工學課程設計泵與風機武漢大學版

1、武漢大學動力與機械學院泵與風機課程設計離心泵水力設計說明書前言本次課程設計的內容是設計一臺離心式泵。泵是應用非常廣泛的通用機械。在當今世界機電產品中，泵的產量僅次于電機，據統計，泵的耗電量占到全國總發(fā)電量的21%，可見泵的應用非常廣泛，在國民經濟中占有十分重要的作用。離心泵是一種用量最大的水泵。在給水排水及農業(yè)工程，固體顆粒、液體輸送工程，石油及化學工程，航空航天和航海工程，能源工程和車輛工程等國民經濟各個部門都有廣泛的應用。本次課程設計時能源動力系統及自動化專業(yè)流體機械及工程方向的專業(yè)必修課程，是完成泵與風機課程理論教學以后所進行的重要實踐教學環(huán)節(jié)，目的在于綜合利用泵與風機的理論知識進行泵的

2、設計實踐，一方面以離心泵的設計過程為代表熟悉泵的設計方法為以后解決相關工程問題打下良好的基礎，另一方面通過設計實踐，使理論知識和生產實際知識緊密結合起來，從而使這些知識得到進一步的鞏固、加深和擴展。本設計主要進行的是離心泵的水力設計，包括泵的結構方案、葉輪主要參數的選擇與計算、葉輪的水力設計繪圖等。提交的成果為設計說明書一份和離心泵水利設計圖一張（包括軸面投影圖、流線分點圖、流道面積變化圖、流面展開方格網、葉片厚度變化規(guī)律圖和木模截線圖），使用CAD繪制。本設計說明書即為成果之一。由于我們對所學知識的領悟不夠，又缺乏經驗，設計中難免會存在疏漏和欠缺之處，懇請老師批評指正。目錄前言一、課程設計的

3、總體要求11.1設計課題11.2設計目的11.3設計內容11.4設計要求11.5成果要求1二、泵主要設計參數和結構方案的確定12.1提供設計的數據和要求12.2確定泵的總體結構形式和泵進出口直徑12.3泵轉速的確定22.4計算比轉速ns，確定泵的水利方案32.5估算泵的效率4三、葉輪主要參數的選擇和計算43.1軸徑和輪轂直徑的確定43.2葉輪進口直徑D1的初定5計算葉輪進口當量直徑5葉片入口邊直徑D153.3葉輪出口直徑D2的初步計算63.4葉輪出口寬度b2的計算和選擇63.5葉片數Z63.6葉輪外徑D2的精確計算73.7葉片進口安放角的確定9四、葉輪水力設計繪圖104.1繪制葉輪軸面投影圖1

4、0初繪葉輪軸面投影圖10檢查軸面流道過水斷面變化情況114.2繪制軸面流線124.3在軸面投影圖上對各條流線進行分點144.4作流線方格網，并在方格網上進行葉片繪型154.5片的軸面截線174.6葉片加厚174.7繪制葉片裁剪圖184.8、葉輪葉片的水力性能校驗20總結與心得21致謝21參考書目：21附錄23葉輪設計計算程序23一、課程設計的總體要求1.1設計課題離心泵葉輪的水力設計1.2設計目的通過課程設計，掌握離心式葉輪水力設計的基本原理和基本方法，加深對課堂知識的理解，培養(yǎng)學生進行產品設計、水泵改造及科學研究等方面的工作能力。1.3設計內容（1）離心泵結構方案的確定；（2）離心泵葉輪主要

5、幾何參數選擇和計算；（3） 葉輪軸面投影圖的繪制級葉片繪型。1.4設計要求（1）用速度系數法進行離心泵葉輪水力設計；（2）用保角變換法繪制葉片葉型；（3）編寫設計計算說明書。1.5成果要求（1）計算說明書應做到字跡工整、書面整潔、層次分明、文理通順。文中所引用的重要公式、論點及結論均應交代依據；（2）設計說明書應包括計算、表格、和插圖（圖表統一編號），配以目錄和參考文獻目錄等內容，統一裝訂成冊；（3）設計圖紙要用CAD繪制，圖面布置要合理。二、泵主要設計參數和結構方案的確定2.1提供設計的數據和要求（1） 流量Q=144m³/h；揚程H=50m；效率=80%；汽蝕比轉速c=1000；

