低比转数离心泵叶轮切割定律的研究

一般文献中介绍的切割公式如下
⎪⎨⎧QH′′//QH==D(D2′ /2′D/ D2 2 )2
(1)
⎪⎩P′ / P = (D2′ / D2 )3
式 中 Q 、 H 、 P 、 D2 — 叶 轮 切 割 前 的 流 量 、扬 程 、 轴功率和叶轮出口直径；
Q′ 、 H ′ 、 P′ 、 D2′ — 叶 轮 切 割 后 的 流 量 、 扬 程、轴功率和叶轮出口 直径。
(2)
扬程比为
H′ H
=
u2′V2′u g
u2V2u g
⋅η h′ ⋅ηh
=
u 2′ V2′uη h′ u 2V2uη h
=
⎜⎜⎝⎛
D2′ D2
⎟⎟⎠⎞ k2
(3)
功率比为
P′ P
=
Q′H ′ QH
= ⎜⎜⎝⎛
D2′ D2
⎟⎟⎠⎞ k1
⋅ ⎜⎜⎝⎛
D2′ D2
⎟⎟⎠⎞ k2
= ⎜⎜⎝⎛
D2′ D2
⎟⎟⎠⎞ k1+ k2
（上接第 80 页）
[2] 季文美,方 同.机械振动[M].北京:科学出版社, 1985.11-104.
[3] 李 方 泽 .工程 振 动测 试与 分 析[M].北京:高 等 教
育出版社,1992.93-130. [4] 李 幼 鹏 .柴 油 机 手 册 [K].北 京 :机 械 工 业 出 版
社,1992.141-185.
k1 k2
1.5
2.0
1.0 10 20 30 40 50 60 70 ns 图 1 k1～ns 关系曲线图
2 切割实例
2.1 举例
ns
10 20 30 40 50 60 70
ns
ns
图 2 k2～ns 关系曲线图
该例子是对一微型离心泵叶轮进行切割，该微 型离心泵清水试验性能参数如表 1 所示。
表 1 切割前清水实验性能参数
(4)
式中
η2V 、 η2′V — 泵 叶 轮 切 割 前 、 后 的 容 积 效 率 ； ηh 、 ηh′ — 泵 叶 轮 切 割 前 、 后 的 水 力 效 率 ； b2 、b2′ — 泵 叶 轮 切 割 前 、后 的 叶 片 出 口 宽 度 ； φ2 、 φ2′ — 泵 叶 轮 切 割 前 、 后 的 叶 片 出 口 排 挤
方 法 ， 得 出 了 如 图 1 所 示 的 k1 与 泵 比 转 数 ns 之 间 的 关 系 曲 线（ k1 ～ ns ）及 图 2 所 示 的 k2 与 泵 比 转 速 ns 之 间的关系曲线( k2 ～ ns )。
- 81 -
2006 年 5 月
2.5
农机化研究
k2
3.0
第5期
2.0 2.5
收稿日期：2005-05-15 基金项目：江苏省教育厅高新技术产业化资助项目（JH02-033） 作 者 简 介 ：胡 彬 彬（ 1981-）,男 ，江 苏 镇 江 人 ，硕 士 生 ，(E-mail)
hubinbin000000000@。 通 讯 作 者 ： 王 春 林 （ 1962-）， 男 ， 江 苏 镇 江 人 ， 副 教 授 。
文章编号：1003─188X(2006)05─0081─03
0 引言
在进行新泵设计时，为了保证设计出来的泵达 到设计参数要求，总是希望设计出来的试验参数略 高于设计参数，以便于留有改动的余地。利用切割 叶轮方法，可达到设计参数的要求。同样，利用切 割叶轮的方法，也可扩大离心泵的使用范围。
1 低比转数离心泵叶轮切V2′m — 泵 叶 轮 切 割 前 、 后 的 叶 片 出 口 轴 面速度；
V2n 、 V2′n — 泵 叶 轮 切 割 前 、 后 的 叶 片 出 口 圆 周分速度；
u2 、 u2′ — 泵 叶 轮 切 割 前 、后 的 叶 片 出 口 圆 周 速度。
k1 、 k2 无 法 给 出 准 确 值 ， 通 过 对 多 个 低 比 转 数 叶轮的切割试验，并采用归纳、统计和曲线拟合的
根 据 比 转 速 ( ns =29.6)可 以 查 得 k1 =1.4；k2 =2.3，将 k1 、 k2 代 入 本 文 推 导 的 切 割 定 律 计 算 可 得 ： 叶 轮 切
切割后，清水试验性能实际参数如表 2 所示。
表 2 切割后清水实验性能参数
叶轮切割后直径/mm 151.8
流量 Q/m3·h-1 4.48
按 照 公 式 (1) 计 算 比 较 简 单 ， 对 于 比 转 数 ns =70～ 250 的 泵 ，计 算 较 准 确 ；对 于 比 转 数 ns =15～ 250 的低比转数的离心泵，会产生较大的误差。其 主要原因是对于低比转数的泵来讲，切割前、后的 出口速度三角形不再保持相似。因此，通过对切割 前、后出口速度三角形相似推导出的切割定律，对
扬程 H/m 26.2
转速 n/r·min-1 2860
比转速 ns 31.1
效率η/% 48.5
轴功率 N/W 659.1
2.3 相对误差分析
其性能参数的相对误差如表 3 所示。
该微型泵叶轮直径从 162mm 切割到 151.8mm，
表 3 相对误差分析
相对误差
流量相对误差
Q′− Q /% Q
1.75
扬程相对误差
H ′− H /% H
0.08
功率相对误差 P′− P /% P
2.1
3 分析
1) 叶片出口安放角可能因为叶轮直径的切割 而发生变化，对于这种情况可以用锉削叶片出口边 进行修正。
2) 叶 轮 切 削 后 ，叶 轮 的 圆 盘 摩 擦 损 失 将 随 着 叶 轮 直 径 的 减 小 而 减 小 。因 此 ，大 多 数 低 比 转 数 的 泵 ， 在叶轮切割后，泵效率有所提高。比转数越高，叶 轮直径切削的允许量越小。
Abstract ID:1003—188X(2006)05—0079—EA
Disquisition on the Agricultural Machine’s Vibration Problem and Decrease Vibration’s Method
PEI Ke-liang1, KONG Fan-zeng2, WANG Wen-sheng3
叶轮直径 /mm 162
叶轮出口宽度 /mm 5
流 量 Q/m3·h-1 5
扬程 H/m 30.2
转速 n/r·min-1 2860
比转速 ns 29.6
效率η/% 48
轴功率 N/W 856.7
2.2 切割后性能
割后的直径应为 151.8mm，叶轮切割后的计算流量
