第三章 叶轮设计
第三章 叶轮设计
叶轮式泵的核心部分，泵的性能、效率、抗气蚀性能、特性曲线的形状，均
与叶轮的水利设计有重要关系。
图3-1 叶轮主要尺寸参数示意图 左边为穿轴叶轮，右边为悬臂叶轮
叶轮进口直径D0，叶片进口直径D1，叶轮轮毂直径dh，叶轮出口直径D2，叶轮出口宽度b2
3.1 确定泵的进、出口直径及流速 3.1.1 泵的进、出口直径
由设计参数可知泵的出口直径为D=100mm，故泵的进口直径Dj按照经验公式D=（0.7 ~1.0）Dj 来判断。
通常对于低压小流量泵，取泵的进出口直径相等，所以D= Dj=100mm。
3.1.2 泵的进、出口流速
泵进口流速的公式为：
Vj=
Vj=
4Q (3-1) ?D2j4?27 23.14?3600?0.18
四川理工学院毕业设计（论文）
Vj=0.9554ms
由于进出口直径相同，故进出口速度也相同，即V= Vj=0.9554ms 3.2 确定叶轮的进口直径D0
叶轮进口流速v0为：
v0=Kv02gH （3-2）
其中Kv0为叶轮进口速度系数，根据比转速不同及泵的类型按照《叶片泵设计手册》上图5-3可以查出其值为Kv0=0.11。故V1的值为：
v0=0.11×2?9.8?40
v0=3.08ms 通过叶轮的流量公式为：
Q’=
Q?v (3-3)
Q’=
27 0.9575 Q’=28.2 m3/h 叶轮进口的有效直径的公式为：
4Q'D’= （3-4）
?v0 D’=
4?28.2
3.14?3.08?3600 D’=57mm 。
叶轮轮毂直径dh必须保证轴孔在铠键槽后有一定的厚度使轮毂具有足够的强度，通常取dh=（1.2 ~1.8）d6，其中d7为安装叶轮处的轴径，其值为30mm在这里，取dh=1.45 d6=1.45×30=43.5mm。取44mm
因为有的叶轮有轮毂，有的叶轮没有轮毂，而本设计为悬臂泵。
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第三章 叶轮设计
所以D0=D’ （3-5）
故取D0=60mm
3.3 叶轮出口直径D2及叶片厚度S 3.3.1 叶轮出口D2
求叶轮出口圆周速度u2的公式为：
u2=Ku22gH (3-6)
式中，Ku2是出口圆周速度系数，根据比转速可以从《叶片泵设计手册》图5-3中查出Ku2=0.97.故：
u2=0.97×2?9.8?40 u2=27.16ms
求叶轮出口直径的公式为：
D2=
D2=
60u2 （3-7） ?n60?27.16
3.14?2900 D2=0.1789m
取D2=180mm
3.3.2 叶片厚度S
叶轮工作时，叶片上承受着液体的反作用力和叶片质量的离心力，受力情况比较复杂，很难精确计算，通常可以用如下的经验公式计算叶片的厚度，其公式为：
S=K D2H （3-8） ZK为系数，它与叶片泵的比转数和材料有关，根据图3-3可以得到K的值，其值为：K=3.5
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S=3.5×0.1789×S=1.5mm
40 7 叶片厚度铸铁最薄为4mm，铸钢最薄为5mm，由此可以的到叶片的厚度S=4mm
图 3-3 系数K与比转数和材料的关系
3.4 确定叶轮的叶片数Z、包角ψ和叶片进、出口安放角 3.4.1 叶片数Z
叶轮叶片数的多少会影响泵扬程的高低，用速度系数设计叶轮时，因为速
度系数是从现有的参数上统计来的，而现有泵的叶片数Z与比转速ns之间存在着一定的关系。因此，泵叶轮叶片数z也可以根据比转数ns按照这一关系确定下来。
图3-2 叶片数Z与比转数ns的关系
本设计中的比转数ns=60，根据上表可以选取叶片数Z=7
3.4.2 包角ψ
叶片由进口边道出口边的包角ψ，当叶片数按照图3-2选取时，一般取850
~110。包角太大使俩叶片之间的流道太长，增加水力摩擦损失；包角太小会减小两叶片之间的重叠度，减短了叶片间流道的有效部分，也是不利的。故根据以上所说，不妨选取包角的值：ψ=95。
003.4.3 叶片出口安放角
离心泵上的叶片出口安放角?2可以再150~400的范围内选取，高ns时取小值，
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低ns时取大值。比较常用的是200~300。在这里，取叶片出口安放角?2的值为300。
3.4.4 叶片进口安放角
叶片入口处的绝对速度v1:
v1= Kv v0 （3-9）
取Kv=0.8，故
v1=0.8×3.08
v1=2.464ms
叶片入口轴面速度vm1,其与叶片入口处的绝对速度v1的关系为vm1=?1 v1，取?1=1.3，则：
vm1=1.3×2.464=3.2ms
设定进口无旋，则：
tan?1=
vm1u1 （3-10）
u1为叶片入口处圆周速度，其公式为：
u1=
?D1n60 （3-11）
u1=
3.14?0.052?2900
60u1=7.89ms tan?1=
故?1=22?
3.2=22? 7.893.5 叶轮出口宽度b2和进口宽度b1 3.5.1 叶轮出口宽度b2
求叶轮出口轴面速度vm2的公式为：
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