離心泵設(shè)計(jì)教程

1、離心泵設(shè)計(jì)教程目 錄第一部分 葉輪水力設(shè)計(jì)4一、概述4二、設(shè)計(jì)題目4三、設(shè)計(jì)計(jì)算步驟41.確定泵的進(jìn)出口直徑42.汽蝕計(jì)算53.比轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)算64.效率計(jì)算65.確定軸功率76.初步確定葉輪主要尺寸87.精算葉輪外徑98.第二次精算葉輪外徑119.繪制葉輪軸面投影圖1110.流線分段1411.繪制軸面截線1812.葉片加厚1813.葉片水力性能校驗(yàn)1914.繪制木模圖2015.完成設(shè)計(jì)22第二部分 壓水室水力設(shè)計(jì)22一、壓水室的類型和作用原理22二、螺旋形壓水室的設(shè)計(jì)22三、徑向式導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)計(jì)算26第三部分 平衡盤工作原理設(shè)計(jì)28一、設(shè)計(jì)步驟28二、軸向力的產(chǎn)生28三、軸向力平衡29四、平衡盤結(jié)

2、構(gòu)29五、平衡盤平衡原理29六、平衡盤的靈敏度30七、平衡盤設(shè)計(jì)步驟30八、平衡盤設(shè)計(jì)31第四部分 附錄33第一部分 葉輪水力設(shè)計(jì)一、概述葉輪是泵的核心部分。泵的性能、效率、抗汽蝕性能、特性曲線的形狀，均與葉輪的水力設(shè)計(jì)有重要關(guān)系。我們將通過一個(gè)葉輪設(shè)計(jì)實(shí)例（以方格網(wǎng)保角變換繪型）來學(xué)習(xí)離心泵葉輪水力設(shè)計(jì)。流程圖二、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)的第一步就是分析設(shè)計(jì)題目。通常，提供的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和要求包括：1.流量Q，單位： 2.揚(yáng)程H，單位：m 3.轉(zhuǎn)速n，單位：rpm （轉(zhuǎn)/分）4.效率，要求達(dá)到的效率 5.介質(zhì)：溫度、重度、含雜質(zhì)情況、腐蝕性等6.裝置汽蝕余量：或給定幾何吸入高度7.特性曲線：要求平坦、陡降，

3、允許有駝峰(中高)等本教程采用的實(shí)例如下：設(shè)計(jì)參數(shù)：Q12升秒=0.012 ； H18.5米； n2970轉(zhuǎn)分； 5米。三、設(shè)計(jì)計(jì)算步驟1.確定泵的進(jìn)出口直徑泵的進(jìn)出口如右圖所示，不要與葉輪的進(jìn)出口混淆了。l 泵進(jìn)口直徑結(jié)果取標(biāo)準(zhǔn)值75mm；泵吸入口的流速一般取為3m/s左右。從制造方便考慮，大型泵的流速取大些，以減小泵的體積，提高過流能力。而從提高泵的抗汽蝕性能考慮，應(yīng)減小吸入流速；此處下標(biāo)s表示的是suction（吸入）的意思l 泵出口直徑，故結(jié)果取75mm；出口直徑，對于低揚(yáng)程泵，可取與吸入口徑相同。高揚(yáng)程泵，為減小泵的體積和排出管直徑，可小于吸入口徑，一般?。?；此處下標(biāo)d表示的是dis

4、charge(排出)的意思l 泵進(jìn)口速度由于進(jìn)出口直徑都取了標(biāo)準(zhǔn)值，所以和都有所變化，需要重新計(jì)算。l 泵出口速度進(jìn)出口直徑相同，所以速度也相同， = = 2.7 m/s.2.汽蝕計(jì)算提高泵的轉(zhuǎn)速受到汽蝕條件的限制，從汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)公式可知，轉(zhuǎn)速n和汽蝕基本參數(shù)和C有確定的關(guān)系。按汽蝕條件確定泵轉(zhuǎn)速的方法，是選擇C值，按給定的裝置汽蝕余量或幾何安裝高度，計(jì)算汽蝕條件允許的轉(zhuǎn)速，所采用的轉(zhuǎn)速應(yīng)小于汽蝕條件允許的轉(zhuǎn)速。l 相關(guān)知識-汽蝕水力機(jī)械特有的一種現(xiàn)象。當(dāng)流道中局部液流壓力降低到接近某極限值(目前多以液體在該溫度下的汽化壓力作為極限值)時(shí)，液流中就開始發(fā)生空(汽)泡，這些充滿著氣體或蒸汽的空泡很

