空间导叶的优化设计.pdf

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1、InternalCombustionEngine＆Parts·19·空间导叶的优化设计程瑞；陈立志；王醋(大连科技学院，大连116052摘要：本文以空间导叶为研究对象，介绍了空间导叶叶片的设计过程，总结出一种实用且准确的空间导叶叶片的优化设计方法。关键词：空间导叶；优化设计1空间导叶参数优化设计1．1进口宽度b，b3=B2+(3～5)(1)根据结构要求，对于轴向位置基本固定的泵来说，B!包括前后盖板。1．2空间导叶内流线最大直径D，D3=D2+(2—5)(2)D，取决于叶轮后盖板直径，而且与最大外径D。有关，为了减小导叶的最大外径，D，应尽量减小，

2、但仍应大于叶轮后盖板直径。其中D：是叶轮后盖板直径。1．3空间导叶外流线最大直径D。D4=D3+(0．7～1．2)D2(3)1．4D5及D6对于多级泵，导叶的出口内径D，和出口外径D。，应按下一级叶轮进口尺寸决定，对于单级泵或多级导叶则应按结构(如轴径、轴套和轮毂的径向尺寸等)确定D，，而按出口管确定D。。1．5空间导叶轴向长度L空间导叶的轴向尺寸较大，它是影响泵轴向长度的主要尺寸，因此原则上L应尽量小些。但如果L取的太小，又会使导叶的流道弯曲厉害，降低泵的效率，对多级泵而言通常取：L=(0．6～0．8)D：，对于单级泵，L可取较大的值。在叶片的绘

3、型中，往往可以看出所求的L值是否恰当，并做相应的调整。1．6导叶叶片数导叶叶片数不要与叶轮叶片数相等或互为倍数，以免阻塞流道。Z导叶=Z叶轮±l(4)1．7导叶进口角Ot，tanct3-当卫(5)VIl3式中，Vm3--导叶进口处的轴面速度；Vu3--导叶进口处的圆周分速度。vrrl3=i斗(6)z，rrr3D3q23式中，Q一泵的流量，r厂通过导叶进口边与某流线交点的过流断面形成线的重心到轴心线的距离：b3-通过导叶进口边与某流线交点的过流断面形成线的长度；‘p，导叶叶片进口排挤系数。一1ZaSu3甲3—1一丽作者简介：程瑞(1979一)，男，辽

4、宁海城人，讲师。(7)Su3=毒L(8)sln(x3式中，$3-导叶进口处叶片在流面上的厚度；S,,3-导叶进口处圆周方向的厚度。Vu3=堕vLl2(9)r3式中，Vu2-叶轮出口处圆周分速度，由叶轮设计求得；r2-叶轮出口半径；r3-导叶叶片进口边与某流线交点到轴心线的距离。根据空间导叶叶片绘型和铸造工艺的经验，内外流线d，的不宜相差过大，否则叶片过分扭曲，造型困难。因此，除尺寸比较大的高比转速叶轮外，一般在绘型时取内外流线的d，相同。按照上式算得的d，角都偏小，因此常加上一定的冲角，使之符合表1推荐的数值范围。表1空间导叶进口角n5901301

5、70270300Ot31l～1514-2018～2525～3330～451．8导叶出口角Or．。一般取q。=75。～95。，对于各流线一般取相同的仅。，若取不同的角度，也要相差不大，以免叶片过于扭曲。1．9导叶的包角‘p一般取70。～120。,常取90。左右。根据上面的描述进行计算所得的尺寸如表2(单位mm)o表2空间导叶设计参数导叶进口宽度b，43．53导叶进口安放角d，I15导叶内盖板的最大直径D，455．9导叶出口安放角d。90导叶最大径向直径D。539．2导叶的包角‘p80导叶的轴向长度L285．4导叶的叶片数z。。72空间导叶绘型空间导叶

6、的绘型方法有多种，扭曲三角形法、方格网保角变换法、逐点计算法等。最常用的是扭曲三角形法。按照上面数值绘制轴面图l；根据轮廓尺寸绘制空间导叶的轴面投影图，与叶轮绘型一样。检查轴面液流的过水断面面积沿流道中线的变化，其规律应接近一条直线，然后做中间流线(也可以只做内外两条流线)。①确定进出口边的位置，在轴面投影图中，进、出口尽量布置于转弯不急剧的地方，且最好与内外流线相垂直。在作叶片平面木模截线图时把叶片进口边布置在一个轴面内。②在轴面投影图上作木模截面，木模截面用垂直于轴心线的直线表示，并从进口到出口按顺序编号，根据导叶·20·内燃机与配件灭图1空间

7、导叶内外流线图800006000040000200000图2轴面液流流道中线图过水断面面积检查图(S-L线)上一．一．r426jO668l133160196240286中线长度L(n∞)图3轴面液流过流断面面积的变化的扭曲情况和尺寸的大小而定等高线的数量。∥■——’、{i，j?＼≤＼，—⋯’‰明在设计过程中叶片角度存在问题，于是重新调整轴面截线，继而调节叶片平面木模图、叶片型线图。在检查过程中发现轴面截线存在问题，也就是叶片扭曲的角度有问题，这样重新调整叶片的角度(也是平面投影图)。根据以上的所有建议，反复的调整轴面截、叶片型线展开图中叶片角度、叶

8、片平面木模图最终达到轴面截线的过水断面面积沿流道中线的变化规律接近一条直线(如图5、6)。腿a)优化前轴面截线图(b)优化