【文章內(nèi)容簡介】 水?dāng)嗝嫘纬删€重合，有時不重合。進口邊與三條流線的交點 a 、 b 、 c 三點的過水?dāng)嗝娌煌? （ 3） 葉片進口角的確定 葉片進口角 2? 是葉輪主要幾何參數(shù)，對泵的性能參數(shù)、水力效率和特性曲線的形狀有重要影響。常用的范圍是 2 18 ~ 40? ? ? ?，增大 2? 角，在相同流向下葉輪出口速度增大，壓水室的水力損失增大，并且在非設(shè)計流量下沖擊損失增大，容易 使 特性曲線出現(xiàn)駝峰。 本次設(shè)計取 2 ? ??。 計算出口速度 出口圓周速度： 22 3 . 1 4 0 . 2 9 8 1 4 5 0 2 2 . 6 2 m /s6 0 6 0Dnu ? ??? ? ? 出口軸面 排擠系數(shù)： 222022 2c o t 6 4 c o t 2 2 . 51 ( ) 1 1 ( ) 0 . 9 3 3s in 21 9 8 3 . 1 4 s in 9 0ZD ?? ??? ??? ? ? ? ? ??? 出口軸面速度： 2 2 2 2 0 . 1 1 1 2 . 8 2 2 m /s0 . 9 8 0 . 2 9 8 0 . 0 4 6 3 . 1 4 0 . 9 3 3m v Qv Db? ??? ? ?? ? ? ? 出口圓周分速度： 2 2 9 . 8 2 2 9 . 5 3 /2 2 . 6 2Tu gHv m su ?? ? ? 17 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 無窮葉片出口圓周分速度： 2 2 9 . 8 3 6 1 5 . 6 m /s2 2 . 6 2Tu gHv u ?? ?? ? ? 葉片進口圓周速度： 11 3 . 1 4 0 . 0 9 8 1 4 5 0 7 . 4 4 ( / )6 0 6 0aa Dnu m s? ??? ? ? 11 3 . 1 4 0 . 0 8 4 1 4 5 0 6 . 3 8 ( / )6 0 6 0bb Dnu m s? ??? ? ? 11 3 . 1 4 0 . 0 6 8 1 4 5 0 5 . 1 6 ( / )6 0 6 0cc Dnu m s? ??? ? ? 作葉片進口邊并計算葉片進口速度 葉片進口邊在平面上的投影在 同 一個軸面上的為好。但是也可以不在一個軸面投影圖 上 ，在葉輪的軸面投影上作葉片的進口邊，應(yīng)盡量使葉片進口邊之間的幾條流線趨于相等。進口邊 和流線夾角最好是直角。葉片進口邊軸面投影的形狀，從鑄造的角度出發(fā)，最好為一直線或是 有一曲率的圓弧。葉片進口邊向吸入口方向適當(dāng)延伸，以提高葉輪的抗汽蝕性能，并能使泵性能曲線上出現(xiàn)駝峰的可能性減小，并要求所做的進口邊應(yīng)使前后蓋板的長度不能相差太大，否 則容易產(chǎn)生二此回流。作圖時應(yīng)考慮以上的綜合因素，并參照比轉(zhuǎn)速相近的模型，作出出口邊。 （ 1） 作葉片進口邊并計算葉片進口速度 21 2 2 3. 14 0. 07 1 0. 07 4 0. 03 30 12A c A AF R b m?? ? ? ? ? ? 21 2 2 3. 14 0. 07 7 0. 07 0 0. 03 38 66B c B BF R b m?? ? ? ? ? ? 21 2 2 3. 14 0. 08 2 0. 07 2 0. 03 70 96C c C CF R b m?? ? ? ? ? ? （ 2） 計算進口角 假設(shè) 1 ? ? 1 11 0 . 1 1 1 3 . 8 2 /0 . 9 8 0 . 0 3 3 0 . 8 9mA v A AQv m sF? ?? ? ??? 1113 .8 239。 0 .5 1 37 .4 4mAAAvtg u? ? ? ? 1 39。 8 27 11 39。A? ? ? ? ? 11 39。 27 11 39。 1 15 39。 28 26 39。 ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 取 1 1539。?? ? ? 2211111c o t 6 2 . 5 c o t 2 8 . 4 31 1 ( ) 1 1 ( ) 0 . 8 9 5s in 9 8 3 . 1 4 s in 7 5AAAAZD ????? ??? ? ? ? ? ? ? ? 與假定的 1 ? ? 相符。 18 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 11117 . 4 4ta n ta n ta n 2 8 . 4 2 0 . 6 6 36 . 