佛山市南海区九江自来水公司 528203
摘要：本设计是根据叶轮、泵壳的水力设计，以及泵的总体结构设计，并验算泵的抗汽蚀性能，得出数据来绘制泵的总装图及叶轮、泵壳、泵轴等零件图，最后并且对叶轮、泵体、泵轴、轴承、键、等泵的主要零部件进行强度校核。
经过今次设计，深知水泵叶轮叶片的难度性较大且精度较高，在设计过程中可能存在计算偏差，需要在涡室轮廓描画中加以改进，这次设计使自己所学的理论与实践中充分的结合起来。
关键词：离心泵；水力设计；强度校核；泵轴；有限元法；静力分析
1.前言
传统的泵轴强度校核方法有两种：一是试验研究，二是分析计算。鉴于第一种方法（试验研究）存在需要较高的研究费用和耗费较长的时间等多方面的缺点，因此，利用分析计算的方法研究轴的强度早期就被人们予以重视。受各方面因素的影响，使轴强度的计算有一定的难度。
2.主要参数计算
2.1泵主要参数的确定
2.1.1泵进出口直径的参数确定
泵吸入口径。泵吸入口直径由合理流速确定。泵吸入口流速一般取1.4-2.2m/s左右，但从制造方法考虑，大型泵的流速取大一些，以减少泵的体积，提高过流能力；但为了提高泵的抗汽蚀性能，应减少吸入流速。泵排出口径。对于低扬程泵，可取与吸入口径相同，而对于高扬程泵，为减少泵的体积和排出口直径，可使排出口径小于吸入口径，一般取
4.离心泵部分零件的计算与校核
4.1泵的结构特点
4.1.1叶轮
叶轮在泵体内悬臂安装在主轴的一端，与轴采用键连接方式
4.1.2泵体
泵体也称泵壳，它是泵的主体，蜗壳就是它的一部分，起到支撑固定的作用，并于安装轴承的悬架相连接。
4.1.3泵轴
泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转矩传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。
4.1.4轴承
轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，本次设计采用两个深沟球轴承，采用油润滑。加油时应注意，太多油要沿泵轴渗出并且飘溅，太少轴承又要过热，烧坏造成事故。在泵运行过程中轴承最高温度在85°，一般运行在65°左右，如果高了就要查找原因并及时处理。
式中 为温度系数， 为载荷系数c为基本额定动载荷，p为当量载荷，n为转速
5.Ansys有限元法以及对泵轴零件的有限元分析
有限单元法开始发展时期大约是六七十年代，它是一种非常具有实用性和强大性的数值分析方法，有限单元法的使用令很多复杂而繁琐的工程分析问题得到有效的解决，不仅如此，随着前、后处理技术的发展，大型有限元分析软件逐渐趋于商业化，这样提高了有限单元法和有限元分析软件的计算效率，使其在实际应用领域中更加广泛。对于应用有限单元法和ANSYS软件对泵轴进行分析，本章对有限单元法的相关理论和ANSYS软件进行介绍。
其中 ， ， 是在 ， ， 方向的分量的单元体积的体积力。
5.1有限法原理
有限单元法（Finite Element Method），也称为有限元素法，是将我们所研究的工程系统(Engineering System)转化为一个有限元系统(Finite Element System)，有限元系统是由节点(node)和单元(element)两大部分组合而成，组合成的系统模型会代替原有的工程系统。它的基本思想是将求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互连接在一起的单元的组合体，单元之间通过节点相连，每个单元被看作是一个整体。单元内部任意位置的待求量只能够由单元节点上的求解值通过形函数插值得到。
5.1.1有限元法步骤
如下：
①连续体的离散化；也就是将系统给定出的物理系统分割成每一个等价的有限单元系统。
②选择位移模型；假设的位移函数或者模型只近似的表现出了真实位移的分布。通常假设位移函数为多项式，其中最简单的多项式为线性多项式。因此我们所接下来要做的是选择多项式的阶次，为了可以在允许接受的计算时间内达到我们想要的足够的精度。
③运用变分原理推理出单元刚度矩阵：因为刚度矩阵 、节点矢量 和节点位移矢量 的平衡关系可以表示为线性代数方程组：且在 局部坐标系下→整体坐标系下；
④整合整个离散化连续体的代数方程，原理是把各个单元的刚度矩阵集合变成整个连续体的刚度矩阵，把各个单元的节点力矢量集合变成为总的力和载荷矢量：
⑤施加位移约束；
⑥求解位移矢量；即求解上述代数方程，在求解的每一步都要修改补正刚度矩阵和载荷矢量。
⑦通过节点位移计算出单元的应变和应力。在现实的工作处理中，上述有限元分析只是计算机软件处理中的步骤，如果要完成工程的完成分析，还需要相当的前处理和后处理的操作。
5.2基于有限元法对泵轴的静力分析
在已确定载荷系统的基础上，采用有限元方法对泵轴进行静力的分析。主要研究内容有：根据受力状况，对泵轴进行了静力分析，得到了在静力状况下它的主应力分布。
结论：综上所述可以看出，受力主要集中在径向载荷的施加位置上，且MX的地方为应力集中的地方，容易发生疲劳磨损。充分显示出力的分布情况，也反映了Ansys软件的计算准确性。因此可以看出MX是发生扭矩变型最大的地方，并且可以看出在外边缘MX的点也是切应力集中的地方。
参考文献
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[6]蒋孝煜．有限元法基础．北京：清华大学出版社，1984
论文作者:符叠强
论文发表刊物:《基层建设》2016年31期
论文发表时间:2017/1/17
标签：单元论文; 有限元论文; 位移论文; 叶轮论文; 载荷论文; 静力论文; 节点论文; 《基层建设》2016年31期论文;