叶轮简画法简介
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离心泵叶轮轴面中间流线绘制的二分法吕春峰(中国电子科技集团公司第十八研究所)摘要本文介绍了一种用二分法绘制叶轮轴面中间流线方法。
当给出叶轮轴面图中各过流截面形成线的端点坐标、过端点坐标切线的交点坐标、过流截面形成线圆弧半径及过流截面积后即可绘制数目为n(包含前后盖板流线。
一般取n为奇数)的任意条中间流线,可大大提高叶轮绘型的效率和精度。
关键词离心泵叶轮流线1 引言按一元理论进行离心泵设计时,轴面流线的绘制是叶轮绘型的关键步骤。
传统的流线绘制方法是在对叶轮的进出口边进行分点后,凭经验画出各条轴面流线(见图1),然后沿整个流道取若干组过流截面,检查同一过流断面上两流线间的小过流截面是否相等。
如不相等则应予以修改,直到相等或相差不多为止[1]。
图1用传统方法绘制轴面流线由上可见用传统的方法进行流线绘制需要有一定设计经验,且修改量大精度难以保证,为此本文提出一种方便快捷的二分法用以绘制中间流线。
2 轴面中间流线绘制的二分法当按文[2]所述方法绘制出叶轮的轴面图后即可得到叶轮轴面图中各过流截面形成线的端点坐标,()ak aka x y,()bk bkb x y、过端点切线的交点坐标,()wk wkw x y、过流截面形成线圆弧半径kR及过流断面面积(见图2)。
根据中间流线定义在各过流断面形成线的圆弧上截取若干个截点(,)ji jij x y,将该圆弧分割为若干个小圆弧段(小过流截面形成线)并使这若干个小圆弧段形成的过流截图2 叶轮轴面图面面积相等,平滑连接各(,)ji jij x y点,即得叶轮流道的中间流线。
图3 图2的局部放大图具体方法如下:确定流线数n (包括叶轮前后盖板), 从i=2开始,将第k 条过流截面形成线作n -1等分以第k 条过流截面形成线始末端点为初始 区间,取其中点(,)ji ji j x y ,得该过流截面形成线上第i 段的过流截面积(见图2、3)2i w i mi f R y πθ=计算 mk i f f -如果mk i f f ε-≤(ε为任意较小数,可取351010ε--=~),则在余下的过流断面形成线上继续取点j ,重复上述步骤,直到i =n -1。
ug叶轮编程实例UG叶轮编程实例导言:UG软件是一款常用的三维建模软件,广泛应用于机械制造、航空航天等领域。
其中叶轮的设计和加工是UG软件的常见应用之一。
本文将通过一个UG叶轮编程实例,介绍叶轮的设计和加工过程。
一、叶轮的设计在UG软件中,叶轮的设计是基于三维建模的。
首先,我们需要确定叶轮的外形和尺寸。
可以通过绘制截面曲线或者直接绘制叶片的轮廓来完成。
然后,根据叶轮的设计要求,进行叶片的倒角、倒圆等处理,以提高叶轮的性能。
最后,通过旋转操作将叶片复制成完整的叶轮。
二、叶轮的加工叶轮的加工是基于数控机床的,因此需要生成数控加工程序。
在UG软件中,可以通过编程的方式生成叶轮的加工路径。
具体步骤如下:1. 创建加工坐标系:首先,我们需要在叶轮上创建一个加工坐标系,以定义加工的起点和方向。
在UG软件中,可以通过选择一个叶轮上的特征点或者特征曲线来创建加工坐标系。
2. 设置刀具:根据叶轮的加工要求,选择合适的刀具。
在UG软件中,可以根据刀具的几何参数和刀具路径来进行选择。
3. 定义加工路径:在UG软件中,可以通过编程的方式定义叶轮的加工路径。
具体包括切削路径、切削方向、切削深度等。
另外,还可以进行刀具的补偿、跳刀等设置,以提高加工效率和质量。
4. 生成加工程序:根据定义的加工路径,UG软件可以自动生成数控加工程序。