要 求 切 割 后 的 扬 程 H =26m，从 本 文 的 曲 线 图 上 为 4.56m3/h，计 算 轴 功 率 为 673.5W。该 微 型 泵 叶 轮
2006 年 5 月
农机化研究
第5期
低比转数离心泵叶轮切割定律的研究
胡彬彬，王春林，阮劲松，刑 岩
（江苏大学 能动学院，江苏 镇江 212013）
摘 要 ：切 割 定 律 在 离 心 泵 设 计 中 有 着 重 要 的 作 用 ，但 由 于 目 前 还 没 有 十 分 准 确 的 公 式 用 来 进 行 泵 的 设 计 ，
(1.No.6 Geological Prospecting Academy of Heilongjiang Province, Jiamusi 154007, China; 2.Freight Loading and Unloading Job Place of Jiamusi, Jiamusi 154007, China; 3.Route and Bridge Co. of Jiamusi, Jiamusi 154007, China) Abstract： The agricultural machine’s vibrating problem badly influences machine’s normal work. This paper has synthetically analyzed familiar agricultural machine’s vibrating problems and put forward material shocking absorption project and analyzed measures in point by adopting experiment method and comparing experiment result and consequently confirmed rational optimized shocking absorption project to reduce machine’s wastage. Key words：agricultural engineering; vibration analysis; theoretical research; agricultural machine; shocking absorption method
Investigation of Cutting-down Law Impeller of Centrifugal Pump
第5期
with Low Special Speed
HU Bin-bin, WANG Chun-lin, RUAN Jin-song, XING Yan
(School of Energy and Power Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China) Abstract：Cutting-down law is very important for the design of centrifugal pump. But because there is no exact formula to design the pump now, we always use the experimental formula to carry on the design of pump, and then check the result with the theory. As a result, there is difference between the performance parameters and design parameters. In this article, we study cutting-down law and give the exact computational formula and graph of cutting-down law with the method of stat and conclusions, at last ,we cite example to validate the veracity of the formula and graph of cutting-down law. Key words ： machinery design; centrifugal pump; theoretical research; low special speed; impeller; cutting-down
于低比转数的泵不再适用。 对 于 低 比 转 数 离 心 泵 ， 在 切 割 量 D′ / D2 ≤ 0.85 的
情况下，则有： 流量比为
Q′ Q
= η2′V η 2V
π D2′ b2′ϕ2′V2′m π D2b2ϕ2V2m
=
D2′ϕ2′V2′m D2ϕ 2V2 m
=
⎜⎜⎝⎛
D2′ D2
⎟⎟⎠⎞ k1
泵设计一般采用经验公式设计，再加以理论校核计算，这样新设计的泵的性能参数很可能存在着与设计参
数不吻合。为此，用统计归纳方法给出该切割定律的具体计算公式与曲线图，并举例验证了推导低比转数
离心泵叶轮公式与曲线图的准确性。
关键词：机械设计；离心泵；理论研究；叶轮；低比转数；叶轮切割
中图分类号：TH311
文献标识码：A
[1] 查 森.叶片泵原理与设计[M].北京:机械工业出 版社,1988.
[2] 关 醒 凡 .现 代 泵 技 术 手 册 [K].北 京 :宇 航 出 版 社 , 1995.
- 82 -
2006 年 5 月
农机化研究
[3] 袁寿其,曹武陵,金树德.低比转速离心泵理论与设
计[J].排灌机械,1992,(3):18-23.
3) 叶轮切割后，应使叶片保持一定程度的重 叠，叶片重叠的程度随着比转数的增加而减小，因 此，比转数越高，叶轮直径切削的允许量越小。
4 结论
通过对多个低比转数叶轮切割的离心泵测试表 明 ，本 文 归 纳 的 低 比 转 数 离 心 泵 切 割 定 律 是 准 确 的 、 可靠的，并且能够满足工程上的要求，是对离心泵 叶轮切割定律的一个补充，对低比转数离心泵叶轮 切割带来了方便，并且具有一定的指导意义。 参考文献：