【正文】 /min）295029502950295029501480295014802950汽蝕余量（m）汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)c348450610775980660119081013304）結(jié)構(gòu)方案的選擇： =由附錄C圖213知，這樣的比轉(zhuǎn)數(shù)是有可能達(dá)到預(yù)定效率的。5）軸徑的初步計(jì)算：根據(jù)使用條件，參考附錄D，取泵軸為35號(hào)鋼，泵軸的初步計(jì)算過程：解：參考圖213，取泵的效率為=72%按公式 計(jì)算泵的軸功率=泵的計(jì)算功率可按公式 取=40參考表23，取35號(hào)鋼許用切應(yīng)力[]為450，按公式 和計(jì)算，泵軸所轉(zhuǎn)遞的扭矩為： =300泵的最小軸徑為：= = 取標(biāo)準(zhǔn)尺寸，d=25mm。303的細(xì)牙螺紋的底徑為。葉輪輪轂直徑可按公式計(jì)算，取系數(shù)=，則。 葉輪的設(shè)計(jì)計(jì)算在設(shè)計(jì)離心泵的葉輪時(shí)，因?yàn)橐紤]到泵的汽蝕性能，需要特殊設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：1）確定葉輪入口直徑：由于泵要求效率比較高，而單級(jí)泵入口已有一定的壓力，故可將泵入口速度系數(shù)盡可能取得高一些，由圖21知，可取，代入公式（22），得葉輪入口速度為：== 由圖23，取泵的容積效率，則通過葉輪的流量為：= 代入公式（24），得： =取 。7）確定葉片入口軸面速度：取葉片入口排擠系數(shù)，代入公式（28），得：8）確定葉片入口安放角：首先確定液流角，代入公式（29），得：葉片入口邊與前、后蓋板相交處的液流角分別為和。9）確定葉片厚度：此處暫取葉片厚度，在強(qiáng)度計(jì)算部分再核算葉片厚度。11）確定葉片包角：暫取，在繪型時(shí)在根據(jù)具體情況作適當(dāng)?shù)男薷摹?3）確定葉片安放角：取，在作方格網(wǎng)時(shí)，再根據(jù)具體情況進(jìn)行修改。15）確定在有限葉片時(shí)液體出口速度與圓周速度的夾角：由 由圖210知， 由公式 知， 其中 取則由此，代入公式（220），得：液體流出葉輪的絕對(duì)速度為：3 葉輪強(qiáng)度計(jì)算葉輪強(qiáng)度計(jì)算可以分為計(jì)算葉輪蓋板強(qiáng)度、葉片強(qiáng)度和輪轂強(qiáng)度三部分，現(xiàn)分別計(jì)算如下： 葉輪蓋板強(qiáng)度計(jì)算離心泵不斷向高速化方向發(fā)展，泵轉(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)速超過一定數(shù)值后，就會(huì)導(dǎo)致葉輪破壞。計(jì)算分析表明，對(duì)旋轉(zhuǎn)圓盤來說，圓周方向的應(yīng)力是主要的，葉輪的圓周速度與圓周方向應(yīng)力（）近似地有以下關(guān)系： （31）式中 ——葉輪材料的重度（）。計(jì)算過程如下：解：計(jì)算圓周方向應(yīng)力，代入公式（31），得： 由表31知，故在時(shí)，葉輪蓋板是安全的，此時(shí)葉輪蓋板厚度由結(jié)構(gòu)和工藝要求確定。表31 葉輪材料的許用應(yīng)力 Leaf round of the material use in response to the dint材 料 名 稱熱 處 理 狀 態(tài)許用應(yīng)力[]（）HT2040退火處理ZG 25退火處理ZG1Cr13退火處理ZG2Cr13調(diào)質(zhì)處理HB 229269ZGCr18Ni12Mo2Ti固溶化處理ZG1Cr18Ni9固溶化處理ZGCr28退火處理表32 葉輪蓋板厚度 Leaf the round cover plank thickness葉輪直徑（）蓋板厚度（）4567 葉片厚度計(jì)算為了擴(kuò)大葉輪流道有效過流面積，希望葉片越薄越好；但葉片選得太薄，在鑄造工藝上有一定的困難，而且從強(qiáng)度方面考慮，葉片也需要有一定的厚度。葉片也不能選擇得太厚，葉片太厚要降低效率，惡化泵的汽蝕性能。