【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，在繪型時(shí)，既要考慮計(jì)算時(shí)所選定的尺寸，又要考慮結(jié)構(gòu)安排的可能性。在繪型時(shí)可能由于結(jié)構(gòu)的需要而對(duì)尺寸做必要的修改。繪型具體步驟如下：在平面圖上畫(huà)出坐標(biāo)軸，并作基圓。作渦室8個(gè)斷面的位置，個(gè)斷面間夾角均為45176。做出軸面圖的寬度，并以此寬度作梯形，使等腰梯形面積大于VⅧ斷面面積。梯形兩邊的延長(zhǎng)線(xiàn)的夾角不大于60176。，一般取30176。到40176。,比轉(zhuǎn)數(shù)大，此角可取大些，反之，取得小些。低比轉(zhuǎn)數(shù)的泵可取為正方形，取夾角為32176。按結(jié)構(gòu)和工藝要求，將梯形的四個(gè)角修圓，修圓后的梨形面積等于計(jì)算的Ⅷ。在軸面上依次作出第Ⅶ、Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ斷面，方法同上，在作圖時(shí)應(yīng)使渦室各斷面的徑向高度和修圓的半徑有規(guī)律的變化。將各個(gè)斷面的徑向尺寸移到平面圖的相應(yīng)斷面上。將各斷面的頂點(diǎn)用圓弧光滑連接，然后逐點(diǎn)用圓弧光滑連接各斷面頂點(diǎn)，成為螺旋行渦室輪廓線(xiàn)。做泵舌安放角，此角與螺旋形渦室輪廓線(xiàn)的交點(diǎn)即為泵舌的位置。作擴(kuò)散管部分。擴(kuò)散管應(yīng)具有適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散角，還有標(biāo)準(zhǔn)的吐出徑。擴(kuò)散管出口的中心線(xiàn)與渦室軸線(xiàn)的距離應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)選定，并使擴(kuò)散管與渦室螺旋線(xiàn)和泵舌光滑連接。擴(kuò)散管長(zhǎng)度取整數(shù)。 泵體斷面圖螺旋形渦室斷面尺寸標(biāo)注法： 螺旋形渦室斷面（6）護(hù)套的設(shè)計(jì)護(hù)套的斷面形狀：由于葉輪出口處較寬、前后蓋板厚度較大，加之有背葉片，也就決定了護(hù)套的進(jìn)口寬度較大。為了保證泵的性能，護(hù)套各過(guò)流斷面的面積應(yīng)適當(dāng)，另外，為了不使渣漿顆粒在護(hù)套外壁集中，該壁面應(yīng)為直線(xiàn)，綜上所述，護(hù)套各斷面形狀應(yīng)為矩形。護(hù)套的性能：護(hù)套的性能與葉輪的性能基本上確定了泵的性能，通常，葉輪所產(chǎn)生的揚(yáng)程隨渣漿濃度的增加而下降，護(hù)套的阻力隨濃度的增加而增加，尤其是重型泵。使得泵的性能發(fā)生變化，渣漿濃度越高，泵的揚(yáng)程越低，同時(shí)最佳的效率點(diǎn)向小流量移動(dòng)。為了保證泵的性能，隨著要求輸送濃度的增加，護(hù)套斷面的尺寸應(yīng)加大，以減小護(hù)套的流速和阻力，如果護(hù)套的寬度不變，需要加大徑向尺寸，加大量又所輸送的渣漿性質(zhì)定，渣漿的腐蝕性越強(qiáng)，徑向尺寸越大，反之越小。（7）護(hù)套與隔板的間隙 護(hù)套與護(hù)板間隙處經(jīng)常受到渣漿的嚴(yán)重磨損，該間隙傾斜的角度越小，間隙值越小，間隙 長(zhǎng)度越大越抗磨。另外，護(hù)板裝入護(hù)套后應(yīng)該有一定的伸出量，這樣自葉輪流出的渣漿不會(huì)直接沖刷間隙，就可以有效的降低間隙的磨損。 （8）壁面的磨損渣漿泵輸送的介質(zhì)含有固體顆粒，因而磨損是渣漿泵面臨的主要問(wèn)題之一，解決磨損問(wèn)題的途徑有三條：一是選用適當(dāng)?shù)牟牧?