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1、1水力设计2.1 设计的数据要求1、流量 2、扬程 3、转速 4、NPSHR 2.2 叶轮设计步骤2.2.1 确定泵进出口直径1、泵进口直径 取 取 2、泵出口直径 取 3、泵进口速度 4、泵出口速度2.2.2 比转速2.2.3 估算泵的效率1、水力效率 2、容积效率 3、机械效率只考虑圆盘摩擦损失 取轴承、填料损失为2%,则 4、泵的总效率2.2.4 确定功率1、泵的轴功率 2、电机功率原动机为电动机，取；传动方式为直联传动，取，选配套轴功率 3、扭矩 4、最小轴径材料选用45号钢，取 取2.2.5 初步计算叶轮主要尺寸 1、进口当量直径兼顾效率与汽蚀， 2、进口直径由于采用悬臂式结构，则
2、3、出口直径 式中 修正系数。查表812， 得，经计算得4、叶轮出口宽度 式中 修正系数。查表813，得，经计算得5、叶片出口角选择（范围一般是2230）应考虑的因素：(1) 低比转速泵，选择大的角以增大扬程，减小，从而减小圆盘摩擦损失，提高泵是效率；(2) 增加角，在相同流量下叶轮出口速度增加，压水室水力损失增加，并在小流量下冲角损失增加，易使特性曲线出现驼峰，因此不宜太大；(3) 大，叶片间相对流动扩散严重；(4) 为获得平坦的功率曲线，使泵在全扬程范围内运行，可小于10度。取=30 6、叶片数式中 叶轮叶片中间流线进口直径。由于该泵为低比转速泵，所以取较大的值取，经计算得，取2.2.6
3、精计算叶轮外径 第一次1、理论扬程 2、修正系数 取 3、静矩 4、有限叶片数修正系数 5、无穷叶片数理论扬程 6、叶片出口排挤系数 取, 7、出口轴面速度 8、出口圆周速度9、出口直径 与假定不符,取进行计算2.2.7 精算叶轮外径 第二次 1、叶片出口排挤系数 2、出口轴面速 3、出口圆周速度 假定P不变，即不变4、出口直径 与假定接近,不再重新计算2.2.8 叶轮出口速度 1、出口轴面速度 2、出口圆周速度 3、出口圆周分速度4、无穷叶片数出口圆周分速度2.2.9 轴面投影图的绘制1、找相近比转数叶轮的轴面投影图作为参考，根据前面计算所得到的叶轮基本尺寸，初步作叶轮的轴面投影图。2、检查
4、轴面投影图过流断面面积变化，在流道内作内切圆，并将圆心连接起来，得到一条曲线，此为流道中线，求出每个圆的轴面液流过流断面及其面积F，而后作出沿轴面投影图中线的过流断面面积变化曲线，我们希望Fl曲线基本上为一条直线，即要求从叶轮进口到出口沿中线l面积F的变化是均匀的，如果该曲线不理想，则应修改轴面投影图，直到检查Fl 曲线满意为止。如下图所示：3、中间流线的绘制 根据每条相邻轴面液流流线之间的流量相等的原则，在轴面投影图上作流线，轴面液流的流线一般需作35条，中低比转速的叶轮可作三条，高比转速叶轮可作五条。叶轮前后盖板是两条流线，故还需作13中间条流线，本设计是低比转速叶轮，故只需要再作一条中间
5、流线即可。具体分流线时,可先分进出口,再做修改。画中间流线时确定中间流线进口分点半径 出口分点为出口宽度的中点，由此初步确定中间流线，然后再根据同一过水断面上两条流线间过水断面面积相等检查修正。图形如下: 4、流线分点分点的实质就是在流面上画特性线，组成扇形格网。因为流面就是轴面流线绕中心线旋转一周所得的曲线，一个流面上的全部轴面流线均相同，所以只要分相应的一条轴面流线，就等于在整个流面上绘出了方格网。流线分点的方法很多，有逐点计算法，分点作图法和图解积分法。在这次设计过程中，采用分点作图法。在轴面投影图旁，画两条夹角等于的射线，这两条射线表示夹角为的两轴面。一般取 ，本设计中取。从出口开始，
6、沿轴面流线试取长度，若中点半径对应的两射线间的弧长与相等，则分点正确，如果不等，另取，直到为止。第一点确定后，用同样的方法分其余的点。当流线平行轴线时，不变，用相应的截取等长即可。图形如下：5、修改进口边的位置原则：(1) 尽量使叶片进口边和出口边之间的三条流线长度趋于相等；(2) 进口边和流线的交角最好为90，进口边轴面投影的形状就铸造而言，为直线较好；(3) 进口边应向吸入口方向适当延伸，以提高叶轮的抗汽蚀性能，并使泵性能曲线出现驼峰的可能性减小。图形如下：6、叶片的绘制(1) 确定叶轮进口圆周速度在轴面投影图上量的,从而可得： (2) 叶片进口轴面液流过水断面面积(3)叶片进口角的计算流
