当前位置:首页 > 数控技术 > 方案应用 > 离心泵诱导轮的设计研究
离心泵诱导轮的设计研究

数控产品网 www.cncproduct.com   2014-06-20   来源:网络转载   阅读:727次

1 前言

    随着航空、航天、机械等工业的发展,离心泵向高速、高压和高效的方向发展,这必然会产生离心泵的汽蚀问题。泵发生汽蚀时会引起噪音振动增大,性能下降,寿命缩短。诱导轮具有较高的抗汽蚀性能,被广泛应用在一些汽蚀性能要求较高的水泵中。目前诱导轮的设计多应用传统设计方法,传统的设计方法限制了模型生成和修改的速度,延长了设计周期。SolidWorks软件是专业从事三维机械设计、工程分析和产品数据管理的软件,它提供了强大的三维建模工具,极大地提高了设计工程师的设计效率,能够更快的将高质量的产品投放市场,在航空、航天、机械等领域拥有广泛的用户。

2 诱导轮的工作原理

    2.1 诱导轮抗汽蚀性能好

    诱导轮是轴流式叶轮,不存在使汽泡和液体分离的离心力作用,外缘汽泡流到高压区域时,受压凝结。另外,轮毂处的液体流向外缘,同样会使汽泡凝结,从而提高抗汽蚀性能。

    2.2 诱导轮可减小泵的汽蚀余量

    一般诱导轮后不加导叶,则诱导轮出口的旋转速度以VuR=C的规律变化到主叶轮进口前,使主叶轮进口处有一个较大的旋转分量。加诱导轮后wo减小,泵汽蚀余量NPSHr=λ1v02/2g+λw02/2g减小,抗汽蚀性能提高。

3 诱导轮三维设计

    3.1 设计步骤

    (1)确定诱导轮形状。常用的诱导轮轴向截面形状如图1所示。图a)是以前多采用的圆柱形诱导轮,尽管加工简单,但性能不够;图b)是外圆锥诱导轮,这种形式能增加进口的过流面积,以提高诱导轮本身的抗汽蚀性能。另一方面,为了使主叶轮有较高的效率,其进口直径(等于诱导轮出口直径)又不能过大。故将轮缘作成锥形就可以满足这两方面的要求;图c)是内外锥形诱导轮,这种形状把轮毂作成一定的锥度以减小轮缘的锥度。

诱导轮轴向截面形状

图1 诱导轮轴向截面形状

    (2)确定叶片数。叶轮和诱导轮合装后所产生的扬程并不等于叶轮和诱导轮单独所产生扬程的总和。如果配合恰当,叶轮和诱导轮合装后的扬程会等于或大于叶轮产生的扬程,如果配合不恰当,则有可能小于叶轮所产生的扬程。为了防止产生交替叶片汽蚀,希望叶片数为奇数。如果叶栅稠密度、展弦比和轴向长度等设计参数允许时,优先选用三叶片诱导轮。诱导轮叶片数和主叶轮叶片数互成倍数,能增加流动的对称性。

    (3)诱导轮进口直径

    当量直径

    进口直径

    (4)确定诱导轮叶片进出口角。

    ①外缘叶片进口角

    ②外缘叶片出口角

    (5)确定翼型骨线安放角、包角和曲率半径。

    翼弦安放角βL=(β1+β2)/2

    弦长L=h/sinβ

    翼型骨线半径R=1/2sin(β2-β1)/2

    (6)作翼型骨线并在骨线上加厚。诱导轮叶缘厚度越薄对性能越好,考虑工艺、强度等因素,一般厚度取δ=1~3mm。

    叶片根部的厚度一般由叶片表面夹角α2决定,根据诱导轮的大小推荐取3°≤α2≤7°。

    (7)生成叶片。利用包覆工具,把轮毂和轮缘翼型分别投影到轮毂和轮缘圆柱面上。然后利用放样工具,生成诱导轮叶片。使用阵列命令,生成其它两个相同叶片。

    3.2 设计实例

    已知设计流量Q=495m3/h,扬程H=1800m,转速n=4650r/min,现要求设计的诱导轮扬程Hi=23m。

    根据上述设计步骤计算诱导轮的尺寸参数,结果如表1所示。诱导轮采用外圆锥变螺距形状,轮缘半锥角取15°。

表1 外圆锥诱导轮设计结果

外圆锥诱导轮设计结果

    根据计算结果,在SolidWorks,中分别画出轮缘、轮毂翼型展开图,然后用包覆、放样和布尔运算,设计出所要的诱导轮,如图2所示。

诱导轮三维模型

图2 诱导轮三维模型

3 结语

    (1)采用诱导轮就可以使水泵提高转数,使其在相同流量和扬程的情况下,大大缩小叶轮外径或减少级数,使其结构小型化和简单化。

    (2)利用SolidWorks软件的参数化设计功能,使得形状不规则的诱导轮的设计变得简单,并且极大地提高了模型的生成和修改的速度。

    (3)使用SolidWorks Simulation,可以十分方便的将设计置于与未来所要遇到的真实情况相同的条件下。在提高产品质量的同时,还能减少花费在实际样机和测试上的费用。

 

CncProduct.Com(编辑:小朱)
本文标签(Tag)离心泵
关于“离心泵”的信息更多

免责声明:本网资讯均转载自其它媒体,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责;如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。
方案应用 阅读排行
方案应用 编辑推荐
最近更新
关于我们联系我们网站地图

公益免费-为推动我国数控行业发展而努力!
在线客服客服QQ
Copyright(C)2006 www.cncproduct.com 数控产品网 china All Rights Reserved  苏ICP备13054127号-5
数控产品网-数控行业垂直门户网站 - 专注于:数控机床┆数控设备┆数控系统┆数控技术
免责声明:本网部分信息由企业和个人自行提供,该企业和个人负责信息内容的真实性、准确性和合法性。数控产品网对此不承担任何保证责任!