6、同步轉速n=3000r/min（2） 工作條件：抽送常溫清水。（3） 配用動力：用電動機做工作動力。（4） 采用臥式單級懸臂結構。2.2確定泵的總體結構形式和泵進出口直徑首先大致選擇泵的結構形式和原動機的類型，進而結合下面的計算，經分析比較作最后確定。泵吸入直徑。泵的吸入口徑由合理的進口流速確定，泵吸入口的流速一般為3米/秒左右。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。而提高泵的抗汽蝕性能，應減小吸入流速。本泵采用入口流速vs=3m/s。排出口徑。對于低揚程泵，可取與吸入口徑相同。高揚程泵，為減小泵的體積和排出管直徑，可使排出口徑小于吸入口徑，一般取式中泵排出口徑；泵

7、吸入口徑。泵吸入口徑按下式確定=0.13m=13cm式中泵吸入口的平均流速。本泵設計揚程僅為50m，屬于低揚程水泵，故出口直徑=13cm查閱資料確定泵的吸入口和排出口直徑符合標準直徑。2.3泵轉速的確定確定泵轉速應考慮下面因素：（1）泵的轉速越高，泵的體積越小，重量越輕，據此，應選擇盡量高的轉速。（2）轉速和比轉速有關，而比轉速和效率有關，所以轉速應和比轉速結合起來確定。（3）確定轉速應考慮原動機的種類（電動機、內燃機、汽輪機）和傳動裝置。（4）通常優(yōu)先選用電動機直接聯接傳動。電動機帶負荷后的轉速小于同步轉速，通常按2%左右的轉差率確定電動機的額定轉速。（5）提高轉速，過流部分磨損和振動都將變

8、大；提高泵的轉速受到汽蝕條件的限制，從汽蝕比轉速公式可知，轉速n和汽蝕基本參數hr和C的關系，如得不到滿足，將產生汽蝕。對于一定的C值，假設提高轉速，則hr增大，當該值大于裝置提供的裝置汽蝕余量ha時或幾何安裝高度Hsz，計算其實條件允許的轉速，所采用的轉速應小于汽蝕條件允許的轉速。即式中（K考慮汽蝕的安全余量）。通常優(yōu)先選擇電動機直接聯結傳動，同步轉速列于表2-1，電動機帶負荷后的轉速小于同步轉速，通常按2%左右的滑差率確定轉速式中：s滑差率表1電動機的同步轉速極對數24681012同步轉速300015001000750600500本泵采用同步轉速為3000r/min的電機，采用滑差率s=2

9、%,則n=2940r/min。取泵的安裝高度Hsz=4m，常溫清水則泵的汽蝕余量5.59m， 5.29m汽蝕允許轉速為3103r/min，泵的轉速<泵汽蝕允許轉速，不會發(fā)生汽蝕。2.4計算比轉速ns，確定泵的水利方案在確定泵的比轉速時應注意：（1） 比轉速與水泵的效率密切相關。在確定時，必須同時考慮泵的效率是否能達到給定的指標。（2） 在確定比轉速時，還應考慮到是否有合適的水力模型。如果有合適的水力模型，應該選取與模型泵相同或想接近的比轉速。（3） 在泵流量和揚程不變的情況下，提高轉速或增加泵的級數可增大泵的比轉速，反之將減小泵的比轉速。（4） 泵的性能曲線的形狀也和有關。比轉速越小，葉

10、輪流道相對的越細長，性能曲線比較平坦，隨著比轉速逐漸增大，葉輪流道相對的越來越寬，性能曲線也就越來越陡。按照比轉速公式=114由汽蝕比轉速看，本泵屬于效率較好的范圍。按照設計要求，本泵采用單機單吸的水力方案。2.5估算泵的效率泵尚未選出時，總效率、水力效率、容積效率和機械效率只能參考同類產品和結合經驗公式、統計曲線根據具體情況確定。水力效率容積效率機械效率根據上述計算結果，總效率三、葉輪主要參數的選擇和計算葉輪主要幾何參數有葉輪進口直徑D0、葉片進口直徑D1、葉輪輪轂直徑dh，葉輪進口角1，葉輪出口直徑D2、葉輪出口寬度b2、葉片出口角2和葉片數Z。葉輪進口幾何參數對汽蝕具有重要影響，葉輪出口

