泵的設計(呂凱文 史康寧)

1、呂凱文 史康寧電壓電壓V功率功率W最大揚程最大揚程m最大流量最大流量l/min轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速rpm葉輪直徑葉輪直徑mm1210510450030呂凱文 史康寧問題一：如何確定設計參數(shù)？呂凱文 史康寧設計參數(shù)和要求 揚程 H=5m 流量 轉(zhuǎn)速 n=4500r/min 裝置汽蝕余量（題中未給出，暫不考慮） 效率（對效率的要求） 對特性曲線的要求（一般要求無駝峰）4310/ min1.667 10/vqLms呂凱文 史康寧確定泵的總體結(jié)構(gòu)形式和泵的進出口直徑 1. 進口直徑選取原則：2.泵出口直徑 ssvQD4sdD)7 . 01 (D 泵的進口流速需要自己選取，進行試算吧？呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧計

2、算比轉(zhuǎn)數(shù)ns，確定水力方案 4 .6365. 34/3HQnns呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧估算泵的效率呂凱文 史康寧水力效率 739. 0lg0835. 013nQh呂凱文 史康寧容積效率 959. 068. 0113/2svn（該容積效率為只考慮葉輪前密封環(huán)的泄漏，對于有平衡孔、級間泄漏和平衡盤泄漏的情況，容積效率還要相應降低 ）呂凱文 史康寧機械效率 88. 0)100(107. 016/7smn泵的總效率 669. 0mvh呂凱文 史康寧軸功率和原動機功率 WQHgN21.12W65.142 . 1NNc應該需要調(diào)整功率的大小吧？呂凱文 史康寧軸徑和輪轂直徑的確定 泵軸直徑的確定應按強

3、度、剛度和臨界轉(zhuǎn)速等情況確定。由于扭矩是泵主要的載荷，開始設計時首先按扭矩來確定泵軸的最小直徑，最小直徑一般位于聯(lián)軸節(jié)處。 3 2 . 0nMd nN1055. 9Mc3n呂凱文 史康寧根據(jù)軸各段的結(jié)構(gòu)工藝要求，確定葉輪處的軸徑dB和輪轂直徑dh。一般 Bhdd)4 . 12 . 1 (呂凱文 史康寧畫草圖時應注意以下幾點：各軸段應采用標準直徑 軸上的螺紋一般采用標準細牙螺紋，其內(nèi)徑應等于或大于螺紋前軸段的直徑 軸定位凸肩一般為12毫米 呂凱文 史康寧 葉輪進口直徑D0 葉片進口直徑D1 葉輪輪轂直徑dh 葉片進口角1 葉輪出口直徑D2 葉輪出口寬度b2 葉片出口角2 葉片數(shù)z 葉片包角。 確

4、定葉輪的主要幾何參數(shù)呂凱文 史康寧葉輪進口直徑D0的確定 因為有的葉輪有輪轂，有的葉輪沒有輪轂，為了研究問題方便，引入當量直徑De以排除輪轂的影響。 2h202edDD30enQKD 呂凱文 史康寧 主要考慮泵的效率時 K0=3.54.0 兼顧效率和汽蝕時 K0=4.05.0 主要考慮汽蝕時 K0=5.05.5 呂凱文 史康寧葉輪出口直徑D2的初步計算 葉輪外徑D2和葉片出口2等出口幾何參數(shù)，是影響泵楊程的最重要的因素。 32D2nQKD 式中式中 2/1s2D)100n(35. 9K呂凱文 史康寧葉輪出口寬度b2的計算和選擇 32b2nQKb 式中 6/5s2b)100n(64. 0K呂凱文

5、 史康寧葉片數(shù)的計算和選擇 呂凱文 史康寧葉片數(shù)可按比轉(zhuǎn)數(shù)選擇 ns3045456060120120300Z810786746呂凱文 史康寧2siner13Z21m對于低比數(shù)離心葉輪 2sinrrrr5 . 6Z211212計算公式呂凱文 史康寧確定葉輪尺寸的其它速度系數(shù)由相似原理，可以寫出速度系數(shù)的一般表達式： 常數(shù)3nDQ3nQKD 呂凱文 史康寧速度v和n、D成比例有： 32QnKvv由 常數(shù)22DnH3nHKD 或 3n2gHKD gHKvv2呂凱文 史康寧利用上述公式、比轉(zhuǎn)數(shù)的大小、并借助經(jīng)驗公式可以計算出泵相應的尺寸 gHKvv2000v4QKD02260DvugHKuu222gH

