一種雙吸泵葉輪周向時序位置的調節機構的制作方法

本發明屬于流體機械設計領域，特指涉及一種雙吸泵葉輪周向時序位置的調節機構，可對雙吸泵葉輪兩側葉片的相對位置進行調節。

背景技術：

雙吸泵具有揚程高、流量大，軸向力極小，運行較平穩等特點，所以在工程中得到廣泛應用。這種泵型的葉輪實際上由兩個背靠背的葉輪組合而成，從葉輪流出的水流匯入一個蝸殼中。絕大多數雙吸泵葉輪兩側葉片為對稱布置，這種形式的葉輪易造成泵內部流動壓力脈動過大，嚴重影響泵運行可靠性，危害機組運行安全。因此，為了能夠降低泵內部流動壓力脈動，在保證泵外特性基本不變的前提下，急需開展葉輪交錯形式對壓力脈動影響的研究。

經檢索，與本發明相關的文獻《交錯葉片葉輪對雙吸離心泵蝸殼內壓力脈動的影響研究》(中國農村水利水電，2014年第7期)通過CFD數值計算對三種不同交錯角度的分葉輪研究指出，雙吸泵兩側葉輪相對交錯角度30度時，可有效降低雙吸泵內壓力脈動峰值。文獻《葉輪形式對雙吸離心泵壓力脈動特性影響試驗研究》(機械工程學報，2011年第12期)通過試驗對雙吸泵葉輪形式研究指出，雙吸泵葉輪兩側的葉片交錯一定角度，可有效降低雙吸泵的壓力脈動，提高其運行穩定性，但交錯角度最佳值的確定需試驗驗證；由于實際生產中雙吸泵葉輪均為一個整體鑄件，如需要測試其交錯布置的性能時就需要根據要求的交錯角度重新進行生產鑄件，成本大，耗時長。

為了解決上訴雙吸泵葉輪的局限性，本發明通過對雙吸泵葉輪內部結構的重新設計，提供一種可自由調節雙吸泵葉輪兩側葉片周向時序位置的調節機構。

技術實現要素：

本發明通過對雙吸泵葉輪內部機械結構的設計使其實現自由調節葉輪兩側葉片周向時序位置，并對所述的雙吸泵葉輪周向時序位置調節機構內部棘輪和齒輪等零部件進行設計，將雙吸泵葉輪分為兩個獨立的分葉輪，通過由棘輪機構、齒輪和軸套等主要部件組成的機械結構使兩個分葉輪產生相對轉動，調整兩側葉片的周向時序位置。

一種雙吸泵葉輪周向時序位置的調節機構，主要包括直齒齒輪一、直齒齒輪二、內齒輪、棘輪機構、軸套、鍵和葉輪，葉輪分為兩個獨立的葉輪，包括分葉輪一和分葉輪二；軸套與主軸間隙配合，主軸通過鍵帶動軸套的旋轉，棘輪機構的棘輪、直齒齒輪一和軸套為剛性連接，棘輪機構的棘輪、直齒齒輪一和軸套同步旋轉；棘輪機構的棘爪安裝在分葉輪一上，內齒輪置于分葉輪一上，直齒齒輪二安裝在分葉輪二上，且直齒齒輪二在分葉輪二上自由旋轉，直齒齒輪一和直齒齒輪二以及直齒齒輪二和內齒輪均保持良好的嚙合關系。

當主軸旋轉方向為泵的正常工作轉向時，棘輪機構的棘輪和主軸之間的轉矩使其產生相對運動趨勢，棘輪機構的棘輪與棘爪之間發生制動，直齒齒輪一和內齒輪的旋向相同，內部齒輪機構不會發生相對旋轉，從而主軸帶動分葉輪一和分葉輪二正常旋轉；

當主軸旋轉方向反向時，主軸通過鍵帶動軸套旋轉，從而帶動棘輪機構的棘輪、直齒齒輪一的同步旋轉，直齒齒輪一帶動直齒齒輪二和分葉輪一上的內齒輪相對旋轉，從而使分葉輪一和分葉輪二產生相對旋轉，或通過對兩個分葉輪施加扭矩使分葉輪一和分葉輪二之間的相對旋轉。

所述直齒齒輪一、直齒齒輪二、內齒輪的各參數滿足如下關系：

$m=\frac{d_i}{z_i};$

h＝h_a+h_f＝2.25m；

h_f＝1.25m；

m·z₃＝m·(z₁+z₂)＝(0.62～0.72)·D₂；

d_cn＝m·(z₃-2)；

d_cwi＝m·(z_i+2)；

式中：

z_i—齒輪的齒數，(i＝1，2，3，分別代表直齒齒輪一，直齒齒輪二，內齒輪)；

d_i—齒輪分度圓直徑，mm；(i＝1，2，3，分別代表直齒齒輪一，直齒齒輪二，內齒輪)；

m—齒輪的模數，模數為標準值，mm；

h、h_a、h_f—分別為齒高、齒頂高、齒根高，mm；

D₂—泵葉輪出口直徑，mm；

d_cn、d_cwi—分別為內齒輪、直齒齒輪齒頂圓直徑，mm。

所述棘輪機構的各參數滿足如下關系：

z_J＝z₁；

m_J＝(1.2～1.5)·m；

d_J＝z_J·m_J；

h_J＝(0.25～0.8)·m_J；

d_Jf＝d_J-2h_J；

a_J＝m_J；

式中：

z_J—棘輪的齒數；

z₁—直齒齒輪一的齒數；

m_J—棘輪的模數，模數取標準值，mm；

m—齒輪的模數，mm；

d_J—棘輪的齒頂圓直徑，mm；

h_J—棘輪的齒高，mm；

d_Jf—棘輪的齒根圓直徑，mm；

a_J—棘輪齒頂弦厚，mm。

所述軸套(5)外徑的確定公式如下：

$d_w=(1.2~1.3)\·\sqrt[3]{\frac{729\mathrm{\ρ}gQH}{2n\·\mathrm{\η}\·\[\mathrm{\τ}\]}},$