11、幾何參數對性能（H、Q）具有重要影響，而兩者對效率均有影響。葉輪主要尺寸的確定主要相似換算法和速度系數法。本泵采用速度系數法進行設計。速度系數法實際上也是一種相似設計法。它和模型換算法在實質上是相同的，其差別在于模型換算是建立在一臺相似泵基礎上的設計，而速度系數法是建立在一系列相似泵基礎上的設計。也就是說，速度系數法是按相似的原理，利用統計系數計算過流部件的各部分尺寸。3.1軸徑和輪轂直徑的確定泵軸的直徑應該強度（拉壓彎扭）和剛度（撓度）及臨界轉速條件確定。因為扭矩是泵主要的載荷，開始設計時首先按扭矩確定泵軸的最小直徑，通常是聯軸器處的軸徑。同時應根據所設計的泵的具體情況，考慮影響剛度和臨界轉

12、速的大概因素可對粗算的軸徑作適當的修改，并圓整到標準直徑。待泵轉子設計完成后，再對軸的強度、剛度和臨界轉速進行詳細的校驗。軸功率余量系數參照表1，采用電動機，K取1.2，則計算功率表2 原動機余量系數原動機的種類K電動機1.11.2汽油機1.151.25柴油機（小容量）1.151.25柴油機（大容量）1.151.2扭矩參照表2，泵軸材料的許用切應力取440×105N/m2按扭矩計算軸徑的公式，軸徑表3泵軸材料的許用切應力軸的材料Q235,20354540Cr，355SiMn/MPa12202030304040523.2葉輪進口直徑D1的初定葉輪進口直徑又叫做葉輪吸入眼直徑或葉輪頸部直

13、徑。葉輪進口速度和葉輪進口直徑有關。從而限制v0一般不超過34m/s。計算葉輪進口當量直徑兼顧效率和汽蝕=4.05.0（取=4.4）進口直徑選擇懸臂式，故=0葉片入口邊直徑D1在葉輪流道入口邊上取圓心，作流道的內切圓，內切圓圓心到軸心線距離的兩倍即為葉片入口邊直徑。葉片入口邊直徑一般可按比轉速確定。根據比轉速=114可取mm3.3葉輪出口直徑D2的初步計算葉輪出口直徑是影響水泵揚程的最重要參數之一，可根據速度系數法確定式中系數，=8.76取=210mm3.4葉輪出口寬度b2的計算和選擇葉輪出口寬度可按下面兩式計算確定：=0.7143.5葉片數Z葉輪葉片數的多少會影響泵揚程的高低。一般情況下，增

14、加葉片數可以改善液流情況，適當提高揚程，但葉片數增加后將減少過流面積，所以過多的增加葉片數，不但要降低效率，并使葉輪的汽蝕性能惡化，還能導致泵Q-H曲線出現駝峰。用速度系數法設計葉輪時，因為速度系數法是從現有泵的參數上同級得來的，而現有泵的葉片數與比轉速之間存在著一定關系。因此，泵葉輪葉片數也可根據比轉速按照這一關系確定之。離心泵葉輪的葉片數與比轉速之間的關系如下表表4 離心泵的葉片數Z3060601801802805片長葉片加5片短葉片或896856也可采用富來得爾經驗公式計算：綜合以上兩種方法，取=6是合適的。其中：預先取=20°；葉片出口角3.6葉輪外徑D2的精確計算前述初算的

15、，速度系數是按一般情況得出的。在保證性能相同的情況下，可以選用不同參數的組合，這種情況增加了速度系數的近似性。因為是最主要的尺寸，按速度系數法確定后，以此為基礎進行精確計算。精確計算是以基本方程為基礎的，從理論上講是比較嚴格的，但是其中所用到的水力效率、有限葉片修正系數，也只能用經驗公式估算。實踐證明，精確計算在數值上是可靠的。離心泵一般是選擇，精算。在計算前，先假定一個，此最好用按速度系數法確定的值。如果算得的值與假定的相同或相差很少（不超過2%），說明假定的值就是精確的值。如果求得的值和假定的相差較多，需用求得的或任意假定的，按上述步驟重新計算，即重新計算排擠系數和有限葉片修正系數等，在相

