毕业设计（论文）-495Q发动机冷却系统的设计（全套图纸）(23页).doc

《毕业设计（论文）-495Q发动机冷却系统的设计（全套图纸）(23页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）-495Q发动机冷却系统的设计（全套图纸）(23页).doc（22页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、-毕业设计（论文）-495Q发动机冷却系统的设计（全套图纸）-第 22 页 495Q柴油机冷却系统的设计摘要发动机散热器对发动机的可靠、经济运行至关重要。本次设计的是495Q柴油机的配套的散热设备，主要是根据柴油发动机的额定功率下的热负荷为基础，进行的发动机冷却系统的设计。在确保发动机正常运转的前提下，通过优化散热器结构来实现散热器的轻量化和小型化。设计中包含了冷却系统换热系数的计算，散热面积的确定，管子的排布方式和关内外流体阻力的确定。主要过程是通过发动机总负荷得出散热器所需散走的热量，进而得出散热器的冷却水流量和冷却空气量，据此选出管型计算出管束数目，最后根据翅片的排布要求进行方案比较，从

2、而得出散热器管带的最佳排布方式，然后通过以上数据和现有的经验公式，来进一步验证方案的合理性。最后根据流体的流量和流动的阻力，以及现有的国内市场所有的冷却系统的风机和水泵，选取出QLZ-9R型风机和无锡柴油机厂生产的4120S型离心式水泵关键词：495Q柴油机；冷却系统；散热器全套图纸加153893706Design of 495Q diesel engine cooling system摘要 目前国内的发动机散热器都是由国内自行研究的所以，对于柴油机散热器的研究就更显的具有深刻的时代意义。本次设计的是495Q柴油机的配套散热设备，主要是根据柴油发动机的额定效率下的热负荷为基础，进行的发动机冷却

3、系统的设计。在确保发动机正常运转的情况下，通过处理设定散热器管内外流体的流动速度和散热器的管子排布方案来实现散热器的轻量化和小型紧凑化，改善换热器的换热系数。设计中包含了冷却系统换热系数的计算，散热面积的确定，管子的排布方式和关内外流体阻力的确定。主要过程是通过发动机总负荷得出散热器所需散走的热量，进而得出散热器的冷却水流量和冷却空气量，据此选出管型计算出管束数目，最后根据翅片的排布要求进行方案比较，从而得出散热器管带的最佳排布方式，然后通过以上数据和现有的经验公式，来进一步验证方案的合理性。最后根据流体的流量和流动的阻力，以及现有的国内市场所有的冷却系统的风机和水泵，选取出合适的轴流式风机和

4、离心式水泵Abstract At present, the domestic engine radiator are so the domestic research, the research of diesel engine radiator is more significant with a profound sense of the times. This design is supporting the cooling equipment of 495Q diesel engine, mainly according to the thermal load rated diesel

5、 engine efficiency under the foundation, design engine cooling system. In order to ensure the normal work of the engine case, the tube arrangement set flow rate and radiator radiator tube inside and outside fluid through processing to achieve the radiator is lightweight and compact, improving the he

6、at transfer coefficient of heat exchanger. The design includes the calculation of the heat transfer coefficient of the cooling system, determine the heat dissipation area, arrangement mode of tube and determine critical fluid resistance and. The main process is obtained by the total load engine radi

7、ator to heat, the cooling water flow rate and the amount of cooling air radiator, the tube bundle number selected is calculated, finally according to the fin arrangement scheme comparison, so as to get the best arrangement of radiator pipe band, and then through the above data and empirical formula

8、current, to further verify the rationality of the scheme. Finally, according to the fluid flow and flow resistance, and the cooling system of the existing domestic market all the fans and pumps, select the axial flow fan and centrifugal water pump proper关键词：495Q柴油机、冷却系统、散热器Keywords: 495Q diesel engi

9、ne, cooling system, radiator目录第一章 引言11.1课题的背景和意义11.2国内外发动机冷却系统研究现状及发展方向21.2.1国外发动机冷却系统发展方向21.2.2国内冷却系统的发展方向31.3本次设计的主要内容3第二章495Q柴油机冷却系统的设计42.1冷却系统的作用42.2冷却系统的设计要求42.3冷却系统的总体设计方案和参数选取52.3.1水冷却系散热量的确定62.3.2换热介质算数平均温差的确定72.3.3冷却水循环量72.3.4冷却空气需要量8第三章 散热器设计及选型83.1散热器的正面积93.2散热器水管尺寸和水管数的确定103.3散热器水管布置123.

