泥浆泵叶轮韵研制.pdf

第 2 7卷第 l 2 期 2 O 0 6年 l 2月 煤矿机械 Co a l Mi n e Ma c h i n e V0 】 ． 2 1 N o． 1 2 D e c ．20 06 文章编号 1 0 0 3 ． 0 7 9 4 【 2 0 0 6 1 2 0 1 5 0 - 0 3 泥浆泵叶轮韵研制 周 国新 常州轻工职业技术学院，江苏 常州 2 1 3 1 64 摘要基于流体力学理论 。 介绍了某泥浆泵叶轮水力设计基本参数的选取和计算方法。为 便 于数控加工， 在 S o l i d Wo r k s 实体造型软件 中实现叶轮的三维实体造型设计， 绘 出泥浆泵叶轮 图和 输 出工程 图。 一 关键词 叶轮；水力设计 ；实体造型 中图号 T H 3 l 文献标志码 A Re s e a r c h a n d M a n u f a c t u r e o f I mp e l l e r o f S l u r r y Pu mp Z HOU Gu ox i n { C h a n g z h o u I n s t it u t e o f L i g h t I n d u s t r y T e c h n o l o g y 。 C h a n g z h o u 2 1 3 1 6 4 C h i n a Ab s t r a c t B a s e d o n t h e t h e o r y o f fl u i d s m e c h a n i c s ，b a s i c p a r a me t e r s s e l e c t i o n s a n d c a l c u l a t i o n s i n h y d r a u l i c d e s i g n o f a n i mp e l l e r i n t h e s l u r r y p u mp a r e i n t r o d u c e d．T o f a c i l i t a t e C NC m a c h i n i n g ，S o l i d Wo r k s i s u s e d t o v i s u a l i z e t h e o u t p u t o f t h e r e s u l t o f t h e e n g i n e e r i n g p r o c e s s e s ．a 3一D s o l i d mo d e l i n g i s a c h i e v e d。 a n d a n e n s i - n e e r i n g d r a wi n g i s d r a w n． Ke y wor d s i mp e l l e r ；h y d r a u l i c d e s i g n，s o l i d mo d e l i n g 0前言 泥浆泵是绞吸式挖 泥船的核心设备 ， 叶轮是泥 浆泵的核心部件 。 它直接影 响到泥浆泵的水力性能 及运行稳定性。泥浆泵内固液两相流动复杂，影响 j H 2 5型回柱绞车的速度为 9 ． 9 m ／ m i n ， 翻车滚 笼的直径为 2 m， 推车、 倒车的速度为每车 3 m i n ， 则 每班的翻车量 p8 3 6 0 0 1 [ 3 6 ． 2 6 ／ 9 ． 9 6 0 ] 1 3 2车 结合一矿 的实际情况， 每班掘进出煤的最大出 煤数量为 1 0 0车。每小班可翻车 1 3 2车， 大于每班 最大出煤量 1 0 0 车。 能够满足生产的需要。 4 社 会效 益与经 济效 益 4． 1社会 效 益 1 增加安全系数 ； 2 提高了工作效率， 降低了工人劳动强度； 3 新研制 的翻车滚笼与二矿排矸 队电动滚笼 相比有以下优点 ①投资少； ⑦结构简单 ， 操作方法 简单 ， 便于检修 、 维护。 4． 2经济效 益 1 减少人员工资投入。 2 因其传动系统为顶置式安装 ， 与其他翻车机 比较具有维护费用低 。 3 投资少。 按上述因素计算； 年节约资金 2 4 0 0 0 2 8 0 0 0 5 2 0 0 0 元 ； 第 1年节约资金 5 2 0 0 0 1 0 0 0 0 4 2 0 0 0 元 ； 以后每年仅翻车 1 项为我矿节约资金5 2 0 0 0 元。 5 钢 丝绳 牵引 电动翻 车机特 点 1 动力装置顶置式安装； l 5 O 2 安全性能有所提高 ； 3 自动定位停机。 