6、Kvmm222222bmvvDQ呂凱文 史康寧葉輪外徑或葉片出口角的精確計算 前述確定葉輪外徑的計算方法中，速度系數(shù)是按一般情況（22.5）得出的。在設計泵時，可以選用不同的參數(shù)的組合，這時就增加了速度系數(shù)的近似性。因為是主要的尺寸，按速度系數(shù)法確定后，最好以此為基礎進行精確計算。呂凱文 史康寧由基本方程式gvuvuHuuT1122由出口速度三角形2222tgvuvmu所以 112222)(umTvutgvuguH整理后，得 01122222TumgHvuutgvu呂凱文 史康寧解上面的方程，得 11222222)2(2uTmmvugHtgvtgvu由可求得為 nuD2260呂凱文 史康寧對于

7、離心泵，一般先選再計算；2222umvuvtg112uTuvuugHv呂凱文 史康寧葉片進口安放角的確定 葉片進口安放角大于液流角，采用正沖角 。1. 進口安放角的計算 由吸水室的結(jié)構(gòu)確定。對直錐形吸水室；對螺旋形吸水室，可按經(jīng)驗公式確定各流線的1值。 1u11m1vuvtg呂凱文 史康寧32urnQmvK式中0.0550.08，n小取小值。 葉片進口軸面速度 11v1mkFQv211111111u1)sinctg(1DZ1sinDZS1DZS1k呂凱文 史康寧葉片出口安放角和出口三角形 離心泵一般是先選擇葉片出口角。 混流泵一般按葉片出口處液流符合vur常數(shù)的方法來確定出口角。計算時先按揚程

8、計算出中間流線的vur，進而求出其它流線的vu。 呂凱文 史康寧2222umvuvtg222kFQvvm22222222222)sin(11sin11ctgDZDZSDZSku呂凱文 史康寧葉片厚度和角度及其幾何關系 呂凱文 史康寧流面厚度S 在流面上葉片垂線間的距離為流面厚度。 圓周厚度 流面厚度在圓周方向的分量稱為圓周厚度。 sinSSu呂凱文 史康寧軸面厚度 流面厚度在軸面方向的分量稱為軸面厚度。 conSSm徑向厚度 軸面厚度在平面圖上的投影長度為平面圖上的徑向厚度。 sinmrSS 呂凱文 史康寧葉片真實厚度與圓周厚度之間的關系： 葉片垂直葉片的面圓周方向Su呂凱文 史康寧葉片真實厚

9、度與圓周厚度之間的關系： sinuSsintgtg葉片真實厚度與流面厚度之間的關系： sinScosctgctg呂凱文 史康寧葉片各厚度與角度之間的關系： 222cos11sinctgctgS22222222222sin1)sincos1 (1sincoscossin1sinsinctgctgctgctgSSu222221coscos1cosctgtgctgSSmsin1sin22ctgtgSSmr呂凱文 史康寧 確定葉片厚度。也可用經(jīng)驗公式估算 （mm） 式中，H為泵的揚程（m）；D2為葉輪外直徑（m）；A為經(jīng)驗系數(shù)，與和材料有關， 12zHADsn60708090130190280鑄鐵、銅

10、3.23.54.04.56710鋼3.43.23.43.5568sn呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧問題二：葉輪型式如何確定？呂凱文 史康寧 前向式葉輪：結(jié)構(gòu)小，重量輕，投資少，流道擴散度大，壓出室能頭轉(zhuǎn)化損失大，防磨損和積垢性能差，易發(fā)生過載問題，效率較低，下降慢 徑向式葉輪：防磨損和積垢性能好 后向式葉輪：克服管道阻力性能好，效率后向式葉輪：克服管道阻力性能好，效率高，高效區(qū)窄高，高效區(qū)窄 根據(jù)比轉(zhuǎn)速的大小，確定葉輪形狀和葉片形狀呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧問題三：試算的理論依據(jù)和應該注意的問題呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧問題四：試算工具的選擇和要求呂凱文 史康寧