5、快膨脹、擴(kuò)大并隨液流至壓力較高的地方后又迅速凝縮、潰滅。液流中空泡的發(fā)生、擴(kuò)大、漬滅過程涉及許多物理、化學(xué)現(xiàn)象，會(huì)有噪音，振動(dòng)甚至對流道材料產(chǎn)生侵蝕作用(汽蝕)。以上這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為汽蝕現(xiàn)象l 裝置汽蝕余量假定=0.5m，常溫清水=0.24ml 泵汽蝕余量l 汽蝕允許轉(zhuǎn)速一般的清水泵C值大致在8001000左右，此處取C=800；取n=2970，符合汽蝕條件。3.比轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)算l 相關(guān)知識-比轉(zhuǎn)數(shù)在設(shè)計(jì)制造水泵時(shí)，為了將具有各種各樣流量、楊程的水泵進(jìn)行比較，我們就將某一臺泵的實(shí)際尺寸，幾何相似地縮小為標(biāo)準(zhǔn)泵，此標(biāo)準(zhǔn)泵應(yīng)該滿足流量為75升秒， 揚(yáng)程為1米。 此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)泵的轉(zhuǎn)數(shù)就是實(shí)際水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)。比轉(zhuǎn)

6、數(shù)是從相似理論中引出來的一個(gè)綜合性參數(shù)，它說明著流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)數(shù)之間的相互關(guān)系。同一臺水泵，在不同的工況下具有不同的比轉(zhuǎn)數(shù)。一般是取最高效率工況時(shí)的比轉(zhuǎn)數(shù)做為水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)。本例中，在150250的范圍，泵的效率最好，當(dāng)60時(shí)，泵的效率顯著下降；采用單吸葉輪過大時(shí)，可考慮改用雙吸，反之采用雙吸過小時(shí)，可考慮改用單吸葉輪；泵的特性曲線形狀也和有關(guān)。4.效率計(jì)算l 相關(guān)知識-泵內(nèi)能量損失泵在把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為所抽送液體能量的過程中，伴有各種損失，如右圖所示。其中機(jī)械損失中還包括了葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，其蓋板外側(cè)及外緣與介質(zhì)摩擦引起的圓盤損失，所以，相應(yīng)有：總效率=水力效率容積效率機(jī)械效率l 水力效率：選取l 容積

7、效率l 機(jī)械效率圓盤損失效率，假定軸承填料損失為2%，則m=0.93l 總效率：=hvm=0.850.970.93=0.765.確定軸功率泵軸的直徑應(yīng)按照強(qiáng)度（拉、壓、彎、扭）和剛度（撓度）及臨界轉(zhuǎn)速條件確定。因?yàn)榕ぞ厥潜米钪饕妮d荷，開始設(shè)計(jì)時(shí)首先按扭矩確定泵軸的最小直徑，通常是聯(lián)軸器處的軸徑。l 軸功率l 配套功率N=KN=1.22.86=3.43kW （K是工況變化系數(shù)，取1.1-1.2）l 扭矩l 最小軸徑是泵軸材料的許用切應(yīng)力(單位：)對于普通優(yōu)質(zhì)碳鋼可取=，對于合金鋼= 6.初步確定葉輪主要尺寸 葉輪主要尺寸參數(shù)示意圖(左為穿軸葉輪，右為懸臂葉輪)其中：葉輪進(jìn)口直徑，葉片進(jìn)口直徑，