6 钢丝绳牵引电动翻车机的应用 一 矿在西六西翼 2 8 层上 、 下顺槽进行开拉 门 施工时。 充分体现 了该电动翻车机的应用效果 ； 一矿 掘进队 1 0 2段 、 1 0 3段于 2 0 0 4年 4月同时进入西六 西翼 2 8 层上、 下顺槽进行开 拉门施工。2个段 掘 进进尺每小班平均 6 In ， 出煤量在 1 0 01 1 0车。过 去使用人力翻车机时， 需要 4 6人操作每小班的翻 车量仅在 7 0车左右。并且当 2个段 同时炮掘矿车 出煤时， 几乎每个小班因翻车不及时而出现矿车短 缺影响掘进生产。当钢丝绳牵引电动翻车机研制成 功并投入使 用后 ， 仅需 2人 操作 ， 就 可满足生产需 要， 翻车量晟高达到 I i 0车 注 此时需增加 1人协 助推车 ， 并且 ， 安全无误地完成翻车任务 ， 为掘进工 作面的正常生产提供了有力保证。 参考文献 [ I ] 电 气安全[ M ] ． 北京 中国劳动出版社， 2 0 0 4 ． [ 2 ] 杨宗豹． 电机拖动基础[ M ] ． 北京 冶金工业出版社． 1 9 8 7 ． [ 3 ] 李札， 王宝军。 等． 矿山机电管理工程[ M ] ． 北京 煤炭工业出版 社 ， 1 9 8 7 ． 作者简介 宫 兴辉 1 9 6 7一 ， 辽宁庄河人 ， 机 电工程师 ， 1 9 9 1 年 毕业于黑龙江省鸡西工学院电气 自动化专业， 2 0 0 5 年毕业于长春工 业大学采矿工程矿山机电专业 。 现任 内蒙古 自治区呼伦 贝尔市大雁 矿业集团公 司安监局综合处处长 。 T e h0 4 7 08 6 4 3 9 9 3 ． 收稿 日期 2 0 0 6 ． 0 8 ． O 1 维普资讯 第 2 7 卷第 1 2期 泥浆泵叶轮的研制周国新 v 0 1 ． 2 7 N 0 ． 1 2 因素很多。国内外一般是根据泵 的清水实验来推测 泵在抽送固液两相流时的性能 ， 作为泵设计和造 型 的依据。 本文中心 内容是设计泥浆泵叶轮， 根据水力设 计原则 ， 完成从泥浆泵基本设计参数的输入及计算 ， 进行 叶轮轴 面图生成 ， 然后利用 S o l i d Wo r k s实体造 型软件进行三维实体造型， 绘出泥浆泵叶轮图， 最后 输 出工程图。 1 叶轮的水力设计 离心式泥浆泵性能的好坏 ， 关键在于叶轮的水力 设计。叶轮进口直径、叶轮出口直径、 叶片宽度、 叶片 数、 叶片进口安放角和叶片出口安放角、 叶片包角等参 数的选取直接影响泥浆泵的性能、 效率和寿命。 1 叶轮进 口直径 D ， 叶轮进 口直径按进 口处相对速度最小 ， 因而水 力损失最小的原则来确定。 -o． mm 式 中 n 转速 ， r ／ m i n ； ，系数 。 3 ． 5～4 ． 5 ， 若要考虑泵汽蚀 性能较好， K ， 3 ． 5～4 ． 0 ， 若要考虑泵 效率则取 K ． 4 ． 04 ． 5 。 由上述计算过程可知 ， 。 4 ． 6 3 m ／ s ， 有可能会 降低泵的抗汽蚀性能， 因此取 K 3 ． 5 。 2 叶轮出口直径 D 叶轮出口直径 D 的大小不但直接影响到泵 的 扬程， 而且对泵的效率也会有很大的影响， 因为压水 室的水力损失直接与叶轮 出口的绝对速度有关 。为 了减小压水室的水力损失 ， D 应在满足设计参数的 条件下使叶轮出 口绝对速度最小 ， 并 以此来确定叶 轮的出口直径。 D mm2 1 9． 1 K2 v／ -3 7 2 式中 砭 系数 ， 与泵的比转数 n 。 ， 叶片数 ．7、 r ， 叶 片出 口安放角 有关 。 在本次设计中， n ． 9 7 。叶片数为 3片 ， 叶片出 口安放角 2 2 。 。由此 ， 取 K 2 3 ． 9 。 根据经验 ， 当 ／ -．I 1 2 ．8 3 ． 2时， 效率最佳 ， 但 同 时也会造成一个不可忽视的问题 ， 泵的结构也许会 因此而过于庞大， 修理困难 ， 因此一般不采用。在设 计过程中， 经常取 2 ． 2 5～2 ． 8 ， 这时泵的效率和 汽蚀性能都比较优 良。 检验 2 ． 3 2 ， 因此符合最佳条件。 3 叶片宽度 b 在设计中， 因为考虑到了固体颗粒的通过性能， 杂质泵叶轮叶片通常做成等宽度叶片。根据有关资 料和实验结果得出 b与 D 的关系为 0 ． 40 ． 6 ， u 2 流量大时， b取小值。 考虑到设计泵的流量 ， Q3 1 8 m 3 ／ h ， 流量较小。 因此 ， b0 ． 4D2 0 ． 43 7 21 4 9 m m。 4 叶片数 Ⅳ 在通常情况下 ， 叶片数一般取 35片， 但从 以 往的实际经验来看 ， 设计 良好的 3叶片叶轮， 其效率 不低于 5叶片叶轮。