面向现代冲压技术的离心泵叶轮设计分析

发表时间:2020/7/1   来源:《电力设备》2020年第5期   作者:张鹏飞
[导读] 摘要:随着我国科学技术水平的不断发展人们生活水平的不断提高,现代冲压技术在离心轮叶泵的设计中得到了广泛的应用,包括我们日常生活中的各个方面,比如石油加工和食品的加工等。
        (郑州飞机装备有限责任公司  河南郑州  450005)
        摘要:随着我国科学技术水平的不断发展人们生活水平的不断提高,现代冲压技术在离心轮叶泵的设计中得到了广泛的应用,包括我们日常生活中的各个方面,比如石油加工和食品的加工等。人们对离心泵叶轮的优化设计的要求不断提升,所以新的叶轮技术也得到了大力的发展,本身的性能也得到了一定的完善,但是往往会因技术的不专业性导致离心泵叶轮的某些构件质量安全存在问题,也会出现一些在加工过程中消耗的电比较大等问题。下面我们将通过我国离心泵叶轮的设计与制造的现状进行分析,然后再提出更好的解决办法,希望能对我国离心轮叶泵的设计制造提供一些参考。
        关键词:现代冲压技术;离心泵叶轮;设计分析
        前言:离心泵叶轮冲压技术的专业性与好坏,在一定程度上直接影响着离心泵的功能,所以在对其制造的过程中,要求比较高。离心泵叶轮冲压技术很早就在我国各个范围内开始使用,它能够使得离心泵叶轮的功能得到提升,而且与一些传统的技术相比,也存在很多的优势。而与国外一些先进技术相比这个技术还存在一些不足,下面我们来进行探讨。
        一、离心泵叶轮冲压技术国内外的研究现状
        随着世界上现代科技水平的不断提高,离心泵叶轮冲压技术得到了大力的发展。但是我国此项技术与国外一些先进的技术相比,还差得很远,因为国外的技术水平比较先进,所以大多数西方国家已经将离心泵叶轮冲压技术向更标准,更系统的方向发展。比如日本已经将此项技术申请了专利,目的就是要保护自己国家的知识产权。在近几年的发展中,国外的这项离心泵叶轮冲压技术发展的更加成熟,他们已经不仅仅用冲压技术来对离心泵叶轮进行优化,有的甚至采用了激光焊接技术,或者是将自动机器人用于此设计中,这不仅仅使得生产效率提高,更重要的是使性能得到更好的优化。但是我国目前的这项技术,虽然经过科学技术的发展得到了一些提高,但是我国还是与国外其他国家相比起步比较晚,所以与国外还存在着一定的差距。主要是这个产品的种类比较稀少,设计师的设计理念不周全,整体的制造水平不高等问题。尤其是在一些叶轮的制造方面,存在许多问题,如叶轮的后盖在进行冲压技术之后容易发生一些弹性变形;用电阻法进行焊接之后,两个叶片之间不能进行很好的接触融合;使得在进行焊接之后,两个焊点容易脱节,从而使得泵叶轮出现一系列的问题,还会影响整个泵的功能,所以提高叶轮的设计和改善泵的性能是目前的一大问题。
        二、离心泵叶轮的优化设计
        此项冲压焊接离心泵是在80年代就发展起来的一项新技术,它一般采用的是不锈钢的制造,将叶轮导叶等一些构建代替原来的泵的构建,具有环保节能的特点,所以在一些石油化工,医药生产等方面有了很广泛的应用。目前在离心泵中最常用的叶片一般都是圆形或者是机翼型的,这种形状通过实验研究证明,能够很好的提高工作的效率。下面是叶轮的主要构成部分:
 
        2.1叶轮叶片形状的设计
        叶片形状的设计好坏会直接影响到整个叶轮内的液体流动的状态,然后会影响整个泵的工作效率。形状比较简单的叶片,其制作成本比较低,制作时间也比较短,但是不利于整体的焊接。如果焊接之后可能会出现一些缝隙等问题,然后就会使水流出,不利于工作。而将这个叶片进行扭曲之后再来设计,这样可以大大解决在工作过程中出现的水进入泵后对泵冲击大等一系列问题。针对以上出现的这些问题,然后设计了一种新型的堵塞流道叶片,这种叶片在设计上不仅方便快捷,而且在使用性能上也很好,可以限制在出口处的流速,也可以减少在出口的扩散等,大力的提高了泵的功能和性能。
        2.2叶轮主要尺寸的设计
        叶轮是整个离心泵中最主要的部位,为了减少因叶轮出现的故障而降低泵的效率等问题,所以从叶轮的每个部件的尺寸来进行分析。(1)改善叶轮进出口的直径。因为叶轮的功能会直接影响着整个泵的效率,所以叶轮直径的设计会根据泵工作的效率来进行考虑。(2)叶片出口角。叶片出口角的大小是整个叶轮最具有参考意义的数据,他对离心泵工作的效率和性能都有着不同程度的影响。其最主要的范围一般是在20到40度,根据查阅资料可得,角度在20度时能够有效地提高效率,减少工作过程中的损失。(3)叶片的数量。叶片数量的多少都会对整个泵的效率和扬程产生影响。为了减少叶片之间的摩擦,来保证整个液体的稳定流动,在对叶片的数量进行选择时一定要选择好。
        为了提高整个冲压离心轮泵的效率,改善它的一些性能,来保证整个泵的工作效率得到提升,通过对叶轮叶片的大小分析来进行一定的优化设计。而这些分析需要收集大量的数据,并且也要考虑在实践过程中出现的一些问题,然后再进行一定的优化,才能提高泵的综合性能。
        2.3冲压离心泵叶轮的制造工艺
        在进行工艺的制造时,首先需要考虑的就是排样设计,在大多数情况下,我们在进行排样的设计时,首先应该考虑无废料的排样设计,这样可以大大提高材料的使用率。之后就是考虑冲裁力,然后最后进行设计的就是冲裁模的结构。根据他们设计顺序的不同,一般可以分为三种,有供需结构、复合结构和连续结构。在大多数情况下,叶片的厚度不超过两毫米,为了使得整个冲压过程制出来的构件比较平整且具有很高的光亮度,在进行它的设计制造时,一般会采用弹压卸料装置,凸凹模的位置也是有讲究的,因为如果设计不到位,就会造成凸凹模之间的间隙,从而影响整个制件的质量,所以为了确定整个叶片的具体形状,要充分考虑到模具的适合性和准确性,以及在叶片展开时的形状的确定。叶片在弯曲时容易发生变形,所以要充分考虑到这些问题。而模的准确性一般采用三维建模软件来对上下模进行制造,为了确保叶片的准确安装,在下模的盖的位置会增加一个花盖,在上面增加一个孔,如下图所示:
 
        结语:以上分析了离心泵叶轮冲压技术,目前国内外的一些现状和我国存在的一些问题,然后从各个方面对离心泵叶轮进行一定的优化设计,希望能够对我国此项技术的发展提供一些帮助。
        参考文献:
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