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基于离心泵叶轮的加工工艺相关分析

发表时间：2021/3/26 来源：《电力设备》2020年第32期作者：黎文

[导读] 摘要：叶轮是离心泵当中的一项重要组成部件，对其性能和运行质量具有直接影响。

        （三联泵业股份有限公司）
        摘要：叶轮是离心泵当中的一项重要组成部件，对其性能和运行质量具有直接影响。本文主要针对离心泵叶轮的加工工艺进行分析，对离心泵叶轮的工作原理进行了简单介绍，同时强调了叶轮加工工艺对水泵性能所具有的重要影响，提出了叶轮加工工艺的制定原则和具体制定方法，希望能够为相关工作人员起到一些参考和借鉴，提升离心泵叶轮加工水平。
        关键词：离心泵；叶轮；加工工艺
        一、离心泵叶轮工作原理
        叶轮在离心泵设备当中是十分重要的一项部件，具体包括前后盖板和中间叶片等组成部分。在原动机驱动水泵进行运转后，叶轮将会产生快速旋转，通过其叶片从而强迫液体发生旋转。而液体在具体旋转过程中由于受到惯性作用，进而使其能够向着叶轮外缘进行流动，而叶轮则可以通过吸入室有效将液体吸进。在此过程当中，叶轮中的液体可以围绕叶片流动，因此其将会给予叶片一升力，同时叶片也会想液体作用于一个与其升力大小相同但方向相反的力，进而使得液体能够获得能量从叶轮当中流出。叶轮设计和加工质量与离心泵性能和运行质量具有密切联系，而叶轮主要材质具体包括铸铁、铝合金、铸钢以及黄铜等，对于有色合金叶轮的离心泵，主要在油类介质输送中进行使用，其叶轮具体通过熔模精密铸造而成。对于工程类塑料叶轮则需要对合适的注塑模具进行使用，从而对叶轮注塑成型。对于不锈钢叶轮而言，其盖板和叶片主要对不锈钢板进行使用，并经过下料、冲压以及拉伸等工艺进行制作，最后再通过具体的焊接使其各部件能够焊合成一个整体。在叶轮焊接工作当中，主要采用的焊接方法包括三种类型，分别是电容储能焊、电阻焊以及氢弧焊。
        二、叶轮加工工艺的制定原则
        由于叶轮加工工艺对于离心泵性能具有直接影响，因此相关设计人员需要按照具体原则合理设计叶轮加工工艺。具体来说，叶轮加工工艺制定原则主要包括以下几个方面。
        首先，对于铸铁和铸钢叶轮通常使用普通砂型进行铸造，型砂一般可以采用沥青砂、树脂砂以及水泥自硬砂等。对于圆柱叶片的开式和半开式叶轮，通常不采用型芯，而是直接使用模型进行浇铸，对于闭式叶轮以及一些复杂空间扭曲叶片的开式和半开式叶轮，在具体铸造时需要对型芯进行单独制作，并将其在砂型腔当中进行浇铸。
        其次，对于叶轮前后的盖板内侧和中间叶片形状，可以由具体的水力模型进行铸造，不需要进行相应的机械加工。而其余表面，例如盖板的外侧、吸入口端面以及轴孔等位置需要按照产品图样所标定的尺寸和形状进行切削加工，同时还需要满足具体的形位公差要求。
        最后，在叶轮机械加工过程中，需要确保前后盖板所形成的留到和中间叶片能够按照理论轴心线进行旋转，这样可以确保叶轮的前后盖板能够具有均匀厚度，使叶片长度能够保持一致，从而按照轴心线沿着圆周方向进行均匀的分布，使泵的水力性能得到保证。
        三、叶轮加工工艺的制定方法
        对于铸铁和铸钢叶轮在进行切削加工时主要在车床上完成相关操作，并要确保叶轮前后盖板内流道和中间叶片能够围绕轴心线进行旋转，同时还需要保证前后盖板的厚度能够保持均匀。结合上文中分析的叶轮加工工艺制定原则，现以某具体离心油泵的闭式叶轮加工为例进行分析，对叶轮加工工艺进行制定，具体如下。

        图1：离心泵叶轮示意图
        首先，对叶轮前后盖板的内侧流道面轴向基准进行找正，同时还需要以叶轮进口直径对基准进行找正，使用四爪卡盘对叶轮后口环进行夹持，在找正之后夹紧使用车叶轮进口端面和车刀对进水口内圆进行校正，并要进行倒角处理。
        其次，相关加工人员应该通过前口环外圆和口环端面进行定位，使用三爪卡盘将叶轮前口环进行夹持，并要在找正工件之后进行夹紧，使车后盖板外表面、平衡孔凹槽以及轴孔等位置能够保持紧密，从而满足叶轮轴孔、外径以及口环等同心度要求。
        再次，加工人员通过轴孔进行定位，并使用芯轴对叶轮进行紧固，对叶轮的前口环进行精车，这样可以确保叶轮前口环和内控能够满足具体的同心度要求。
        第四，对叶轮平衡孔进行钻孔处理，具体可以使用钻模操作，确保平衡孔能够在两叶片中间位置均匀分布。
        第五，针对叶轮有效进行静平衡试验。在叶轮生产加工过程当中，离心泵叶轮平衡试验是十分重要的一项环节，其平衡好坏对泵振动。噪声、稳定性以及可靠性等具有重要影响。

        图2：离心泵叶轮静平衡试验台
        第六，加工人员需要按照后口环和口环端面进行定位，并使用三爪卡盘将叶轮后口环进行夹持，从而对轴孔插键槽进行找正，确保键槽的对称性。
        本文中的离心泵叶轮在经过上述加工工艺切削和加工后，其前后盖板的壁厚能够保持均匀，叶轮的形位公差以及尺寸等能够与图样要求相符合，而且盖板内侧流道和中间叶片可以围绕理论轴心线有效进行旋转，由此可以看出，该加工工艺可以满足离心泵叶轮的具体加工要求，具有较高的可行性。
        结束语：
        综上所述，叶轮对水泵性能具有决定性的影响，通过完善相关加工工艺，可以确保叶轮前后盖板所形成的流道和中间叶片能够绕着理论轴心线进行旋转，同时还能保证叶轮的尺寸、形位公差以及精度等能够满足具体的产品要求。对此，相关加工人员需要明确离心泵叶轮加工工艺的制定原则，并合理优化加工工艺，使叶轮加工水平能够得到有效提高。
        参考文献：
        [1]滕芳斌, 栾佩霞. 离心泵叶轮的加工工艺探讨[J]. 农业装备与车辆工程, 2015, 053(003):69-72.
        [2]李明霖. 关于离心泵叶轮外径切割方法的分析[J]. 化工管理, 2019, 000(005):39-40.