【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在圓周方向上的所在角度。木模截線應(yīng)為光滑曲線。圖 7木模圖如圖7所示就是該泵葉片剪裁圖。 葉片繪型質(zhì)量檢查葉片設(shè)計(jì)完成之后，可以檢查相對(duì)速度和速度矩沿流線的變化規(guī)律。各流線可分別列表進(jìn)行計(jì)算，其中是軸面流線分段長(zhǎng)度，從軸面流線上量，角從方格網(wǎng)流線上量， 和沿真實(shí)流線長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)光滑有規(guī)律變化。因?yàn)楦髁骶€速度變化類似，故而在此處可只檢查a流線速度變化即可得出流線速度變化規(guī)律。4壓水室和吸水室的水力設(shè)計(jì) 壓水室的類型和作用原理吸水室位于葉輪之前，壓水室位于葉輪之后，它們和葉輪一起構(gòu)成泵的過(guò)流部件。因?yàn)槲液蛪核沂枪潭ǖ倪^(guò)流部件，研究其中的流動(dòng)時(shí)，一般不引入相對(duì)速度。絕對(duì)速度的大小和過(guò)水?dāng)嗝娣e有關(guān)，方向與其幾何形狀有關(guān)。絕對(duì)速度可分解成兩個(gè)分量：圓周分量和軸面分量，即。通常所說(shuō)的壓水室是指螺旋形壓水室（渦室）、環(huán)形壓水室和導(dǎo)葉等的總稱。流出葉輪的液體，絕對(duì)速度v3值很大，且具有很大的旋轉(zhuǎn)分量vu3。但液體通過(guò)壓水室以后，絕對(duì)速度變小，旋轉(zhuǎn)分量等于零或是很小的值，因而壓水室是轉(zhuǎn)換能量的過(guò)流部件。① 收集從葉輪中流出的液體，并輸送到排出口或下一級(jí)葉輪吸入口；② 保證流出葉輪的流動(dòng)是軸對(duì)稱的，從而使葉輪內(nèi)具有穩(wěn)定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以減少葉輪內(nèi)的水力損失；③ 降低液流速度，使速度能轉(zhuǎn)換成壓力能；④ 消除液體從葉輪流出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以避免由此造成水力損失。壓水室具有三種基本形式：螺旋形壓水室、葉片式壓水室和加導(dǎo)葉的壓水室。從水力方面看，螺旋形壓水室中的流動(dòng)比較理想，適應(yīng)性強(qiáng)，高效率范圍寬。但流道不能機(jī)械加工，尺寸形狀、表面光潔度直接靠鑄造來(lái)保證。葉片式壓水室（導(dǎo)葉）一般可以單獨(dú)制造，并可以進(jìn)行機(jī)械加工，但水力方面不如螺旋形壓水室理想。螺旋形壓水室（渦室）主要用于單級(jí)泵和中開(kāi)式多級(jí)泵，葉片式壓水室主要用于多級(jí)泵，而加導(dǎo)葉的壓水室，因能消除徑向力，主要用于大型單級(jí)泵。在本次設(shè)計(jì)中，泵的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為單級(jí)單吸懸臂式式離心泵，且考慮水力性能，故而選用螺旋形壓水室（渦室）。實(shí)踐中所用的螺旋形壓水室，為了減小徑向尺寸，壓水室寬度b多是擴(kuò)散的，這樣可減小軸面速度vm和液體流動(dòng)方向和圓周方向的夾角，從而達(dá)到減小徑向尺寸的目的。這種螺旋形壓水室，能夠滿足對(duì)壓水室的基本要求。1) 壓水室布置在葉輪出口外周，能夠把從葉輪流出的液體收集起來(lái)。2) 在設(shè)計(jì)工況下液體符合自由流動(dòng)，是軸對(duì)稱的，從而保證了葉輪內(nèi)相對(duì)流動(dòng)的穩(wěn)定性。3) 壓水室隨著收集流量的增加，半徑向排口處逐漸增加，圓周分速度減小，v亦減小，從而實(shí)現(xiàn)了動(dòng)能向壓能的轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換和渦室的尺寸有關(guān)，高揚(yáng)程泵，圓周分速度大，軸面速度小，角小，渦室的徑向尺寸較小，斷面積小，所以轉(zhuǎn)換的程度較小。