16、差不多的情況下，有限葉片修正系數可以認為不變。一直到求得的和假定的相等或相近為止。采用逐次逼近法精算。（1）確定葉片厚度葉片的厚度是根據強度及鑄造工藝的可能性而確定的。根據強度計算出來的葉片比較薄，故一般都能滿足強度需要。對于較小的泵，從鑄造工藝出發(fā)，鑄鐵葉輪葉片最小厚度為34mm；鑄鋼葉輪，葉片最小厚度為56mm。對大泵應適當增加葉片厚度，以使葉片有足夠的剛度。葉片進、出口兩端應做得較薄。進口邊做得薄一些，能提高水泵抗汽蝕性能和減少進口撞擊損失。葉片出口邊做得薄一些，可以減小尾端漩渦。取=3mm。（2）計算葉片出口排擠系數葉片出口排擠系數（3）理論揚程（4）葉片修正系數（5）無窮葉片數理論揚

17、程（6）出口軸面速度（7）出口圓周速度（8）出口直徑（9）第二次計算與假定值相同，不再進行計算。（10）計算出口速度出口圓周速度出口軸面速度出口圓周分速度無窮葉片出口圓周分速度3.7葉片進口安放角的確定葉片進口角，通常取之大于液流角，即，其正沖角為。沖角的范圍通常為。采用正沖角能提高抗汽蝕性能，并且對效率影響不大，其原因如下：（1）采用正沖角，能增大葉片進口角，減小葉片的彎曲，從而增加葉片的進口過流面積，減小葉片的排擠。（2）在設計流量下，采用正沖角液體在葉片進口背面產生脫流。因為背面是液道的低壓側，在這里形成的漩渦不易向高壓側擴散，因而漩渦是穩(wěn)定的，局部的，對汽蝕影響較小。（3）采用正沖角，

18、能改善在大流量下的工作條件。在計算葉片進口角之前，應先畫出葉片進口邊。葉片進口邊通常是傾斜的。葉片進口邊可能不在同一個過水斷面上。要計算某點的過水斷面，過水斷面的形成線應過該點。葉片液流角按下式計算：式中計算點液體的圓周速度；計算點液體的圓周速度；計算點液體的軸面速度。葉片進口軸面速度按下式確定式中計算點的過水斷面積計算點的葉片排擠系數。式中 Z葉片數；計算點直徑；計算點葉片的真是厚度；計算點葉片的進口角；計算點軸面截線和軸面流線的夾角，一般葉片進口角，算出各流線的液流角，加上沖角，則得相應的葉片進口角。表5 葉片安放角葉片進口安放角沖角液流角圓周速度（m/s）軸向速度(m/s)a21.428

19、°4°17.428°16.9194.924b26.068°6.218°19.850°13.5734.90c35.59°7.766°27.724°9.2784.876四、葉輪水力設計繪圖4.1繪制葉輪軸面投影圖初繪葉輪軸面投影圖葉輪的主要幾何尺寸計算完畢，就可以進行繪型工作。在軸面投影圖上，可以比較全面的看到葉輪前后蓋板的形狀及葉片入口邊、出口邊相對于葉輪軸心線的徑向位置和軸向位置。但是，必須注意入口邊、出口邊上各點并不一定在同一軸面上。畫圖時，最好選擇相近，性能良好的葉輪圖作為參考，考慮設計泵的具體情況加

20、以改進。周面投影圖的形狀十分關鍵，應經過反復修改，力求光滑通暢。同時應考慮到：（1）前后蓋板出口保持一段平行或對稱變化；（2）流道彎曲不應過急，在軸向結構允許的條件下，以采用較大的曲率半徑為宜。由于葉片形狀比較復雜，制造的不準就要影響離心泵的性能。圖是不同葉輪軸面投影形狀。圖1葉輪軸面投影圖圖 2葉輪軸面投影圖檢查軸面流道過水斷面變化情況畫好軸面投影圖之后，應檢查流道的過水斷面變化情況，如圖。圖中的曲線AEB和各軸面流線相垂直，是過水斷面形成線，其作法是：在軸面投影圖內，作兩流線的內切圓，切點為A、B。將AB與圓心O連成三角形AOB。把三角形高OD分為OE、EC、CD三等分。過E點且和軸面流線