表33 葉片厚度的經(jīng)驗(yàn)系數(shù) Leaf slice the experience coefficient of the thickness材料比 轉(zhuǎn) 數(shù)4060708090130190280系 數(shù) 鑄鐵6710鑄鋼3568葉片厚度S（mm）可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： （32）式中 ——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，與材料和比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，對(duì)鑄鐵和鑄鋼葉論，系數(shù)推薦按表33選取；——葉輪外徑（）；——單級(jí)揚(yáng)程（）；——葉片數(shù)。 輪轂強(qiáng)度計(jì)算對(duì)一般離心泵，葉輪和軸是動(dòng)配合。為了使輪轂和軸的配合不松動(dòng)，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由離心力產(chǎn)生的變形應(yīng)小于軸和葉輪配合的最小公盈。應(yīng)小于葉輪和軸配合的最小公盈，即計(jì)算過程如下：解：代入公式（33），可得離心力所引起的葉輪輪轂直徑變形量： 由公差配合表可知，軸徑為35，精度配合的最小公盈。4 葉輪的繪型葉輪的影響離心泵性能的最主要部件，葉輪的主要幾何尺寸計(jì)算完畢后，就可以進(jìn)行繪型工作。因此，準(zhǔn)確地繪型是保證葉片形狀正確的必要前提。對(duì)于低比轉(zhuǎn)數(shù)的單級(jí)單吸離心泵一般為圓柱形葉片葉輪。軸面投影就是將葉輪上的點(diǎn)按圓弧投影在某一軸面上的圖形。將軸面投影，如圖41 a ,此圖即為軸面投影圖。作軸面投影圖時(shí)，盡量參考比轉(zhuǎn)數(shù)相等、性能良好的葉輪的軸面投影圖。2） 作軸心線的垂線，使。的大小與比轉(zhuǎn)數(shù)和結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，比轉(zhuǎn)數(shù)小可以?。ǚ侄问蕉嗉?jí)泵一般?。?，高比轉(zhuǎn)數(shù)的泵（或雙吸泵）可以取，一些渦殼式泵，可以取到（圖42中線在線的左側(cè)） 。5）過點(diǎn)作軸心線的平行線，并截取。距軸心線距離為，距軸心線為。8）以適當(dāng)?shù)膱A弧和直線作成葉輪前蓋板的輪廓線，此輪廓線必須與線和葉輪入口圓相切，并通過點(diǎn)。但也有一些比轉(zhuǎn)數(shù)小于100的泵，葉片入口邊伸向吸入口。過、點(diǎn)和葉輪入口圓中心點(diǎn)作一光滑曲線，此線即為葉輪入口邊。 作葉輪平面投影圖圓柱形葉片可以用一個(gè)或幾個(gè)圓弧畫成。如圖43。4） 作半徑線，使，并與圓交于點(diǎn)。s round draw a type5） 過、點(diǎn)作直線，并與圓交于另一點(diǎn)。7） 以點(diǎn)為圓心，以為半徑作弧，此弧必通過點(diǎn)。9） 過、點(diǎn)作直線，并與圓交于另一點(diǎn)。作直線，使，并與線交于點(diǎn)。12）以和點(diǎn)為圓心、分別以和為半徑作圓弧，并適當(dāng)削尖修圓葉片入口邊，即得葉片形狀。13）以葉片數(shù)等分葉輪外徑，并用上述方法依次作其他葉片，如圖44所示。在平面投影圖流道內(nèi)作內(nèi)切圓，連接內(nèi)切圓圓心，即得流道中線。相應(yīng)的兩個(gè)內(nèi)切圓直徑的乘積，即為對(duì)應(yīng)于該半徑處的過流斷面面積。這條曲線應(yīng)該是一條直線或接近于直線的光滑曲線。再根據(jù)結(jié)構(gòu)安排的需要繪制葉輪的施工圖。但在某種情況下，為了改善葉輪入口流動(dòng)情況，雖然，也采用扭曲葉片；對(duì)鑄鋼的葉輪，有時(shí)處于鑄造工藝的要求，雖然，也還采用直葉片。剩余的幾個(gè)品種，在經(jīng)過調(diào)整葉片進(jìn)口角、出口角及前、后蓋板的曲率半徑后也基本滿足了使用要求。不但為水泵用戶解決了維修難題，同時(shí)也為用戶節(jié)約了大量資金。 5 葉輪的技術(shù)要求葉輪是離心泵的主要零部件。葉輪施工圖和技術(shù)要求如圖51。