，二是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)使得易磨損部件便于更損部位進(jìn)行加強(qiáng)；三是合理地進(jìn)行過(guò)流部件的水力設(shè)計(jì)。水泵中由于流體的機(jī)械作用而造成的磨損可以分為三類(lèi)：一是流體中所含固體顆粒的沖擊造成的摩擦損傷，二是汽蝕損傷，三是損傷和腐蝕共同作用而造成的損傷。摩擦損失常見(jiàn)于葉輪、渦室及管道的彎曲部分。Roco對(duì)輸送兩相流體的固體顆粒的磨損機(jī)理進(jìn)行了研究，提出了三種模型。一是固體顆粒以較大的角度與壁面強(qiáng)烈沖擊而造成的沖擊損傷，這種損傷在陶瓷等脆性材料中容易發(fā)生。二是由于流道壁面附近的許多固體顆粒的長(zhǎng)期反復(fù)沖擊而造成的疲勞損傷。三是固體顆粒比較小的角度沿壁面運(yùn)動(dòng)而造成的切削損傷，它容易發(fā)生在韌性較好的金屬材料上。磨損與固體顆粒的硬度有很大的關(guān)系，當(dāng)固體顆粒的硬度接近或超過(guò)壁面材料的硬度時(shí)，磨損急劇增加。當(dāng)液流的流速增加時(shí)，磨損也隨之增加，查有關(guān)資料介紹，沖擊損傷與流速的2～6 方成正比。另外，液流中固體顆粒的含量增加時(shí)磨損也會(huì)增加。防止沖擊損傷可以采用韌性材料，而增加材料的硬度可以減小切削損傷。目前常用的耐磨材料有高Cr鑄鐵，在介質(zhì)具有腐蝕時(shí)可以采用不銹鋼，鎳合金，鈦合金等。在流道內(nèi)橡膠襯里也是經(jīng)常采用的方法。第3章 徑向力與軸向力的平衡在設(shè)計(jì)螺旋形泵時(shí)，通常認(rèn)為流體從葉輪均勻流出，并在渦室中做等速運(yùn)動(dòng)。因此，螺旋形渦室是在一定的設(shè)計(jì)流量下，為了配合一定的葉輪而設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)流量下，渦室可以基本上保證流體在葉輪的周?chē)龅人龠\(yùn)動(dòng)，因此葉輪周?chē)鷫毫Υ篌w上是均勻分布的，在葉輪上也不產(chǎn)生徑向力，葉輪和渦室是一致工作的。然而，當(dāng)造成葉輪和渦室協(xié)調(diào)工作的條件—流離發(fā)生變化時(shí)，即泵在大流量或者是大于小流量下工作時(shí)，葉輪和渦室協(xié)調(diào)的一致性就遭到破壞，在葉輪周?chē)黧w流動(dòng)速度和壓力分布變得不均勻，便形成了作用在葉輪上的徑向力。在設(shè)計(jì)流量時(shí)，渦室內(nèi)的流體流動(dòng)速度和流體流出葉輪的速度基本是一致的，因此從葉輪流出的流體能平順地流入渦室，所以在葉輪周?chē)黧w的流動(dòng)速度和壓力是分布均勻的，此時(shí)沒(méi)有徑向力，在小于設(shè)計(jì)流離時(shí)，渦室內(nèi)的流體流動(dòng)速度一定減慢。但是，從葉輪出口三角形中可以看出，在小于設(shè)計(jì)流離時(shí)流體流出葉輪的速度不是減小，反而增加了，方向也發(fā)生了變化。一方面渦室里流動(dòng)的速度減慢，另一方面葉輪出口處流動(dòng)的速度增加，兩方面就發(fā)生了矛盾，從葉輪里流出的液體，再不能平順地與渦室內(nèi)流體匯合，而是撞擊在渦室內(nèi)的流體上。撞擊的結(jié)果，使流出葉輪流體的流動(dòng)速度下降到渦室里的流動(dòng)速度，同時(shí)，把一部分動(dòng)能通過(guò)撞擊傳給渦室內(nèi)的流體，使渦室里流體的壓力增高。流體從渦室前端流到渦室后斷的過(guò)程中，不斷受到撞擊，不斷增加壓力，致使渦室里壓力的分布曲線(xiàn)成為逐漸上升的形狀。壓力分布不均勻是行成徑向力的主要原因。同樣的分析，也可以說(shuō)明在大于設(shè)計(jì)流量時(shí)，渦室里流體壓力是不斷下降的。渦室里流體的壓力，對(duì)流出葉輪的流體其著阻礙作用，由于壓力的均勻，流體流出葉輪的速度是不一致的，因此，葉輪周?chē)芰黧w流出的反沖力是不均勻的，這是形成徑向力的次要原因，這是伴隨壓力分布不均勻而產(chǎn)生的。