试析3b33型离心式水泵主要参数的计算机辅助优化设计

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1、硕士学位论文Y7624333833型离心式水泵主要参数的计算机辅助优化设计研究生：赵壹丝导师：奎盛垡熬蠼专业：盔些扭撼焦王猩研究方向：壅些扭擅蛙能遮盐沈阳农业大学2005年5月沈阳农业大学硕士学位论文摘要离心泵是一种应用广泛的通用机械，主要用来输送流体、半流体以及浆体等。离心泵有转速高、体积小、重量轻、扬程高、结构简单，性能平稳，操作和维修容易等优点，在国民经济各个行业中得到了广泛的应用。3833型离心泵的结构复杂笨重，零件繁多，泄漏严重，重心不稳，外形尺寸庞大，震动噪音较大，运行经济性差。本研究是工程

2、学院受东港市水泵厂委托对3833型离心泵进行改型设计。建立了离心泵的全性能试验台，采用先进的试验仪器和设备对3833型离心泵进行了性能测试，通过试验结果分析和回归分析得出了3833型离心泵的最佳工作性能参数和最佳流量区间。回归得到了离心泵性能与各试验因素的关系，综合考虑离心泵的工作实际参数范围，提出了离-Ii,泵改型设计的最佳工作性能参数。分析了离心泵最佳工作性能参数和离心泵铭牌参数相差较大的原因，结合现代泵产品的特点和国内於离心泵研究现状与设计趋势，采用目前先进的离心泵设计理论和优化设计方法，提出了针

3、对3833型离心泵进行结构改型及优化设计思路。以减少叶轮的圆盘摩擦损失为目的确定了优化分目标函数，对离心泵叶轮出口设计参数进行了优化设计；以减少离心泵汽蚀余量为分目标函数，对离心泵叶轮进口参数进行了优化设计：求解了离心泵叶轮设计的最佳叶片数和最佳叶片包角；叶轮叶片型线采用非变角螺旋线，利用excel对叶轮型线方程进行离散化，把数据导入Pro／E绘制出了二维效果图。采用叶轮轴面过流面积优化模型，对叶轮的轴面流道参数进行了优化设计。以蜗壳蜗形段内水力损失和扩散管内水力损失模型，以及蜗壳内的水力总损失最小为目

4、标函数，对离心蜗壳的第8截面进行优化，然后采用经验公式对离心泵的其它截面的面积进行计算，再根据截面参数对截面面积反求解，求出各个截面高度，最后利用excel对各个角度的截面面积进行离散化，采用极坐标对蜗壳型线进行绘制，得出了蜗壳的水力型线图。对3833型离心泵主要参数的优化设计结果为：最佳转速范围2900rpm～3000rpm，最佳转速2950rpm：最佳流量区间25m3”40m3／h，最佳流量35矗／ll；最佳扬程区间27m～35m，最佳扬程32m；最佳效率区问65．6％～67．4％，最佳效率点为66

5、％；最佳工作管道压力0．25MPa：离心泵轴功率为4．34kW：离心泵的配用功率为5．43kW。水泵叶轮优化设计的结果为：Z---5时，bl=26mm：届=34。；Dl=76mm：b2=9．5ram：岛=18。；D2=164mm：Z=6时，b1=27ram；屈=36。；D】74mm：b2=10mm；屈---200；D2=160mm。关键词：离心泵；离心蜗壳：叶轮；试验研究；优化设计沈阳农业大学硕士学位论文1前言1．1离心泵在国民经济中的作用及意义离心泵是一种古老而应用又极其广泛的通用机械。技术史上第一台

6、离心泵是公元前5世纪葡萄牙人在圣多明格铜矿中所用的排水离心泵。15世纪末意大利著名学者列奥那德·达·芬奇(LeonardodaVinci，1452～1519)就有利用离心力来提升水的设想。法国物理学家坦尼斯·巴本(DenisPapin，1647一1714)在1689年制造出了离心泵的试验模型，1705年巴本又在试验泵的基础上加以改进，制造出第一台螺旋形压水室的多叶片式离心泵。在这以后的很长一段时期内离心泵实际应用却不多。在蒸气机全盛的时代，使用的几乎全是容积式泵。随着高速原动机的出现．离心泵才得到了快速

7、发展，成为应用最广泛的泵。随着离心泵的设计理论进一步发展完善和设计技术手段的不断提高，离心泵的功率从几瓦到数十万千瓦，转速高达每分钟数万转，单级扬程可达数千米，流量可达每秒数千立方米(袁寿其，1997)。离心泵有转速高，体积小，重量轻，扬程高，结构简单，性能平稳，容易操作和维修等优点，在上至航空航天、核电站和核潜艇，下到农业排灌、城市给排水、石油化工、火力发电、制药、造纸、食品、冶金和各类机械系统，直至城乡人民的生活等方面，几乎都能找到这种类型的泵。离心泵的年产量和销量均在泵行业占绝对重要地位。历年来在

8、农业方面，排灌机械在农业生产和抗旱涝灾害中发挥着重要作用。排灌机械是指完成农业抗旱排涝与满足农作物生长需要，合理排水和供水的机械设备的总称，其中主要是排灌用离心泵。我国现有灌溉面积中有约0．27X109hm2采用机电泵提水滴灌或喷灌，0．34×109hm2机电泵排涝。目前我国排灌机械动力保有量约8000×104kW占农用机械总动力保有量约25％。农用离心式水泵保有量800万台，耗油量约占全国总油耗的5％，耗电量约占全国总发电的21％。排灌机