基于Solidworks的螺旋叶轮设计分析

    一般机械产品的设计是先将产品以二维的形式表现出来，经过反复校核和修改，最后按照二维图样制造实际产品。该设计周期长、成本高，当产品制造出来后，会出现装配不到位、无法安装等问题，反复的修改也延长产品研制的周期，应用三维设计软件可以解决这些问题。采用参数化三维设计，能够了解产品的每一个细节，利用其参数化设计使零件的设计、修改变得简易。利用进行螺旋叶轮设计、装配和干涉检查，设计时间大大缩短。

    1 工作原理与设计思路

    1.1 工作原理

    螺旋叶轮回转时，在碎浆机简体内部形成浆料湍流运动时需要消耗运转功率。浆料湍流运动愈激烈，其消耗的运转功率也愈大。浆流全部对流状态的速度扩散取决于运动的浆料内部摩擦力与惯性力之间的相互作用。流体力学中表征湍流循环的特性物理量主要有：

    碎浆的雷诺准数Re为作用在浆料上的力与浆料内部粘性拖曳力之比

    式中：d为叶轮直径(m)，d=0.72；n为转子转速(r·min-1)，n=14.13；ρ为浆料密度(单位体积浆料的质量)(kg·m-3)，ρ=1000；μ为浆料粘度(Pa·S)，μ=100.5×10-5。

    经计算，Re=7.288×106>4000时，浆料流动类型为湍流

    螺旋叶轮功率

    式中：g为重力加速度(m·s-2)，g=9.8。

    通过因次分析得出

    碎浆功率准数Nφ为含有计算的功率N代表作用于被分离浆料上的力

    通过以上分析可以得出：在运动浆料中作用力(惯性力和内部摩擦力)之间的一定内在关系的准数——雷诺准数就是浆料循环状态的主要控制因素。

1.2 螺旋叶轮设计思路

    为了使中浓度碎浆机碎浆技术从10％-13％提高到16％-18％。根据ZDS系列中浓度碎浆机的使用实践经验，消化吸收意大利Maule公司、瑞士Cellwood Machirlary公司、美国Beloit公司及美国T.BC公司的中浓度碎浆技术，设计新型的中浓度碎浆机转子。新型螺旋转子具有以下特性：

    (1)将转子由输送、泵送2个结构段改为诱导、输送、泵送3个结构段，并适当减小转子的离心循环，增加浆料的中心吸力与循环推进力，有利于提高浆料的碎浆浓度。

    (2)将3条螺旋线的螺旋升角缩小6％，在同样转速时提高螺旋转子浆料输送的压力角6％，加强对浆料的摩擦、搓揉和循环强度。