【導(dǎo)讀】西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書

　　

【正文】 為了減 小 泵 的 徑向尺寸，可適當(dāng)加大 b3，取 3 60b mm? 。 （ 3） 渦室隔舌安放角 0? 隔舌位于渦室螺旋線部分的始端，將螺旋線與擴散管隔開，習(xí)慣稱頭部的端面為０斷面，隔舌與第Ⅷ斷面的夾角為隔舌安放角 0? ， 0? 的大小應(yīng)保證螺旋線部分與擴散管光滑連接，并盡量減少徑向尺寸，高 sn 的泵 mv 大， ? 大。渦室外壁向徑向擴展的較大，因而取較大的 0? 角，以使形狀協(xié)調(diào) 0? 。 參 考 [4]P246表 8— 1，取 0? ＝ 20176。 （ 4） 隔舌螺旋角 0? 隔舌安放角是隔舌處內(nèi)壁與圓周方向的夾角，為了符合流動規(guī)律減少液流的撞擊，隔舌螺旋角應(yīng)等于葉輪出口稍后的絕對液體流角 3? 。 223umvvtg ?? 由 前面的計算得知： 2 /mv m s? 2 /uv m s? 3 ? ?? 得： 3 ? ?? 取 0310??? ? ? 渦室斷面形狀和各斷面面積 為了便于計算和繪圖，渦室通常?。競€彼此成 45176。的斷面，即用８個軸面切割渦室，設(shè)計時先計算第Ⅷ斷面，其他斷面以第Ⅷ斷面為 基礎(chǔ) 進行確定。根據(jù)渦室的幾種斷面形狀，梯形，矩形，任意形狀，在此選擇矩形斷面形狀進行設(shè)計計算。參 [2]，計算渦形體各斷面面積時，是把渦形體中的圓周方向平均速度看作常數(shù)來設(shè)計的，計算時應(yīng)先根據(jù) sn 查取一個系數(shù) 3kv 。參 [3]，查 3kv ，利用公式計算： ghkv v 233 ? 據(jù)參 [3] P188，查取 3 ? 得 3 0 . 4 1 5 2 9 . 8 5 0 1 2 . 9 9 /v m s? ? ? ? ? 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 流體機械畢業(yè)設(shè)計說明書 30 計算Ⅷ斷面的過流量 ⅧQ ，參 [4]，利用以下公式計算： 則 其它斷面面積可利用公式 FF? ??? ⅧⅧ 225 32 31 23 7. 6340F m m? ? ?Ⅰ 同理 ： ?Ⅱ 2mm ； ?Ⅲ 2mm ； ?Ⅳ 2mm ； ?Ⅴ 2mm ； ?Ⅵ 2mm ； 2803 4F ?Ⅶ . 2mm ； 在計算出各斷面的面積后，應(yīng)根據(jù)選定的斷面形狀推出的斷面面積計算公式，計算各斷面距離軸心線的半徑， 由于此次繪制的為矩形斷面，則： 取 r=15mm，則計算結(jié)果如下表所示： 表 矩形渦殼斷面尺寸計算表 斷面 包度ψ 計算面積 S 矩形面積 S39。 H=RΦ r3 RΦ 倒角 rΦ Ⅷ 340 Ⅶ 295 Ⅵ 250 Ⅴ 205 Ⅳ 160 Ⅲ 115 Ⅱ 70 Ⅰ 25 2233124F r rRrb?? ?????（ ）23 36 0 20 0. 04 4 12 .9 9 0. 00 32 31360F Q V m?? ? ? ?Ⅷ Ⅷ （ ） 360360 0???Ⅷ 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 流體機械畢業(yè)設(shè)計說明書 31 圖 矩形斷面 示意圖 確定擴散管的擴散角 r 和長度 L 渦形體擴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變?yōu)閴毫δ?，減少壓出管路水力損失。擴散管的進口可看作是渦形體的 ⅧⅤ 斷面 （ 見圖 ） 其出口是泵的壓出口，設(shè)計計算擴散管的長度 L 和壓出口直徑 yD 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)，便于加工拆裝螺栓，另外，為了減少擴散損失，擴散角應(yīng)在 812176。 的范圍。 考慮所設(shè)計的泵實際情況及及所選取的法蘭出口直徑， 取 擴散角 r =11176。 參 考 [4]，由于 ⅧⅤ 斷面是矩形的，而泵的壓出口為圓形，所以只能求出渦形體擴散管的當(dāng)量壓出角，其計算公式如下： LDDtg y 22 Ⅷ??? 式中： ? 為擴散管當(dāng)量擴散角，取 11r??? 176。； yD 為壓出口徑； L 為擴散管長度； ⅧR 為 ⅧⅤ 斷 面當(dāng)量直徑。 4 6 4 .2AD m m???ⅧⅧ 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 流體機械畢業(yè)設(shè)計說明書 32 取 L=241mm 則代入 22yDDtg L? ?? Ⅷ 得 : 2 2 1 1 0 .6yD tg L D m m?? ? ?Ⅷ 則 取 100yD mm? 渦室的繪形步驟 （ 1）畫第 ⅧⅤ 斷面：根據(jù)確定的 33,bD 及計算得的 ⅧR ,圓弧半徑 ?r ,可以作出ⅧⅤ 斷面圖。 （ 2）畫其它斷面圖：其它斷面圖通常畫在同一平面上 ,相當(dāng)于多斷面的軸面投影即用軸面截渦室的斷面 ,圓弧投影到一個軸面上 ,各斷面面積應(yīng)等于計算面積 .具體作法如圖壓水室水力設(shè)計圖 。 （ 3） 畫渦室平面圖： 根據(jù)計算得到的各斷面半徑 ,在平面圖上相應(yīng)的射線上點出 ,然后光滑連接所得的各點 ,得到渦室平面螺旋線 .應(yīng)注意各點應(yīng)在圓弧光滑連接 ,即后段圓弧的圓心應(yīng)當(dāng)在前一段圓弧終點延長線上 ,同時根據(jù)已知擴散管長度 、 出口直徑作出擴散管外形 ,具體圖樣如壓水室水力設(shè)計圖樣 。 圖 壓水室水力設(shè)計圖 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 流體機械畢業(yè)設(shè)計說明書 33 4 吸入室的水力設(shè)計 吸入室的介紹及作用 吸入室泛指泵進口（吸入口）到葉輪進口前的一段流道。因此， 設(shè)計 吸入室時應(yīng)該保證葉輪進口前液流分布均勻，液流運 動的速度方向符合要求。吸水室中的水力損失要比壓水室中的水力損失 小得多，因此，與壓水室相比，吸水室的作用要小一些。盡管如此，吸水室仍是水泵中不可缺少的重要部件，而且，在設(shè)計中對吸水室絕對不可以掉以輕心，這是因為吸水室設(shè)計的好壞直接影響到水泵汽蝕性能。因此，設(shè)計吸水室 時，要在水力損失最小的條件下保證： （ 1）為了創(chuàng)造在設(shè)計工況下，葉輪內(nèi)穩(wěn)定的相對運動，沿吸水室所有斷面的流速盡可能的均勻分布； （ 2）將吸入管內(nèi)的速度變?yōu)槿~輪入口所需的速度。 按照結(jié)構(gòu)，吸水室可以分為：直錐形吸水室；彎管形吸水室；環(huán)形吸水室；半螺旋形吸水室。 半螺旋形吸水室是一種廣泛應(yīng)用的吸水室的形式。主要用在單 級 雙吸式水泵，水平中開式多級泵，以及一些其它的泵上。 液體在半螺旋形吸水室中流動，將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，在葉輪進口造成一個速度環(huán)量。 所以考慮到我所設(shè) 計的泵的參數(shù)及要求，該泵吸入室采用半螺旋形吸水室。 半螺旋吸水室的計算 各斷面的面積計算 按照習(xí)慣通常從隔舌位置起，每隔 176。作一斷面，令通過隔舌斷面的編號，分別為 0，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ……Ⅷ。 0 斷面與Ⅷ斷面之間剛好為 180176。，且 0 斷面一般與水平線成 45176。的夾角。如圖 所示。經(jīng)有關(guān)試驗表明，從 0 斷面到Ⅷ斷面各斷面的液流速度基本上是相等的，且流量沿圓周方向分布，也基本上是均勻的，因此在設(shè)計八個斷面時，可以按照吸入室的平均速度來進行計算。 在進行半螺旋形吸水室的時候，可以假定沿整個圓周流量均 勻分布，這樣當(dāng)單級雙吸泵采用螺旋形吸水室，通過Ⅷ斷面的流量為： QⅧ =Q/4 Q— 為泵的設(shè)計流量 通常半螺旋形吸水室各斷面的平均流速可以按照下式確定 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 流體機械畢業(yè)設(shè)計說明書 34 0( ~ )vv? 0v 為葉輪進口速度，由葉輪設(shè)計確定。 對于雙吸泵： 0 2202 ( / )()hQv m sDd???? 所以 ： (0 .8 5 ~ 0 .9 ) 3 .8 1v ?? 取 v = m/s。 則。 因為其余斷面的面積可以按圓周方向流量均勻分布來確定。 即 ⅧAiAi 8? 所以 21 A m m??Ⅰ Ⅷ； 22 841. 88A A m m??Ⅱ Ⅷ； 23 A m m??Ⅲ Ⅷ； 24 A m m??Ⅳ Ⅷ； 25 A m m??Ⅴ Ⅷ； 26 2525 .38A A m m??Ⅵ Ⅷ ； 27 2946 .18A A m m??Ⅶ Ⅷ ； 半螺旋形吸水室： AⅨ =（ ） AⅧ =4545 2mm ； AⅩ =() AⅧ =6000 2mm ； Adj=（ Dj2） /4= 2mm ； AⅩ Ⅹ ′ =()Adj=13000 2mm ； AⅪ Ⅺ ′ =()Adj=12020 2mm ； AⅫ Ⅻ ′ =()Adj=9500 2mm 。 20 . 0 4 4 0 . 0 0 3 3 6 74 3 . 34QAmv? ? ??