0 7ABABuu??? ? ? ? ? 得 01 ? ? 111 1 7 . 4 4ta n ta n ta n 2 8 . 4 3 0 . 7 8 15 . 1 6ACA Cuu??? ? ? ? ? 得 01 ? ? B流線葉片進口排擠系數(shù)： 2211111c o t 6 2 . 5 c o t 3 3 . 5 71 1 ( ) 1 1 ( ) 0 . 8 9 1s in 1 8 0 3 . 1 4 s in 8 2BBBBZD ??? ?? ??? ? ? ? ? ? ? B流線軸面進口速速： 1 11 0 . 1 1 1 3 . 7 1 ( / )0 . 9 8 0 . 0 3 3 4 0 . 8 9 1mB v B BQv m sF? ?? ? ??? B流線葉片進口液流角： 1113 .7 139。 0 .5 86 .3 8mBBBvtg u? ? ? ? 1 39。 ? ?? B流線葉片進口沖角： 1 1 1 39。 B B? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? C流線葉片進口排擠系數(shù)： 2211111 c o t 6 2 . 5 c o t 3 7 . 9 71 1 ( ) 1 1 ( ) 0 . 8 8 6s in 6 8 3 . 1 4 s in 9 0CCCCZD ???? ? ??? ? ? ? ? ? ? C流線軸面進口速度 ： 1 11 0 . 1 1 1 3 . 4 2 ( / )0 . 9 8 0 . 0 3 7 1 0 . 8 8 6mC v C CQv m sF? ?? ? ??? C流線葉片進口液流角： 1113 .4 239。 0 .6 65 .1 6mCCCvtg u? ? ? ? 1 39。 ? ?? C流線葉片進口沖角： 1 1 1 39。 C C? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 一般來說， ?? 應(yīng)該采用正沖角，能夠減小排擠，增大過流能力，減小葉片彎曲，增加葉片進口過流面積，且采用正沖角，在設(shè)計流量下，液體在葉片進口背面產(chǎn)生脫流。因為背面 是葉輪流 道的低壓側(cè)，在這里形成的旋 渦不容易向高壓側(cè)擴散，因而旋渦 是 穩(wěn)定的、局部的、對汽蝕影響較小。采用正沖角，還能改善在大流量下的工作條件，即泵在大流量下運轉(zhuǎn)，則應(yīng)選擇較大正沖角。 19 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 葉片 繪型 所謂葉片繪型就是畫葉片。為此，應(yīng)當(dāng)在幾個流面上畫出流線（葉片骨線），然后按一定規(guī)律把這些流線串起來，變成了無厚度的葉片。畫葉片有兩種方法，作圖法和解析法。在本次設(shè)計中，采用保角變換法進行葉片繪型。 繪型原理：在一流面上，其上有一條流線。用一組夾角為 ?? 的軸面和一組 垂直 軸線的平面去截流面，使之在流 面上構(gòu)成小扇形格網(wǎng)，并且令小扇形的軸面長度 S? ，和圓周方向上的長度 u? 相等。當(dāng)所分的這些小扇形足夠小時， 則 可以把流面上的曲面扇形，近似看作是小平面正方形。流面上的小扇形從進口到出口逐漸增大。 所謂保角變換，顧名思義，就是保證空間上流線與圓周方向的角度不變的變換。在平面上的展開流線只要求其與圓周方向上的夾角和空間流線的角度對應(yīng)相等。展開流線的長度和形狀則于實際流線可能不相同。因此只在相似，而不追求相同?？梢栽O(shè)想把流面展開成圓柱 面，然后把圓柱面沿母線切開，展開成平面。由此可見，空間流線穿過流面上小扇形，將扇形兩邊分別切成兩段，相應(yīng)的流線在平面方格網(wǎng)上，把正方形兩邊分別切成成比例的兩段，由相似的關(guān)系，則對應(yīng)的角度相等，即保持角度不變，變換到（平面和軸面投影）上。 因為所有繪制扭曲葉片的方法，均適宜 于 繪制圓柱葉片，故以扭曲葉片為例進行敘述。 ① 沿軸面流線分點 分點的實質(zhì)就是在流面上畫特征線，組成扇形格網(wǎng)。因為流面可以用軸面圖和平面圖表示，因此，分點在軸面圖上沿以條流線（相當(dāng)于一個流面）進行。流面就是軸對稱 的，一個流面的全部軸面流線均相同，所以只要分相應(yīng)的 一 條軸面流線，就等于在整個流面上繪出了方格網(wǎng)。 流線分點的方法很多，現(xiàn)在介紹兩種： a)逐點計算法： ru ?? 2360??? 式中 ： ?? —— 任取的兩軸面間的夾角，一般取 3 ~ 5?? ? ? ? ，取的角度越小，分的點就越多； r —— 流面上的扇形中心（軸面流線兩分點中間 ）的半徑。 