8、葉輪輪轂直徑，葉輪出口直徑，葉輪出口寬度和葉片數(shù)Z葉輪進(jìn)口幾何參數(shù)對汽蝕具有重要影響，葉輪出口幾何參數(shù)對性能（H, Q）具有重要影響，而兩者對效率均有影響。l 葉輪進(jìn)口直徑因?yàn)橛械娜~輪有輪轂，有的沒有輪轂，為從研究問題中排除輪轂的影響，即考慮一般情況，引出葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑。按以為半徑的圓管斷面積等于葉輪進(jìn)口去掉輪轂的有效面積。下面先計(jì)算進(jìn)口當(dāng)量直徑，的選擇(對大多數(shù)泵取3.5-4.0)：主要考慮效率3.5-4.0，主要考慮汽蝕5.0-5.5，兼顧效率和汽蝕4.0-5.0再計(jì)算葉輪進(jìn)口直徑（此處輪轂直徑為0）l 葉輪出口寬度根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料l 葉輪外徑l 葉片出口角：取l 葉片數(shù)按照比轉(zhuǎn)數(shù)選擇葉片數(shù)

9、30-4545-6060-120120-300Z8-107-86-74-6所以本例中選取Z=67.精算葉輪外徑l 葉片出口排擠系數(shù),選=3mm，假定=90,已知Z=6，D=130mml 理論揚(yáng)程l 有限葉片數(shù)修正系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)有限葉片數(shù)修正系數(shù)p=0.30.45，此處p取0.436 方法二1. 先按照初步尺寸確定軸面投影圖 2. 計(jì)算葉片修正系數(shù)其中0.65-0.85為a，a與泵的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：導(dǎo)葉式壓水室0.6，渦殼式壓水室0.65-0.85環(huán)形壓水室0.85-1.03. 計(jì)算靜矩4. 計(jì)算有限葉片修正系數(shù)l 無窮葉片數(shù)理論揚(yáng)程l 出口軸面速度l 出口圓周速度l 出口直徑所以需要進(jìn)行

10、第二次精算（要求誤差,其正沖角為。沖角的范圍通常為39。采用正沖角能提高抗汽蝕性能，并且對效率影響不大。 所以，進(jìn)口角。下面是計(jì)算的數(shù)據(jù)流圖：前面我們已經(jīng)畫出了葉片進(jìn)口邊，它可能不在同一個(gè)過水?dāng)嗝嫔?，如圖所示，進(jìn)口邊與三條流線的交點(diǎn)a、b、c三點(diǎn)的過水?dāng)嗝娌煌?我們依據(jù)前面介紹的方法作出過這三點(diǎn)的過水?dāng)嗝嫘纬删€，然后測量和計(jì)算出三點(diǎn)的過水?dāng)嗝婷娣e： 計(jì)算三點(diǎn)的進(jìn)口圓周速度： 計(jì)算A流線的葉片進(jìn)口角：，試取=0.80（）驗(yàn)證是否符合，是計(jì)算點(diǎn)葉片的真實(shí)厚度（參見葉片加厚部分），是計(jì)算點(diǎn)軸面截線和軸面流線的夾角，一般6090，此處由軸面圖假定70：可知與原先試取值一致。 計(jì)算B、C流線的葉片進(jìn)口

11、角：由圖假定80，85，葉片進(jìn)口軸面速度：葉片進(jìn)口液流角：葉片進(jìn)口沖角：l 確定包角一般包角，與成反比，必要時(shí)可以超出此范圍。l 在方格網(wǎng)上繪流線一般入口邊a、b、c都取在同一軸面上，即在方格網(wǎng)的同一條縱線上(縱線0)。出口邊a、b、c亦取在同一軸面上，即使a、b、c匯交于一點(diǎn)。按葉片包角確定出口邊在橫座標(biāo)上的位置，通過a、b、c和a、b、c(此三點(diǎn)重合)作葉片入口安放角和出口安放角。首先作出中間流線的葉片入口角度線和出口角度線，兩線相交于一點(diǎn)b，使AB,見下面的演示，若滿足不了此要求，可修改出口邊在橫線上的位置(即修改葉片包角)，直至滿足AB為止。當(dāng)出口邊定好位置后，我們就可以進(jìn)行葉片型線的