反之，低揚(yáng)程泵在壓水室內(nèi)有很大一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓能。為了完全實(shí)現(xiàn)動(dòng)能的轉(zhuǎn)換，螺旋形壓水室后面接擴(kuò)散管。4) 由于壓水室出口的流動(dòng)方向和渦室半徑相垂直，這種結(jié)構(gòu)保證了消除流動(dòng)的旋轉(zhuǎn)分量。另外，從流體力學(xué)的觀點(diǎn)，沿壓水室擴(kuò)散管壁的封閉圍線，其中不存在著渦（葉片等），因而沿封閉圍線的環(huán)量等于零，液體是沒(méi)有旋轉(zhuǎn)的。另外，沿空間導(dǎo)葉外壁的封閉圍線，其內(nèi)存在著葉輪葉片，按理是有旋的，但導(dǎo)葉葉片造成的環(huán)量和葉輪的環(huán)量相反而互相抵消，所以也是無(wú)旋的。在這種情況下，如無(wú)導(dǎo)葉，液體的旋轉(zhuǎn)環(huán)量則不能消除。 雙蝸殼的設(shè)計(jì) 雙蝸殼作為一種用以平衡離心葉輪在非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的徑向力的壓水室形式。其水力性能，雙蝸殼在實(shí)現(xiàn)單蝸殼基本工功能的同時(shí)，其主要的作用是能平衡葉輪在非設(shè)計(jì)工況點(diǎn)運(yùn)行時(shí)的徑向力，雙蝸殼其實(shí)是由兩個(gè)單蝸殼錯(cuò)開(kāi)180176。排列而成，因而在非設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，在葉輪周圍兩個(gè)半圓上產(chǎn)生相同的壓力分布，葉輪徑向力由此相互抵消。 蝸殼的設(shè)計(jì)參數(shù) 切于第8斷面螺旋線起點(diǎn)（或切于隔舌頭部）的圓稱為基圓，以D3表示。D3應(yīng)稍大于葉輪外徑D2，使隔舌和葉輪有一適當(dāng)?shù)拈g隙。該間隙過(guò)小，容易因液流阻塞而引起噪聲和振動(dòng)，還可能在隔舌處發(fā)生汽蝕。間隙過(guò)大，能減小葉輪外周流動(dòng)的不均與性，降低噪聲和振動(dòng)，并使效率稍有提高。但間隙過(guò)大除增加徑向尺寸外，因間隙處存在著旋轉(zhuǎn)的液流環(huán)，消耗一定的能量，泵的效率（尤其是小流量區(qū)域）下降，通常取 （41）高和尺寸較小的泵取大值，反之取小值。,。根據(jù)公式41計(jì)算可得：b3通常大于包括前后蓋板的葉輪出口寬度b2，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。目前，有的渦室b3取得相當(dāng)寬，這樣使葉輪前后蓋板旋轉(zhuǎn)的液體可通暢地流入壓水室，回收一部分圓盤摩擦功率，提高泵的效率。另外可適應(yīng)不同寬度的葉輪，提高產(chǎn)品的通用性。在確定b3時(shí)，還應(yīng)兼顧第8斷面的形狀，使其不要太扁或太長(zhǎng)，一般為接近圓形或方形。根據(jù)公式42 （42）計(jì)算可得b3=68mm。 渦室隔舌安放角隔舌位于渦室螺旋部分的始端或始端稍后，將螺旋線部分與擴(kuò)散管隔開(kāi)。習(xí)慣稱過(guò)隔舌頭部的斷面為0斷面，隔舌和第8斷面的夾角為隔舌安放角，用表示。的大小應(yīng)保證螺旋線部分與擴(kuò)散管光滑連接，并盡量減小 徑向尺寸。高的泵，大，大，渦室外壁向徑向的擴(kuò)展較大，因而取較大的角，以使形狀協(xié)調(diào)。和的關(guān)系如表7所示。表 6比轉(zhuǎn)速和安放角的關(guān)系比轉(zhuǎn)速40~6060~130130~220220~360隔舌安放角由=125，根據(jù)表7可取 隔舌螺旋角隔舌螺旋角是在渦室第8斷面的0點(diǎn)（即渦室螺旋線的起點(diǎn)）處，螺旋線的切線與基圓切線間的夾角，或近似認(rèn)為隔舌螺旋角是隔舌處內(nèi)壁切線與圓周方向的夾角。