泥漿泵渦殼的研制

2013-05-19 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

基于流體力學(xué)的理論,介紹了某泥槳泵渦室的水力設(shè)計(jì)各參數(shù)的選取和計(jì)算方法,用SolidWorks實(shí)體造型軟件繪出泥槳泵渦殼圖,輸出了工程圖。

作者: 周國(guó)新*孫斐來源: 萬方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字: 渦殼水力設(shè)計(jì) 實(shí)體造型

0 前言

    泥漿泵是絞吸式挖泥船的核心設(shè)備,蝸殼是泥漿泵的重要組成部分,良好的蝸殼可以為導(dǎo)向噴嘴提供周向均勻的參數(shù)分布,減小固液兩相流對(duì)葉輪葉片的沖擊,延長(zhǎng)其使用壽命。本文的中心內(nèi)容是設(shè)計(jì)渦室,然后利用SolidWorks實(shí)體造型軟件繪出泥漿泵渦殼圖,最后輸出工程圖。

    1 渦室的水力設(shè)計(jì)

    1.1 渦室的作用

    (1)收集從葉輪中流出的液體,并輸送到排除口或下一級(jí)葉輪吸人口。
    (2)保證流出葉輪的流動(dòng)是軸對(duì)稱的,從而使葉輪具有穩(wěn)定的相對(duì)運(yùn)動(dòng),以減少葉輪的水利損失。
    (3)降低液流速度,使速度能轉(zhuǎn)換成壓能。
    (4)消除液體從葉輪流出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),以避免由此造成的水力損失。

    1.2 渦室主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定

    吸水室位于葉輪之前,壓水室位于葉輪之后,它們和葉輪一起構(gòu)成泵的過流部件。通常說的壓水室是螺旋形壓水室,環(huán)形壓水室和導(dǎo)葉等的總稱。因?yàn)榱鞒鋈~輪的液體,其絕對(duì)速度很大,且具有很大的旋轉(zhuǎn)分量。但液體通過壓水室后,絕對(duì)速度變小,旋轉(zhuǎn)分量等于零或是很小的值,因而壓水室是轉(zhuǎn)換能量的過流部件。

    當(dāng)液體從葉輪流出后,進(jìn)人 2個(gè)平行的平板之間,當(dāng)忽略液體的勃性摩擦力,這種液流不受任何外力作用,因而遵從速度矩保持定理。因此,壓水室的形狀,最好按這種流動(dòng)規(guī)律來設(shè)計(jì)。

    (1)基圓直徑D3

    切于隔舌頭部的圓成為基圓,要使基圓直徑稍大于葉輪外徑,從而使隔舌與葉輪間有適當(dāng)?shù)拈g隙,如果該間隙過小,容易因液流堵塞而引起噪聲和振動(dòng)。但如果間隙過大,除增加徑向尺寸外,因間隙處存在旋轉(zhuǎn)的液流環(huán),消耗一定的能量,間隙越大,泵的效率下降越多,因此,通常取D3=(1.03~1.05)*D2,即

    D3=1.05D2=391mm

    (2)渦室進(jìn)口寬度b3

    b3通常大于包括前后蓋板的葉輪寬度 b3,至少要有一定間隙,以補(bǔ)償葉輪的串動(dòng)和制造誤差。目前,有些渦室的b3取得相當(dāng)寬,這樣,使葉輪前后蓋板帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的液體可以順暢地進(jìn)人壓水室,從而回收一部分圓盤摩擦功率,提高了泵的效率,另外,可適應(yīng)不同寬度的葉輪,提高產(chǎn)品的通用性。在通常情況下

    B2=b2+4=153mm
    b3=B2+7=160mm

    1.3 渦室的幾何繪圖

    為了便于計(jì)算和繪圖,渦室通常取8個(gè)彼此成45°的斷面,即用8個(gè)軸面切割渦室。設(shè)計(jì)時(shí)先計(jì)算第VIII斷面,其他斷面以第VIII斷面為基礎(chǔ)進(jìn)行確定。采用速度系數(shù)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。事實(shí)上,速度系數(shù)法是一種廣義的相似換算法,它是根據(jù)統(tǒng)計(jì)的性能良好的速度系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),和葉輪速度系數(shù)法類似。渦室斷面的平均速度

    通過第VIII斷面的流量

    第VIII斷面的面積
    泥漿泵渦殼的研制autocad design圖片3

其他斷面的面積,按渦室各斷面速度相等確定

泥漿泵渦殼的研制autocad design圖片4
表 1為渦形體各斷面面積。

泥漿泵渦殼的研制autocad design圖片5

    在本次設(shè)計(jì)中,此泵采用矩形渦室,因此,渦室寬度 b為常數(shù)。

    渦室各斷面的半徑如表2。

泥漿泵渦殼的研制autocad design圖片6

根據(jù)渦室的斷面面積以及各斷面的半徑值,可以繪制出圖 1。

泥漿泵渦殼的研制autocad design圖片7

用傳統(tǒng)的方法繪制泥漿泵葉輪圖比較繁瑣,不僅要計(jì)算大量的數(shù)據(jù),而且要繪制大量的圖紙,尤其工作輪廓面是空間不可展曲面,數(shù)學(xué)模型極其復(fù)雜,很難用常規(guī)的機(jī)械制圖方法繪制。在這種情況下,借助于計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)就比較方便。在三維造型軟件中,SohdWorks的功能比較強(qiáng)大,操作比較簡(jiǎn)潔。本次設(shè)計(jì)選擇 solidwokrs進(jìn)行二次開發(fā),提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率和所建三維模型的精度,為以后的零件加工和分析提供了重要的原始數(shù)據(jù)和數(shù)控編程依據(jù)。渦殼的三維結(jié)構(gòu)如圖2所示。在裝配體中的位置可通過爆炸圖顯示,如圖3所示(按爆破方向?yàn)?密封蓋-前蓋板-密封圈-傳動(dòng)軸-葉輪-渦殼),為方便企業(yè)中使用,也可以生成工程三視圖,如圖4所示。

泥漿泵渦殼的研制autocad技術(shù)圖片8