21、相垂直的曲線AEB是過水斷面的形成線。過水斷面形成線的重心近似認為和三角形AOB的重心重合，中心半徑為。因為軸面液流過水斷面必須和軸面流線垂直，液體從葉輪四周流出，所以軸面液流的過水斷面是以過水斷面形成線為母線旋轉一周形成的拋物線，其面積按下式計算沿流道求出一系列過水斷面積之后，便可作出過水斷面積沿流道中線的變化曲線。該曲線應該是平直或光滑的線。考慮汽蝕性能，一般是進口部分凸起的曲線。曲線形狀不良，應修改軸面投影形狀。直到滿足要求為止。多次修改后的軸面投影圖如圖所示。軸面過水斷面的數據和圖表如表和圖所示表6 軸面過水斷面變化表lbRcF052.526.258659.0357.0551.5926

22、.858703.43521.4543.3234.089276.17531.0537.9341.039678.34238.4535.0545.299974.04348.3330.2853.2710134.956.5327.0860.6410417.8465.9224.0471.3410775.7783.9620.7387.0311335.97100.5617.88103.2911603.97105.6171081153.96圖3軸面過水斷面變化情況4.2繪制軸面流線軸面流線是流面和軸面的交線，也就是葉片和流面交線的軸面投影；一條軸面流線繞軸線一周形成的回轉面就是一個流面。因而，用幾個流面，把流道

23、分成幾個小流道就行了。一般按各小流道通過相等的流量來分，流量一定，其流道的寬窄和其中的速度分布有關。按一元理論，速度沿同一個過水斷面均勻分布，這樣只要把總的過水斷面分成幾個相等的小過水斷面即可。在具體分流線時，應先分進出口。出口邊一般平行軸線，只要等分出口邊線段即可。進口邊流線，適當延長之后使之與軸線平行。按每個圓環(huán)面積相等確定分點。如果分成n個小流道，則進口分點半徑為式中n所分流道數i從軸線側算起欲求的流線序號（不包括后蓋板流線）圖a 圖b圖4 中間流線試算圖5 中間流道圖有了始末點分點，憑經驗畫出各條軸面流線。畫流線時，應力求光滑準確，以減少修改的工作量。而后沿整個流道取若干組過水斷面，檢

24、查同一過水斷面上兩流線間的小過水斷面是否相等。不相等時，應修改，直到相等或相差不多為止。小過水斷面的計算方法，和前述的軸面液流過水斷面計算方法相同，小過水斷面按小內切圓過公切點依此做出。小過水斷面的面積為沿同一過水斷面應滿足=常數即液流流過葉輪的路線即流線，它是一條空間曲線。此空間曲線在軸面的投影即為軸面流線。在作軸面流線時，通常把前、后蓋板處輪廓線作為兩條軸面流線。假設液體在同一過流斷面上的軸面速度相等（即軸面速度均勻分布），作流線就是將每一過流斷面分成幾個面積相等（即通過的流量相等）的單元面積，反映在軸面投影圖上是這些流線將過流斷面形成線分成若干小段，而每一段的長度和它的形心到葉輪軸心線距

25、離與的乘積均相等（圖表）當過流斷面形成線被分為幾部分后，這些小段曲線與直線相近，檢查時可以近似取每一小段弧線的中心線作為該小段的形心。在作中間流線的過程中，要想在同一個過流斷面上分成幾個絕對相等的斷面面積往往需要反復幾次，工作量太大。因此，在作中間流線過程中，允許在同一過流斷面上分成的若干個斷面面積之間有一定的誤差，誤差不超過5%。表7分軸面流線計算表內切圓編號左流道右流道誤差/%18.82103.87916.138.97103.66959.831.4729.7494.51920.539.8594.26928.460.85310.7284.32903.9110.8484.03910.890.7