10、4 方案一：翅片波峰间距为4mm133.4.1散热器芯子尺寸的确定133.4.2空气侧传热系数的确定133.4.3散热器传热系数的确定133.4.4散热器散热面积的确定133.5 方案二：翅片波峰间距为3mm143.5.1散热器芯子尺寸的确定143.5.2空气侧传热系数的确定143.5.3散热器传热系数的确定153.5.4散热器散热面积的确定153.6对比方案一和方案二163.7水室尺寸163.8护风罩16第四章 风扇的设计及选型174.1风扇的扇风量174.2风扇的压力184.3风扇的选取18第五章 水泵的设计及选型195.1水泵的泵水量205.2水泵的泵水压力205.3水泵的选取21设计小

11、结22致谢23参考文献24 第一章 引言1.1课题的背景和意义 随着现代车用发动机采用更加紧凑的设计和更大的单位体积功率，强化程度越来越高，发动机产生的热流密度也随之明显增大，目前几乎所有的发动机强化都面临着如何解决高功率密度下的冷却及热平衡问题,在满足不断提高的输出功率的同时,又要具有良好的经济性。此外,日益严格的排放标准也对冷却系统提出了新的要求。冷却系统工作性能的优劣,直接影响着动力系统的整体性能。冷却系统即便出现小的故障也可能在排气门散热周围的区域造成灾难性的后果。发动机冷却系统的散热能力一般应满足发动机满负荷时的散热需求，已为此时发动机产生的热量最大。然而，在部分负荷时，冷却系统会发

12、生功率损失，水泵所提供的冷却液流量超过所需的流量。发动机冷起动时间应尽可能短，因为发动机怠速时排放的污染物较多，油耗也大。而冷却系统的结构对发动机的冷起动时间有较大的影响。现代的发动机设计充分考虑这些问题，将发动机的热量管理系统纳入到整个发动机控制系统中，全面考虑发动机的暖机、冷却效率、废气排放控制、燃油利用、乘客室的取暖和三元催化剂活化时间等。目前的冷却系统属于被动系统，只能有限地调节发动机和汽车的热分布状态。开发高效可靠的冷却系统,已成为发动机进一步提高功率、改善经济性所必须突破的关键技术问题。因此,采用先进的冷却系统设计理念,对发动机冷却系统进行深入研究具有十分重要的实际意义。1.2国内

13、外发动机冷却系统研究现状及发展方向1.2.1国外发动机冷却系统发展方向 传统冷却系统采用的是冷却风扇或离合器式冷却风扇，两种风扇均由发动机曲轴通过皮带驱动，其冷却灵敏度不高，功率损失也大。为优化风扇，就出现了自控电动冷却风扇。最早的汽车电动冷却风扇出现在1981年三月的美国专利文件中（专利号US4257554），该专利提出使用电动风扇替代传统的皮带带动，根据发动机温度和负荷的不同实现风扇的运转；1985年德国大众在中国申请专利（专利号CN851095/A），此专利在汽车散热器前方设置空气输入口和辅助通口，加快散热器散热，降低风扇能耗；1989年，美国发明专利（专利号US4875521），该专利

14、首次在载重货车上采用电动风扇；1999年，法国Valeo公司提出在发动机上配置智热调节系统的新型电控系统，改善发动机的冷却性能。上世纪70年代，美国、日本、英国等国家提出了“绝热发动机”，其基本思路是对发动机燃烧室表面进行耐高温陶瓷的喷涂，从而减少散热损失。经过数十年的发展，绝热发动机在高温陶瓷零件方面取得了较大成功。绝热发动机的整机热效率接近40%，复合式绝热发动机的整机热效率达到了40%以上。目前，还出现了发动机常规冷却机理中的强化冷却措施，如活塞的“內油冷”、排气门的“钠冷”以及喷油嘴的“內油冷”等内冷技术。另外，采用的一些节油技术也具有内部冷却的功能，如乳化柴油、进气喷水、进气引气、代

