【正文】 依據(jù)材料力學第三章強度理論，彎矩，扭矩聯(lián)合作用軸的軸頸 d 可以按照以下公式計算： 。因此，泵軸是在彎矩和扭矩聯(lián)合作用下工作的。 主要 零件的選擇 對照設計裝配圖，選擇一些主要零件如下所示，但是選擇的零件主要針對標準件，及重要非標準件，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，查看總裝圖明細表欄。 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。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。 西華大學畢業(yè)設計說明書 流體機械畢業(yè)設計說明書 36 圖 吸水室結構 設計 圖 西華大學畢業(yè)設計說明書 流體機械畢業(yè)設計說明書 37 5 結構設計 技術設計總圖初定 在水力設計完成之后（包括吸水室，壓水室等有關尺寸有相關尺寸需要與裝配圖配合起來設計之外） ,應該進行裝配圖的總體設計，包括泵的布置形式，零件結構，零件型號選擇等見 [1]，比較立式，臥式兩種布置形式的泵 體結構，為了結構簡單，便于機組的拆裝，檢修，采用臥式布置。 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。 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。 （ 2）繪制各斷面的軸截面圖。 20 . 0 4 4 0 . 0 0 3 3 6 74 3 . 34QAmv? ? ??Ⅷ 西華大學畢業(yè)設計說明書 流體機械畢業(yè)設計說明書 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。 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。 對于雙吸泵： 0 2202 ( / )()hQv m sDd???? 所以 ： (0 .8 5 ~ 0 .9 ) 3 .8 1v ?? 取 v = m/s。經(jīng)有關試驗表明，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，因此在設計八個斷面時，可以按照吸入室的平均速度來進行計算。的夾角。 0 斷面與Ⅷ斷面之間剛好為 180176。 半螺旋吸水室的計算 各斷面的面積計算 按照習慣通常從隔舌位置起，每隔 176。 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。 半螺旋形吸水室是一種廣泛應用的吸水室的形式。因此，設計吸水室 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。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。 圖 壓水室水力設計圖 西華大學畢業(yè)設計說明書 流體機械畢業(yè)設計說明書 33 4 吸入室的水力設計 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。 （ 2）畫其它斷面圖：其它斷面圖通常畫在同一平面上 ,相當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 ,各斷面面積應等于計算面積 .具體作法如圖壓水室水力設計圖 。； yD 為壓出口徑； L 為擴散管長度； ⅧR 為 ⅧⅤ 斷 面當量直徑。 考慮所設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。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 應盡可能小，并應照顧到泵壓出口法蘭尺寸符合法蘭標準，便于加工拆裝螺栓，另外，為了減少擴散損失，擴散角應在 812176。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? ? ? ? ? 西華大學畢業(yè)設計說明書 流體機械畢業(yè)設計說明書 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。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計計算。 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。 參 考 [4]P246表 8— 1，取 0? ＝ 20176。 （ 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。參 [4]，可利用下式計算： 西華大學畢業(yè)設計說明書 流體機械畢業(yè)設計說明書 29 mmbB )10~5(22 ?? 或 223 DBb ?? 223 DBb ?? 式中 2B 為葉輪出口寬度， 2D 為葉輪外徑。 23 )~( DD ? 對于高 sn 和尺寸較小的泵取大值，反之取小值。 渦室的設計和計算 渦室的主要結構參數(shù) （ 1） 基圓半徑 3D 切于隔舌頭部的圓稱為基圓， 用 3D 表示。 第三：壓水室隨著收集流量的增加，半徑逐漸向排出口增加， uv 減小 ， v 減小，從而實現(xiàn)動能向壓能的轉(zhuǎn)換。 