在計(jì)算軸和軸承時(shí)，必須考慮作用在葉輪上徑向力，因?yàn)楸貌粫?huì)總是在設(shè)計(jì)流量下工作在起動(dòng)和停車(chē)時(shí)甚至要在流量下工作。渦殼式離心泵的葉輪上的徑向力，可以用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： P=(1)HBD2 (31)式中 P ——作用在葉輪上的徑向力（kg） Q ——實(shí)際工作流量(m3/h) Qd ——設(shè)計(jì)流量(m3/h) H ——泵的揚(yáng)程（m） B ——葉輪出口總寬度（包括前后蓋板）(m) D2 ——葉輪外徑（m） ——液體重度（kg/m3）如果在50%的設(shè)計(jì)流量下進(jìn)行的話(huà)，則計(jì)算的結(jié)果如下：P=() 3 =1108 有時(shí)，徑向力會(huì)使軸產(chǎn)生較大的撓度，甚至使密封環(huán)、級(jí)間套和軸套產(chǎn)生研磨而損壞，同時(shí)，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)著的軸，徑向力是個(gè)交變載荷，會(huì)使軸因疲勞而破壞。因此，消除徑向力和減輕徑向力對(duì)軸的作用的十分必要的。將渦室分成兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的部分，既構(gòu)成平常所說(shuō)的雙層渦室或雙渦室，在雙渦室里，雖然在每個(gè)渦室里的壓力分布仍是不均勻的，但由于兩個(gè)渦室相互對(duì)稱(chēng)，作用在葉輪上的徑向力是互相平衡的。離心泵是泵產(chǎn)品中及其重要的一種，約占各種泵的70%，其作用范圍是相當(dāng)?shù)拇?，而且?yīng)用面較廣，既然泵在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著如此巨大的作用，那么保證泵的順暢運(yùn)行就顯得尤為重要了，但根據(jù)對(duì)離心泵的調(diào)查，離心泵故障停機(jī)檢修多半是由軸封失效和軸承損壞所至，而軸封和軸承壽命均與泵的軸向力的大小有密切的關(guān)系，因此，泵的軸向力的研究具有十分重要的價(jià)值，只有準(zhǔn)確的了解泵的軸向力的大小并掌握其變化規(guī)律，以致最終做到對(duì)軸向力大小的控制，才能恰當(dāng)?shù)倪x擇軸承和密封，使泵的運(yùn)行可靠性得以提高，從而減少泵的故障停機(jī)檢修，延長(zhǎng)泵的壽命，提高泵的利用率，這無(wú)疑具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。長(zhǎng)期以來(lái)，離心泵的軸向力一直是泵的行業(yè)內(nèi)人士十分關(guān)注的問(wèn)題，然而人們對(duì)離心泵軸向力認(rèn)識(shí)的現(xiàn)狀正象一些專(zhuān)著中所指的那樣，“軸向力既難準(zhǔn)確計(jì)算又難準(zhǔn)確測(cè)量”，目前，對(duì)于離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的軸向力的原因，認(rèn)識(shí)幾乎是一致的，但是按照不同的計(jì)算出的軸向力的值，有時(shí)還是相差很大的，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上實(shí)測(cè)的軸向力甚至比最大計(jì)算值還要大很多，由于軸向力對(duì)離心泵的設(shè)計(jì)和運(yùn)行質(zhì)量影響很大，因此，定量的了解軸向力的大小并盡可能的減小它，是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。