【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 根據(jù)已知條件得：離心機(jī)以電機(jī)直接驅(qū)動(dòng) 取轉(zhuǎn)速，i=1。表21 比轉(zhuǎn)數(shù)與葉輪形式比轉(zhuǎn)數(shù)ns208080150150350葉輪示意圖 在設(shè)計(jì)離心泵時(shí)，需要有一個(gè)能表示泵的汽蝕性能，又能與泵設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān)聯(lián)的綜合性參數(shù)，作為比較泵汽蝕性能和選擇模型泵的依據(jù)。利用水利力學(xué)的相似原理，引出一個(gè)新的參數(shù)C來表示離心泵的最小汽蝕余量與泵設(shè)計(jì)參數(shù)間的關(guān)系： (27) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和單吸單級(jí)泵的 取C=400；由 大于所取電機(jī)轉(zhuǎn)速，合格。 效率計(jì)算 參照同類型產(chǎn)品并借助經(jīng)驗(yàn)公式取泵的總效率η=（~）= 水力效率 水力效率按下式計(jì)算 (28) 容積效率 容積效率可按下列公式計(jì)算 (29) 該容積效率為只考慮葉輪前密封圈的泄漏的值，本次設(shè)計(jì)有平衡孔，容積效率要相應(yīng)降低，故ηv= 機(jī)械效率 機(jī)械效率計(jì)算公式如下： (210)考慮機(jī)械密封、圓盤摩擦、軸承的損失，取 總效率 (211)確定ηh、ηv可算出理論揚(yáng)程和理論流量，供設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)使用。Hl=H/ηh=25/=Ql=Q/ηv= 軸功率計(jì)算 泵軸的直徑應(yīng)按照強(qiáng)度（拉、壓、彎、扭）和剛度（撓度）及臨界轉(zhuǎn)速條件確定。因?yàn)榕ぞ厥潜米钪饕妮d荷，開始設(shè)計(jì)時(shí)首先按扭矩確定泵軸的最小直徑，通常是聯(lián)軸器處的軸徑。 軸功率 (212) 計(jì)算功率 (213)K是工況變化系數(shù)，~。是傳動(dòng)效率，電機(jī)直聯(lián)取。由前面所取電機(jī)為Y132S12,故 p=。即 Ps=。 扭矩 (214) 最小軸徑 (215)[τ]是泵軸材料的許用切應(yīng)力(單位：N/m2)，其許用切應(yīng)力可取[τ]=（539~687）105， [τ]=600105。取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=20mm。確定出泵軸最小直徑后。參考類似結(jié)構(gòu)泵的的泵軸的結(jié)構(gòu)草圖。其中在葉輪入口側(cè)的軸頸 加工為M16螺紋連接一螺帽，用于軸向固定葉輪。根各段結(jié)構(gòu)草和工藝要求、確定裝葉輪處的周徑d1和輪轂直徑dh 由結(jié)構(gòu) d1=20mm、 圖22 軸直徑初分配圖表22 泵軸常用材料的許用切應(yīng)力材料熱處理要求用途35正火(343~441)105一般單級(jí)泵45調(diào)質(zhì)處理HB=241~286(441~539)105一般單級(jí)泵40Cr調(diào)質(zhì)處理HB=241~302(637~735)105大功率高壓泵3Cr13調(diào)質(zhì)處理HB=269~302(539~687)105耐腐蝕泵35CrMo調(diào)質(zhì)處理HB=241~285(687~785)105在高溫下工作的泵(t=200~400℃)圖23 葉輪主要尺寸參數(shù)示意圖（左為穿軸葉輪，右為懸臂葉輪）葉輪進(jìn)口直徑D0，葉片進(jìn)口直徑D1，葉輪輪轂直徑dh，葉輪出口直徑D2，葉輪出口寬度b2 初計(jì)算葉輪主要尺寸葉輪進(jìn)口幾何參數(shù)對(duì)汽蝕具有重要影響，葉輪出口幾何參數(shù)對(duì)性能（H， Q）具有重要影響，而兩者對(duì)效率均有影響。圖23表示的是穿軸和懸臂葉輪幾何參數(shù)形狀和主要參數(shù)尺寸參數(shù)。 葉輪進(jìn)口直徑因?yàn)橛械娜~輪有輪轂，有的沒有輪轂，本次設(shè)計(jì)的葉輪有輪轂。