第一：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。 實踐中所作的螺旋形壓水室，為了減小徑向尺 寸，壓水室寬度 3b 多是擴散的，這樣可以減小 mv 、 ? 角，從而達到減小徑向尺寸的目的。 c o n stbkQRkRbQvvtgum ????22 22??? 因 Q 、 b 、 2k 為常數(shù)，所以流動的液流角保持不變，即液體從葉輪流出后的跡線是一條對稱的螺旋線，液體的流動方向 與圓周方向的夾角保持不變，這就是螺旋形壓水室對稱的由來。下面用數(shù)學公式來表示這種流動的跡線得到液體流動的軌跡后，按此軌道加作此固體壁。應遵從速度矩保持定理。考慮所設計泵的基本參數(shù)和設計要求，選擇螺旋形壓水室。葉片式壓水室一般可以單獨制造，并可以進行機械加工，但水力方面不如螺旋形壓水室理想。因此螺旋 形 壓水室為泵壓水室的首選的考慮對象，但其流道不能機械加工，尺寸形狀。 （ 4）消降液體從葉輪的流出的旋轉(zhuǎn)運動，以避免由此類造成的水力損失。 （ 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， 西華大學畢業(yè)設計說明書 流體機械畢業(yè)設計說明書 27 以減小葉輪內(nèi)的水力損失。因此，不論蝸室在軸斷面上形狀如何，都必須保證在設計流量下水流速度分布符合這一要求。 在作用 于水質(zhì)點的外力對泵軸心線力矩為零的條件下，壓水室中水流速度將有特殊的分布規(guī)律，這一規(guī)律可以由動量矩定理獲取。 水流在壓水室中流動時 ，如果作用于水流的外力對葉輪軸心線的力矩為零，水流將因慣性而實現(xiàn)自由流動，這時水流在壓水室中的水力損失為最小。螺旋形壓水室具有適應性強，效率高，高效區(qū)寬的優(yōu)點，其主要不足是過流內(nèi)表面難以機械加工。此外，由于壓水室是靜止部件，設計中也不引入相對速度的概念。 根據(jù)泵的用途不同，泵的壓水室有不同的結構形式，但它們的基本功能則是相同的：收集從葉輪中的來流，將水流送到泵出口或下一級葉輪入口；水流在葉輪出口處絕對速度比較大，在低比轉(zhuǎn)速葉輪中尤其是這樣，水流在壓水室出口的平均速度將顯著下降，這種將水流的部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能的結果，將使水流在泵出口管路中的水力損失減小。獲得能量的水流沿葉輪圓周流出后，將進入泵的壓水室。一般不引入相對速度來研究其流動。） 作葉片進 、出 口速 度三角形 在前面的設計計算中，得到了各流線上的葉片的進出口流速，軸面流速，圓周速度，以及葉片的進出口液流角或出口角，加之葉片出口的圓周分速度，則可以作出進出口速度三角形 。 西華大學畢業(yè)設計說明書 流體機械畢業(yè)設計說明書 25 圖 葉片木模圖 （ 注：在制造葉輪模型時，常常直接利用葉片木模裁剪圖，因此，應在箔尺上量取葉片裁剪圖的尺寸，如果沒有箔尺，鑄鐵葉輪的所有尺寸應該加 1%～ %作為收縮量。 （ 4）作模型截線：在葉片的軸面投影圖上， 33 割面截葉片背面的 0、Ⅰ、Ⅱ軸面截線于 a、 b、 c 三點，它們到軸心線距離分別為 cba RRR , 在平面投影圖上以 0 為圓心，以 cba RRR , 為半徑畫弧交于 0、Ⅰ、Ⅱ軸面投影線于 a、 b、 c 三點，將 a、 b、 c三點光滑連接，就可以得到割面 1— 1截葉片背面的模型截線。它們與葉片的入口和出口邊在平面圖上投影。 （ 2）以 O 點為圓心作葉輪外圓，并在其中做中心角為 ?? 的軸面投影線 0、Ⅰ 、Ⅱ……。本次設計的葉輪為逆時針方向旋轉(zhuǎn)，直線 1— 1， 2— 2……是等距離的，但也可以不是等距離。 如果從葉輪入口方向看，葉輪為逆時針方向旋轉(zhuǎn)。） cosβ c σ mc=S/cosβ c(mm) 西華大學畢業(yè)設計說明書 流體機械畢業(yè)設計說明書 24 繪制葉片木模圖 繪制步驟： （ 1）在葉片的軸面裁剪圖上，做垂直于葉輪線的 垂線 1— 1， 2— 2……，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。） cosβ a σ ma=S/cosβ a(mm) B流線 β b（176。 其它流線的厚度可以類似算出，小泵各流線可以取相同的厚度，大泵應考慮拔模，從后蓋板向前蓋板厚度遞減，因為葉片通常向后蓋板方向拔模 。一般小泵葉片進口流面厚度（或根據(jù)工藝允許的真實厚度算的流面厚度）約為了 mm2 ,最大厚度為 mm5~4 。通常，最大 厚 度在離進口為葉片全長 1/3— 1/2 處。沿軸面流線方向的軸面厚度 ms 按照下式計算： 式中 S— 流面厚度； ? —— 真實厚度。一般不要小于 60176。軸面截線應該光滑，按照一定規(guī)律變化。必要時，可改變?nèi)~片進口邊的位置，包角的大小等。進出口角度應與預先確定的值相符，包角大小可以靈活掌握。而后在其上繪制流線，通常先畫中間流線。 （ 2）畫展開流面（平面方格網(wǎng)）并在其上繪制流線 因為保角變換法繪型是基于局部相似，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。當流線平行軸線時， u? 不變，用對應的 s? 截取流線即可。 若 s