式中，

d_w—軸套外徑，mm；

Q—雙吸泵葉輪設計工況點流量，m³/s；

H—雙吸泵葉輪設計工況點揚程，m；

η—泵水力效率；

n—泵轉速，r/min；

[τ]—材料許用切應力，Pa。

本發明的有益效果為：

(1)測試雙吸泵的交錯布置性能時，可以直接調節葉輪的交錯性能，簡單省時。

(2)本發明的調節機構具有結構簡單，易拆卸，易組裝，調節方便等特點。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是圖1中的AA截面圖。

圖3是本發明棘輪齒輪傳動結構工作原理示意圖。

附圖標記說明：

1-直齒齒輪一，2-直齒齒輪二，3-內齒輪，4-棘輪機構，5-軸套，6-鍵,7-分葉輪一，8-分葉輪二。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并不限于此。

一比轉速為96的雙吸離心泵，其設計流量Q＝4600m³/h，設計揚程H＝94m，效率η＝82.9％，軸功率P＝1763kw，轉速n＝980r/min，葉輪外徑D₂＝900mm。

如圖1、2所示本發明實施例中的雙吸泵葉輪周向時序位置的調節機構，主要包括直齒齒輪一1、直齒齒輪二2、內齒輪3、棘輪機構4、軸套5、鍵6、分葉輪一7、分葉輪二8主要零部件。

如圖3所示，為該實施例中的雙吸泵工作原理示意圖。棘輪機構4的棘輪、直齒齒輪一1和軸套5為剛性連接，棘輪機構4的棘輪、直齒齒輪一1和軸套5同步旋轉，棘輪機構4的棘爪安裝在分葉輪一7上，內齒輪3置于分葉輪一7上，直齒齒輪二2安裝在分葉輪二8上，且直齒齒輪二2在分葉輪二8上自由旋轉，直齒齒輪一1和直齒齒輪二2以及直齒齒輪二2和內齒輪3都保持良好的嚙合關系；軸套與主軸間隙配合，主軸通過鍵6帶動軸套5的旋轉。

當主軸旋轉方向為泵的正常工作轉向時，棘輪機構4的棘輪和主軸之間的轉矩使其產生相對運動趨勢，棘輪機構4的棘輪與棘爪之間發生制動，直齒齒輪一1和內齒輪3的旋向相同，內部齒輪機構不會發生相對旋轉，從而主軸帶動分葉輪一7和分葉輪二8的正常旋轉；

當主軸旋轉方向反向時，主軸通過鍵6帶動軸套5的旋轉，從而帶動棘輪機構4的棘輪、直齒齒輪一1的同步旋轉，直齒齒輪一1帶動直齒齒輪二2和分葉輪一7上的內齒輪相對旋轉，從而使分葉輪一7和分葉輪二8產生相對旋轉，或通過對兩個分葉輪施加扭矩使分葉輪一7和分葉輪二8之間的相對旋轉。

所述的一種雙吸泵葉輪周向時序位置的調節機構，直齒齒輪一1，直齒齒輪二2及內齒輪3的模數m根據GB/T 1357-2008以及考慮上述雙吸泵軸功率選取m＝4，根據公式選取比例系數為4，根據公式及m·z₃＝m·(z₁+z₂)＝(0.62～0.72)·D₂得出558mm＜d₃＜648mm，本例取d₃＝600mm，從而確定直齒齒輪一1及直齒齒輪二2分度圓直徑d₁＝400mm，d₂＝100mm，齒數z₁＝100，z₂＝25，z₃＝150，根據公式h＝h_a+h_f＝2.25m，h_f＝1.25m確定齒輪的齒頂高h_a＝4mm，齒根高h_f＝5mm，根據公式d_cn＝m·(z₃-2)，d_cwi＝m·(z_i+2)計算得到直齒齒輪一1、直齒齒輪二2及內齒輪3齒頂圓直徑d_cw1＝408mm，d_cw2＝108mm，d_cn＝592mm。

所述的一種雙吸泵葉輪周向時序位置的調節機構，根據公式m_J＝(1.2～1.5)·m，4.8<m_J<6，考慮上述雙吸泵軸功率及《機械設計手冊》(機械工業出版社)第二卷第13章，確定輪模數z_J＝5，根據公式z_J＝z₁得出棘輪齒數z_J＝100，由公式d_J＝z_J·m_J得出棘輪齒頂圓直徑d_J＝500mm，根據公式h_J＝(0.25～0.8)·m_J得棘輪齒高1.25mm＜h_J＜4mm，參考《機械設計手冊》(機械工業出版社)第二卷第13章，同時考慮本例雙吸泵功率較大，選h_J＝4mm，根據公式d_Jf＝d_J-2h_J求得棘輪齒根圓直徑d_Jf＝492mm，根據公式a_J＝m_J得出棘輪齒頂弦厚a_J＝5mm。

所述的雙吸泵葉輪與主軸配合處的軸徑為φ150mm，精度為g6，本例設計的軸套材料選擇45鋼，其許用切應力[τ]＝44.1～53.9MPa，選取[τ]＝45MPa，軸套內徑φ150mm，精度為H7，與軸間隙配合，其根據公式計算得到軸套外徑270.9mm＜d_h＜293.4mm。選取軸套外徑d_h＝280mm。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明做任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。