一种铸改锻离心泵整体结构设计及冲压成形工艺

发布时间：2017-09-11 13:46

  本文关键词：一种铸改锻离心泵整体结构设计及冲压成形工艺

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【摘要】：不锈钢冲压焊接离心泵是一种新型的离心泵，与传统铸造离心泵不同，其是通过冲压、焊接等方法进行生产制造的。在节能、环保、批量生产等方面，其有着铸造离心泵无法比拟的优点。目前国内冲压焊接离心泵的设计理论仅限于小流量低比转速离心泵，而在中高比转速离心泵方面的研究极少，尚未形成完整的设计体系。针对中高比转速冲压焊接离心泵，本文通过有限元数值分析方法对冲压焊接离心泵的水力模型、泵体结构及制造工艺进行了研究。 建立了250QJ(R)230铸造离心泵的水力模型，并通过CFX软件进行数值模拟，获得了铸造离心泵各性能曲线，分析了模拟结果与实验结果产生误差的原因，为设计冲压焊接离心泵建立了参考依据。 结合冲压焊接离心泵的结构特点、冲压工艺对结构的要求以及泵的性能要求，设计出了冲压焊接多级离心泵的结构并建立了水力模型。通过CFX软件对冲压焊接泵的水力模型进行了数值模拟分析，研究了各泵体结构参数对冲压焊接离心泵性能的影响，建立了结构参数与性能的关系曲线。 对比铸造离心泵结构及性能特点，结合模拟所得冲压焊接离心泵的结构参数-性能曲线优化了冲压焊接离心泵的结构，确定了叶轮结构最优参数：叶片出口角为24°、叶轮出口直径为170mm、叶轮出口宽度为35mm、叶片包角为101°。优化后的冲压焊接离心泵具有效率高、额定功率小、功率输出平稳等优点，，综合性能优于铸造泵。 设计出了离心泵关键零件的冲压模具及冲压工艺，采用数值模技术拟验证模具合理，并对冲压模具及冲压工艺进行优化，确定冲压模具及工艺。
【关键词】：冲压焊接离心泵 结构设计 CFD数值模拟 冲压工艺 模具设计
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH311;TG386
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题研究的背景、目的及意义9-10
• 1.1.1 课题研究的背景9
• 1.1.2 课题研究的意义9-10
• 1.1.3 课题研究的目的10
• 1.2 冲压焊接离心泵概述10-12
• 1.2.1 冲压焊接离心泵的工作原理10
• 1.2.2 冲压焊接离心泵的结构10-11
• 1.2.3 冲压焊接离心泵的主要性能参数11-12
• 1.3 冲压焊接离心泵与铸造离心泵的对比12-14
• 1.3.1 制造工艺的对比12-13
• 1.3.2 特点的对比13-14
• 1.4 冲压焊接离心泵国内外发展现状14-15
• 1.4.1 国外发展现状14
• 1.4.2 国内发展现状14-15
• 1.5 离心泵的现代设计方法15-16
• 1.5.1 CAD 技术15
• 1.5.2 CFD 技术15-16
• 1.6 本文研究的主要内容16-17
• 第2章 铸铁泵的数值模拟与分析17-26
• 2.1 数值模拟过程简介17-18
• 2.2 中段流体区域实体建模18-20
• 2.2.1 叶轮内流体的三维实体建模18-19
• 2.2.2 导叶内流体的三维实体建模19
• 2.2.3 中段流体整体模型组装19-20
• 2.3 网格的划分20-21
• 2.4 CFX 设定及求解21-22
• 2.4.1 边界条件21-22
• 2.4.2 求解控制及收敛判据22
• 2.5 数值模拟结果及分析22-26
• 2.5.1 扬程、效率、输出功率的预测23-24
• 2.5.2 汽蚀预测24-25
• 2.5.3 铸造离心泵模拟总结25-26
• 第3章 冲压焊接离心泵结构设计及数值模拟26-40
• 3.1 离心泵水力设计的任务与要求26-27
• 3.1.1 离心泵水力设计任务26-27
• 3.1.2 离心泵水力设计的主要要求27
• 3.2 离心泵水力设计分析27-29
• 3.3 离心泵主要部件设计29-33
• 3.3.1 离心泵主要参数要求29
• 3.3.2 离心泵叶轮的水力设计29-32
• 3.3.3 离心泵压水室的设计32-33
• 3.4 离心泵主要部件建模33-34
• 3.5 离心泵整体结构34-35
• 3.6 冲压焊接离心泵的数值模拟过程35-36
• 3.7 数值模拟结果及分析36-40
• 第4章 冲压焊接离心泵的结构优化及数值分析40-47
• 4.1 叶片出口角β_2对离心泵性能的影响40-41
• 4.2 叶轮出口直径 D_2对离心泵性能的影响41-42
• 4.3 叶轮出出口宽度 b_2对离心泵性能的影响42
• 4.4 其他优化方法42-43
• 4.5 优化后叶轮的建模43
• 4.6 优化后离心泵的性能预测及结果分析43-47
• 第5章 冲压成形工艺47-62
• 5.1 制造工艺分析47
• 5.2 冲压工艺简介47-48
• 5.2.1 冲压工艺介绍47-48
• 5.2.2 材料的选择48
• 5.3 叶片冲压模具计及数值模拟分析48-62
• 5.3.1 叶片冲压工艺分析48-53
• 5.3.2 叶片冲压模具的设计53-57
• 5.3.3 叶片冲压成型数值模拟及分析57-60
• 5.3.4 工艺的优化60-62
• 第6章 结论62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66

【参考文献】

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本文编号：831106