【文章內(nèi)容簡介】 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)計完成之后，可以檢查相對速度和速度矩沿流線的變化規(guī)律。各流線可分別列表進行計算，其中是軸面流線分段長度，從軸面流線上量，角從方格網(wǎng)流線上量， 和沿真實流線長度應(yīng)當(dāng)光滑有規(guī)律變化。因為各流線速度變化類似，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 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)成泵的過流部件。因為吸水室和壓水室是固定的過流部件，研究其中的流動時，一般不引入相對速度。絕對速度的大小和過水?dāng)嗝娣e有關(guān)，方向與其幾何形狀有關(guān)。絕對速度可分解成兩個分量：圓周分量和軸面分量，即。通常所說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，絕對速度v3值很大，且具有很大的旋轉(zhuǎn)分量vu3。但液體通過壓水室以后，絕對速度變小，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葉輪吸入口；② 保證流出葉輪的流動是軸對稱的，從而使葉輪內(nèi)具有穩(wěn)定的相對運動，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)運動，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比較理想，適應(yīng)性強，高效率范圍寬。但流道不能機械加工，尺寸形狀、表面光潔度直接靠鑄造來保證。葉片式壓水室（導(dǎo)葉）一般可以單獨制造，并可以進行機械加工，但水力方面不如螺旋形壓水室理想。螺旋形壓水室（渦室）主要用于單級泵和中開式多級泵，葉片式壓水室主要用于多級泵，而加導(dǎo)葉的壓水室，因能消除徑向力，主要用于大型單級泵。在本次設(shè)計中，泵的設(shè)計結(jié)構(gòu)為單級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多是擴散的，這樣可減小軸面速度vm和液體流動方向和圓周方向的夾角，從而達到減小徑向尺寸的目的。這種螺旋形壓水室，能夠滿足對壓水室的基本要求。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。2) 在設(shè)計工況下液體符合自由流動，是軸對稱的，從而保證了葉輪內(nèi)相對流動的穩(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，從而實現(xiàn)了動能向壓能的轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換和渦室的尺寸有關(guān)，高揚程泵，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，低揚程泵在壓水室內(nèi)有很大一部分動能轉(zhuǎn)換為壓能。為了完全實現(xiàn)動能的轉(zhuǎn)換，螺旋形壓水室后面接擴散管。4) 由于壓水室出口的流動方向和渦室半徑相垂直，這種結(jié)構(gòu)保證了消除流動的旋轉(zhuǎn)分量。另外，從流體力學(xué)的觀點，沿壓水室擴散管壁的封閉圍線，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，所以也是無旋的。在這種情況下，如無導(dǎo)葉，液體的旋轉(zhuǎn)環(huán)量則不能消除。 雙蝸殼的設(shè)計 雙蝸殼作為一種用以平衡離心葉輪在非設(shè)計工況下運行時產(chǎn)生的徑向力的壓水室形式。其水力性能，雙蝸殼在實現(xiàn)單蝸殼基本工功能的同時，其主要的作用是能平衡葉輪在非設(shè)計工況點運行時的徑向力，雙蝸殼其實是由兩個單蝸殼錯開180176。排列而成，因而在非設(shè)計工況點，在葉輪周圍兩個半圓上產(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)計參數(shù) 切于第8斷面螺旋線起點（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。該間隙過小，容易因液流阻塞而引起噪聲和振動，還可能在隔舌處發(fā)生汽蝕。間隙過大，能減小葉輪外周流動的不均與性，降低噪聲和振動，并使效率稍有提高。但間隙過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，以補償轉(zhuǎn)子的串動和制造誤差。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，還應(yīng)兼顧第8斷面的形狀，使其不要太扁或太長，一般為接近圓形或方形。根據(jù)公式42 （42）計算可得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，將螺旋線部分與擴散管隔開。習(xí)慣稱過隔舌頭部的斷面為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（即渦室螺旋線的起點）處，螺旋線的切線與基圓切線間的夾角，或近似認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液流角。 （43）因為根據(jù)公式43計算可得。 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驗表明，%。由此可見，渦室截面形狀對性能影響不大，可根據(jù)結(jié)構(gòu)和制造方便來選擇。