為了符合流動(dòng)規(guī)律，減小液流的撞擊，隔舌螺旋角應(yīng)等于葉輪出口稍后的絕對(duì)液流角。 （43）因?yàn)楦鶕?jù)公式43計(jì)算可得。 渦室斷面形狀和斷面面積渦室斷面形狀有矩形、梨形和圓形等。有人用同一葉輪在Db3和面積及最大外壁尺寸相同的矩形和梨形渦室中實(shí)驗(yàn)表明，%。由此可見(jiàn)，渦室截面形狀對(duì)性能影響不大，可根據(jù)結(jié)構(gòu)和制造方便來(lái)選擇。為便于計(jì)算和繪圖，渦室通常取8個(gè)彼此成45176。的斷面，即用8個(gè)軸切割渦室，求得各斷面的形狀和面積。設(shè)計(jì)時(shí)先計(jì)算第8斷面，其它斷面以第8斷面為基礎(chǔ)進(jìn)行確定。通常在實(shí)際中用速度系數(shù)法確定速度系數(shù)法是一種廣義的相似換算法，它是根據(jù)統(tǒng)計(jì)的性能良好的速度系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，和葉輪速度系數(shù)法類似。 （44）我們?nèi)≡摫玫钠渲悼砂础冬F(xiàn)代泵理論與設(shè)計(jì)》圖97查取。根據(jù)公式44計(jì)算可得：。通過(guò)第8斷面的流量和泵的流量相差不大，取稍大的渦室面積并無(wú)壞處，因而可用泵總流量計(jì)算第8斷面的面積，即 （45） 根據(jù)公式45計(jì)算可得：其它斷面的面積，按渦室各斷面速度相等確定，計(jì)算方法參照公式46 ； （46）具體面積見(jiàn)表8。表8斷面面積其他斷面面積（單渦室)截面7654321ψ2902452001551106520面積根據(jù)該企業(yè)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。放大后我們發(fā)現(xiàn)變化不是太大，所以我們就按照單蝸殼的過(guò)流斷面面積計(jì)算。擴(kuò)散管的作用在于降低速度，轉(zhuǎn)換為壓力能，同時(shí)減小排出管中的損失。擴(kuò)散管的進(jìn)口可以近似認(rèn)為是渦室的第8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：a. 排出口徑Dd，應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)流速和標(biāo)準(zhǔn)直徑，由葉輪設(shè)計(jì)部分知Dd=250mm，在保證擴(kuò)散角和安放要求的條件下，應(yīng)盡量取小值，以減小泵的尺寸；。常用范圍為。此處可取。因擴(kuò)散管的進(jìn)口面積（F8）不是圓形，為此將F8變?yōu)楫?dāng)量的圓形面積來(lái)進(jìn)行計(jì)算 (47)式中 ——擴(kuò)散管進(jìn)口當(dāng)量直徑（）當(dāng)時(shí)，將代入公式47 (48)計(jì)算可得L=320mm當(dāng)時(shí)，將代入，同理可得L=366mm。由上式可知出擴(kuò)散管高度為。在保證擴(kuò)散角和安裝要求的條件下，為減小泵的尺寸，盡量取較小值，可取即。 蝸殼繪型 畫(huà)第8斷面根據(jù)確定的bD3，參考相同ns性能良好的渦室形狀，并參考關(guān)系h/H=~，進(jìn)行畫(huà)圖。由于該渦室是按速度系數(shù)法設(shè)計(jì)，故所畫(huà)的斷面面積應(yīng)等于計(jì)算的第8斷面面積。 畫(huà)其他斷面其他斷面一般畫(huà)在同一平面上，相當(dāng)于各斷面的軸面投影，即用軸面投影截渦室的斷面，圓弧投影到一個(gè)軸面上。各斷面的面積應(yīng)等于計(jì)算的面積，圓弧半徑等各尺寸應(yīng)當(dāng)有規(guī)律變化。 斷面的面積可以參考泵體水力圖紙，圖紙代號(hào)GXZ 1623。 畫(huà)吐出渦室平面圖根據(jù)所畫(huà)的各斷面軸面圖中的高度Hi，在平面圖上相應(yīng)的射線上點(diǎn)出，然后光滑連接所得各點(diǎn)，得渦室平面圖上的外壁線。