课程设计泵与风机 武汉大学版

1、武汉大学动力与机械学院泵与风机课程设计离心泵水力设计说明书前言本次课程设计的内容是设计一台离心式泵。泵是应用非常广泛的通用机械。在当今世界机电产品中，泵的产量仅次于电机，据统计，泵的耗电量占到全国总发电量的21%，可见泵的应用非常广泛，在国民经济中占有十分重要的作用。离心泵是一种用量最大的水泵。在给水排水及农业工程，固体颗粒、液体输送工程，石油及化学工程，航空航天和航海工程，能源工程和车辆工程等国民经济各个部门都有广泛的应用。本次课程设计时能源动力系统及自动化专业流体机械及工程方向的专业必修课程，是完成泵与风机课程理论教学以后所进行的重要实践教学环节，目的在于综合利用泵与风机的理论知识进行泵的

2、设计实践，一方面以离心泵的设计过程为代表熟悉泵的设计方法为以后解决相关工程问题打下良好的基础，另一方面通过设计实践，使理论知识和生产实际知识紧密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。本设计主要进行的是离心泵的水力设计，包括泵的结构方案、叶轮主要参数的选择与计算、叶轮的水力设计绘图等。提交的成果为设计说明书一份和离心泵水利设计图一张（包括轴面投影图、流线分点图、流道面积变化图、流面展开方格网、叶片厚度变化规律图和木模截线图），使用CAD绘制。本设计说明书即为成果之一。由于我们对所学知识的领悟不够，又缺乏经验，设计中难免会存在疏漏和欠缺之处，恳请老师批评指正。目录前言一、课程设计的

3、总体要求11.1设计课题11.2设计目的11.3设计内容11.4设计要求11.5成果要求1二、泵主要设计参数和结构方案的确定12.1提供设计的数据和要求12.2确定泵的总体结构形式和泵进出口直径12.3泵转速的确定22.4计算比转速ns，确定泵的水利方案32.5估算泵的效率4三、叶轮主要参数的选择和计算43.1轴径和轮毂直径的确定43.2叶轮进口直径D1的初定53.2.1计算叶轮进口当量直径53.2.2叶片入口边直径D153.3叶轮出口直径D2的初步计算63.4叶轮出口宽度b2的计算和选择63.5叶片数Z63.6叶轮外径D2的精确计算73.7叶片进口安放角的确定9四、叶轮水力设计绘图104.1

4、绘制叶轮轴面投影图104.1.1初绘叶轮轴面投影图104.1.2检查轴面流道过水断面变化情况114.2绘制轴面流线124.3在轴面投影图上对各条流线进行分点144.4作流线方格网，并在方格网上进行叶片绘型154.5片的轴面截线174.6叶片加厚174.7绘制叶片裁剪图184.8、叶轮叶片的水力性能校验20总结与心得21致谢21参考书目：21附录23叶轮设计计算程序23一、课程设计的总体要求1.1设计课题离心泵叶轮的水力设计1.2设计目的通过课程设计，掌握离心式叶轮水力设计的基本原理和基本方法，加深对课堂知识的理解，培养学生进行产品设计、水泵改造及科学研究等方面的工作能力。1.3设计内容（1）离

5、心泵结构方案的确定；（2）离心泵叶轮主要几何参数选择和计算；（3） 叶轮轴面投影图的绘制级叶片绘型。1.4设计要求（1）用速度系数法进行离心泵叶轮水力设计；（2）用保角变换法绘制叶片叶型；（3）编写设计计算说明书。1.5成果要求（1）计算说明书应做到字迹工整、书面整洁、层次分明、文理通顺。文中所引用的重要公式、论点及结论均应交代依据；（2）设计说明书应包括计算、表格、和插图（图表统一编号），配以目录和参考文献目录等内容，统一装订成册；（3）设计图纸要用CAD绘制，图面布置要合理。二、泵主要设计参数和结构方案的确定2.1提供设计的数据和要求（1） 流量Q=144m/h；扬程H=50m；效率=80

