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。 3B33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。本研究是工程学院受东港市水泵厂委托对3B33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3B33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3B33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,提出了离心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外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,提出了针对3B33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3B33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/h～40m³/h,最佳流量35m³/h;最佳扬程区间27m～35m,最佳扬程32m;最佳效率区间65.6%～67.4%,最佳效率点为66%;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,b₁=26mm;β₁=34°;D₁=76mm;b₁=9.5mm;β₂=18°;D₂=164mm; Z=6时,b₁=27mm;β₁=36°;D₁=74mm;b₂=10mm;β₂=20°;D₂=160mm。