Ⅷ 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 流體機械畢業(yè)設(shè)計說明書 35 各斷面的徑向尺寸的計算 通常按照如下的經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取各斷面的徑向尺寸 ： 0— 0′ =（ ～ ） 0D =75mm 0′ — Ⅳ =（ ～ 1） 0D =100mm 0′ — Ⅷ =（ ～ ） 0D =130mm Ⅸ — Ⅹ =（ ～ 2） 0D =187mm 半螺旋形的繪制 （ 1）有了上述各斷面的徑向尺寸后，在如圖各射線上點出各點，并按照計算的值確定 Ⅳ，Ⅷ兩點，然后依據(jù)確定的 L、 H 與 sD 就可以確定泵吸入口在平面投影圖上的兩端點的位置。最后在確定Ⅸ，Ⅹ點的位置，將這些點用光滑曲線連接起來，即可以繪制出半螺旋形 吸入室的平面投影圖，這也就可以確定出了各斷面的徑向尺寸。 （ 2）繪制各斷面的軸截面圖。通常是將 0，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ……Ⅷ八個斷面軸截面都回轉(zhuǎn)到一個軸截面圖上，軸截面上靠近葉輪的輪廓線， 是 依據(jù)結(jié)構(gòu)（主要是泵體的壁厚 ） 確定的，遠離葉輪側(cè)的輪廓線是略向葉輪方向傾斜的圓弧線，根據(jù)計算出來的各斷面的面積及徑向尺寸，加之?dāng)嗝娴幕【€形狀就可以繪制出斷面軸截面圖。 在繪制 0，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ……Ⅷ斷面軸截面圖的同時，繪制出Ⅸ，Ⅹ兩個斷面軸截面圖，并回轉(zhuǎn)到同一截面圖中。 （ 3）繪制吸入室的中間斷面圖 依據(jù)吸水室，壓出室的布置情況，在保證 Ⅸ，Ⅹ斷面面積計算前提下，繪制出Ⅸ，Ⅹ斷面圖。 從泵吸入口到Ⅸ，Ⅹ斷面， 斷面 形狀變化很大，從圓形變換帶矩形，因此必須加中間斷面圖，同時保證斷面形狀自然過渡以保證良好的水力條件。吸入室的圖樣見吸水室的設(shè)計圖示。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 流體機械畢業(yè)設(shè)計說明書 36 圖 吸水室結(jié)構(gòu) 設(shè)計 圖 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 流體機械畢業(yè)設(shè)計說明書 37 5 結(jié)構(gòu)設(shè)計 技術(shù)設(shè)計總圖初定 在水力設(shè)計完成之后（包括吸水室，壓水室等有關(guān)尺寸有相關(guān)尺寸需要與裝配圖配合起來設(shè)計之外） ,應(yīng)該進行裝配圖的總體設(shè)計，包括泵的布置形式，零件結(jié)構(gòu)，零件型號選擇等見 [1]，比較立式，臥式兩種布置形式的泵 體結(jié)構(gòu)，為了結(jié)構(gòu)簡單，便于機組的拆裝，檢修，采用臥式布置。 泵軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在設(shè)計泵的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)該首先考慮泵軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于泵軸上所裝零件的不同就決定了泵軸的不同的軸頸系列，同時考慮到槽倒圓，倒角等。同時，軸的軸向尺寸是由零件裝配尺寸，以及零部件之間所需間隙尺寸所決定的。因此泵軸的設(shè)計只能是先確定軸的徑向尺寸。 裝配圖輪廓尺寸的的初定 裝配圖的大體輪廓，需要定出輪廓線，葉輪中心線，葉輪流道，壓水室斷面，吸水室斷面，加上泵體壁厚，葉輪蓋板的厚度。 具體尺寸參數(shù)見總裝圖。 主要 零件的選擇 對照設(shè)計裝配圖，選擇一些主要零件如下所示，但是選擇的零件主要針對標(biāo)準(zhǔn)件，及重要非標(biāo)準(zhǔn)件，其余零件可參照總裝圖： 軸承：參見 [5]，選擇深溝球軸承，型號 GB/T276946007 2個 聯(lián)軸器：參見 [1]，選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，型號 B1101662030 1個 柱銷：參見 [1]， B110166310 8個 填料 環(huán) ：參見 [1]， B21027045 2 個 填料壓蓋：參見 [1]， B21017045 2 個 以上零件的選擇只列了主要零件，對于其他沒有列出以及列 出了的、對于具體材料，查看總裝圖明細(xì)表欄。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 流體機械畢業(yè)設(shè)計說明書 38 6 泵軸的強度校核 泵軸的自重和套裝在軸上的葉輪，軸套等零件的重量，轉(zhuǎn)子的徑向力，由葉輪平衡后的剩余不平衡 力 所引起的離心力使泵 軸 彎曲。因此，泵軸是在彎矩和扭矩聯(lián)合作用下工作的。通常以扭矩聯(lián)合作用來校核泵的強度。 依據(jù)材料力學(xué)第三章強度理論，彎矩，扭矩聯(lián)合作用軸的軸頸 d 可以按照以下公式計算：