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明。各點(diǎn)應(yīng)當(dāng)用圓弧光滑連接，即后一段的圓弧的圓心應(yīng)當(dāng)在前一段圓弧終點(diǎn)半徑延長(zhǎng)線上，也可每三點(diǎn)用一圓弧連接。同時(shí)畫(huà)出擴(kuò)散管外形。如果渦室為中心出口，第8斷面應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)45176。或任意一角度，并從第8斷面和隔舌向出口用圓弧光滑連接。 擴(kuò)散管中間斷面的繪制擴(kuò)散管出口是圓形斷面，進(jìn)口F8是不規(guī)則形狀的斷面，從進(jìn)口過(guò)渡到出口，其間斷面應(yīng)逐漸變化，以保證整個(gè)壁面光滑，為此我們按照下述方法制圖和檢查。將進(jìn)口斷面F8畫(huà)在出口圓形斷面內(nèi)，并作若干條射線，將擴(kuò)散管沿長(zhǎng)度等分為幾等分，然后將進(jìn)口斷面間的射線段對(duì)應(yīng)等分，光滑連接所得各點(diǎn)，則的中間斷面的幾何形狀，這樣能保證整個(gè)壁面是光滑的。 蝸殼的擴(kuò)散段可以參照泵體水力圖紙，圖紙代號(hào)GXZ 1623。 吸水室的設(shè)計(jì)及計(jì)算 吸水室指泵進(jìn)口法蘭到葉輪出口的過(guò)流部分。吸水室的功能是把液體按要求的條件引入葉輪。吸水室中的速度較小，因而水力損失和壓水室相比要小得多，但是吸水室中的流動(dòng)狀態(tài)，直接影響葉輪中的流動(dòng)情況，對(duì)泵的效率也有一定的影響，尤其對(duì)泵的汽蝕性能影響較大。對(duì)于低揚(yáng)程泵，損失的絕對(duì)值不大，但占揚(yáng)程比例較大，因而對(duì)效率的影響，比高揚(yáng)程泵相對(duì)要大的多。對(duì)吸水室的要求是：保證葉輪進(jìn)口有要求的速度場(chǎng)，如速度均勻分布，大小適當(dāng)，方向（環(huán)量）符合要求，水力損失最小。 直錐形吸水室的介紹直錐型吸入室，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良。其中液體在直錐型收縮管中流動(dòng)，流速漸漸增大，分布均勻，水力損失小，保證葉輪進(jìn)口有均勻的流速場(chǎng)。由于結(jié)構(gòu)限制，這種吸入室多用于單級(jí)懸臂式泵。吸水室直徑，通常取。吸水室進(jìn)口直徑，也就是泵進(jìn)口法蘭處內(nèi)徑，應(yīng)該采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。通常吸入口的流速為3m/s左右。直錐型吸入室的長(zhǎng)度，視泵的總體結(jié)構(gòu)而定，并沒(méi)有固定的要求。在吸入管沿流動(dòng)方向加導(dǎo)向板（高度和半徑相同），頂部做成弧形，兩端做成流線型，能使泵的效率稍微的提高。因?yàn)樵摫脼閱渭?jí)單吸式懸臂式離心泵，所以選用直錐形吸水室。 吸水室的形狀及具體參數(shù)見(jiàn)泵體圖紙，圖紙代號(hào)GXZ 1612。5 泵三維造型設(shè)計(jì)，在制造之初就可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題。我們對(duì)泵的主要零部件進(jìn)行了三維建模。 轉(zhuǎn)子部件三維建模轉(zhuǎn)子部件主要包括：葉輪、軸、軸套。如圖8所示為葉輪的三維圖繪制過(guò)程：其中包括單個(gè)葉片的繪型、整體葉片的繪制、添加后蓋板、添加前蓋板、再到葉輪的整體成型。 圖8葉輪繪制如圖9所示為泵軸的三維圖 圖9軸 定子部件三維建模泵的定子部件主要包括：泵體、泵蓋、軸承支架。如圖10所示為泵的定子部件： 圖10定子部件 機(jī)械密封部件三維建模該泵選用的是雙端面、波紋管集裝式密封，如圖11所示為該泵的機(jī)械密封三維圖： 圖11機(jī)械密封 整機(jī)三維建模在本次設(shè)計(jì)中我們對(duì)該泵做了整體的三維建模，如圖12所示為該泵的整體三維之意圖：