26、7411.7773.11860.511.9472.77868.870.96513.4360.78816.2713.2260.15795.18-2.65614.7154.6803.1716.6248797.76-0.68715.8247.85756.9924.730.92763.720.88815.2244.89683.2336.2219.3699.052.264.3在軸面投影圖上對各條流線進行分點分點的實質就是在流面上畫特征線，組成扇形網格。因為流面可以用軸面圖和平面圖表示，因此分點在軸面圖上沿一條流線（相當于一個流面）進行。流面是軸對稱的，一個流面上的全部軸面流線均相同，所以只要分相應的一條

27、軸面流線，就等于在整個流面上繪出了方格網。流線分點的方法有很多，現采用作圖分點法。在葉輪的軸面投影圖的一旁做一條與軸心線垂直的中心線，與軸心線交于O點，并在此線上的兩邊作互相對對稱的兩條直線，此兩條直線的夾角為?？扇　Ｒ粤骶€出口處的半徑為半徑，以O點為圓心，在上兩線間畫一圓弧，交中線于點。在流線上離出口邊不遠的地方取點，以點到軸心閑的距離為半徑，仍以為圓心，在兩線間作一圓弧，交中線于。將線段分為二等分，以點為圓心，經過此二等分的等分點作一圓弧，兩線間所夾之圓弧長與軸面投影圖上之線段應相等，即。若，應修改流線上點的位置。重復上述作圖法，直到為止。點的位置確定后，再用同樣的方法做點，一直到流線的進

28、口邊。其它流線也用同樣的方法進行分點。圖6前蓋板流線分點圖7后蓋板流線分點圖8中間流線分點圖9各流線分點綜合4.4作流線方格網，并在方格網上進行葉片繪型流面是一個空間曲面，直接在流面上畫流線，不容易表示流線形狀和角度地變化規(guī)律。因此，要設法把流面展開成平面，在展開的平面上畫出流線，然后按預先標號的記號，返回到相應的流面上。先用方格網保角變換法繪型。繪型原理是用一組夾角為的軸面和一組垂直軸線的平面去截流面，使之在流面上構成小扇形網格。當小扇形足夠小時，可以把流面上的曲面扇形近似看做平面上的小正方形。因此如圖，圖a中的流面就可以捏成圖b的圓柱面，沿母線展開成圖c的平面。因為保角變換繪型是基于局部相

29、似，而不追求局部相等，所以幾個流面可以用一個平面方格網代替。方格網的大小任意選取，橫線表示軸面流線的相應分點，豎線表示夾角為對應分點所用的軸面。畫出方格網并把特征線順序編號。而后在其上繪流線，通常先畫中間流線。流線在方格網上的位置應與相應軸面分點序號對應。進出口角度應與預先的值相符，保角大小可靈活掌握。型線的形狀，極為重要，不理想時應堅決修改。必要時，可改變葉片進口邊的位置，包角的大小等。圖10流面圖11 捏成的圓柱型流面進口邊在方格網中位于同一豎線上，進口邊的三點位于同一條豎線上，表示進口便位于同一軸面上，一般離心泵進出口都位于同一軸面上。離心泵繪型的型線不理想的時候，進出口邊均可不置于同一

30、軸面上，究竟如何布置，主要由方格網上流線的形狀，和軸面截線形狀好壞來決定。圖12展開的流線方格網在方格網中畫出的三條流線，就是葉片表面的三條型線。用軸面（相當于方格網中的豎線）去截葉片，所截三點的連線是一條軸面截線。把方格網中每隔一定角度的豎線和三條流線的交點，對應于編號1,2,3的位置，用插入法分別點到軸面投影圖相應的三條流線上，把所得點連成光滑的曲線，就得到葉片的軸面截線。軸面截線應光滑，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，蓋板和葉片的真實夾角過小，會帶來鑄造方面的困難、排擠嚴重和過水斷面形狀不良（濕周增長）等缺點。在繪葉片型

