【文章內(nèi)容簡介】 計算當(dāng)為時，誤差在2%之內(nèi)，所以被修正為，并且確定葉輪出口直徑D2=150mm。即得出，D2=150mm，=，Dj=68mm，dh=45mm，b2=5mm。 葉輪軸面投影圖的繪制根據(jù)求出的尺寸DDj 、dh和b2，參考相近比轉(zhuǎn)速ns的葉輪圖紙，繪制葉輪的軸面投影。見圖41。圖41 葉輪軸面投影圖 葉片繪型對于比轉(zhuǎn)速ns小的離心泵，葉輪、葉片幾乎全部在軸面流道的徑向部分，其進(jìn)口邊均在同一個軸截面上，而且各流線葉片進(jìn)口三角形基本相同，葉片扭曲很小，可按圓柱形葉片設(shè)計那樣繪型。圓柱形葉片的繪型比較簡單，制造也很方便，但由于進(jìn)口邊來流一般不完全是徑向的，特別是對于前蓋流線，進(jìn)口邊往往處于軸面流拐彎處，葉片的安放角與相對水流角會有較大的差別，造成較大的沖擊損失。一般說比轉(zhuǎn)速小于90的泵，可采用圓柱形葉片，比轉(zhuǎn)速大于90的采用三位扭曲葉片。出于鑄造要求，有些比轉(zhuǎn)速大于90的離心泵，也采用圓柱形葉片。圓柱形葉片可直接在平面圖上繪型，葉片骨線可用一個圓弧或多個圓弧畫成，本次設(shè)計采用兩段圓弧。見圖42。作圖步驟：1） 作出葉輪Dj和D2；2） 作中間圓，其直徑 mm (415)并計算d=Dj處得葉片安放角 (416)3） 作半徑OA，由A點作AB，使。4） 作半徑OC，使，并與圓弧Di相交與C；5） 過A、C點作直線，并于Di交于另一點D。6） 連線半徑OD，做直線DE，使，并與直線AB交于E點；7） 以E點為圓心以EA為半徑作圓弧，此圓弧必經(jīng)過D點；8） 作半徑OF，使,并與D1圓交于點F；9） 過D、F點作直線，并與D1圓交于另一點G。10)作半徑OG，作直線GH，使，并與DE線交于點H；11)以H為圓心，以O(shè)H為半徑作圓弧，此圓弧必通過G點；12)以E和H為圓心，分別以為半徑作弧，并適當(dāng)削圓葉片進(jìn)口，即得圓柱形葉片形狀。其中為葉片真實厚度。圖42 葉片第5章 壓水室的水力設(shè)計 壓水室的作用1）將葉輪中流出的液體收集起來送往下一級葉輪或管路系統(tǒng)；2）降低液體的流速，實現(xiàn)動能到壓能的轉(zhuǎn)化，并可減小液體往下一級葉輪或管路系統(tǒng)中的損失。3）消除液體流出葉輪后的旋轉(zhuǎn)運動，以避免由于這種旋轉(zhuǎn)運動那個帶來的水力損失。為達(dá)到上述要求，壓水室在設(shè)計中要做到：1）壓水式的水力損失占整個泵中的損失的很大一部分，為此壓水室中的水力損失應(yīng)盡量小；2）盡可能使水流量軸對稱，提高泵運行的穩(wěn)定性；3）具有足夠的強(qiáng)度，較好的經(jīng)濟(jì)性及公益性，并考慮到泵布置的要求。蝸形體的斷面形狀主要有梯形、矩形和圓形。1）梯形斷面：梯形斷面結(jié)構(gòu)簡單，水力性能好，是蝸形體斷面中用的最廣的一種。2）矩形斷面：矩形斷面具有與梯形斷面相同的優(yōu)點，適用于各種ns的泵上。它的工藝性最好，且斷面比較容易打磨或加工，用于材料為鑄造收最不易光潔的鋼或不銹鋼而又要求很光潔的蝸形體上是最適宜的。由于這種斷面是等寬的，所以徑向尺寸比梯形斷面要略大一些。3）圓形斷面：如果葉輪出口后即是圓形斷面，中間沒有過渡區(qū)，則由于圓形斷面在葉輪出口處突然擴(kuò)大，這對泵的水力性能是不利的。