太钢科技钐一·33·}永rt}寄j，，，7I／不叮扬程600米潜水泵导流壳加固的探讨’⋯龙饿咄近几年来，由于实际的需要，对潜水泵的扬程要求越来越高，高者已达600余米。有人因此将按常规低扬程设计的潜水泵组装成扬程为600米的潜水泵，但囤导流壳出现纵向裂纹而屡次失败，囤此有必要对常规导流壳采取必要的补强措施，以满足高扬程的需要1导流壳的受力分析常规导流壳的结构可看成是由上部的锥体和下部的圆柱体两部分构成。圆锥体的内部有多条导叶与中间的橡胶轴承座铸成一体，当受到内部水压作用时，导叶能起到拉筋的作用，且锥体的外壁又没有多条纵向拉筋．囤此导流壳的锥体部分，强度一般是不会出现问题的，而导流壳的圆柱体部分则相对比较薄弱，实际使用中总是在该部位出现纵向裂纹，进而产生纵向爆裂(图1)。图1a】导壳结均示意图寻谎壳(b)壳体微块应力分析本计算以200O3型潜水泵导流壳为计算依据(见图1)，导流壳的外半径r3=79mm，内半径rz：72mm，壁厚S=7mm，壁厚与直径相比为0044小于0．1，因此导流壳在受到内部水压时，可看成是受内在的薄壁容器，根据拉普拉斯公式可知，在内压P2的作用下．导流壳圆柱体部位的器壁上产生的纵向拉应力。：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)。r4S⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’J横向拉应力。：⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2)Gt⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯【z式中：D=2rs，导流壳的外径。比较式(1)、(2)得：G【20f即受内压的导流壳的圆柱体部位器壁上产生的横向拉应力。是纵向拉应力。的两倍，故此导流壳在高压下总是纵向开裂破坏。由式(2)得=导流壳能承受的最大水压为⋯=⋯⋯⋯⋯．(3)式中['Jr]——导流壳材料的许用拉应力。对HT200而言：G．：200N／ram=20000N／cm铸铁的安全系数k=45[o1_-V：200：4444(N／N／mm)．o1‘维普资讯http://www.cqvip.com34·1998年第3期代入(3)式得：[P]⋯==3．94(N／mm)折合成水柱H=401．6(m)由此可知现有常规设计的导流壳的最高扬程只能达到400米，扬程超过400米．则有破裂的可能。这与实际使用情况相符。I-"2提高现有导流壳承载能力白勺措施2．1设计成组合式双层导流壳在现有导流壳的圆柱体之外加一个过盈配合的与圆柱体等高的环形套圈(图2)，使套圈在装配时因过盈而对导流壳产生一种径向压力(预应力)，以部分抵消导流壳受水压时产生的横向拉力，从而提高其承载能力。图2为导流壳加套圈后的纵向剖面图(a)及横断面的受力图(b、c)。图2蛆台导流壳受力示意图a)组台筒装配压力示意图(b)外筒受力与变形量(c)内筒受力与变形量2．2装配过盈量及装配压力的计算在图2中，外套圈装配前半径过盏量为△r，导流壳(内筒)在装配前半径过盈量为△，装配前的半径过盈量△-△r+△r3，装配过盈及困过盈而产生的压力(装配压力)之间的关系式为：△b=P，r3r12+r32)tlr~2+1"32)]式中：P——装配压力(4)E、——分别为套圈(外筒)材料的维普资讯http://www.cqvip.com太钢科技弹性模数和泊桑系数．对于钢，El=20．6×10N／ram，1=03rl——套圈的外半径1-2——导流壳的内半径r3——导流壳与套圈结合处的半径，可看成是导流壳的外半径E2、2——分别为导流壳材料的弹性模数和泊桑系数对于HT200．E，=13．7×10N／m．=0．25由(4)式知．已知装配力．就可以求得所需的过盈，由前面的计算知．现有的导流壳的最大允许承载力为394N／cm．即最大扬程为400m，要达到600m，则必须利用装配力抵消掉600m一400m=200m水柱的压力，即P3：×9．81：196(N／cm)，在200QJ导流壳中，2=72ram．I"3=79ram，取套圈的外半径r=84ram，将上列数据代入式(4)中，得：Ar3=1．96~79~[zu．61xu8844—2+7，9。2+。3)_l71×1。1、779922一+772222-0．25)]=00244(mm)即套圈的装配过盈为0．024ram时．产生的装配压力为1．96N／ram才能使导流壳在600m的扬程不会产生裂纹破坏。3组合导流壳的强度校核3．1导流壳的受力分析组台后的导流壳只受外压力P3的外压。．一P3r32c-一务⋯一⋯-一孺2P3r32当r2时．o"r有最大值，即最大值产生在导流壳内侧。一P3(卜／-27-r32-r~2／'22)：0r一——【l一)u(6)由(6)式知，当r=r2：的最大值产生于导流壳的内侧。2×1，96×7792—72=一23(N／mm、套圈受到内压的作=篙(卜务⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(7)由(7)式知，当r=r...
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