為便于計算和繪圖，渦室通常取8個彼此成45176。的斷面，即用8個軸切割渦室，求得各斷面的形狀和面積。設(shè)計時先計算第8斷面，其它斷面以第8斷面為基礎(chǔ)進行確定。通常在實際中用速度系數(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)計的性能良好的速度系數(shù)進行設(shè)計的，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》圖97查取。根據(jù)公式44計算可得：。通過第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壞處，因而可用泵總流量計算第8斷面的面積，即 （45） 根據(jù)公式45計算可得：其它斷面的面積，按渦室各斷面速度相等確定，計算方法參照公式46 ； （46）具體面積見表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)計經(jīng)驗。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流斷面面積計算。擴散管的作用在于降低速度，轉(zhuǎn)換為壓力能，同時減小排出管中的損失。擴散管的進口可以近似認為是渦室的第8斷面，出口是泵的排出口，擴散管的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是：a. 排出口徑Dd，應(yīng)符合經(jīng)濟流速和標(biāo)準(zhǔn)直徑，由葉輪設(shè)計部分知Dd=250mm，在保證擴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。因擴散管的進口面積（F8）不是圓形，為此將F8變?yōu)楫?dāng)量的圓形面積來進行計算 (47)式中 ——擴散管進口當(dāng)量直徑（）當(dāng)時，將代入公式47 (48)計算可得L=320mm當(dāng)時，將代入，同理可得L=366mm。由上式可知出擴散管高度為。在保證擴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=~，進行畫圖。由于該渦室是按速度系數(shù)法設(shè)計，故所畫的斷面面積應(yīng)等于計算的第8斷面面積。 畫其他斷面其他斷面一般畫在同一平面上，相當(dāng)于各斷面的軸面投影，即用軸面投影截渦室的斷面，圓弧投影到一個軸面上。各斷面的面積應(yīng)等于計算的面積，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GXZ 1623。 畫吐出渦室平面圖根據(jù)所畫的各斷面軸面圖中的高度Hi，在平面圖上相應(yīng)的射線上點出，然后光滑連接所得各點，得渦室平面圖上的外壁線。應(yīng)當(dāng)說明。各點應(yīng)當(dāng)用圓弧光滑連接，即后一段的圓弧的圓心應(yīng)當(dāng)在前一段圓弧終點半徑延長線上，也可每三點用一圓弧連接。同時畫出擴散管外形。如果渦室為中心出口，第8斷面應(yīng)轉(zhuǎn)過45176?；蛉我庖唤嵌龋牡?斷面和隔舌向出口用圓弧光滑連接。 擴散管中間斷面的繪制擴散管出口是圓形斷面，進口F8是不規(guī)則形狀的斷面，從進口過渡到出口，其間斷面應(yīng)逐漸變化，以保證整個壁面光滑，為此我們按照下述方法制圖和檢查。將進口斷面F8畫在出口圓形斷面內(nèi)，并作若干條射線，將擴散管沿長度等分為幾等分，然后將進口斷面間的射線段對應(yīng)等分，光滑連接所得各點，則的中間斷面的幾何形狀，這樣能保證整個壁面是光滑的。 蝸殼的擴散段可以參照泵體水力圖紙，圖紙代號GXZ 1623。 吸水室的設(shè)計及計算 吸水室指泵進口法蘭到葉輪出口的過流部分。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狀態(tài)，直接影響葉輪中的流動情況，對泵的效率也有一定的影響，尤其對泵的汽蝕性能影響較大。對于低揚程泵，損失的絕對值不大，但占揚程比例較大，因而對效率的影響，比高揚程泵相對要大的多。對吸水室的要求是：保證葉輪進口有要求的速度場，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)簡單，性能優(yōu)良。其中液體在直錐型收縮管中流動，流速漸漸增大，分布均勻，水力損失小，保證葉輪進口有均勻的流速場。由于結(jié)構(gòu)限制，這種吸入室多用于單級懸臂式泵。吸水室直徑，通常取。吸水室進口直徑，也就是泵進口法蘭處內(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。直錐型吸入室的長度，視泵的總體結(jié)構(gòu)而定，并沒有固定的要求。在吸入管沿流動方向加導(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。因為該泵為單級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)見泵體圖紙，圖紙代號GXZ 1612。5 泵三維造型設(shè)計，在制造之初就可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題。我們對泵的主要零部件進行了三維建模。 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程：其中包括單個葉片的繪型、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所示為該泵的機械密封三維圖： 圖11機械密封 整機三維建模在本次設(shè)計中我們對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：