從研究問題中排除輪轂的影響，即考慮一般情況，引出葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑D0。D0為半徑的圓管斷面面積等于葉輪進(jìn)口去掉輪轂的有效面積。下面先計(jì)算進(jìn)口當(dāng)量直徑 (216)表23 K0的選擇 主要考慮效率兼顧效率和汽蝕主要考慮汽蝕(217) 葉輪出口寬度根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料(218) (219)考慮到鑄造工藝，取。 葉輪外徑 (220) (221)取D2=150mm 葉片出口安放角計(jì)算D2是所需的出口角一般為15℃~35℃，隨著角度增大至90℃，理想的性能曲線變成水平的。為確保關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程高于設(shè)計(jì)值，所以常取25℃為折中值。 葉片數(shù)按照葉片數(shù)的計(jì)算公式得： (222)其中：D1==40=38mm按照比轉(zhuǎn)數(shù)選擇葉片數(shù)所以選取。 精算葉輪外徑 葉片出口排擠系數(shù) (223)選=4mm，假定=90176。，已知Z=6，D2=150mm。 理論揚(yáng)程 (224) 有限葉片數(shù)修正系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)有限葉片數(shù)修正系數(shù)。 無窮葉片數(shù)理論揚(yáng)程根據(jù)普夫萊德爾公式得： (225)取 HT∞= 出口軸面速度 (226) 出口圓周速度(227) 葉輪直徑 (228)與假定直徑不符合，必須再次進(jìn)行計(jì)算。 第二次精算葉輪外徑葉片出口排擠系數(shù) 出口軸面速度 出口圓周速度 葉輪直徑 與假定值相同，不再進(jìn)行計(jì)算；取為偶數(shù)， 便于作圖。第三章 繪制葉輪葉輪是影響離心泵性能的主要零件，葉輪主要幾何尺寸計(jì)算完畢后，可進(jìn)行繪制工作。也由于葉片形狀比較復(fù)雜，制造得不準(zhǔn)會(huì)影響離心泵性能。因此準(zhǔn)確的繪型是保證葉片形狀正確的前提。目前常用的繪型方法有：圓柱形葉片葉輪繪型法和保角變換繪型法。本次設(shè)計(jì)采用的是圓柱形葉片葉輪繪制法。圓柱形葉片葉輪繪型主要步驟如下： 葉輪軸面投影圖所謂軸面，是指通過葉輪軸線的截面。軸面投影就是將葉輪上的按圓弧投影在某一軸面的圖形。在軸面投影圖上可以比較全面地看到葉輪前后蓋板形狀，葉片入口處、出口處各點(diǎn)相對(duì)于葉輪軸心線的徑向位置和軸向位置，但，入口處、出口處上各點(diǎn)并不定在同一軸面上。圖31 葉輪軸面投影過程示意圖葉輪各部的尺寸確定之后，可畫出葉輪軸面投影圖。畫圖時(shí)考慮到：c. 出口前后蓋板保持一段平行或?qū)ΨQ變化；d. 流道彎曲不應(yīng)過急，在軸向結(jié)構(gòu)允許的條件下，以采用較大的曲率半徑為宜。作軸面投影圖的步驟為：1． 取，作軸心線OO的平行線DE,如圖；2． 作軸心線OO的垂線AB，使AB=；，有，其大小與比轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)有關(guān)，比轉(zhuǎn)速小可以取0，故??；圖32 軸面投影圖的繪型，使與直線DE和BC相切，即為葉輪后板蓋的初步輪廓線；，并截取FB=b2。GH距軸心線距離為 ，JK距軸心線距離為；，以 為半徑作圓，使之與葉輪后板蓋輪廓線相切；，此輪廓線必須與GH線和葉輪入口圓相切，并通過F點(diǎn)；。 軸面投影圖的檢查軸面投影圖畫出后，檢查流道面積變化是否合理。如果流道變化無規(guī)律，則液體在葉輪流道內(nèi)有加速和減速、要產(chǎn)生局部漩渦，增大損失。具體為在軸面投影圖流道內(nèi)作很多內(nèi)切圓，內(nèi)切圓圓心距的大小視軸面投影圖的大小而定，距離越小，檢查精度越高，但工作量越大，這些內(nèi)切圓圓心用圓滑曲線連接起來，就得到了葉輪軸面流道中線，還有就是通過計(jì)算過流面的面積F，作FL的坐標(biāo)圖來觀察流道變化情況。由于比轉(zhuǎn)速小，畫一個(gè)圓弧的葉片較短，流道擴(kuò)散情況不好，故本次采用兩個(gè)圓弧。具體作法如下： 圖33 軸面投影圖的檢查 圖34 圓柱形葉片葉輪的繪型1． 作葉輪的和如圖；2． 作中間圓， 及對(duì)應(yīng)的