12、繪制工作。這三條型線的繪制，最好用彈性較好的薄鋼尺或鋼鋸條，彎摺其兩端使與型線的入、出口安放角相等，按鋼尺自然形成的曲線繪出。在上述AB的條件下，可以保證中間流線是一條角度均勻變化的曲線，若繪出的前、后流線角度變化很不平緩時(shí)，應(yīng)修改葉片入口邊在軸面投影圖上的位置(包括徑向位置和入口邊相對軸線的角度位置)，再繪制葉片型線，直到符合要求為止。11.繪制軸面截線在方格網(wǎng)中畫出的三條流線，就是葉片表面的三條型線。用軸面(相當(dāng)于方格網(wǎng)的豎線)去截這三條流線，相當(dāng)于用軸面去戴葉片，所截三點(diǎn)的連線是一條軸面截線。把方格網(wǎng)中每隔一定角度的豎線和三條流線的交點(diǎn)，對應(yīng)編號1、 2、 3的位置，用插入法分別點(diǎn)到軸面

13、投影圖相應(yīng)的三條流線上，把所得點(diǎn)連成光滑的曲線，就得到葉片的軸面截線。軸面截線應(yīng)光滑，按一定規(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(shí)夾角過小，會(huì)帶來鑄造困難、排擠嚴(yán)重和過水?dāng)嗝嫘螤畈涣嫉热秉c(diǎn)。12.葉片加厚方格網(wǎng)保角變換繪型，一般在軸面投影圖上按軸面截線進(jìn)行加厚。加厚時(shí)，可以認(rèn)為前面所得的軸面截線為骨線向兩邊加厚，或認(rèn)為是工作面向背面加厚。沿軸面流線方向的軸面厚度，按下式計(jì)算：為了作圖方便，通常給定真實(shí)厚度或流面厚度S沿軸面的變化規(guī)律（如圖例） ，一般取等厚的部分為全長的2/32/5，頭部削尖（三條流線可用一個(gè)厚度變化規(guī)律）。葉片厚度變化規(guī)律角從方

14、格網(wǎng)流線中量得。葉片厚度進(jìn)出口一般按工藝要求給定，最大厚度距進(jìn)出口在全長的40%左右。厚度可按流線型變化，或選擇翼型厚度的變化規(guī)律。葉片厚度可列表進(jìn)行計(jì)算：軸面0IIVVIIIXXIS2.52.83333a流線21222122302452250.9340.9270.9340.9230.9070.9062.6833.213.253.313.315b流線24252434244024462452250.910.9090.9030.90750.9070.9062.753.083.303.3053.313.315c流線27402829282452250.8850.8830.87460.8830.9070

15、.9062.823.173.433.43.313.315*實(shí)際計(jì)算中應(yīng)當(dāng)包括全部軸面，這里只計(jì)算了部分軸面。把算得的厚度，按流線和軸面截線的，點(diǎn)到軸面圖中，光滑連接。因?yàn)槿~片的凸面是工作面，用軸面截葉片，工作面的軸面截線在上面，背面在下面。 依據(jù)上面所列數(shù)據(jù)表作出的圖形如右，紅色的虛線就是加厚的線，與對應(yīng)的軸面截線一起就表示出了具有厚度的葉片。 13.葉片水力性能校驗(yàn)我們通過作圖法得到的葉片繪型有很大的任意性，有必要檢查相對速度w和速度矩沿流線的變化情況，計(jì)算表如下，以a流線為例，b、c流線速度變化計(jì)算從略。0IIIVVIVIIIXXIIcm00.40.450.60.71.050.552121

16、402140214523245525sin0.35840.36920.36920.37050.39070.42130.4226tg0.38390.39720.39720.39890.42450.46460.4663cm01.081.221.621.792.491.32cm01.082.303.925.718.209.52Scm0.250.2750.30.30.30.30.3cm0.6980.7450.8130.8100.7680.7120.710rcm3.53.74.054.55.26.26.70.810.810.810.830.860.8810.9F4142434546.849.850.5m