因此为了改变杂质泵的通过性 能 ， 应尽量 选取 N3 。 5 叶片进 口安放角 。 。 △ I 式中 。 入 口液流角 ； △ 冲角 。 在一般情况下 ， △ 5 ～1 5 。在设计泵时， 主要 为了考虑提高泵 的 吸人 性能 和通过性 能。这 里， △ 。 1 3 。 。 下面是计算入口液流角的过程 m t g p - _。 。 2 0 式 中 。 计算点液体的圆周速度 ， 。 8． 1 7 m／ s 计算点液体绝对 速度 的圆周分量 ， 因 为该泵 采用 的是 直锥 形 吸水 室。因 此 ， ． 0； ． 计 算 点 液 体 的 轴 面 速 度 ， ． n { __ _ I ． 6 m ／ s ， 仉 0 ． 8 7 ； 7【 D 1却l 一 ‘ ’ 一 ’ I 挤系数 ， 1 0 ． 0 4 N0 ． 8 8 。 1 I 1． 1 。 I △ I l 1 ． 1 。 1 3 。2 4． 1 。 6 叶片出口安放角 由已知数据 g ／, ． 9 7 ， 并考虑到对特性曲线的要 求和流道的扩散程度 ， 这里取 2 2 。 。 7 叶片包角一般取 8 5 。 2叶轮的三维立体造型 当叶轮 的主要尺寸确定之后 ， 接下来就可 以进 行叶片的绘形。叶轮叶片是复杂的空间曲面体， 传 统的方法是计算 出流道、 叶片轴面截线及木模截线 ， 然后根据图样制成模型。目前在杂质泵中采用的型 线主要有以下 3种 对数螺线、 渐开线、 圆弧线 。考 虑到本次设计泵属于杂质泵 ， 比转数较低， 所以采用 圆弧线中的单圆弧型线作图进行设计。 已知叶轮入 口直径 D． 1 5 6 m m， 叶片进 口安放 角 。 2 4 ． 1 。 ， 叶轮的出口直径 D 3 7 2 m m， 叶片出 口安放角 2 2 。 。 1 51 维普资讯 第 2 7 卷第 l 2期 2 O 0 6年 l 2月 煤矿机械 Co a l Mi n e Ma c h i n e r y Va 1 ． 2 7 No ． 1 2 D∞．2 0 06 盱 革新 改造 田 文章编 号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 6 } 1 2 0 1 5 2 ， 0 3 矿用 MG 1 5 0 ／ 3 7 5 一 W 型采煤机润滑机构的改造 王艳华 。吴红军 1 。 平庄煤业集团公司，内蒙古 赤峰 0 2 4 0 7 6 ；2 ， 平顶山煤业集团 物资供应总公司，河南 平顶山 4 6 7 0 0 0 摘 要 针对 MG 1 5 0 ／ 3 7 5一W 型采煤机 中间箱密封轴润滑不能适应倾角 2 5 。 以上采场环境要 求， 破坏机体情况， 设计应用了机体 自身的回液润滑油， 解决了中间箱轴组润滑问题 ， 大大降低 了采 煤机因润滑问题而引起的 中断事故 。 提高了经济效益。 关键词 采煤机 中间箱；润滑；引设润滑；改造 中 图号 T I M2 1 ． 6 文献标 志码 B T r a I l s f o r m O n M e c h a n i s Ⅱ l O f Lu b r i c a t e i n M i n e MG1 5 0 ／ 3 7 5一W Co a l Cu t t i n g M a c l l i I I e WA N G Y e n h u a ． WU H o n g j 1 ． P i n g z h u a n g C o a l M i n i n g G r o u p la d ． 。 C h i f e n g 0 2 4 0 7 6 C h i n a ； 2． P i n g d i n g s h a n C o a l I n d u s t r y G r o u p G o o d s a n d Ma t e r i als S u p p l y T o t a l C o mp a n y 。 P i n g d i n g s h a n 4 6 7 0 0 0 C h i n a Ab s t r a c t Be c a u s e o f t h e MG1 5 0 ／ 3 7 5一W t y p e t h e c o a l mi n i n g ma c h i n e mi d d l e b o x s e al a x i al s e t s l u b ric a t i o n c a n’ t a d a p t o v e r d i p a n g l e 2 5 a d o p t a n e n v i r o n me n t r e q u e s t -b r e a k s t h e ma c h i n e bod y，t h e d e s i g n a p p l i e s t h e ma c h i n e i t s e l f t h e l i q u i d l u b ric a n t 。