15、用燃料冷却和过量空气冷却等。1.2.2国内冷却系统的发展方向目前国内对发动机冷却系统的研究手段主要为试验研究和计算机模拟数值研究。在冷却液流动研究方面，以朱义伦等人为代表的采用多普勒测速仪（LDV）进行发动机缸盖冷却液流动测量，得到冷却水在平行于缸盖和缸体结合面之间的二维流场；以王书义等人为代表的利用流动显形法得到冷却水流动的二维流场，通过研究冷却流场以改进水箱设计。通过计算机模拟数值研究，利用CFD分析技术及有限元（FEA）耦合分析技术对冷却液流场进行模拟。目前常用及的技术载体，如大型的CFD商业软件有FLU2ENT、STAR CA、FIRE等。计算机硬件水平飞速提高，使得采用计算机模拟数值

16、研究复杂结构水腔内流动特性成为越来越重要的研究手段。自主品牌长城汽车近年来也在发动机冷却系统方面取得了许多技术成果，如充钠气门，通过在气门内充入金属钠，利用比热较大的钠快速吸收和传递热量，降低气门在恶劣工作环境下的温度；如无级变速风扇，相比传统的二级或三级转速的散热器风扇，该技术可以做到风扇转速的无级调节，进而可以精细的调节冷却系统的散热量。总之汽车发动机冷却系统正在由机械化逐渐向电控智能化发展，一些新的工艺和技术不断在冷却系统上得到发挥和应用，各冷却系统之间的协调系不断的提高，冷却装置的体积和重量不断的向轻量化发展。精确冷却系统、分流式冷却系统、可控式冷却系统等新旧概念在冷却系统运用中得到了

17、高度的配合统一。1.3本次设计的主要内容495Q柴油机的冷却系统采用强制循环冷却系统，本设计通过对冷却系统的各个部件的精确计算，设计出散热器模型，然后对匹配的风扇和水泵进行选型，然后根据所选部件确定冷却系统的整体布置方案。在冷却系统的总体参数上，主要针对散热量、冷却水循环量、冷却空气需要量、泵水量等进行计算，在设计好散热器后，针对其进行风扇和水泵的选型。计算完成后在对冷却系统的其他部件进行设计。最后，根据所选的部件在对冷却系统的总体布置进行设计，合理安排冷却水的流动路线，科学规划各个部件的位置分布，画出布置图。第二章495Q柴油机冷却系统的设计2.1冷却系统的作用 柴油机运转时，与高温燃气相接

18、处的零件受到强烈的加热，如不加以适当的冷却，会使柴油机过热，充气效率下降，燃烧不正常，机油变质和烧损，零件的摩擦和磨损加剧，引起柴油机的可靠性、耐久性、动力性和经济性全面恶化。如果冷却过强也不行，会使摩擦损失散热损失增加。因此，冷却系统的作用就是使柴油机在各种环境和工况下都能够在合适的温度下工作。2.2冷却系统的设计要求 一个良好的冷却系统应满足下列各项要求： 1）柴油机在各种工况，气候下都能正常工作。当工况和环境变化时，冷却系统的冷却强度也能随之做出变化以使发动机工作在最佳工作范围。 2）冷却系统消耗功率小。启动后，能在短时间内达到正常工作温度。 3）体积小、质量轻，拆装维修方便。 4）性能

19、可靠、成本低、寿命长2.3冷却系统的总体设计方案和参数选取 此设计中，冷却系统采用的冷却方式为闭式强制冷却。闭式强制冷却系统由缸体和缸盖的水套、水泵、风扇、散热器组成。在设计和选用冷却系统的部件时，就是以冷却系统的散热量为原始数据，计算冷却系统的循环水量、冷却空气量，以便设计或选用水泵、散热器和风扇。本次设计中，495Q柴油机主要参数见下表2-1。 表2-1 495Q柴油发动机参数 柴油机类型495Q活塞直径行程95115燃烧室型式涡流最大功率 / 转速72.8马力 / 2580r/min最大扭矩 / 转速20.8马力 / 2300r/min设计水温升5.52.3.1水冷却系散热量的确定 设计

