螺旋離心式潛水排污泵葉輪的加工

姜宜洋

摘 要：帶有螺旋型葉輪的螺旋離心泵最早發(fā)明于上個(gè)世紀(jì)60年代，其最明顯的優(yōu)勢(shì)就在于實(shí)現(xiàn)了螺桿泵和離心泵的融合，兼具兩個(gè)系統(tǒng)的有點(diǎn)。在該產(chǎn)品問世以后迅速普及，短短的十幾年的時(shí)間里，其就已經(jīng)應(yīng)用到全世界。本文針對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，之后說明了螺旋離心式潛水排污泵葉輪的加工，希望可以給相關(guān)工作的開展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：螺旋式葉輪；加工；動(dòng)平衡

螺旋離心泵不僅僅運(yùn)行安全穩(wěn)定，同時(shí)其效率之高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了普通離心式雜質(zhì)泵以及旋流式雜質(zhì)泵。在我國將這種泵引進(jìn)之后，其就在造紙和化工等行業(yè)應(yīng)用。后來隨著無堵塞泵的研究，螺旋離心泵已經(jīng)用以一部分輸送工作，甚至在航空航天領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)也起到了一些作用。現(xiàn)在在螺旋離心泵的設(shè)計(jì)和制造方面還有一系列欠缺，仍然需要我們繼續(xù)提高重視程度。

一、螺旋離心泵的特點(diǎn)分析

在螺旋離心泵當(dāng)中，最為重要的部件就是離心式葉輪，現(xiàn)在單葉片和雙葉片兩種形式的應(yīng)用都比較廣泛，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，螺旋部分起到的作用就是容積泵，其可以直接將已經(jīng)吸入的物料直接從離心部分排出。可以說這種泵實(shí)現(xiàn)了容積泵和離心泵的結(jié)合，其通道寬廣，在輸送液體上優(yōu)勢(shì)非常明顯，并且不會(huì)產(chǎn)生堵塞，加之不會(huì)破壞輸送的物料，具有很強(qiáng)的無損性。總而言之，螺旋離心泵的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，并且有較高的效率、不會(huì)堵塞，還有較強(qiáng)的汽蝕性。

二、關(guān)于螺旋離心泵的加工要點(diǎn)

螺旋離心泵在水力設(shè)計(jì)上，其核心部位就是螺旋葉輪的設(shè)計(jì)，但是目前來看，該部位的設(shè)計(jì)并沒有太多理論可以作為依據(jù)，所以仍然依賴于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。早在上個(gè)世紀(jì)的60年代，就已經(jīng)形成了一套較為成熟的設(shè)計(jì)方法。在多年的設(shè)計(jì)和改進(jìn)過程中，很多相關(guān)學(xué)者也已經(jīng)開始積極探索離心泵各項(xiàng)參數(shù)和性能之間的關(guān)系，對(duì)于螺旋型葉輪的設(shè)計(jì)總結(jié)出了很多經(jīng)驗(yàn)，所以在未來一段時(shí)間內(nèi)的研究重點(diǎn)都是集中螺旋型葉輪的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這就需要我們?cè)趯?shí)際運(yùn)用的過程中重視開發(fā)工作，讓其更好地滿足于各項(xiàng)要求。

（一）加工方案與工藝

經(jīng)過仔細(xì)的分析，制定了兩套工藝方案：

（1）打中心孔——車工藝止口——車兩大孔——鉆鉸兩銷軸孔——鉆通孔，锪沉孔——車外圓錐——校平衡。

（2）打中心孔——車工藝止口——鏜兩大孔及兩銷軸孔，鉆通孔——锪沉孔——車外圓錐-——校平衡。

若采用第一方案，首先由于葉輪的外形，我們是無法從正面加工兩個(gè)大孔的，這就需要我們從大端考慮，內(nèi)撐大端的毛坯孔控制為φ為130，之后鉆中心小孔，之后采用三爪夾一頂尖芯軸。頂尖芯軸直接接觸中心孔，葉輪尖角接觸在一三爪上避免脫落，在車床尾架套住一圓盤，用于直接抵住毛坯孔。

