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双支撑旋涡泵的设计研究
口张康智口陈万强口李祥阳□王芳
西安航空学院军工装备研究所西安710077
摘要:双支撑旋涡泵以其小流量、高扬程的特点而应用广泛,在理论研究的基础上,对其倪点进行分析,并对其結构
进行设计。
关键词:双支漩涡泵叶轮
中图分类号:1H314
文献标识码:A
文章编号:10004998(201401-0031-02
特种车辆工况条件差,对旋涡泵的转速要求高达经适当的热处理,具有很高的强度和耐麾性,并且抗振
4000r/min,传统的旋涡泵无法满足其使用性能,如性和耐腐蚀性能良好
目前国内众多旋涡泵转速在1450~2900r/min,其结1.1双支撑式旋涡泵结构特点
构均采用单支撑悬浮式的分离式结构(图1),最然具
(1)双支撑式的整体式结构是指叶轮、传动轴是
有结构简单、用料少的优点,但是由于仅一端固定,受
整体,其几何尺寸小,结构如图2所示。
力变形大;装配零件较多,使
2)叶轮封闭与流道相通。叶轮封闭是指叶片中
装配误差大,造成泵的整体
间有隔板(图2);流道相通是指旋涡泵两端直接打通
尺寸变大以及传动精度无法
进出口,所形成的流场是一个贯通的流场(图3为贯通
得到保证等问题。
流场模型)。
双支撑旋涡泵能够满足
1.2双支撑式旋涡泵结构优点
特种车辆使用要求,为此,对
)保证叶轮与泵壳间隙的恒定性。叶轮的两端
高性能新型双支撑旋涡泵进
的轴肩与高精度轴承精密配合,增加了叶轮运动的稳
行设计和研究,以期打破欧
定性。
美等发达国家对我国此类技
)旋涡泵整体紧凑,减少了传统旋涡泵的安装
术的长期封锁和产品垄断。
误差所带来的影响。
特种车辆用裝备系列产品的
▲图1单支撑悬浮式
(3)零件制造精度高。加工时以炳端中心孔定位
研制成功并实现产业化,将
旋涡泵结构
来加工两支撑及叶片,符合基准统一和基准重合原则
提高我省高校科技发展水平在全国相关领城内的知名保证了叶轮的形位公差。
度及其影响,成为陕西省特种车辆技术和工业化的支
柱产业。
2双支撑旋涡泵叶轮关键尺寸设计
2.1双支撑旋涡泵关键尺寸的计算
1双支撑旋涡泵的特点
双支撑旋涡泵采用了闭式叶轮、开式流道、髙精度
滚动轴承双支撑结构,电动机和泵体直接相连并传递
动力。在保证压力(扬程)和流量的前提下,泵的体积和
质量大幅度减小,工作可靠。泵的材料均选用不锈钢并
陕西省教育厅科研计划项目(编号:2013JK1036)
收稿日期:2013年8月
▲图2双支撑旋涡泵叶轮结构模型▲图3贯通流场模型
つンっンンっンンンンつンンンつンっンンンンンンンンンンンつンンンンつンンンつンンンつンンつンンンっンつンつつつンつンつンつンつンンンつンっンつンンンンつンンンつンつンつン
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(编辑小前)
片ラ机械制造52卷第593期
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大多数旋涡泵的转速
B
5.4
范剧为1450~2900r/
min,而特种车辆要求的旋
z2=30均布
涡泵转速达14000r/min
由于特种车辆工况条件
差,因此对旋涡泵还要求
有高的可靠性。根据特种
车辆的工作环境对旋涡泵
进行结构和尺寸改进,按
▲图4双支撑旋涡泵流
照封闭式旋涡泵进行设计
场截面图
(图4闭式旋涡泵流场截面图),因为矩形流道能够提
供中、高比转速,而且矩形截面流道泵的性能曲线较半
40
圆形流道泵乎缓,较梯形流道泵的扬程系数高。
2.1.1双支撑式旋涡泵叶轮外径D计算
▲图5双支撑旋涡泵叶轮
(1)比通常为0.6~1。计算叶片数x:
式中:为叶轮圆周速度,m/s;o为叶轮角速度,rads;t
为时间,s。
式中:x为叶轮叶片数;l为叶片在最大半径上的间距,
2.1.2双支撑式旋涡泵叶轮流道参数计算
m;经计算,双支撑式旋涡泵叶片数取30个
流道内叶轮出口处液体的平均切向速度υ与圆周2.1.6双支撑式旋渴泵割舌计算
速度有关
开口高压区和进口低压区,可以用隔舌分开,隔舌
K
(2)的包容弧线长度约为叶片间距的3~10倍.
式中:K、为流道内速度系数,对闭式叶轮来说其范围2.2双支撑旋涡泵叶轮设计结果
是0.5-0.6mr,比转速大时取大值O断面面积A
根据计算,得出双支撑旋涡泵的相关尺寸参数,绘
A
(3)制出其主要零件叶轮的结构及相关尺寸(见图5,图中
尺寸单位为mm),泵盖和泵体的结构可根据叶轮结构
式中:Q为旋涡泵流量,s;m为泵容积效率
的尺寸得出。
2.1.3双支撑式旋涡泵叶轮宽度b计算
3结论
式中;为旋涡泵的扬程系数;H为旋涡泵扬程,m;k
在旋涡泵研究的理论基础上,对旋涡泵进行了分
为叶轮宽度系数,闭式旋涡泵叶轮宽度系数为
析设计,与传统的旋涡泵相比较具有小流量髙扬程的
特点,且增压效果明显,能满足特征车辆的工况条件。
0.475
对所设计的旋渴泵可使用 Fluent软件对其流场进行分
?+2(?+)
析,并对设计结果进行优化。
2.1.4双支撑式旋涡泵流道水利尺寸计算
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