7、线假定取与假定值相近。流线假定取与假定值相近。流线假定取与假定值相近。由以上计算得：叶片三条流线的进口安放角分别为： 7、作方格网叶片型线图并在其上绘制流线因为保角变换方格网法，是基于局部相似，而不是局部相等，所以几个流面可以用一个平面方格网绘流线，平面方格网方格的大小可任意选取。方格网竖线表示轴面流线相应分点，横线表示夹角等于所用的的轴面。画完方格网后，便可在其上绘制流线。通常先画中间流线，流线进出口在方格网上的位置应与轴面投影流线的分点对应，包角可自行选取，对进出口点做角度等于计算的叶片进出口安放角的直线，然后做光滑曲线与进出口角度线相切。型线应满足一下三点：(1) 光滑平顺；(2) 单向
8、弯曲，不要出现S形状，以平直稍凸为好；(3) 各型线有一定的对称性。8、轴面截线在方格网上进行叶片绘型后，根据方格网中点的位置,就可开始作轴面截线图 如下图所示：9、叶片加厚轴面截线表示无厚度的叶片，实际叶片是有厚度的，所以必须经行叶片加厚。叶片可以在展开流面上、轴面和平面图上加厚。本次设计采用在轴面图上加厚的方法。叶片厚度可按流线长度给定，通常最大厚度在离进口为叶片全长1/31/2处，进出口部分尽量减薄。10、作木模图从叶轮吸入口方向去看叶轮的转动方向，叶轮为逆时针转动，则我们作木模截线时，叶片背面的木模截线画在左面，而叶片工作面的木模截线画在右面。流线a的叶片工作面和背面，流线c的叶片背面
9、在平面上的投影画在右面，作图方法是用O点为圆心，用a流线处叶片工作面和背面与各轴面交点到轴心线的垂直距离，用c流线处叶片背面与各轴面交点到轴心线的垂直距离，即以这许多距离为半径，在木模图上做圆弧与相对应的轴面相交，得到个各交点后，用光滑的曲线连接之，即得到这三条线在平面图上的投影图。而后又以A、B、C等木模平板线与叶片背面各轴面截线的焦点到轴心线的垂直距离为半径，仍以O点为圆心作圆弧再与相应的轴面相交，并以光滑曲线连接之，得到A、B、C等平面与叶片背面的交线在平面图上的投影线，我们称此投影线为木模截线。用同样的方法，作出叶片工作面上a流线和c流线以及叶片背面上的c流线在平面图上的投影线，以及叶
10、片工作面的木模截线。这样我们就完成了木模图的绘制。2.3 压水室水力设计压出室的作用和要求：1、压出室的作用是将叶轮中流出的液体收集起来，并送往压力管路或下一级叶轮的吸入口。2、将液体送往压力管路或下一级叶轮的吸入口前，要消除叶轮的旋转运动，把叶轮的这部分动能尽量转化成压能。3、将液体送往压力管路或下一级叶轮前，要降低液流的速度，以减小压力管路中的水力损失并且适合下一级的叶轮吸入口要求。4、液流自叶轮中流出时，速度是很大的，所以压出室中的水力损失很大，它约将占整个水泵水力损失的一半左右，所以压出室的设计应特别注意，要求尽量减小压出室本身的水力损失。在设计工况下，液流自叶轮流入压出室时要求不产生
11、撞击损失。螺旋形压出室又叫涡室，是离心泵中用的最广泛的压出室之一，本设计使用的也是这种压出室。2.3.1 确定涡室的主要技术参数1、基圆直径应稍大于叶轮外径，使隔舌和叶轮间有一适当的间隙。该间隙过小，容易因液流阻塞而引起噪声和振动，还可能在隔舌出发生汽蚀。间隙增大，能减小叶轮外周流动的不均匀性，降低振动和噪声，并使效率稍有提高。但间隙过大除了增加径向尺寸外，因间隙处存在旋转的液流环，消耗一定的能量，泵的效率下降，通常取：2、涡室的进口宽度 通常大于包括前后盖板的叶轮出口宽度，至少应有一定的间隙，以补偿转子的串动和制造误差。 3、涡室的隔舌安放角 的大小应保证螺旋部分与扩散管光滑连接，并尽量减小
12、径向尺寸。查表9-1， 得4、隔舌螺旋角 为了符合流动规律，减小液流的撞击，隔舌螺旋角应等于叶轮出口稍后的绝对液流角：2.3.2 确定涡室断面形状和断面面积断面形状为任意端面用速度系数法计算第8断面的面积式中 涡室断面的平均速度； 泵的单级扬程；速度系数，由手册图97查取通过第8断面的流量和泵流量相差不大，取稍大的涡室面积并无坏处，因而可用泵流量计算第8断面的面积，即：其他断面的面积，按涡室各断面速度相等确定断面1234567 45901351802252703150.000180.000360.000540.000720.00090.001080.001262.3.3 作出口断面形状涡室断面
13、形状有矩形、梨形、梯形和圆形等。试验表明：涡室截面形状对性能影响不大，可根据结构和制造方便来选择。在此次设计中采用梯形涡室断面形状。2.3.4 扩散管的计算扩散管的作用在于降低速度，转换为压力能，同时减小排除管路中的损失。扩散管的进口可以近似认为是涡室的第8断面，出口是泵的排出口，扩散管的主要结构参数是：(1) 排出口，应符合经济流速和标准直径；(2) 扩散管高度，在保证扩散角和安装要求的条件下，应尽量取小值，以减小泵的尺寸；(3) 扩散角，常用范围为。作螺旋形压出室各截面和扩散段截面后，就求得各截面顶点到轴心线的距离，各截面的也为已知，于是就可以将各顶点布置在平面图上，而后用光滑曲线连接之，或用几个圆弧连接之，就得到螺旋形压出室的平面图。见下图：