6、%；汽蚀比转速c=1000；同步转速n=3000r/min（2） 工作条件：抽送常温清水。（3） 配用动力：用电动机做工作动力。（4） 采用卧式单级悬臂结构。2.2确定泵的总体结构形式和泵进出口直径首先大致选择泵的结构形式和原动机的类型，进而结合下面的计算，经分析比较作最后确定。泵吸入直径。泵的吸入口径由合理的进口流速确定，泵吸入口的流速一般为3米/秒左右。从制造方便考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵的体积，提高过流能力。而提高泵的抗汽蚀性能，应减小吸入流速。本泵采用入口流速vs=3m/s。排出口径。对于低扬程泵，可取与吸入口径相同。高扬程泵，为减小泵的体积和排出管直径，可使排出口径小于吸入口

7、径，一般取 式中 泵排出口径； 泵吸入口径。泵吸入口径按下式确定=0.13m=13cm式中 泵吸入口的平均流速。本泵设计扬程仅为50m，属于低扬程水泵，故出口直径=13cm查阅资料确定泵的吸入口和排出口直径符合标准直径。2.3泵转速的确定确定泵转速应考虑下面因素：（1）泵的转速越高，泵的体积越小，重量越轻，据此，应选择尽量高的转速。（2）转速和比转速有关，而比转速和效率有关，所以转速应和比转速结合起来确定。（3）确定转速应考虑原动机的种类（电动机、内燃机、汽轮机）和传动装置。（4）通常优先选用电动机直接联接传动。电动机带负荷后的转速小于同步转速，通常按2%左右的转差率确定电动机的额定转速。（5

8、）提高转速，过流部分磨损和振动都将变大；提高泵的转速受到汽蚀条件的限制，从汽蚀比转速公式可知，转速n和汽蚀基本参数hr和C的关系，如得不到满足，将产生汽蚀。对于一定的C值，假设提高转速，则hr增大，当该值大于装置提供的装置汽蚀余量ha时或几何安装高度Hsz，计算其实条件允许的转速，所采用的转速应小于汽蚀条件允许的转速。即式中（K考虑汽蚀的安全余量）。通常优先选择电动机直接联结传动，同步转速列于表2-1，电动机带负荷后的转速小于同步转速，通常按2%左右的滑差率确定转速式中：s滑差率表1 电动机的同步转速极对数24681012同步转速300015001000750600500本泵采用同步转速为30

9、00r/min的电机，采用滑差率s=2%,则n=2940r/min。取泵的安装高度Hsz=4m，常温清水则泵的汽蚀余量5.59m， 5.29m汽蚀允许转速为3103r/min，泵的转速泵汽蚀允许转速，不会发生汽蚀。2.4计算比转速ns，确定泵的水利方案在确定泵的比转速时应注意：（1） 比转速与水泵的效率密切相关。在确定时，必须同时考虑泵的效率是否能达到给定的指标。（2） 在确定比转速时，还应考虑到是否有合适的水力模型。如果有合适的水力模型，应该选取与模型泵相同或想接近的比转速。（3） 在泵流量和扬程不变的情况下，提高转速或增加泵的级数可增大泵的比转速，反之将减小泵的比转速。（4） 泵的性能曲线

10、的形状也和有关。比转速越小，叶轮流道相对的越细长，性能曲线比较平坦，随着比转速逐渐增大，叶轮流道相对的越来越宽，性能曲线也就越来越陡。按照比转速公式=114由汽蚀比转速看，本泵属于效率较好的范围。按照设计要求，本泵采用单机单吸的水力方案。2.5估算泵的效率泵尚未选出时，总效率、水力效率、容积效率和机械效率只能参考同类产品和结合经验公式、统计曲线根据具体情况确定。水力效率容积效率机械效率根据上述计算结果，总效率三、叶轮主要参数的选择和计算叶轮主要几何参数有叶轮进口直径D0、叶片进口直径D1、叶轮轮毂直径dh，叶轮进口角1，叶轮出口直径D2、叶轮出口宽度b2、叶片出口角2和叶片数Z。叶轮进口几何参