分點的方法是葉輪出口，沿軸面流線任意取，量出 s? 段中點的半徑 r ，按照ru ?? 2360??? 計算 u? 。如果算得的等于預(yù)先取的，則分點是正確的。若 u? 不等于 20 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 s? ，重新取 s? ，再算 u? 直到兩者相等。 繼而 ，從分得的點起 ，再 分第 2,3,4……點， 這種方法的缺點是容易產(chǎn)生積累誤差。 b)作圖分點法： 在軸面投影圖旁，畫兩條夾角等于 ?? 的射線。這兩條射線表示夾角為 ?? 的兩個軸面。與逐點計算分點法相同，一般取 3 ~ 5?? ? ? ? 。從出口開始，先試取 s? ，若 s? 的中點與半徑對應(yīng)的兩條射線間的弧長 u? ，與試取的 s? 相等，則分點是正確的，如果不是相等的，就逐 次 逼近，直到 s? = u? 為止。第 1 點確定以后，用 同樣的方法分第 4…… 點。當(dāng)流線平行軸線時， u? 不變，用對應(yīng)的 s? 截取流線即可， 各流線用相同的 ?? 分點。 ② 畫展開流面（平面方格網(wǎng)） 在其上繪制流線，因為保角變化法繪型時基于局部相似，而不追求局部相等，所以幾個流面可以用一個平面方格網(wǎng)代替。方格網(wǎng)的大小任意選取，橫線表示軸面流線的相應(yīng)分點，豎線表示夾角為對應(yīng)分點所用 ?? 的軸面，畫出方格網(wǎng)并把特征線進行編號。而后在其上繪制流線，通常先畫中間流線。流線在方格網(wǎng)上的位置應(yīng)該與相應(yīng)軸面流線分點序號相對應(yīng)。進出口角度應(yīng)與預(yù)先確定好的值相符，包角大小可以靈活掌握。型線的形狀極為重要，不理想時，應(yīng)該堅決修 改。必要時，可以改變?nèi)~片進口邊的位置，包角的大小等。 進口邊在方格網(wǎng)中位于同一豎線上，進口邊的三點位于同一條 0 豎線上，表示進口邊位于同一軸面上，一般離心泵進出口邊都位于同一軸面上。 離心泵繪型的流 線不理想時，進出口邊均可不位于同一軸面上，如何 布置 ，主要 由方格網(wǎng)上流線的形狀和下步所述的軸面截線形狀的好壞來決定， 如圖 26 所示。 圖 26 流線分點 21 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 ③ 畫軸面截線 在方格網(wǎng)中畫出的三條流線，就是葉片的三條型線。用軸面（相當(dāng)于方格網(wǎng)中的豎線）去截這三條流線，相當(dāng)于用軸面去截葉片，所 截三點的連線，時一條軸面截線，把方格網(wǎng)中的每隔一定的角度的豎線和三條流線的交點，對應(yīng)于編號 4…… 的位置，用插入法分別 插 到軸面投影圖相應(yīng)的三條流線上，把所得 的 點連成光滑 的 曲 線，就得到葉片的軸面截線。軸面截線應(yīng)該光滑，按照一定的規(guī)律變化， 軸面截線和流線的夾角 ? 最好接近 90? ，一 般 不要小于 60? 。 ? 角太小，蓋 板和葉片的真實夾角 ? 過小，就會帶來鑄造困難、排擠嚴重和過水?dāng)嗝嫘螤畈涣? （濕周增長）等缺點。 ? 角可按照公式 cot cot cos? ? ?? 進行計算。 ④ 葉片加厚 方格網(wǎng)保角變換繪型，一般在軸面投影圖上按照軸面截線所得 的 軸面截線為骨線向兩邊加厚，或認為 是 工作面向背面加厚。沿軸面流線方向的軸面厚度 mS 按照下式計算： 221 ta n c o tc o sm SS ? ? ??? ? ? ? 圖 27 流面展開方格網(wǎng)和葉片厚度變化規(guī)律 繪制葉片木模圖 繪制步驟： 22 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 1） 在葉片的軸面裁剪圖上，做垂直于葉輪的垂線 11， 22…… 這些垂線實際上就是一些垂直于葉輪軸心線的平面，通常稱為割面或者等高面。它們于葉片的交線就是葉片的木模截面。 如果從葉輪入口方向看，葉輪為逆時針方向旋轉(zhuǎn)。我們就把葉片工作面的木模截線畫在平面投影圖的右側(cè)，把背面的木模截線畫在投影圖的左側(cè)。本此設(shè)計的葉輪為逆時針方向旋轉(zhuǎn)，直線 11， 22…… 是 等距離的，但也 可以不是等距離?？丛O(shè)計者的需要，葉片扭曲較大處距離式可以取小一些。 （ 2） 以 O 點為圓心作葉輪外圓，并在其中做中心角為 ?? 的軸面投影圖的 0、Ⅰ 、 Ⅱ…… 。 （ 3） 將沿后蓋板處的葉片工作面，背面與后蓋板的交線，以及前蓋板處的葉片工作面與前蓋板的交線投影到 0 點垂直線的左部，又將沿前蓋板處