s o l v e s t h e mi d d l e b o x a x i a l s e t s l u b r i c a t i o n p rob l e m。r e d u c e s t h e c o a l mi n i n g ma c h i n e i n t e r r u p t i o n t r o u b l e b e c a u s e o f l u b r i c a t i n g p rob l e m 。r a i s e s a n e c o n o mi c p e rf o r ma n c e． Ke Y wo r d s c o al mi n i n g ma c h i n e mi d d l e b o x；l u b r i c a t i o n；l e a d t o l u b ric a t i o n；r e f o r r n a t i o n 1 采煤机中间箱润滑与密封的主要结构 1 ． 1 采煤机 中间箱的主要结构 采煤机中间箱 由电控部分、 机械传动部分和冷 却部分组成， 其中中间箱密封轴与电机输出轴相连 接， 中间箱密封轴 与惰轮 I 轴 啮合 ， 再 与调高泵、 辅 助泵、 惰轮Ⅱ 轴相啮合传动O 由上述可得 。 圆弧半径 d i d ⋯ i 斗 u一 用传统的方法绘制泥浆泵叶轮图比较繁琐 ， 不仅 要计算大量的数据， 而且要绘制大量的图纸， 尤其是 工作轮廓面是空间不可展曲面。 数学模型极其复杂。 很难用常规的机械制图方法绘制。在这种情况下 ， 借 助于计算机进行辅助设计就 比较方便。叶片绘 型模 块所用到的数据来 自泵和叶轮参数计算 出来的数据 ， 经过轴面流道分析绘制、 过水断面检查、 轴面流线分 析以及确定进1 2 1 边等方法将整个绘图过程进行解析。 在三维造型软件中， S o l i d W o r k s 的功能比较强大， 操作 比较简洁。本次设计选择 S o l i d Wo r k s 进行二次开发 ， 提高了产品的设计效率和所建三维模型的精度。 为以 后的零件加工和分析提供了重要原始数据和数控编 程依据。叶轮的结构如图 1 所示。 3 结 语 本文给出了离心式泥浆泵叶轮的水力设计各参 数的选取和计算方法 。 并对 固体颗粒等影响设计参 数的选取进行了分析， 得出了部分设计参数与固体 颗粒的关系 ， 为泥浆泵的设计提供 了可靠依据。在 设计 中运用了 S o l i d Wo r k s 三维造型软件 ， 该软件能 对叶片轴面图进行图形绘制、 编辑与修改 ， 能够对设 1 5 2 图 1 叶轮 图 F ． 1 I mp e l l e r 计数据进行存储等操作， 既便于调用数据 ， 又可以存 储设计 的中间结果及重要参数 ， 进行筛选和优选 ， 确 定最佳值 ， 提高设计的实用性和可靠性 ， 能将设计 的 叶片数据按用户要求输出成文件 ， 或进行 三维造型 设计 。 参考 文献 [ 1 ] 李河宗 ， 等 ． 基于 P mP E n g i n e e r 的风动 水泵叶 片结构优化设计[ J ] ． 煤矿机械 。 2 0 O 4 ， 2 5 1 1 46 ． [ 2 ] 刘言松， 贺伟。 唐学飞。 等． 弧面分度凸轮三维实体模型的建立 [ J ] ． 组合 机床与 自动化加工技术 ， 2 0 0 4 6 3 6 3 7 ． [ 3 ] _I 『 鲲， 姚志民． 水轮机原理及水力设计[ M] ． 北京 清华大学出版 社． 1 9 9 1 ． 作者简介 周 国新 1 9 7 1 一 ． 江苏常州人 ， 江苏常州轻工 职业技 术学 院机械 工程系工程 师 ． 讲师 ， 1 9 9 6年毕 业于江苏 理工大学研 究 生部 ， 工学硕士 ， 主要从 事数控加工技术 ． T e l 0 5 1 96 3 3 5 1 6 7或 0 5 1 9 3 3 8 5 5 0 2． E ma i l z o e u vy a h o o． c o m． c n． 收稿 日期 2 0 0 6 0 8 ． 0 3 维普资讯