11、数对汽蚀具有重要影响，叶轮出口几何参数对性能（H、Q）具有重要影响，而两者对效率均有影响。叶轮主要尺寸的确定主要相似换算法和速度系数法。本泵采用速度系数法进行设计。速度系数法实际上也是一种相似设计法。它和模型换算法在实质上是相同的，其差别在于模型换算是建立在一台相似泵基础上的设计，而速度系数法是建立在一系列相似泵基础上的设计。也就是说，速度系数法是按相似的原理，利用统计系数计算过流部件的各部分尺寸。3.1轴径和轮毂直径的确定泵轴的直径应该强度（拉压弯扭）和刚度（挠度）及临界转速条件确定。因为扭矩是泵主要的载荷，开始设计时首先按扭矩确定泵轴的最小直径，通常是联轴器处的轴径。同时应根据所设计的泵的

12、具体情况，考虑影响刚度和临界转速的大概因素可对粗算的轴径作适当的修改，并圆整到标准直径。待泵转子设计完成后，再对轴的强度、刚度和临界转速进行详细的校验。轴功率余量系数参照表1，采用电动机，K取1.2，则计算功率表2 原动机余量系数原动机的种类K电动机1.11.2汽油机1.151.25柴油机（小容量）1.151.25柴油机（大容量）1.151.2扭矩参照表2，泵轴材料的许用切应力取440105N/m2按扭矩计算轴径的公式，轴径表3泵轴材料的许用切应力轴的材料Q235,20354540Cr，355SiMn/MPa12202030304040523.2叶轮进口直径D1的初定叶轮进口直径又叫做叶轮吸入

13、眼直径或叶轮颈部直径。叶轮进口速度和叶轮进口直径有关。从而限制v0一般不超过34m/s。3.2.1计算叶轮进口当量直径兼顾效率和汽蚀=4.05.0（取=4.4）进口直径选择悬臂式，故=03.2.2叶片入口边直径D1在叶轮流道入口边上取圆心，作流道的内切圆，内切圆圆心到轴心线距离的两倍即为叶片入口边直径。叶片入口边直径一般可按比转速确定。根据比转速=114可取mm3.3叶轮出口直径D2的初步计算叶轮出口直径是影响水泵扬程的最重要参数之一，可根据速度系数法确定式中 系数，=8.76取=210mm3.4叶轮出口宽度b2的计算和选择叶轮出口宽度可按下面两式计算确定：=0.7143.5叶片数Z叶轮叶片数

14、的多少会影响泵扬程的高低。一般情况下，增加叶片数可以改善液流情况，适当提高扬程，但叶片数增加后将减少过流面积，所以过多的增加叶片数，不但要降低效率，并使叶轮的汽蚀性能恶化，还能导致泵Q-H曲线出现驼峰。用速度系数法设计叶轮时，因为速度系数法是从现有泵的参数上同级得来的，而现有泵的叶片数与比转速之间存在着一定关系。因此，泵叶轮叶片数也可根据比转速按照这一关系确定之。离心泵叶轮的叶片数与比转速之间的关系如下表表4 离心泵的叶片数Z3060601801802805片长叶片加5片短叶片或896856也可采用富来得尔经验公式计算：综合以上两种方法，取=6是合适的。其中：预先取=20； 叶片出口角3.6叶

15、轮外径D2的精确计算前述初算的，速度系数是按一般情况得出的。在保证性能相同的情况下，可以选用不同参数的组合，这种情况增加了速度系数的近似性。因为是最主要的尺寸，按速度系数法确定后，以此为基础进行精确计算。精确计算是以基本方程为基础的，从理论上讲是比较严格的，但是其中所用到的水力效率、有限叶片修正系数，也只能用经验公式估算。实践证明，精确计算在数值上是可靠的。离心泵一般是选择，精算。在计算前，先假定一个，此最好用按速度系数法确定的值。如果算得的值与假定的相同或相差很少（不超过2%），说明假定的值就是精确的值。如果求得的值和假定的相差较多，需用求得的或任意假定的，按上述步骤重新计算，即重新计算排挤