分析泵內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)，應(yīng)在流體力學(xué)一般原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行，并考慮有關(guān)技術(shù)科學(xué)的部門(mén)，如水輪機(jī)、航空、壓縮機(jī)以及其他學(xué)科的實(shí)驗(yàn)研究成果，葉片泵的理論基礎(chǔ)是直接由流體力學(xué)的基本原理推演出來(lái)的規(guī)律。從泵的技術(shù)發(fā)展觀點(diǎn)來(lái)看，液體運(yùn)動(dòng)的很多問(wèn)題是很有趣的，但還沒(méi)有充分的理論分析，主要是目前的數(shù)學(xué)、流體力學(xué)發(fā)展還不是很充分。軸向力產(chǎn)生的原因是由于葉輪在液流內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，沿每個(gè)葉片的兩邊產(chǎn)生壓力差，所以，葉輪和液流產(chǎn)生力的相互作用。葉片對(duì)液流的壓力造成了液流的強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)及其移動(dòng)，增加了液流的壓力和速度，既增加了機(jī)械能。同時(shí)，液流對(duì)葉輪的前后蓋板以及暴露于液流中的轉(zhuǎn)子其他部分均會(huì)產(chǎn)生力的作用，泵腔中運(yùn)動(dòng)流體對(duì)轉(zhuǎn)子壓力分布的積分結(jié)果表現(xiàn)為對(duì)轉(zhuǎn)子的一個(gè)很大的作用力，此力消除了徑向分量，還有軸向分量。根據(jù)目前為止的研究，一致認(rèn)為產(chǎn)生的軸向力有幾個(gè)方面的原因，意識(shí)離心泵葉輪的前后蓋板受液體壓力的面積的大小不等，前后泵腔中 液體的壓強(qiáng)分布也不盡相同，因此，作用于兩蓋板上的流體壓力以及作用于吸入口的流體壓力在軸向上不能平衡，造成軸向的分力，這個(gè)軸向的分力是軸向力的主要組成部分。二是由于液體流入葉輪吸入口及從葉輪出口流出，其速度大小及方向均不同，液體動(dòng)量的軸向分量發(fā)生了變化。根據(jù)動(dòng)量定理，在軸向作用了一個(gè)沖力，或稱(chēng)為動(dòng)反力，這個(gè)作用在葉輪上的力也是軸向力的組成部分。對(duì)于懸臂式葉輪，由于吸入壓力與大氣壓力不同而引起軸向力，其方向視具體情況而定，對(duì)于立式離心泵，轉(zhuǎn)子的重量也是軸向力的組成部分。在大多數(shù)情況下，泵內(nèi)的軸向力值是比較大的。因此，必須設(shè)法平衡或者消除作用在葉輪上的軸向力，否則，它將使轉(zhuǎn)子竄動(dòng)甚至與固定零件接觸，造成零部件損壞，如果止推軸襯能可靠地受軸向推力，這將是最有效的解決方法。但由于軸向力通常較大，用止推軸襯來(lái)平衡就會(huì)使結(jié)構(gòu)復(fù)雜。所以，最好的辦法是用水力方法來(lái)平衡部分或者是全部軸向力。但是，按目前的觀點(diǎn)，只有在降低離心泵效率的情況下才能做到這一點(diǎn)。在單級(jí)離心泵內(nèi)，通常采用下述兩種方法之一來(lái)減小或者是消除軸向推力，第一種方法是在單吸葉輪后蓋板上也設(shè)密封環(huán)，這樣在葉輪背面形成一個(gè)平衡室，室內(nèi)壓力通過(guò)后蓋板上的平衡孔或者專(zhuān)用的回水管與葉輪入口壓力平衡，平衡孔總面積或卸荷管斷面應(yīng)比密封環(huán)間隙面積大四倍。采用卸荷管的方法在結(jié)構(gòu)上比采用平衡孔的方法要好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用平衡孔后流經(jīng)后蓋板上的平衡孔的液體流動(dòng)方向與葉輪入口處液流的方向相反，破壞了葉輪入口處的液流分布。著兩種方法都會(huì)增加容積損失。為了保證完全軸向力，還必須采取一定的措施。