17、/s372364355332307.5282272m/s1088115012601400161719302083m/s1182353675688931324150010.369.879.618.967.876.686.430.04130.08700.14850.25600.46400.82151.0000根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)可以作出以下圖形：14.繪制木模圖高比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪的葉片形狀常是扭曲的，要把空間扭曲葉片畫在平面圖上，就要借助于葉片剪裁圖（即葉片木模圖）。木模圖的基本原理與地圖上等高線的道理是相同的。1. 畫出具有軸面截線并已加了厚度的軸面投影圖； 2. 在葉輪的軸面截線圖上，作垂直于葉輪軸心線的直

18、線，這些直線實(shí)質(zhì)上就是一些垂直于葉輪軸心線的平面，通常稱為割面或等高面，它們與葉片的交線就是葉片的模型截線。 直線是等距離的，但亦可不等，視設(shè)計(jì)需要而定，葉片扭曲較大處，距離可取小一些； 3. 根據(jù)D、d畫葉輪平面圖，并作出與軸面投影圖上軸面截線相對應(yīng)軸向截面； 4. 在平面圖上先畫出葉片與后蓋板交線的投影，然后再作模型截面與葉片相交的投影（注意旋轉(zhuǎn)方向，這里從葉輪吸入口方向看，為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）。 下面請看簡單演示：應(yīng)列出截線座標(biāo)表，便于我們作圖，也便于別人看圖葉片工作面軸面截線至葉輪軸心線距離軸面0IIVVIIIXXI中間流線2832.539485767前蓋板流線353842.54957.56

19、7后蓋板流線232937.547.557671-12-2323-3293642494-427334048.557.5675-52531394857676-624303847.556.5677-72329.537.5葉片背面軸面截線至葉輪軸心線距離軸面0IIVVIIIXXI中間流線26.5303644.553.563.5前蓋板流線3536.54045.55464后蓋板流線20.526.5344453.5641-1332-229.5363-326.5323945.54-42430374554645-522.528.53644.553.563.56-62127354453.5647-726.634.

20、64415.完成設(shè)計(jì)葉輪設(shè)計(jì)至此已經(jīng)接近尾聲，這時(shí)候，我們應(yīng)該：反復(fù)檢查錯(cuò)漏，整理圖紙，注意保持卷面整潔；寫設(shè)計(jì)說明書（可參照范本格式書寫）；整理設(shè)計(jì)日記，可以積累經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)自己不足之處完成以上工作后，恭喜你，葉輪設(shè)計(jì)完成了第二部分 壓水室水力設(shè)計(jì)一、壓水室的類型和作用原理1. 壓水室的定義壓水室是指葉輪出口到泵出口法蘭的過流部分。對節(jié)段式多級泵是葉輪出口到次級葉輪進(jìn)口前。對水平中開泵則是到過渡流道之前。2. 壓水室的類型 3. 壓水室的作用：以最小的損失將葉輪中流出的高速液體收集起來，引向次級葉輪或泵的出口；消除液流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，把液流的這部分旋轉(zhuǎn)動(dòng)能盡可能轉(zhuǎn)化為壓力能；降低液流的流速，以減小

21、壓力管路中的損失或適合下一級葉輪吸入口的要求。4. 特別注意：壓水室的設(shè)計(jì)，其水力損失較大，約占整臺泵水力損失的一半左右。二、螺旋形壓水室的設(shè)計(jì)1. 螺旋形壓水室特點(diǎn)：螺旋形壓水室又稱渦殼，是離心泵用得最廣泛的壓水室之一，它可以用于單級軸向吸入式泵、單級雙吸式以及多級水平中開式泵。 優(yōu)點(diǎn)：制造比較方便，泵性能曲線高效區(qū)域比較寬，車削葉輪后泵的效率變化比較小。缺點(diǎn)：但渦殼泵在非設(shè)計(jì)工況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生不平衡的徑向力。2. 螺旋形壓水室的設(shè)計(jì)假定渦殼的各斷面的高度b是相等的，即b=const，此時(shí)可將蝸殼中的流動(dòng)視為位于中心處的渦和匯共同誘導(dǎo)的平面流動(dòng)。如渦的強(qiáng)度為，匯的強(qiáng)度為Q。于是渦匯誘導(dǎo)的水流復(fù)勢