16、系数和有限叶片修正系数等，在相差不多的情况下，有限叶片修正系数可以认为不变。一直到求得的和假定的相等或相近为止。采用逐次逼近法精算。（1）确定叶片厚度叶片的厚度是根据强度及铸造工艺的可能性而确定的。根据强度计算出来的叶片比较薄，故一般都能满足强度需要。对于较小的泵，从铸造工艺出发，铸铁叶轮叶片最小厚度为34mm；铸钢叶轮，叶片最小厚度为56mm。对大泵应适当增加叶片厚度，以使叶片有足够的刚度。叶片进、出口两端应做得较薄。进口边做得薄一些，能提高水泵抗汽蚀性能和减少进口撞击损失。叶片出口边做得薄一些，可以减小尾端漩涡。取=3mm。（2）计算叶片出口排挤系数叶片出口排挤系数（3）理论扬程（4）叶片

17、修正系数（5）无穷叶片数理论扬程（6）出口轴面速度（7）出口圆周速度（8）出口直径（9）第二次计算与假定值相同，不再进行计算。（10）计算出口速度出口圆周速度出口轴面速度 出口圆周分速度无穷叶片出口圆周分速度3.7叶片进口安放角的确定叶片进口角，通常取之大于液流角，即，其正冲角为。冲角的范围通常为。采用正冲角能提高抗汽蚀性能，并且对效率影响不大，其原因如下：（1）采用正冲角，能增大叶片进口角，减小叶片的弯曲，从而增加叶片的进口过流面积，减小叶片的排挤。（2）在设计流量下，采用正冲角液体在叶片进口背面产生脱流。因为背面是液道的低压侧，在这里形成的漩涡不易向高压侧扩散，因而漩涡是稳定的，局部的，对

18、汽蚀影响较小。（3）采用正冲角，能改善在大流量下的工作条件。在计算叶片进口角之前，应先画出叶片进口边。叶片进口边通常是倾斜的。叶片进口边可能不在同一个过水断面上。要计算某点的过水断面，过水断面的形成线应过该点。叶片液流角按下式计算：式中 计算点液体的圆周速度； 计算点液体的圆周速度； 计算点液体的轴面速度。叶片进口轴面速度按下式确定式中 计算点的过水断面积 计算点的叶片排挤系数。式中 Z叶片数； 计算点直径； 计算点叶片的真是厚度； 计算点叶片的进口角； 计算点轴面截线和轴面流线的夹角，一般叶片进口角，算出各流线的液流角，加上冲角，则得相应的叶片进口角。 表5 叶片安放角叶片进口安放角冲角液流

19、角圆周速度（m/s）轴向速度(m/s)a21.428417.42816.9194.924b26.0686.21819.85013.5734.90c35.597.76627.7249.2784.876四、叶轮水力设计绘图4.1绘制叶轮轴面投影图4.1.1初绘叶轮轴面投影图叶轮的主要几何尺寸计算完毕，就可以进行绘型工作。在轴面投影图上，可以比较全面的看到叶轮前后盖板的形状及叶片入口边、出口边相对于叶轮轴心线的径向位置和轴向位置。但是，必须注意入口边、出口边上各点并不一定在同一轴面上。画图时，最好选择相近，性能良好的叶轮图作为参考，考虑设计泵的具体情况加以改进。周面投影图的形状十分关键，应经过反复修

