假定的 1 ? ? 相符。 18 流體機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (IS 離心泵 ) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11117 . 4 4ta n ta n ta n 2 8 . 4 2 0 . 6 6 36 . 0 7ABABuu??? ? ? ? ? 得 01 ? ? 111 1 7 . 4 4ta n ta n ta n 2 8 . 4 3 0 . 7 8 15 . 1 6ACA Cuu??? ? ? ? ? 得 01 ? ? B流線葉片進(jìn)口排擠系數(shù)： 2211111c o t 6 2 . 5 c o t 3 3 . 5 71 1 ( ) 1 1 ( ) 0 . 8 9 1s in 1 8 0 3 . 1 4 s in 8 2BBBBZD ??? ?? ??? ? ? ? ? ? ? B流線軸面進(jìn)口速速： 1 11 0 . 1 1 1 3 . 7 1 ( / )0 . 9 8 0 . 0 3 3 4 0 . 8 9 1mB v B BQv m sF? ?? ? ??? B流線葉片進(jìn)口液流角： 1113 .7 139。 0 .5 86 .3 8mBBBvtg u? ? ? ? 1 39。 ? ?? B流線葉片進(jìn)口沖角： 1 1 1 39。 B B? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? C流線葉片進(jìn)口排擠系數(shù)： 2211111 c o t 6 2 . 5 c o t 3 7 . 9 71 1 ( ) 1 1 ( ) 0 . 8 8 6s in 6 8 3 . 1 4 s in 9 0CCCCZD ???? ? ??? ? ? ? ? ? ? C流線軸面進(jìn)口速度 ： 1 11 0 . 1 1 1 3 . 4 2 ( / )0 . 9 8 0 . 0 3 7 1 0 . 8 8 6mC v C CQv m sF? ?? ? ??? C流線葉片進(jìn)口液流角： 1113 .4 239。 0 .6 65 .1 6mCCCvtg u? ? ? ? 1 39。 ? ?? C流線葉片進(jìn)口沖角： 1 1 1 39。 C C? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 一般來(lái)說(shuō)， ?? 應(yīng)該采用正沖角，能夠減小排擠，增大過(guò)流能力，減小葉片彎曲，增加葉片進(jìn)口過(guò)流面積，且采用正沖角，在設(shè)計(jì)流量下，液體在葉片進(jìn)口背面產(chǎn)生脫流。因?yàn)楸趁?是葉輪流 道的低壓側(cè)，在這里形成的旋 渦不容易向高壓側(cè)擴(kuò)散，因而旋渦 是 穩(wěn)定的、局部的、對(duì)汽蝕影響較小。采用正沖角，還能改善在大流量下的工作條件，即泵在大流量下運(yùn)轉(zhuǎn)，則應(yīng)選擇較大正沖角。 19 流體機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (IS 離心泵 ) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 葉片 繪型 所謂葉片繪型就是畫葉片。為此，應(yīng)當(dāng)在幾個(gè)流面上畫出流線（葉片骨線），然后按一定規(guī)律把這些流線串起來(lái)，變成了無(wú)厚度的葉片。畫葉片有兩種方法，作圖法和解析法。在本次設(shè)計(jì)中，采用保角變換法進(jìn)行葉片繪型。 繪型原理：在一流面上，其上有一條流線。用一組夾角為 ?? 的軸面和一組 垂直 軸線的平面去截流面，使之在流 面上構(gòu)成小扇形格網(wǎng)，并且令小扇形的軸面長(zhǎng)度 S? ，和圓周方向上的長(zhǎng)度 u? 相等。當(dāng)所分的這些小扇形足夠小時(shí)， 則 可以把流面上的曲面扇形，近似看作是小平面正方形。流面上的小扇形從進(jìn)口到出口逐漸增大。 所謂保角變換，顧名思義，就是保證空間上流線與圓周方向的角度不變的變換。在平面上的展開流線只要求其與圓周方向上的夾角和空間流線的角度對(duì)應(yīng)相等。展開流線的長(zhǎng)度和形狀則于實(shí)際流線可能不相同。因此只在相似，而不追求相同?？梢栽O(shè)想把流面展開成圓柱 面，然后把圓柱面沿母線切開，展開成平面。由此可見(jiàn)，空間流線穿過(guò)流面上小扇形，將扇形兩邊分別切成兩段，相應(yīng)的流線在平面方格網(wǎng)上，把正方形兩邊分別切成成比例的兩段，由相似的關(guān)系，則對(duì)應(yīng)的角度相等，即保持角度不變，變換到（平面和軸面投影）上。 因?yàn)樗欣L制扭曲葉片的方法，均適宜 于 繪制圓柱葉片，故以扭曲葉片為例進(jìn)行敘述。 ① 沿軸面流線分點(diǎn) 分點(diǎn)的實(shí)質(zhì)就是在流面上畫特征線，組成扇形格網(wǎng)。因?yàn)榱髅婵梢杂幂S面圖和平面圖表示，因此，分點(diǎn)在軸面圖上沿以條流線（相當(dāng)于一個(gè)流面）進(jìn)行。