車大端外圓及大端面，其目的是為加工兩大孔做準(zhǔn)備。因?yàn)橐ＷC兩大孔同軸度要求，兩大孔必須一次加工，但是由于車床尾架頂住了葉輪了大端毛坯孔，妨礙了加工，所以只有將大端外圓加工成工藝止口，工藝尺寸為φ270f7，以這工藝止口及大端面定位，設(shè)計(jì)車夾具來保證兩大孔同軸度；車好兩大孔后，應(yīng)以φ226H7大孔及大端面定位，設(shè)計(jì)一鉆夾具來保證兩銷軸孔的中心距要求。第二方案：前面工序基本相同，經(jīng)過試制已達(dá)到了工藝要求，現(xiàn)在將大端外圓加工成工藝止口后，以這工藝止口及大端面定位，設(shè)計(jì)鏜夾具將車工序及鉆工序改成鏜工序加工φ226H7及φ75H7兩孔來保證兩孔同軸度，同時(shí)在鏜床上用搭塊規(guī)的方法，加工兩銷軸孔保證兩銷軸孔的中心距要求采用第一方案，在設(shè)計(jì)車夾具時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于該葉輪體積比較大，以工藝止口及大端面定位后，加工者在安裝葉輪時(shí)，要先拆下定位盤裝在葉輪上，再在葉輪的背面加壓板壓葉輪，才能上車床，此時(shí)定位盤加上葉輪本身已非常重，必須用行車幫忙才能安裝，車削時(shí)由于外形的不均勻性，造成不穩(wěn)定，可能會(huì)給加工者帶來許多的麻煩，車夾具見圖1。因此我們考慮采用第二方案，以工藝企口及大端面定位，設(shè)計(jì)了鏜夾具，葉輪安裝時(shí)，后面用絲桿頂緊中心孔，然后用壓板壓葉輪的背面，穩(wěn)定、牢固，裝夾比用車夾具省力多了，而且使用此鏜夾具可以同時(shí)加工兩銷軸孔，省略了鉆、鉸的工序，減少了二次裝夾及準(zhǔn)備工作時(shí)間，提高了加工精度及夾具利用率，在此道工序還可加工φ18孔，后一道鉆工序可以以φ18孔導(dǎo)向锪沉孔。鏜夾具見圖2。

實(shí)際操作時(shí)采用此鏜夾具加工后，既保證了兩孔的同軸度，又保證了兩銷軸孔的中心距要求，車間使用反映很好。

（二）其它車削

（1）車外圓錐經(jīng)過前面的幾道工序后，我們可以進(jìn)行外圓錐的加工了。為了加工葉輪的外圓錐，防止葉輪葉片在車削時(shí)由于是斷續(xù)切削而引起折斷，外圓錐的加工必須以φ226H7孔及大端面定位，設(shè)計(jì)車夾具，周向以一銷軸孔定位，防止葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鎖緊螺栓穿過φ18通孔鎖緊，來固定葉輪，然后用尾架頂針頂住螺栓頭部中心孔，加工外圓錐。夾具圖從簡(jiǎn)。

（三）精度確定及平衡校正動(dòng)

平衡精度的確定，基于實(shí)際鑄造水平和我國有關(guān)平衡等級(jí)選擇G6.3。根據(jù)葉輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)我們?cè)O(shè)計(jì)了校動(dòng)平衡芯軸（工藝軸），在對(duì)葉輪進(jìn)行平衡校正前需在平衡機(jī)上對(duì)芯軸進(jìn)行平衡校正，徹底排除平衡芯軸自身的不平衡量，芯軸的平衡精度應(yīng)為一般平衡零件的精度提高兩級(jí)以上。校平衡芯軸見圖3。

三、結(jié)語

本文所討論的螺旋離心式水泵引進(jìn)于意大利，但我國仍然無法生產(chǎn)同類產(chǎn)品，其在排污工作當(dāng)中的應(yīng)用非常廣泛，污水中的廢物可以直接經(jīng)由離心水泵排出。在這種產(chǎn)品當(dāng)中，葉輪是最為重要的結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是包角和螺距都可變，并且非常輕薄，所以具有一定的特殊性，加工難度頗大。在采用了上述制作方法之后，生產(chǎn)效果較好，可以推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]權(quán)輝， 傅百恒， 李仁年，等. 基于葉片翼型負(fù)荷的螺旋離心泵葉輪域能量轉(zhuǎn)換機(jī)理[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào)， 2016， 52（16）：169-175.

[2]王桃， 孔繁余. 梯形斷面蝸殼式離心泵作透平葉輪的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào)， 2017.

[3]張霞， 袁壽其， 張金鳳，等. 不同葉片包角對(duì)螺旋形單蝸殼離心泵葉輪徑向力特性的影響[J]. 流體機(jī)械， 2017， 45（1）：43-47.

[4]王強(qiáng). 新型流道式潛水排污泵固液兩相流動(dòng)研究[D]. 合肥工業(yè)大學(xué)， 2017.

[5]權(quán)輝. 螺旋離心泵內(nèi)大尺度渦旋演變及葉輪域能量轉(zhuǎn)換機(jī)理的研究[D]. 蘭州理工大學(xué)， 2015.