20、改，力求光滑通畅。同时应考虑到：（1）前后盖板出口保持一段平行或对称变化；（2）流道弯曲不应过急，在轴向结构允许的条件下，以采用较大的曲率半径为宜。由于叶片形状比较复杂，制造的不准就要影响离心泵的性能。图是不同叶轮轴面投影形状。图1 叶轮轴面投影图图 2叶轮轴面投影图4.1.2检查轴面流道过水断面变化情况画好轴面投影图之后，应检查流道的过水断面变化情况，如图。图中的曲线AEB和各轴面流线相垂直，是过水断面形成线，其作法是：在轴面投影图内，作两流线的内切圆，切点为A、B。将AB与圆心O连成三角形AOB。把三角形高OD分为OE、EC、CD三等分。过E点且和轴面流线相垂直的曲线AEB是过水断面的形成

21、线。过水断面形成线的重心近似认为和三角形AOB的重心重合，中心半径为。因为轴面液流过水断面必须和轴面流线垂直，液体从叶轮四周流出，所以轴面液流的过水断面是以过水断面形成线为母线旋转一周形成的抛物线，其面积按下式计算沿流道求出一系列过水断面积之后，便可作出过水断面积沿流道中线的变化曲线。该曲线应该是平直或光滑的线。考虑汽蚀性能，一般是进口部分凸起的曲线。曲线形状不良，应修改轴面投影形状。直到满足要求为止。多次修改后的轴面投影图如图所示。轴面过水断面的数据和图表如表和图所示表6 轴面过水断面变化表lbRcF052.526.258659.0357.0551.5926.858703.43521.454

22、3.3234.089276.17531.0537.9341.039678.34238.4535.0545.299974.04348.3330.2853.2710134.956.5327.0860.6410417.8465.9224.0471.3410775.7783.9620.7387.0311335.97100.5617.88103.2911603.97105.6171081153.96图 3轴面过水断面变化情况4.2绘制轴面流线轴面流线是流面和轴面的交线，也就是叶片和流面交线的轴面投影；一条轴面流线绕轴线一周形成的回转面就是一个流面。因而，用几个流面，把流道分成几个小流道就行了。一般按各小

23、流道通过相等的流量来分，流量一定，其流道的宽窄和其中的速度分布有关。按一元理论，速度沿同一个过水断面均匀分布，这样只要把总的过水断面分成几个相等的小过水断面即可。在具体分流线时，应先分进出口。出口边一般平行轴线，只要等分出口边线段即可。进口边流线，适当延长之后使之与轴线平行。按每个圆环面积相等确定分点。如果分成n个小流道，则进口分点半径为式中n所分流道数i从轴线侧算起欲求的流线序号（不包括后盖板流线）图a 图b图4 中间流线试算图5 中间流道图有了始末点分点，凭经验画出各条轴面流线。画流线时，应力求光滑准确，以减少修改的工作量。而后沿整个流道取若干组过水断面，检查同一过水断面上两流线间的小过水

24、断面是否相等。不相等时，应修改，直到相等或相差不多为止。小过水断面的计算方法，和前述的轴面液流过水断面计算方法相同，小过水断面按小内切圆过公切点依此做出。小过水断面的面积为沿同一过水断面应满足=常数即液流流过叶轮的路线即流线，它是一条空间曲线。此空间曲线在轴面的投影即为轴面流线。在作轴面流线时，通常把前、后盖板处轮廓线作为两条轴面流线。假设液体在同一过流断面上的轴面速度相等（即轴面速度均匀分布），作流线就是将每一过流断面分成几个面积相等（即通过的流量相等）的单元面积，反映在轴面投影图上是这些流线将过流断面形成线分成若干小段，而每一段的长度和它的形心到叶轮轴心线距离与的乘积均相等（图表）当过流断

25、面形成线被分为几部分后，这些小段曲线与直线相近，检查时可以近似取每一小段弧线的中心线作为该小段的形心。在作中间流线的过程中，要想在同一个过流断面上分成几个绝对相等的断面面积往往需要反复几次，工作量太大。因此，在作中间流线过程中，允许在同一过流断面上分成的若干个断面面积之间有一定的误差，误差不超过5%。表7 分轴面流线计算表内切圆编号左流道右流道误差/%18.82103.87916.138.97103.66959.831.4729.7494.51920.539.8594.26928.460.85310.7284.32903.9110.8484.03910.890.77411.7773.11860