第二種法是在后蓋板上加背葉片，當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，用背葉片減小葉輪和泵體間腔室內(nèi)的壓力。很明顯，第一種方法會(huì)使泵的容積損失增加一倍，而在密封環(huán)磨損時(shí)，容積損失還要加大。第二種方法需要一定的附加功率，此附加功率并不隨時(shí)間變化，對(duì)輸送含有固體雜質(zhì)的流體的流體來(lái)說(shuō)，這種方法比第一種方法更為經(jīng)濟(jì)而有效。采用背葉片平衡軸向力需要消耗一些功率，但是通常認(rèn)為這個(gè)功率值不會(huì)超過(guò)采用平衡孔所產(chǎn)生的泄露量而消耗的功率。該功率值與背葉片外徑的平方成正比，與背葉片的平均寬度成正比。因此，為了達(dá)到同樣的平衡，希望適當(dāng)?shù)販p小背葉片的外徑而增加其寬度，為了減小背葉片消耗的功率，計(jì)算中的背葉片的寬度可以事先給定。通過(guò)分析軸向力產(chǎn)生的原因及理論計(jì)算方法，闡明了要從理論上準(zhǔn)確計(jì)算離心泵的軸向力在目前還是可能的?，F(xiàn)行的一些計(jì)算公式是在經(jīng)過(guò)適當(dāng)簡(jiǎn)化后得出的，雖然它們各自在不同側(cè)面突出了問(wèn)題的主要方面，但均不能準(zhǔn)確的表達(dá)軸向力，只能對(duì)軸向力的大小做出大小的估計(jì)。用背葉片平衡軸向力的公式同樣是如此，也是建立在 許多假設(shè)和經(jīng)驗(yàn)的公式上的，同樣不能精確的描述背葉片平衡軸向力的真實(shí)情況。因此只能用實(shí)驗(yàn)研究測(cè)量其準(zhǔn)確性。第4章 離心泵主要零部件的強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)于離心泵的零件，特別是對(duì)過(guò)流部件來(lái)說(shuō)，耐汽蝕、沖刷化學(xué)腐蝕和電腐蝕也是十分重要的。因此要進(jìn)行校核，但由于泵的一些零部件形狀不規(guī)則用一般的材料力學(xué)的公式難以解決這些零部件的強(qiáng)度和剛度問(wèn)題。在工作過(guò)程中，離心泵零件受外力的作用，使零件產(chǎn)生變形和破壞，而零件依靠自身的尺寸和材料性能來(lái)反抗變形和破壞。一般，把零件抵抗變形的能力叫剛度，把零件抵抗破壞的能力叫做強(qiáng)度。為了提高泵的使用性能和壽命，應(yīng)該盡量使這些尺寸大些，但另一方面，在實(shí)際中，又希望泵的零件盡可能的小，而且成本低，所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中， 要滿(mǎn)足這兩方面的矛盾，合理的確定離心泵的零件的尺寸和材料，這樣既滿(mǎn)足要求，又可以合理的使用材料的。葉輪的強(qiáng)度可以分為葉輪蓋板的強(qiáng)度、葉片強(qiáng)度和輪轂強(qiáng)度的計(jì)算離心泵不斷的向高速化方向發(fā)展，當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速提高后，葉輪因離心力而產(chǎn)生的應(yīng)力也隨之提高，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)一定的數(shù)值后，就會(huì)導(dǎo)致葉輪的損壞。在計(jì)算的過(guò)程中可以把葉輪簡(jiǎn)化為一個(gè)圓盤(pán)（即將葉片對(duì)葉輪概板的影響忽略不計(jì)）。計(jì)算分析表明，對(duì)于旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)來(lái)說(shuō)，圓周方向的應(yīng)力應(yīng)該是主要的，葉輪圓周方向的速度于圓周方向的應(yīng)力近似的滿(mǎn)足以下的關(guān)系： =104