在生成过程中,可以根据实际情况进行优化和调整。
5. 加工验证:在生成加工程序后,需要对加工路径进行验证。
可以通过模拟加工或者在数控机床上进行试切试验,以确保加工路径的正确性和安全性。
三、编程实例下面以一个叶轮编程实例来演示UG软件的应用过程:1. 设计叶轮的外形和尺寸:根据叶轮的使用要求,确定叶轮的外形和尺寸。
绘制叶片轮廓,进行倒角和倒圆处理。
2. 创建加工坐标系:在叶轮上选择一个特征点,创建加工坐标系。
定义加工起点和加工方向。
3. 设置刀具:根据叶轮的加工要求,选择合适的刀具。
设置刀具的几何参数和刀具路径。
叶轮制作方法1. 引言叶轮是一种经常用于流体机械中的关键零件,其主要功能是将液体或气体流动的动能转化为机械能。
在叶轮的制作过程中,需要考虑到材料的选择、几何形状的设计以及加工工艺等因素。
本文将详细介绍叶轮制作的基本方法。
2. 材料选择叶轮通常选择金属材料制作,如铜、铝、不锈钢等。
材料的选择需要考虑到叶轮在使用过程中所承受的压力、速度、温度以及介质的特性等因素。
一般来说,对于低速、低温环境下的叶轮,铝合金是一个较好的选择;而对于高速、高温环境下的叶轮,不锈钢则更为适合。
3. 几何形状设计在叶轮的几何形状设计中,需要考虑到叶轮的流向、叶片的形状以及叶片间的间距等因素。
3.1 叶轮的流向叶轮的流向是指在流体机械中,叶轮所承受的流体流动的方向。
一些叶轮要求只能接受单向流动,而另一些叶轮则能够适应双向流动。
在设计叶轮时,需要根据具体应用场景,确定叶轮的流向。
3.2 叶片的形状叶片是叶轮的关键部分,其形状的设计直接影响了叶轮的性能。
常见的叶片形状包括直线型、弯曲型、对称型和非对称型等。
在选取叶片形状时,需要考虑到流体的入口速度、流动特性以及期望的流量等因素。
3.3 叶片间的间距叶片间的间距也是叶轮设计中需要考虑的重要因素之一。
间距的大小将会影响到流体在叶轮中的通过速度。
较大的间距能够提高流体的流速,但也会导致液体或气体的泄露。
因此,需要在设计过程中对间距进行仔细的考虑和计算。
4. 加工工艺叶轮的加工工艺通常包括铸造、铣削、切割、折弯等步骤。
4.1 铸造铸造是制作叶轮的常用工艺之一。
在铸造过程中,首先需要制作一个模具,模具的形状与所需叶轮的几何形状相匹配。
然后,将选定的金属材料熔化,倒入模具中,并经过冷却固化。
最后,将模具移除,得到最终的叶轮。
4.2 铣削铣削是另一种常用的叶轮加工工艺。
在铣削过程中,首先需要使用CAD软件将叶轮的几何形状设计出来。
然后,使用数控铣床进行自动加工。
通过控制铣刀的移动轨迹和加工速度,可以精确地将叶轮的几何形状加工出来。
总结每种叶轮的结构特点叶轮是一种流体机械设备,广泛应用于水泵、风机、涡轮机等领域。
根据不同的工作原理和结构特点,叶轮可以分为离心叶轮、轴流叶轮和混流叶轮。
下面将分别对这三种叶轮的结构特点进行总结,并进行适当的扩展描述。
一、离心叶轮离心叶轮是叶轮中最常见的一种类型,其结构特点如下:1. 叶片形状:离心叶轮的叶片呈弯曲形状,通常由一段曲线和一段直线组成。
这种叶片形状使得流体在叶轮中产生离心力,从而增加流体的动能。
2. 叶片数目:离心叶轮的叶片数目通常为多个,一般为数十到数百个。
叶片数目的多少会对离心叶轮的性能产生影响,过多或过少的叶片数目都会导致效率的下降。
3. 叶片倾角:离心叶轮的叶片与叶轮轴线之间存在一定的倾角,这个倾角通常被称为进口角。
叶片倾角的大小会影响流体入口处的流速和流向,进而影响叶轮的性能。
离心叶轮具有结构简单、流量范围广、效率高等优点,广泛应用于各种流体机械设备中。