圓形斷面的優(yōu)點是在蝸形體受壓后，受力情況比上面兩種斷面要好。因此這種斷面適用于大型的額壓力高一些的泵上，這種情況下，液體出了葉輪后經(jīng)過擴(kuò)散導(dǎo)葉再進(jìn)入圓形斷面。本次設(shè)計采用蝸形體，斷面形狀為梯形斷面。 蝸型體的計算 基圓直徑的確定基圓直徑D3可按式540[5]計算mm (51)綜合考慮取mm。 蝸型體進(jìn)口寬度計算進(jìn)口寬度b3可按式541[5]計算 mm (52) 舌角舌角可按式542[5] (53) 隔舌起始角 一般將通過隔舌起點（即蝸形線與基圓相交的點）的斷面稱為0斷面，Ⅷ斷面與0斷面之間的夾角稱為隔舌起始角。理論上隔舌起點應(yīng)放在Ⅷ斷面的基圓上，但是泵的ns增加后，蝸形體中的速度減慢，蝸形體斷面面積增加，徑向尺寸增加，會使隔舌變得很薄，或影響蝸形體擴(kuò)散管在此區(qū)域的形狀。因此ns增大后，也應(yīng)適當(dāng)增加。值可參考表54[5]選取。表51 隔舌起始ns30~8090~130140~220230~360通過查表54[5],綜合考慮選取。 蝸形體各斷面面積的計算計算蝸形體各斷面面積時，是把蝸形體中的圓周方向平均速度看作常數(shù)來設(shè)計的。計算時先根據(jù)ns在圖533[5]查的K3,按式543[5]求出各斷面中的平均速度。 m/s (54)式中 ——蝸形體各斷面中的平均速度（m/s）； H——泵的揚(yáng)程（m）； g——重力加速度，g=10m/s2； K3——速度系數(shù)，由圖533[5]中查得。通過查表533[5]可得K3=。通過Ⅷ斷面的流量按式544[5]計算。QⅧ=m3/h (55)式中 ——隔舌起始角（度）； Q——泵的揚(yáng)程（m/s）。Ⅷ斷面面積由式545[5]得。FⅧ= QⅧ/= (56) 擴(kuò)散管的計算蝸形體擴(kuò)散管部分的作用在于降低泵壓出口的液流速度，使液體一部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能，減少壓出管路的水力損失。擴(kuò)散管的進(jìn)口可看做是蝸形體的Ⅷ斷面，其出口時泵的壓出口。設(shè)計計算擴(kuò)散管的長度L和壓出口直徑Dy時，原則上長度L應(yīng)盡可能小，并應(yīng)照顧到泵壓出口法蘭尺寸符合法蘭標(biāo)準(zhǔn)，法蘭位置適當(dāng)，便于加工和裝拆法蘭螺栓。另外，為了減小擴(kuò)散損失，擴(kuò)散角應(yīng)在的范圍內(nèi)。根據(jù)結(jié)構(gòu)選定擴(kuò)散管長度L=140mm，由公式548[5]算出Ⅷ斷面當(dāng)量直徑DⅧ DⅧ=(4FⅧ/π)1/2 =（）1/2= (57)綜合考慮，擴(kuò)散管當(dāng)量擴(kuò)散角，壓出口直徑Dy可由547[5]變形計算 + DⅧ=mm (58)壓出口直徑Dy= 蝸形體的繪型先確定基圓直徑D3和蝸形體進(jìn)口寬度b3，以b3為底邊，作等腰梯形，此梯形的二斜邊的斜度應(yīng)符合，并令其面積略大于Ⅷ斷面面積AⅧ，然后將梯形圓角的取大一些，使圓角后的梯形面積等于Ⅷ斷面的計算面積AⅧ，Ⅷ斷面即算作成。繪圖時要注意下述事項：為便于繪制斷面、比較各斷面的形狀和識圖方便起見，八個斷面可繪制在一起；而為了圖面清晰，各個斷面可只繪出一半。