26、.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在轴面投影图上对各条流线进行分点分点的实质就是在流面上画特征线，组成扇形网格。因为流面可以用轴面图和平面图表示，因此分点在轴面图上沿一条流线（相当于一个流面）进行。流面是轴对称的，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

27、出了方格网。流线分点的方法有很多，现采用作图分点法。在叶轮的轴面投影图的一旁做一条与轴心线垂直的中心线，与轴心线交于O点，并在此线上的两边作互相对对称的两条直线，此两条直线的夹角为。可取。以流线出口处的半径为半径，以O点为圆心，在上两线间画一圆弧，交中线于点。在流线上离出口边不远的地方取点，以点到轴心闲的距离为半径，仍以为圆心，在两线间作一圆弧，交中线于。将线段分为二等分，以点为圆心，经过此二等分的等分点作一圆弧，两线间所夹之圆弧长与轴面投影图上之线段应相等，即。若，应修改流线上点的位置。重复上述作图法，直到为止。点的位置确定后，再用同样的方法做点，一直到流线的进口边。其它流线也用同样的方法进

28、行分点。图6前盖板流线分点 图7后盖板流线分点 图8中间流线分点 图9各流线分点综合4.4作流线方格网，并在方格网上进行叶片绘型流面是一个空间曲面，直接在流面上画流线，不容易表示流线形状和角度地变化规律。因此，要设法把流面展开成平面，在展开的平面上画出流线，然后按预先标号的记号，返回到相应的流面上。先用方格网保角变换法绘型。绘型原理是用一组夹角为的轴面和一组垂直轴线的平面去截流面，使之在流面上构成小扇形网格。当小扇形足够小时，可以把流面上的曲面扇形近似看做平面上的小正方形。因此如图，图a中的流面就可以捏成图b的圆柱面，沿母线展开成图c的平面。因为保角变换绘型是基于局部相似，而不追求局部相等，所

29、以几个流面可以用一个平面方格网代替。方格网的大小任意选取，横线表示轴面流线的相应分点，竖线表示夹角为对应分点所用的轴面。画出方格网并把特征线顺序编号。而后在其上绘流线，通常先画中间流线。流线在方格网上的位置应与相应轴面分点序号对应。进出口角度应与预先的值相符，保角大小可灵活掌握。型线的形状，极为重要，不理想时应坚决修改。必要时，可改变叶片进口边的位置，包角的大小等。 图10流面 图11 捏成的圆柱型流面进口边在方格网中位于同一竖线上，进口边的三点位于同一条竖线上，表示进口便位于同一轴面上，一般离心泵进出口都位于同一轴面上。离心泵绘型的型线不理想的时候，进出口边均可不置于同一轴面上，究竟如何布置

30、，主要由方格网上流线的形状，和轴面截线形状好坏来决定。图12展开的流线方格网在方格网中画出的三条流线，就是叶片表面的三条型线。用轴面（相当于方格网中的竖线）去截叶片，所截三点的连线是一条轴面截线。把方格网中每隔一定角度的竖线和三条流线的交点，对应于编号1,2,3的位置，用插入法分别点到轴面投影图相应的三条流线上，把所得点连成光滑的曲线，就得到叶片的轴面截线。轴面截线应光滑，按一定规律变化。轴面截线和流线的夹角最好接近90，一般不要小于60。角太小，盖板和叶片的真实夹角过小，会带来铸造方面的困难、排挤严重和过水断面形状不良（湿周增长）等缺点。在绘叶片型线是应注意：（1）型线应光滑，不要有弯曲，叶