31、線是應注意：（1）型線應光滑，不要有彎曲，葉片角度的變化要均與。（2）葉片進口邊最好布置在同一軸面上。（3）低比轉速葉輪，葉片前面約的部分做成扭曲形，其余采用圓柱葉片。有時葉片也可一直扭曲到出口。如果上述要求不能滿足，就要反復調整，考慮移動葉片進出口邊的位置或改變其它尺寸。在作葉片方格網上的葉片型線時，還應考慮到葉片包角的大小。4.5片的軸面截線圖13葉片的軸面截面方格網上畫出的三條相對流線，就是葉片表面的三條型線。用軸面（方格網中的豎線）截三條流線，相當于用軸面去截葉片，所得到的三點的連線為葉片的軸面截線。把方格網中每隔一定角度的豎線（表示軸面）和三條流線的交點，按相對應分點的位置用插入法，

32、分別點到軸面投影三條流線上，然后連成光滑曲線，即為葉片軸面截線。軸面截線應光滑并有規(guī)律變化，并盡量使軸面截線與流線交角接近90°，一般不應小于60°。如果作出軸面截線的兩點差得很遠，就需要調整方格網圖。4.6葉片加厚方格網保角變換繪型，一般在軸面投影圖上按軸面截線進行加厚。加厚時可以認為前面所得的軸面截線為骨線向兩邊加厚，或認為是工作面向背后加厚。上述所畫出的軸面截線，只是葉片的骨線。但由于葉片是有厚度的，所以需在骨線的一面或兩面填加厚度，以便得到葉片的兩個表面，即工作面和非工作面。在每個流面上對葉片填加厚度后，雖然葉片在流面上的厚度和將來得到的葉片真真實厚度（沿葉片表面的

33、法向厚度）是有誤差的，但誤差不大。一般葉片頭部誤差較大，其他部位誤差很小。沿軸面流線方向的軸面厚度，按下式計算：葉片厚度S沿流線長度變化規(guī)律可預先給定，一般取等厚部分為葉片全長的，頭部削尖（三條流線可用一個厚度變化規(guī)律），如圖表7所示。流面上葉片在各軸面處的安放角可從流線方格網上量得。由此各軸面截線的葉片厚度可以求得。圖14 加厚葉片現采用在葉片背面加厚，數據如下表表8葉片厚度變化規(guī)律軸面0S2.52.642.782.903.003.003.003.003.003.003.00a流線a25.0021.4518.5918.7419.1119.6220.3521.2622.3723.6825.00

34、cosa0.930.940.940.940.940.930.930.920.920.910.91ma2.682.772.923.063.183.193.213.243.203.303.40b流線b26.0726.7026.6527.8026.4126.2225.9725.6825.3425.0025.00cosb0.8980.8930.8940.8850.8960.8970.8990.9010.9040.9060.908mb2.782.943.093.273.353.343.333.323.313.313.31c流線c35.5938.4238.0537.2636.0434.4532.4930.

35、1427.4825.0025.00cosc0.8130.7830.7870.7960.8090.8250.8430.8650.8870.9060.906mc3.073.363.513.643.713.633.553.463.383.313.314.7繪制葉片裁剪圖高比轉數葉輪的葉片形狀常是扭曲的，為了把空間扭曲型葉片畫在平面圖上，常采用畫葉片裁剪圖的方法。葉片裁剪圖的基本原理與地圖上等高的道理是相同的，把圖表8中的1-1、2-2、3-3、4-4面叫做割面，離心泵葉片剪裁圖圖表9中的曲線1、2、3、4和1、叫做模型截線。因此，葉片剪裁圖就是一組垂直于葉輪軸心線的平面（割面）與葉片工作面和背面的交

36、線（為空間曲線）在平面上的投影。作葉片剪裁圖的步驟是：（）在葉輪的軸面截線圖上，作垂直于葉輪軸心線的直線、（圖表），這些直線實質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。如果從葉輪入口方向看，葉輪為順時針方向旋轉，就把葉片工作面的模型截線畫在平面投影圖中心線的左側，把背面的模型截線畫在右側，否則相反。直線、一般去等距離。但亦可不等，視設計需要而定。（）以點為圓心，作葉輪的外圓，并在其上作中心角為的各個軸面投影線、，、等，分別代表葉片的工作面和背面。各軸面分別編號，各軸面間的夾角均為，如圖表所示。（）根據軸面投影關系，將沿后蓋板處的葉片工作面和背