流面就是軸對(duì)稱 的，一個(gè)流面的全部軸面流線均相同，所以只要分相應(yīng)的 一 條軸面流線，就等于在整個(gè)流面上繪出了方格網(wǎng)。 流線分點(diǎn)的方法很多，現(xiàn)在介紹兩種： a)逐點(diǎn)計(jì)算法： ru ?? 2360??? 式中 ： ?? —— 任取的兩軸面間的夾角，一般取 3 ~ 5?? ? ? ? ，取的角度越小，分的點(diǎn)就越多； r —— 流面上的扇形中心（軸面流線兩分點(diǎn)中間 ）的半徑。 分點(diǎn)的方法是葉輪出口，沿軸面流線任意取，量出 s? 段中點(diǎn)的半徑 r ，按照ru ?? 2360??? 計(jì)算 u? 。如果算得的等于預(yù)先取的，則分點(diǎn)是正確的。若 u? 不等于 20 流體機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (IS 離心泵 ) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 s? ，重新取 s? ，再算 u? 直到兩者相等。 繼而 ，從分得的點(diǎn)起 ，再 分第 2,3,4……點(diǎn)， 這種方法的缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生積累誤差。 b)作圖分點(diǎn)法： 在軸面投影圖旁，畫兩條夾角等于 ?? 的射線。這兩條射線表示夾角為 ?? 的兩個(gè)軸面。與逐點(diǎn)計(jì)算分點(diǎn)法相同，一般取 3 ~ 5?? ? ? ? 。從出口開始，先試取 s? ，若 s? 的中點(diǎn)與半徑對(duì)應(yīng)的兩條射線間的弧長(zhǎng) u? ，與試取的 s? 相等，則分點(diǎn)是正確的，如果不是相等的，就逐 次 逼近，直到 s? = u? 為止。第 1 點(diǎn)確定以后，用 同樣的方法分第 4…… 點(diǎn)。當(dāng)流線平行軸線時(shí)， u? 不變，用對(duì)應(yīng)的 s? 截取流線即可， 各流線用相同的 ?? 分點(diǎn)。 ② 畫展開流面（平面方格網(wǎng)） 在其上繪制流線，因?yàn)楸＝亲兓ɡL型時(shí)基于局部相似，而不追求局部相等，所以幾個(gè)流面可以用一個(gè)平面方格網(wǎng)代替。方格網(wǎng)的大小任意選取，橫線表示軸面流線的相應(yīng)分點(diǎn)，豎線表示夾角為對(duì)應(yīng)分點(diǎn)所用 ?? 的軸面，畫出方格網(wǎng)并把特征線進(jìn)行編號(hào)。而后在其上繪制流線，通常先畫中間流線。流線在方格網(wǎng)上的位置應(yīng)該與相應(yīng)軸面流線分點(diǎn)序號(hào)相對(duì)應(yīng)。進(jìn)出口角度應(yīng)與預(yù)先確定好的值相符，包角大小可以靈活掌握。型線的形狀極為重要，不理想時(shí)，應(yīng)該堅(jiān)決修 改。必要時(shí)，可以改變?nèi)~片進(jìn)口邊的位置，包角的大小等。 進(jìn)口邊在方格網(wǎng)中位于同一豎線上，進(jìn)口邊的三點(diǎn)位于同一條 0 豎線上，表示進(jìn)口邊位于同一軸面上，一般離心泵進(jìn)出口邊都位于同一軸面上。 離心泵繪型的流 線不理想時(shí)，進(jìn)出口邊均可不位于同一軸面上，如何 布置 ，主要 由方格網(wǎng)上流線的形狀和下步所述的軸面截線形狀的好壞來(lái)決定， 如圖 26 所示。 圖 26 流線分點(diǎn) 21 流體機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (IS 離心泵 ) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 ③ 畫軸面截線 在方格網(wǎng)中畫出的三條流線，就是葉片的三條型線。用軸面（相當(dāng)于方格網(wǎng)中的豎線）去截這三條流線，相當(dāng)于用軸面去截葉片，所 截三點(diǎn)的連線，時(shí)一條軸面截線，把方格網(wǎng)中的每隔一定的角度的豎線和三條流線的交點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于編號(hào) 4…… 的位置，用插入法分別 插 到軸面投影圖相應(yīng)的三條流線上，把所得 的 點(diǎn)連成光滑 的 曲 線，就得到葉片的軸面截線。軸面截線應(yīng)該光滑，按照一定的規(guī)律變化， 軸面截線和流線的夾角 ? 最好接近 90? ，一 般 不要小于 60? 。 ? 角太小，蓋 板和葉片的真實(shí)夾角 ? 過(guò)小，就會(huì)帶來(lái)鑄造困難、排擠嚴(yán)重和過(guò)水?dāng)嗝嫘螤畈涣? （濕周增長(zhǎng)）等缺點(diǎn)。 ? 角可按照公式 cot cot cos? ? ?? 進(jìn)行計(jì)算。 ④ 葉片加厚 方格網(wǎng)保角變換繪型，一般在軸面投影圖上按照軸面截線所得 的 軸面截線為骨線向兩邊加厚，或認(rèn)為 是 工作面向背面加厚。沿軸面流線方向的軸面厚度 mS 按照下式計(jì)算： 221 ta n c o tc o sm SS ? ? ??? ? ? ? 圖 27 流面展開方格網(wǎng)和葉片厚度變化規(guī)律 繪制葉片木模圖 繪制步驟：