同时,离心叶轮也存在一些问题,如由于叶片的曲线形状,离心叶轮在高速旋转时会产生较大的离心力,对叶轮和轴承的要求较高。
二、轴流叶轮轴流叶轮是另一种常见的叶轮类型,其结构特点如下:1. 叶片形状:轴流叶轮的叶片呈螺旋形状,通常由一段曲线和一段直线组成。
这种叶片形状使得流体在叶轮中产生轴向力,从而改变流体的流向和速度。
2. 叶片数目:轴流叶轮的叶片数目通常为几个到数十个,较少的叶片数目使得轴流叶轮的结构相对简单。
3. 叶片倾角:轴流叶轮的叶片与叶轮轴线之间的倾角通常较小,这个倾角通常被称为流角。
叶片倾角的大小会影响流体入口处的流速和流向,进而影响叶轮的性能。
轴流叶轮具有结构简单、流量大、叶片数目较少等特点,广泛应用于风机、船舶推进器等领域。
同时,轴流叶轮也存在一些问题,如由于叶片的螺旋形状,轴流叶轮在高速旋转时容易产生振动和噪音。
三、混流叶轮混流叶轮是叶轮中一种介于离心叶轮和轴流叶轮之间的类型,其结构特点如下:1. 叶片形状:混流叶轮的叶片呈弯曲螺旋形状,既有离心叶轮的曲线形状,又有轴流叶轮的直线形状。
三元流节能叶轮介绍1.三元流定义三元流动(简称三元流)是指在实际流动中,所有流动参数都是空间坐标系上三个方向变量的函数(x,y,z坐标)。
由于水的实际流动不是规则的,因此二元流(x,y坐标)不能真实反映水的实际流动轨迹。
而三元流动则能真实反映。
2•三元流的节能从以下三个方面来讲:(1)理论上。
目前运行的离心泵主要是采用二元流动技术,其离心泵的基本方程式是:H T=1/g(U2C2-U i C i)其中H T为扬程,U-圆周速度;C-绝对速度。
该公式是揭示的水流在叶片根部到叶片顶部的S流面的流动,而叶片与叶片间的圆柱面流动阻力没有计算;三元流将这部分圆柱面的流动发展到了沿S流面的流动,将被一元流动和二元流动技术忽略的各类因素考虑进去,从而在叶轮设计中减少了泵体内部的冲撞损失和摩擦损失等各种损失,提高了叶轮机械效率。
因此三元流叶轮从理论上讲效率提高大约5%左右。
(2)由于在设计选型时不一定能够选到合适的泵。
比如选参数为20米,流量2000吨/小时的泵,可能不一定有,而有22米,2000吨/小时的泵,根据选大不选小的原则,最终选用的是22米,2000吨/小时的泵,这样在选型时造成了偏差。
(3)在实际安装时,系统的长度,弯头,设备等阻力都会造成水泵的压力,和流量产生偏差。
综上所述,水泵的实际偏离水泵的性能曲线越多,效率越低。
我们是根据实际参数进行叶轮设计,将实际工况点设计为高效区,提高水泵系统的效率,也就能降低电机电流,实现节能的目地。
3•高效节能三元流叶轮的优点以三元流理论制作的叶轮简称三元流叶轮。
三元流叶轮与普通叶轮相比,具有以下优点:1、具有较高的抗汽蚀性能;2、减小了泵的转子重量,降低了泵组的径向力,提高了轴承寿命;3、增高了泵组的临界转速,泵运行更平稳,提高轴的抗疲劳强度;4、降低了转子运行挠度值,减少叶轮口环的磨损及功率损耗;5、减小了密封的磨损,延长了使用寿命;6、采用全三维立体设计,优化水力设计,提高叶轮效率;7、能加工到的叶轮表面全部采用机械加工,对叶轮流道采用精密铸造,全面提高叶轮光洁度,减小水力损失。
UG叶轮建模过程简介data 1 data 2 data 3一、打开记事本输入以上数据后将文件另存为dat文件。
如此依次创建data1、data2、data3三个dat文件保存于电脑以备UG调用。
二、新建好文件后单击曲线工具栏中的“样条”按钮,弹出如上图“样条”创建方式对话框,单击“根据极点”,弹出“根据极点生成样条”对话框。
在“曲线类型”中点选多段,设置“曲线阶次”为3,勾选封闭曲线并单击“文件中的点”,选择在步骤一中创建的data1.dat文件,单击确定。