蝸形體外壁如系弧線，則其圓弧半徑RR、R6……應(yīng)隨斷面包角的減小而有規(guī)律的增大，且應(yīng)使O斷面處為直線。否則會增大隔舌與葉輪之間的間隙，影響泵的性能。斷面高度HH7……，圓角半徑rr7……，側(cè)劈斜度等，均應(yīng)如前所述，隨著包角的減小而有規(guī)律的減小。一般HHH6……H1的數(shù)值是等差的，h1不小于b3／2，斷面面積與計算值不符，則以調(diào)整斷面高度月HH7…較為方便。梯形斷面見圖51。蝸型體平面圖見圖52。圖51 梯形斷面圖52 蝸型體平面圖第6章 吸水室的設(shè)計 吸水室尺寸確定離心泵吸水室是指泵進(jìn)口法蘭至葉輪進(jìn)口前泵體的過流部分，吸入室設(shè)計的好壞影響到水泵的抗空化性能。按照吸水室的形狀可分為錐管吸水室、環(huán)形吸水室和辦螺旋形吸水室三種。本次吸水室采用錐管吸水室，如圖錐管吸水室廣泛用于單級懸臂離心泵上，其水力性能好，結(jié)構(gòu)簡單，速度分布從進(jìn)口到水泵葉輪進(jìn)口逐步均勻變化，其出口直徑與進(jìn)口直徑相同，入口直徑比出口直徑大7%~10%，而入口的經(jīng)濟(jì)流速在3m/s左右，允許錐度為，這樣就可以確定該吸水室的尺寸。錐管吸水室的進(jìn)口直徑 mm (61)綜合考慮取Ds=80mm。錐度取則吸入長度mm (62)綜合考慮，適當(dāng)加長一些，取=60mm。結(jié)構(gòu)圖見61。圖61 吸水室 第7章 徑向力軸向力及其平衡 徑向力及平衡 徑向力的產(chǎn)生采用蝸形壓水室的泵在最優(yōu)工況時，蝸室各斷面中的壓力基本上是均勻的。當(dāng)泵的流量小于最優(yōu)工況流量時蝸室中的液體流速減慢，而葉輪出口液體的絕對速度由出口速度三角形可看出大于最優(yōu)工況時的絕對速度，同時也大于蝸室中的速度，從葉輪中流出的液體不斷撞擊著蝸室中的液體，使蝸室中的液體接受能量，蝸室中的液體壓力便自隔舌開始向擴(kuò)散管進(jìn)口不斷增加。當(dāng)泵的流量大于最優(yōu)工況流量時，與上述情況相反，從葉輪中流出的液體的絕對速度小雨最優(yōu)工況時的絕對速度，也小于蝸室中的液體流速，兩種液體在蝸室中撞擊的結(jié)果，蝸室中的液體要不斷付出能量，以增加從葉輪中流出的液體的速度，這樣，蝸室中的液體壓力自隔舌至擴(kuò)散管進(jìn)口是逐漸降低的。蝸室各斷面就產(chǎn)生一個徑向力。又因為葉輪周圍液體壓力分布的不均勻，破壞了葉輪中液體的軸對稱流動，壓力大的地方液體自葉輪中流出得少，壓力小的地方液體自葉輪中流出得多。由于沿葉輪的圓周液體流出的多少不一樣，所以作用于葉輪圓周上的液體動反力也不一樣，這又引起一個徑向力。作用于葉輪上的徑向力就是上述兩個徑向力的向量和[5]。 徑向力的計算壓水室是渦室的泵，在偏離設(shè)計工況時的徑向力可按式91[5]計算N (71)式中 ——偏離設(shè)計工況時的徑向力 (N)； ——包括前、后蓋板的葉輪出口寬度，取 ＝； ——實驗系數(shù)，查取得 ＝。 徑向力的平衡由于徑向力是和葉輪的出口直徑、葉輪的出口寬度成正比。因此它的影響將隨著泵尺寸的增大而增大，同時也隨著揚(yáng)程的增加而增大[5]。本次設(shè)計的是單級單吸離心泵，單機(jī)蝸殼泵的徑向力平衡，可以采用雙蝸殼或加導(dǎo)葉來實現(xiàn)，在雙蝸殼中，每一