22、函數(shù)為：，以 代入上式，得，分出虛部，得到流函數(shù)的表達(dá)，令const，即 或，流線方程為上式為一等角螺線方程，即流線為等角螺線。因此將蝸殼設(shè)計(jì)為等角螺線的形狀，可使蝸殼內(nèi)的水力損失最小。由等角螺線的性質(zhì)可知，等角螺線與任意半徑向量的夾角為常數(shù)，即：實(shí)際上泵的渦殼的斷面大都不是等高度的，因而嚴(yán)格的說其中的流線不是等角螺線。但上述軸對稱有勢流動(dòng)的假設(shè)和以速度矩作為理論基礎(chǔ)的渦殼計(jì)算方法，實(shí)際證明效果良好，故得到廣泛應(yīng)用3. 螺旋形壓水室的設(shè)計(jì)要求 壓出室要收集葉輪流出的液體并送往壓力管路或下一級葉輪吸入口。螺旋形壓出室在螺旋線部分后面加一擴(kuò)散管，擴(kuò)散管后接壓力管路或流道。 壓出室把液流送往壓力管路

23、時(shí)，應(yīng)消除液流的速度環(huán)量，液流在進(jìn)入壓力管路后不應(yīng)旋轉(zhuǎn)。這一要求對螺旋形壓水室自然滿足。 在螺旋形壓出室后加裝擴(kuò)散管可以進(jìn)一步的降低液體的流速，將速度能轉(zhuǎn)換為壓力能。 良好的設(shè)計(jì)可以保證在設(shè)計(jì)工況時(shí)，液體從葉輪中流入壓水室不產(chǎn)生撞擊損失4. 螺旋形壓水室斷面的設(shè)計(jì)計(jì)算 l 基圓D3 ，一般大泵取小值，小泵取大值。 如果基圓取得太小，在大流量時(shí)泵舌處容易產(chǎn)生汽蝕，引起振動(dòng)。l 渦室入口寬度b3 用葉輪出口寬度b2加葉輪前后蓋板厚度，再按結(jié)構(gòu)需要加必要的間隙即可。渦室入口寬度對泵性能沒有明顯的影響，但取得略寬些可以改善葉輪和渦室的對中性。l 舌角3 舌角是在渦室第面的0點(diǎn)（及渦室螺旋線的起始點(diǎn)）處

24、，螺旋線的切線與基圓切線間的夾角。為了使液體無沖擊的從葉輪進(jìn)入渦室，一般取3等于葉輪出口絕對速度的液流角。l 泵舌安放角在理論上泵舌應(yīng)該在第斷面的基圓上D3上，但這樣做會(huì)使泵舌與葉輪間的間隙過小，易產(chǎn)生振動(dòng)，并且泵舌也太薄。所以將泵舌沿渦室螺旋線移動(dòng)，此角即為泵舌安放角。ns 40 60 80 130 180 220 280 360 10 15 20 25 30 38 45 45在取泵舌安放角時(shí)，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)安排的可能性，一般應(yīng)使泵舌處的圓角半徑r為22.5 毫米左右。l 渦室斷面面積的確定 渦室斷面面積對泵性能影響很大，對同一個(gè)葉輪，如果渦室斷面面積過小，流量揚(yáng)程曲線變陡，最高效率點(diǎn)向小流量

25、方向移動(dòng)，效率降低；如果渦室斷面過大，則流量揚(yáng)程比較平坦，最高效率點(diǎn)向大流量方向移動(dòng)，效率也較低，但在數(shù)值上要比渦室面積過小時(shí)降低值要少。 （1） 渦室中的流速： （2） 渦室最大斷面（即第斷面）處的面積: （3） 渦殼各斷面面積： l 擴(kuò)散管 液體離開渦室后進(jìn)入擴(kuò)散管，在擴(kuò)散管中，一部分動(dòng)能變?yōu)閴耗?。擴(kuò)散管末段為泵的吐出口，與吐出管路相接。所以吐出口直徑應(yīng)該按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的管徑選取。為了盡量減少在擴(kuò)散時(shí)的水力損失，擴(kuò)散管的擴(kuò)散角一般取610。5. 螺旋形渦室的繪制 l 有了以上尺寸，就可以繪制圖紙。在繪型時(shí)，既要考慮計(jì)算時(shí)所選定的尺寸，又要考慮到結(jié)構(gòu)安排的可能性。l 其他斷面的繪制過程與上述