同上步骤根据data2、data3创建曲线2、3。
三、单击“曲面”工具栏中的“通过曲线组”,弹出“通过曲线组”对话框,根据系统提示选择样条曲线,单击确定,创建出如上图中的叶片。
四、单击“曲线”工具栏中的“基本曲线”,弹出“基本曲线”对话框。
单击“直线”按钮,在点方法下拉列表中选“点构造器”按钮,按顺序输入直线端点坐标,完成直线后的图形如上图。
五、 单击工具栏中的回转按钮,选择上一步做的图形作为旋转对象,在“指定矢量”下拉列表选XC 轴,并确定基点在坐标原点上。
单击确定完成旋转。
六、 单击边倒圆命令,选如图选择边圆角半径为55。
完成后图形如上图。
七、 单击基本曲线命令,弹出“基本曲线”对话框。
单击“直线”按钮在点对话框输入直线端点坐标(80,105,0)、(60.5,105,0)。
单击圆弧按钮输入圆弧坐标中心(20,105,0),单击确定,再输入圆弧起点坐标(20,64.5,0),终点选直线的端点。
八、 单击工具栏中的回转按钮,选择上一步做的图形作为旋转对象,在“指定矢量”下拉列表选XC 轴,并确定基点在坐标原点上。
单击确定完成旋转。
九、 单击修剪体命令,选择叶片作为目标体,选旋转片体为修剪面,单击确定完成修剪,同理将叶片下部分修剪。
十、单击编辑、移动对象命令,在绘图区选择叶片为移动对象,在变换面板中运动选项选角度,在指定矢量中单击XC轴,确定基点在坐标原点,在角度中输入30,在结果面板中选复制原先的,非关联文本中输入12,单击确定。
利用CAXA实体设计快速绘制水泵叶轮-工程叶轮是泵类产品中比较核心的零件,其中叶片部分是一个比较复杂的曲面结构,叶轮设计思路水泵叶轮的设计计算一般都是通过一些辅助设计软件来进行,由软件输出一些叶片的相关参数,再由工程师来完成二维的工程图。
在叶轮的工程图中,一般有叶轮的外壳尺寸及叶片的工作面、背面参数表。
参数表中主要有角度及相应角度下叶轮中心轴到叶片工作面或背面的距离,其实也就是多个特征点的极坐标列表。
我们可以将极坐标通过三角函数转化为相应特征点的直角坐标,输入到实体设计中绘制三维曲线,再生成曲面;也可以直接利用极坐标来绘制三维曲线再生成曲面。
下面主要介绍直接利用极坐标来绘制水泵叶轮。
设计叶轮步骤1、在CAXA电子图板中利用叶轮工程图输出叶轮外壳草图,在CAXA实体设计中通过旋转特征读取外壳草图生成叶轮外壳模型。
注意:在电子图板中可通过“拾取过滤设置”来快速选取叶轮截面及中心线,然后进行调整以便输出草图,草图定位点为叶轮中心线的交点;在实体设计中“旋转特征”时草图平面要调整为X—Z平面,即旋转轴要与Z轴同向,然后通过“工具”下的“运行外部加载工具”来读入电子图板输出的叶轮外壳草图。
(草图的输出也可以利用电子图板的“部分存储”功能,然后在“旋转特征”的草图界面中点右键直接输入。
)2、以叶轮外壳中间空白部分的边界为草图旋转95度做一个辅助实体。
注意:做辅助实体的过程与做叶轮外壳相似,“旋转特征”的草图平面仍为X—Z平面,并且草图中心点位置为(0,0,0)。
3、将叶片的极坐标参数转移到Excel表格中。
可以利用CAXA电子图板的二次开发小程序快速实现(二次开发小程序→编辑表格文字→表格编辑)。
4、对Excel中的数据进行整理,将其整理成标准的X,Y,Z直角坐标值。
其中各点X坐标值直接输入极坐标中各点的半径值;Y 坐标全部设置为“0”;“0,1,2,3,4”五个等高面的Z坐标值分别为“-12,0,12,24,36”,“a,b”两点的Z坐标值即叶片示意图中各角度面与“a,b”两边的交点到“1”等高面的距离,需要用尺寸标注命令从图中量出来。