11、Excel軟件是一個有較強的計算功能的表格型軟件，在單元格中輸入公式及數(shù)據(jù)的地址，軟件自己就可計算出結(jié)果，省略了人工計算的過程。呂凱文 史康寧優(yōu)點 已編輯好的計算項目，在其前面插入新計算行時，其地址會自動變化，保持計算結(jié)果欄中的地址指向與原地址對應。 已編輯好的計算項目，在進行復制粘貼操作時，保持計算結(jié)果欄中的地址指向與原地址對應。 當對計算結(jié)果不滿意時，可以修改給定的中間取值，計算機快速給出新的計算結(jié)果，通過修改達到滿意的結(jié)果。 當你已正確計算過一次后，再次計算其他型號泵的參數(shù)時，可以將計算結(jié)果所在列復制，在空列中粘貼，再更改新列中的輸入?yún)?shù)值和相應的內(nèi)部取值，就能很快得到新泵的計算結(jié)果。

12、只要計算公式編輯正確，輸入的數(shù)據(jù)單位正確，就不會發(fā)生計算錯誤，不像人工計算那樣產(chǎn)生計算誤差與遺漏。呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧問題五：葉片型線如何確定？呂凱文 史康寧 了解葉輪是沿哪個方向轉(zhuǎn)動（順時針或逆時針），建立坐標系，設葉片型線函數(shù)，根據(jù)葉片出口安裝角確定葉片形式，由速度三角形和邊界條件經(jīng)過計算得到葉片型線公式 呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧問題六：蝸殼型線如何確定？呂凱文 史康寧蝸殼初始角度的設計蝸殼初始角度的設計泵出口速度v。=實際出口流量/出口面積 =4qv/(d2)設初始角為r,如圖所示呂凱文 史康寧 因為因為q qv v=const,=const,由連續(xù)性方程，水泵出口流量等于區(qū)

13、由連續(xù)性方程，水泵出口流量等于區(qū)域域1 1，2 2的流量之和，由經(jīng)驗公式的流量之和，由經(jīng)驗公式 喉部流速喉部流速 =(2-/180)=(2-/180)q qvovo/2d/2d0.02250.0225cos(/180)+d-cos(/180)+d-0.02150.0215 通過以上公式可以計算出一系列初始角度下的出口通過以上公式可以計算出一系列初始角度下的出口速度，再把計算得出的出口速度與設計參數(shù)相比較速度，再把計算得出的出口速度與設計參數(shù)相比較選取最接近的值所對應得角度為初始角度。選取最接近的值所對應得角度為初始角度。呂凱文 史康寧蝸殼型線設計蝸殼型線設計 ()R=bec j12R=R360

14、 ,/ 2ojRDAj= 時，；邊界條件邊界條件 設極坐標下蝸殼型線公式為設極坐標下蝸殼型線公式為螺線終了截面張開度螺線終了截面張開度 12Acos(/180)/ 2dD=R由上式可以計算出系數(shù)由上式可以計算出系數(shù)b b、 c c，從而可以得公式，從而可以得公式 呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧問題七：防泄漏問題的處理呂凱文 史康寧 機械密封是水泵滲漏的主要原因但是機械密封本身是一種要求較高的精密部件, 對設計、機械加工、裝配質(zhì)量都有很高的要求。在使用機械密封時, 應分析使用機械密封的各種因素, 使機械密封適用于各種泵的技術要求和使用介質(zhì)要求且有充分的潤滑條件 這樣才能保證密封長期可靠地運轉(zhuǎn)。呂凱

15、文 史康寧呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧呂凱文 史康寧問題八：AutoCAD圖繪制時應注意哪些問題？呂凱文 史康寧常見問題要弄懂 （1）同樣畫一張圖，有的人畫的大小適中，有的人畫的圖形就很小，甚至看不見，這是為什么？ 這是因為繪圖區(qū)域界限的設定操作沒有做，或雖用LIMITS命令進行了設定，但忘記了用ZOOM命令中的ALL選項對繪圖區(qū)重新進行規(guī)整。繪圖區(qū)域的設定是根據(jù)實際的繪圖需要來進行的。 （2）有人用線型名稱為“HIDDEN”的線型畫線段，但發(fā)現(xiàn)畫出的線段看上去像是實線，這是什么原因引起的？ 這是“線型比例”不