表51 徑向跳動(dòng)允差 The path grants to differ toward the flutter公 稱 尺 寸（）形 位 偏 差 精 度 等 級(jí)ⅥⅦⅧⅨ跳 動(dòng) 允 差 （） 表52 不平行度和端面跳動(dòng)允差 Degree in the gravamen line with carry noodles flutter to grant to differ公 稱 尺 寸（）形 位 偏 差 精 度 等 級(jí)ⅥⅦⅧⅨ跳 動(dòng) 允 差 （） 葉輪的形狀雖然是對(duì)稱的，但是在鑄造和加工過程中誤差總是有的，這是離心泵發(fā)生振動(dòng)的原因之一。一般離心泵葉輪的靜平衡允差建議按表53選取。s round grants to differ葉 輪 外 徑 （）葉輪最大直徑上的靜平衡允差（） 35 8101520 30 50 70 100葉輪經(jīng)靜平衡試驗(yàn)后，用切削蓋板方法消除不平衡時(shí)，切削量不得超過蓋板厚度的1/3。葉輪的第五項(xiàng)技術(shù)要求，往往容易被忽視。6 葉輪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)離心泵是一種通用機(jī)械，應(yīng)用極廣。在目前世界能源日趨緊張的形勢(shì)下，降低泵的能量損失，提高它的效率是一個(gè)更加有意義的事情。所以把對(duì)離心泵葉輪的優(yōu)化作為本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容。2）泄漏損失葉輪的密封環(huán)的泄漏量：：密封環(huán)的過流面積；：間隙兩端的壓力降；：流量系數(shù)，0．5～O．6；寫成功率形式： （62）3） 水利損失葉輪的水力損失包括兩部分：沿程損失： （63）式中 ；；：葉片長(zhǎng)度；：葉片數(shù)；：損失系數(shù)。如圖61所示。s round39。因此該法的適應(yīng)性較強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。葉輪是離心泵的主要零部件，泵工作性能的好壞，效率的高低取決于葉輪的設(shè)計(jì)狀況。本文設(shè)計(jì)的是低比轉(zhuǎn)數(shù)單級(jí)單吸輸送常溫清水的離心式水泵，在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中主要對(duì)影響離心泵性能的主要參數(shù)進(jìn)行精確設(shè)計(jì)計(jì)算，如葉輪進(jìn)、出口直徑和，葉片進(jìn)、出口寬度、葉片的進(jìn)、出口安裝角、等參數(shù)。對(duì)葉輪這些參數(shù)已經(jīng)計(jì)算完畢之后，然后對(duì)葉輪的繪型，一般低比轉(zhuǎn)數(shù)的離心泵都采用圓柱形葉片葉輪，所以在繪型時(shí)采用圓柱形葉片葉輪繪型法。因此，準(zhǔn)確地繪型是保證葉片形狀正確的必要前提。最后，對(duì)葉輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了更加合理的葉輪結(jié)構(gòu)，達(dá)到了離心泵的工作性能。無不凝聚著郭仁寧導(dǎo)師的心血和汗水，在四年的本科學(xué)習(xí)和生活期間，也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，我受益匪淺。在課題的進(jìn)行過程中，還得到了大連深藍(lán)泵業(yè)有限公司機(jī)械工程師王建民老師的支持和指導(dǎo)，大連深藍(lán)泵業(yè)有限公司的宋雙同志為我的設(shè)計(jì)提供了許多良好的建議和大量的資料。在此一并表示深切的感謝。參考文獻(xiàn)[1]《離心泵設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》編寫組編, 離心泵設(shè)計(jì)基礎(chǔ), 機(jī)械工業(yè)出版社. 1974.[2] 朱金曦, 趙敬亨, 葉輪內(nèi)固體顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡的分析計(jì)算, 水泵技術(shù), 1998，(3). 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