26、見斷面的繪制過程完全一樣，見下圖。繪圖時(shí)要注意下述事項(xiàng)：為便于繪制斷面、比較各斷面的形狀和識圖方便起見，八個(gè)斷面可繪制在一起；而為了圖面清晰，各個(gè)斷面可只繪出一半。蝸形體外壁如系弧線，則其圓弧半徑R8、R7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(huì)增大隔舌與葉輪之間的間隙，影響泵的性能。斷面高度H8、H7，圓角半徑r8、r7，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H8、H7、H6H1的數(shù)值是等差的，h1不小于b32，如圖中斷面面積與計(jì)算值不符，則以調(diào)整斷面高度月H8、H7較為方便。l 蝸形體平面圖的繪制：l 綜合圖三、徑向式導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)計(jì)算1.主要步驟

27、 2.徑向式導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)計(jì)算 段式多級泵中，從葉輪出來的液體靠導(dǎo)葉收集并輸送到下一級葉輪的進(jìn)口。因此對導(dǎo)葉總的要求是：在其收集和輸送液體的過程中損失最小，并使液體均勻地進(jìn)入下一級葉輪。目前在分段式多級泵中，多采用徑向式導(dǎo)葉和流道式導(dǎo)葉。徑向式導(dǎo)葉由正導(dǎo)葉、彎道和反導(dǎo)葉三部分組成。正導(dǎo)葉包括螺旋線部分(下圖AB段)和擴(kuò)被段部分(下圖BC段)。螺旋線部分主要是收集液體，其設(shè)計(jì)原理與蝸形體設(shè)計(jì)原理相同。擴(kuò)散段部分用來減小液流速度，即將液體一部分速度能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽员銣p少液體至下級葉輪進(jìn)口過程中的水力損失。彎道(下圖CD段)的作用在于改變液流的方向，使之產(chǎn)生納向遠(yuǎn)動(dòng)和向心運(yùn)動(dòng)。反導(dǎo)葉部分(下圖DE段)

28、在于使從彎道出來的液體均勻地流入下一級葉輪進(jìn)口，控制下一級葉輪進(jìn)口的液流預(yù)旋(即可用來消除預(yù)旋，亦可用來保證一定的預(yù)旋)。導(dǎo)葉的水力損失在多級泵中占的比例較大，合理設(shè)計(jì)導(dǎo)葉十分重要。l 基圓直徑D3 ，基圓取得太大會(huì)降低泵的效率。l 導(dǎo)葉入口角3 導(dǎo)葉入口角就是導(dǎo)葉在入口處的切線與基圓D3切線間的夾角。一般3在816范圍內(nèi)。 l 導(dǎo)葉入口寬度b3 ，確定b3時(shí)不但要考慮到應(yīng)有的間隙和制造誤差，而且要考慮到轉(zhuǎn)子可能的軸向串動(dòng)。l 導(dǎo)葉喉部面積和形狀導(dǎo)葉喉部就是導(dǎo)葉擴(kuò)散段的入口，為了確定導(dǎo)葉喉部面積先應(yīng)確定導(dǎo)葉喉部速度。 ，導(dǎo)葉喉部尺寸為導(dǎo)葉葉片數(shù)，一般取47片。設(shè)計(jì)時(shí)選取適當(dāng)?shù)膶?dǎo)葉葉片數(shù)，以保證