31、片角度的变化要均与。（2）叶片进口边最好布置在同一轴面上。（3）低比转速叶轮，叶片前面约的部分做成扭曲形，其余采用圆柱叶片。有时叶片也可一直扭曲到出口。如果上述要求不能满足，就要反复调整，考虑移动叶片进出口边的位置或改变其它尺寸。在作叶片方格网上的叶片型线时，还应考虑到叶片包角的大小。4.5片的轴面截线图13叶片的轴面截面方格网上画出的三条相对流线，就是叶片表面的三条型线。用轴面（方格网中的竖线）截三条流线，相当于用轴面去截叶片，所得到的三点的连线为叶片的轴面截线。把方格网中每隔一定角度的竖线（表示轴面）和三条流线的交点，按相对应分点的位置用插入法，分别点到轴面投影三条流线上，然后连成光滑曲线

32、，即为叶片轴面截线。轴面截线应光滑并有规律变化，并尽量使轴面截线与流线交角接近90，一般不应小于60。如果作出轴面截线的两点差得很远，就需要调整方格网图。4.6叶片加厚方格网保角变换绘型，一般在轴面投影图上按轴面截线进行加厚。加厚时可以认为前面所得的轴面截线为骨线向两边加厚，或认为是工作面向背后加厚。上述所画出的轴面截线，只是叶片的骨线。但由于叶片是有厚度的，所以需在骨线的一面或两面填加厚度，以便得到叶片的两个表面，即工作面和非工作面。在每个流面上对叶片填加厚度后，虽然叶片在流面上的厚度和将来得到的叶片真真实厚度（沿叶片表面的法向厚度）是有误差的，但误差不大。一般叶片头部误差较大，其他部位误差

33、很小。沿轴面流线方向的轴面厚度，按下式计算：叶片厚度S沿流线长度变化规律可预先给定，一般取等厚部分为叶片全长的，头部削尖（三条流线可用一个厚度变化规律），如图表7所示。流面上叶片在各轴面处的安放角可从流线方格网上量得。由此各轴面截线的叶片厚度可以求得。图14 加厚叶片现采用在叶片背面加厚，数据如下表表8 叶片厚度变化规律轴面0S2.52.642.782.903.003.003.003.003.003.003.00a流线a25.0021.4518.5918.7419.1119.6220.3521.2622.3723.6825.00cosa0.930.940.940.940.940.930.930

34、.920.920.910.91ma2.682.772.923.063.183.193.213.243.203.303.40b流线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流线c35.5938.4238.0537.2636.0434.4532.4930.1427.4825.0025.00cosc0.8130.7830.

35、7870.7960.8090.8250.8430.8650.8870.9060.906mc3.073.363.513.643.713.633.553.463.383.313.314.7绘制叶片裁剪图高比转数叶轮的叶片形状常是扭曲的，为了把空间扭曲型叶片画在平面图上，常采用画叶片裁剪图的方法。叶片裁剪图的基本原理与地图上等高的道理是相同的，把图表8中的1-1、2-2、3-3、4-4面叫做割面，离心泵叶片剪裁图图表9中的曲线1、2、3、4和1、叫做模型截线。因此，叶片剪裁图就是一组垂直于叶轮轴心线的平面（割面）与叶片工作面和背面的交线（为空间曲线）在平面上的投影。作叶片剪裁图的步骤是：（）在叶轮的

36、轴面截线图上，作垂直于叶轮轴心线的直线、（图表），这些直线实质上就是一些垂直于叶轮轴心线的平面，通常称为割面或等高面，它们与叶片的交线就是叶片的模型截线。如果从叶轮入口方向看，叶轮为顺时针方向旋转，就把叶片工作面的模型截线画在平面投影图中心线的左侧，把背面的模型截线画在右侧，否则相反。直线、一般去等距离。但亦可不等，视设计需要而定。（）以点为圆心，作叶轮的外圆，并在其上作中心角为的各个轴面投影线、，、等，分别代表叶片的工作面和背面。各轴面分别编号，各轴面间的夹角均为，如图表所示。（）根据轴面投影关系，将沿后盖板处的叶片工作面和背面与后盖板的交线，以及前盖板处的叶片工作面与前盖板的交线投影到过点