37、面與后蓋板的交線，以及前蓋板處的葉片工作面與前蓋板的交線投影到過點垂直線的左部（自吸入口方向看葉輪為順時針方向旋轉）。又將沿前蓋板處的也片工作面和背面與前蓋板的交線，以及后蓋板處的葉片背面與后蓋板的交線投影到過點垂直線的右部。于是便得到葉片的內外極限輪廓曲線，它們與葉片的入口和出口邊在平面圖上的投影，就給出了制造葉輪葉片木模的外圍線。（）作模型截線。在圖表中，割面截葉片背面的、軸面截線于、三點，它們到軸心的距離分別是。在平面投影圖上以為圓心為半徑分別畫弧交、號軸面投影圖于點、，過、作出光滑曲線，就得到了割面截葉片背面的模型截線。同理可作出其他各條葉片的模型截線。作出所以的葉片模型截線后，葉輪的

38、繪型工作基本完成。圖15作垂直于葉輪軸線的割線圖16葉片模型截線圖4.8、葉輪葉片的水力性能校驗為獲得性能良好的離心泵葉輪，在作完了葉片模型后，還需對葉輪葉片的水力性能進行一些校驗工作，檢查沿流線方向相對速度的變化是否均勻，速度矩沿流線長度的增加是否均勻。變化不均勻，則說明兩葉片間流道不良，水力損失大。變化均勻，說明水力損失小，設計符合要求。檢查和的變化，首先在葉輪軸面投影圖的每一條流線上確定一系列計算點。一般這些點就選取軸面截線與各軸面流線的交點作計算點，然后量出兩相鄰點A、B之間沿軸面流線的距離，從進口邊（或出口邊）開始逐漸標注單元小曲線段的序號，并由方格網上量出對應點葉片與圓周各方向的夾

39、角，則A、B兩點在流線上的真實距離為：從葉片進口邊到改點沿流線的真實長度L為：葉片沿圓周方向的厚度式中S葉片在流面上的給定厚度。排擠系數可按下式計算：式中Z葉片數； r計算點到軸心線的距離。為求得液流在該點軸面速度，可根據計算流量和葉輪軸面投影圖中該點所在處的過流斷面積，按下式計算：由上式，速度矩就可以求得?？偨Y與心得經過一個星期緊張有序的課程設計，我較為圓滿地完成了本次設計任務，受益匪淺。本次設計培養(yǎng)了我們對設計工程的設計能力，設計過程中，我們綜合運用泵與風機課程的理論知識，參考了大量資料，進行離心泵水力設計實踐，這進一步的鞏固、加深和擴展了所學到的知識，更重要的是，通過本次設計，我們懂得了

40、如何進行設計工作，給我們以后的工作打下堅實的基礎。設計工作并非閉門造車，而是要在前人的基礎上，吸取前人的經驗教訓，再進行創(chuàng)造性的工作，這樣既能保證質量又能保證效率。課設期間，我們翻閱了大量資料，自上而下先從總體上規(guī)劃再到局部具體實現，整個過程井井有條?，F代設計工作大都采用計算機輔助設計（CAD）實現。雖然以前也開過此課程，但是，由于疏于使用，繪圖時還是遇到很多問題，通過這次設計，CAD的使用更加熟練，這也是一大收獲。致謝我們在設計的過程中遇到許多難題，但是經過朱勁木、龍新平老師的認真講解，問題都得到了圓滿解決，并使我們加深了對相關知識的再認識。同時，感謝一起進行課設的同學們，這段時間內我們一起討論所遇到的問題，互相幫助互相鼓勵，最終順利地完成了本次課程設計任務。特別感謝楊文玉同學，由于CAD使用不夠熟練，在繪圖時遇到很多問題，曾一度進度緩慢，在楊文玉同學的幫助下最終熟悉了設計中的相關操作，將自己的設計成果用CAD表示出來。最后，再次真誠地感謝兩位老師對我們的指導和幫助。參考書目：1 丁成偉.離心泵與軸流泵原理及水力設計.北京：機械工業(yè)出版社，1981.2 馮漢民.水泵學