16、合適引起的，也就是說“線型比例”太大，也可能是太小。解決問題的辦法是將線型管理器對話框打開，修改其“全局比例因子”至合適的數(shù)值即可 （3）在進行尺寸標注以后，有時發(fā)現(xiàn)不能看到所標注的尺寸文本，這是什么原因引起的？ 這是因為尺寸標注的整體比例因子設置得太小，將尺寸標注方式對話框打開，修改其數(shù)值變大即可。呂凱文 史康寧有比較，才有鑒別 容易混淆的命令，要注意使自己弄清它們之間的區(qū)別。如ZOOM和SCALE，PAN和MOVE，DIVIDE和MEASURE等等。 呂凱文 史康寧層次要分明 圖層就像是透明的覆蓋圖，運用它可以很好地組織不同類型的圖形信息。學習過程中，有的人圖省事，直接從對象特性工具欄的下

17、拉列表框中選取顏色，線型和線寬等實體信息，這很不好，使得處理圖形中的信息不那么容易，要特別注意糾正自己的這一不好習慣。嚴格做到層次分明，規(guī)范作圖。呂凱文 史康寧粗細要清楚 能夠顯示實體的線寬是AutoCAD 2000的新功能。使用線寬，可以用粗線和細線清楚地展現(xiàn)出部件的截面，標高的深度，尺寸線以及不同的對象厚度。呂凱文 史康寧內(nèi)外有別 利用AutoCAD 2000的“塊”以及屬性功能，可以大大提高繪圖效率?！皦K”有內(nèi)部圖塊與外部圖塊之分。 內(nèi)部圖塊是在一個文件內(nèi)定義的圖塊，可以在該文件內(nèi)部自由作用，內(nèi)部圖塊一旦被定義，它就和文件同時被存儲和打開。 外部圖塊將“塊”的主文件的形式寫入磁盤，其他圖

18、形文件也可以使用它，要注意這是外部圖塊和內(nèi)部圖塊的一個重要區(qū)別。 呂凱文 史康寧滴水不漏 圖案填充要特別注意的地方是構(gòu)成陰影區(qū)域邊界的實體必須在它們的端點處相交，也就是說要封閉，要做到“滴水不漏”；否則會產(chǎn)生錯誤的填充。我們在繪圖過程中最好還要學會如何查找“漏洞”，修復錯誤。 呂凱文 史康寧寫文字要規(guī)范 文字是工程圖中不可缺少的一部分，比如：尺寸標注文字、圖紙說明，注釋、標題等，文字和圖形一起表達完整的設計思想。盡管AutoCAD 2000提供了很強的文字處理功能，但符合工程制圖規(guī)范的文字，并沒有直接提供。因此要學會設置“長仿宋體”這一規(guī)范文字。具體操作的簡要步驟是，打開“文字樣式”對話框，新

19、建一個樣式，可取名為“長仿宋體”，對話框中字體名改為選用“仿宋體GB-2312”，寬度比例也要改為0.67。尺寸標注的文字可改為“italic.shx”代替“仿宋體GB-2312”。呂凱文 史康寧特殊字符，特殊處理 實際繪圖中，常需要輸入一些特殊字符，如角度標志，直徑符號等。這些中利用AutoCAD提供的控制碼來輸入，較易掌握。 另一些特殊字符，如“”、“”、“”等等希臘字母的輸入，掌握起來就不那么容易了。它要用到MTEXT命令的“其他”選項，拷貝特殊字體的希臘字母，再粘貼到書寫區(qū)等操作。尤其要注意字體的轉(zhuǎn)換等編輯。 還有一些特殊文本，如“”在機械制圖中應用較多，叫做帶上、下偏差的尺寸公差標注，也可用MTEXT命令的“堆疊”功能來實現(xiàn)。這樣做遠比在尺寸標注對話框中調(diào)節(jié)相應功能數(shù)值方便得多。呂凱文 史康寧不依規(guī)矩，不成方圓 (1)為尺寸標注創(chuàng)建一個獨立的層，使之與圖形的其他信息分開，便于進行各種操作。(2)為尺寸文本建立專門的文字樣式（如前述“長仿宋體”）和大小。(3)將尺寸單位設置為所希望的計量單位，并將精度取到所希望的最小單位。(4)利用尺寸方式對話框，將整體比例因子設置為繪制圖形時的比例因子。 (5)