37、垂直线的左部（自吸入口方向看叶轮为顺时针方向旋转）。又将沿前盖板处的也片工作面和背面与前盖板的交线，以及后盖板处的叶片背面与后盖板的交线投影到过点垂直线的右部。于是便得到叶片的内外极限轮廓曲线，它们与叶片的入口和出口边在平面图上的投影，就给出了制造叶轮叶片木模的外围线。（）作模型截线。在图表中，割面截叶片背面的、轴面截线于、三点，它们到轴心的距离分别是。在平面投影图上以为圆心为半径分别画弧交、号轴面投影图于点、，过、作出光滑曲线，就得到了割面截叶片背面的模型截线。同理可作出其他各条叶片的模型截线。作出所以的叶片模型截线后，叶轮的绘型工作基本完成。图15作垂直于叶轮轴线的割线 图16叶片模型截线

38、图4.8、叶轮叶片的水力性能校验为获得性能良好的离心泵叶轮，在作完了叶片模型后，还需对叶轮叶片的水力性能进行一些校验工作，检查沿流线方向相对速度的变化是否均匀，速度矩沿流线长度的增加是否均匀。变化不均匀，则说明两叶片间流道不良，水力损失大。变化均匀，说明水力损失小，设计符合要求。检查和的变化，首先在叶轮轴面投影图的每一条流线上确定一系列计算点。一般这些点就选取轴面截线与各轴面流线的交点作计算点，然后量出两相邻点A、B之间沿轴面流线的距离，从进口边（或出口边）开始逐渐标注单元小曲线段的序号，并由方格网上量出对应点叶片与圆周各方向的夹角，则A、B两点在流线上的真实距离为：从叶片进口边到改点沿流线的

39、真实长度L为：叶片沿圆周方向的厚度式中S叶片在流面上的给定厚度。排挤系数可按下式计算：式中Z叶片数； r计算点到轴心线的距离。为求得液流在该点轴面速度，可根据计算流量和叶轮轴面投影图中该点所在处的过流断面积，按下式计算：由上式，速度矩就可以求得。总结与心得经过一个星期紧张有序的课程设计，我较为圆满地完成了本次设计任务，受益匪浅。本次设计培养了我们对设计工程的设计能力，设计过程中，我们综合运用泵与风机课程的理论知识，参考了大量资料，进行离心泵水力设计实践，这进一步的巩固、加深和扩展了所学到的知识，更重要的是，通过本次设计，我们懂得了如何进行设计工作，给我们以后的工作打下坚实的基础。设计工作并非闭

40、门造车，而是要在前人的基础上，吸取前人的经验教训，再进行创造性的工作，这样既能保证质量又能保证效率。课设期间，我们翻阅了大量资料，自上而下先从总体上规划再到局部具体实现，整个过程井井有条。现代设计工作大都采用计算机辅助设计（CAD）实现。虽然以前也开过此课程，但是，由于疏于使用，绘图时还是遇到很多问题，通过这次设计，CAD的使用更加熟练，这也是一大收获。致谢我们在设计的过程中遇到许多难题，但是经过朱劲木、龙新平老师的认真讲解，问题都得到了圆满解决，并使我们加深了对相关知识的再认识。同时，感谢一起进行课设的同学们，这段时间内我们一起讨论所遇到的问题，互相帮助互相鼓励，最终顺利地完成了本次课程设计任务。特别感谢杨文玉同学，由于CAD使用不够熟练，在绘图时遇到很多问题，曾一度进度缓慢，在杨文玉同学的帮助下最终熟悉了设计中的相关操作，将自己的设计成果用CAD表示出来。最后，再次真诚地感谢两位老师对我们的指导和帮助。参考书目：1 丁成伟.离心泵与轴流泵原理及水力设计.北京：机械工业出版社，1981