29、a 3b 3。選取導(dǎo)葉葉片數(shù)時(shí)還應(yīng)注意盡量使導(dǎo)葉葉片數(shù)與葉輪葉片數(shù)互為質(zhì)數(shù)，以免發(fā)生共振。l 導(dǎo)葉入口厚度S導(dǎo)葉入口厚度主要由鑄造工藝性和材料的強(qiáng)度確定，對鑄鐵的導(dǎo)葉一般取S35毫米。鑄鋼的導(dǎo)葉一般取S47毫米l 導(dǎo)葉擴(kuò)散角一般取擴(kuò)散段的擴(kuò)散角714。擴(kuò)散角取得太大容易產(chǎn)生旋渦，增加水力損失。擴(kuò)散角取得太小則增大泵的徑向尺寸。l 導(dǎo)葉擴(kuò)散段長度，導(dǎo)葉外徑 l 反導(dǎo)葉入口角5液體離開導(dǎo)葉擴(kuò)散段后，經(jīng)一環(huán)形空間進(jìn)入反導(dǎo)葉，反導(dǎo)葉的入口角一般等于液體離開擴(kuò)散段時(shí)的出口角或有增大5左右的沖角。l 反導(dǎo)葉葉片數(shù) 一般取反導(dǎo)葉葉片數(shù)與導(dǎo)葉葉片數(shù)相等。但也可以根據(jù)具體情況有所增減。l 反導(dǎo)葉出口角反導(dǎo)葉出口

30、角一般取90，有時(shí)為了得到完全下降的性能曲線而將反導(dǎo)葉出口角取為6090，以使液體進(jìn)入下級葉輪時(shí)有一個(gè)不大的預(yù)旋。第三部分 平衡盤工作原理設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)步驟二、軸向力的產(chǎn)生水泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在其轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生一個(gè)很大的軸向力，力的方向與軸心線重合。對于稍大的泵 ，特別是高壓多級泵，此力是非常大的，泵的軸承很難承受這樣大的走向力。因此在泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須想辦法平衡此力。1. 泵葉輪前后蓋板受液體壓力的面積大小不等。前后泵腔中壓力的大小分布也不盡相同。因此，作用于兩蓋板上的液體壓力以及作用于吸入口的液體壓力在軸向不能平衡，造成一個(gè)軸向力。2. 液體流從葉輪吸入口流入，從葉輪出口流出，速度的大小和方向均不相

31、同，液體動(dòng)量的軸向分量發(fā)生變化。因此，根據(jù)動(dòng)量定理，在軸向作用了一個(gè)沖力。3. 對于立式泵，轉(zhuǎn)子的重量也使軸向力的一部分。三、軸向力平衡l 開平衡孔或設(shè)平衡管l 使用雙吸式葉輪l 葉輪的副葉片l 多級泵葉輪對稱布置平衡軸向力l 節(jié)段式多級泵采用平衡鼓平衡軸向力l 平衡盤裝置l 平衡鼓與平衡盤聯(lián)合作用l 浮動(dòng)葉輪四、平衡盤結(jié)構(gòu) 平衡盤裝置中有兩個(gè)間隙，一個(gè)是輪轂（或軸套）與泵體之間有一個(gè)徑向間隙b1，另一個(gè)是平衡盤端面與泵體之間的軸向間隙b2，平衡盤的后面平衡室用連通管和吸入口連通.五、平衡盤平衡原理 徑向間隙前的壓力就是末級葉輪后蓋板下部的壓力p3，通過徑向間隙b1后下降為p4，有經(jīng)過軸向間隙b2下降為p5，而平衡盤后面下部的壓力為p6，接近泵吸入口的壓力。平衡盤前后的壓差p4p6在平衡盤上產(chǎn)生一個(gè)向后的推力，這個(gè)力就叫平衡力，方向與葉輪上的軸向力方向相反。如果AF,轉(zhuǎn)子左移,結(jié)果使平很盤徑向間隙b2減小,因此平衡盤水力阻力加大,泄漏量減小,于是平衡力F很快變大,重新達(dá)到A=F.如果AF,轉(zhuǎn)子右移,結(jié)果使平很盤徑向間隙b2增大,因此平衡盤水力阻力減小,泄漏量減小,于是平衡力F