20、散热器、水泵和风扇等主要部件时，必须先确定由冷却系散走的热量。但它受许多复杂因素的影响，很难精确计算。本设计按下列经验公式计算： （2-1） 式中 柴油机标定功率，本次设计取72.76PS； 比散热量，本次设计取。 对直喷式柴油机 自然吸气 增压 对增压中冷柴油机取下限；对小缸径、低转速柴油机取上限。取2.3.2换热介质算数平均温差的确定 （2-2）式中 散热器冷却水的平均温度（）； 空气通过散热的平均温度（）； 散热器进水温度，对闭式冷却系取，取； 散热器出水温度，为冷却水在散热器中最大温降，按 要求此设计中取； 散热器进气温度，一般可取；考虑一般条件取； 流出散热器的空气温度，为空气流过散

21、热器的温升，可 按公式计算 （） (2-3) 带入相关数据，有 取； 式中 散热器带走的热量，若不计热损失，；(kcal/h）； 散热器芯子正面积，它决定于结构布置，对汽车拖拉机一般取0.20.7， 此设计先拟取； 空气定压比热， ； 空气通过散热器时流速，对汽车拖拉机，取； 空气重度；在40 50时，一般空气的温升在 1030范围内变化。 利用公式（1-2）得： 2.3.3冷却水循环 根据散热器的散热量，散热器冷却水循环量可用公式（2-5）计算： （2-4）式中 水的密度，； 水的比定压热容，）。2.3.4冷却空气需要量 冷却空气需要量，一般根据散热器的散热量确定。散热器的三的两一般等于冷去

22、系统的散热量，所以冷却空气需要量可用公式（2-5）计算得： （2-5）式中 空气密度，一般为； 空气的比定压热容，一般为）。第三章 散热器设计及选型 散热器由上贮水箱，下贮水箱和散热器芯部组成。目前常用的散热器芯部结构分管片式和管带式两种。水管一般都是扁平形，以减小空气阻力，增加传热面积，减小冻裂的危险。管外的大量散热片或散热带是为了增加对空气的传热面积。管片式结构由于刚度好、耐压高，目前广泛采用。他的缺点是制造工艺比较复杂，坏了的水管只好焊死，一般若有20%的管子堵死就要更换新的芯部。管带式结构刚度和强度不如管片式，但零件数少制造方便，散热效果好，但空气阻力较大。它在新型汽车上应用愈来愈广泛

23、。传热系数是评价散热效能的重要参数，它表示当冷却水和空气之间的温差为1时，每秒通过1与空气接触表面所散走的热量。提高散热系数可以改善散热效能，减少尺寸和材料消耗。传热系数受散热器芯部结构、水管中冷却水的流速、通过散热器的空气流速、管片材料以及制造质量（特别是焊接质量）等许多因素的影响。散热器的另一项指标是空气阻力只能通过专门的试验才能确定。管片散热器由于采用公共散热片，对散热片的冲孔精度要求高，不然就不能保证焊缝质量。当散热片管子接触不良时，散热系数会下降2530%。管带式结构工艺性要好得多，适于大量生产。同时，本设计选用管带式结构。散热器材料的导热性能和焊缝等工艺质量对K有很大影响。目前常用

24、导热性能、焊接性能和耐磨性能好的黄铜或紫铜制造散热器，但这是贵重的有色金属，成本高。为节约贵重有色金属，水管和散热片的厚度已减到最低限度，目前水管壁厚1.00.2mm，散热片厚度为0.060.1mm。散热器的上下水箱用0.8mm的黄铜或钢皮冲压而成，在散热器尺寸较大的用厚 1.01.5mm的板料。上水箱高度为60100mm。散热器要用弹性支承。3.1散热器的正面积 利用散热器的冷却空气流量和冷却空气的流速，用公式（3-1）计算散热器的正面积： （3-1） 带入相关数据得： 式中 冷却空气量（）； 散热器正前面的空气流速（）。3.2散热器水管尺寸和水管数的确定水管尺寸主要考虑的是被堵的可能性，一

25、般常用的水管规格如表3-1。常用水管断面尺寸见图3-1。 图 3-1 水管断面尺寸 表3-1 水管参数表 （mm） （mm） （mm）常用范围2315200.2汽车拖拉机用2.2190.10.2机车用2.518.50.3本次设计是为汽车散热器水管，故取用扁管的规格为 mm根据循环水流量和已选定的水流速，可以计算水管的流通总截面积 （3-2）假定每根水管的断面积为，则水管数n： （3-3） 带入相关数据，为： 于是，所需的扁管数为 （根） （3-4） 3.3散热器水管布置 根据经验查得扁管和翅片布置有如下方式：如表3-2和表3-3 表3-2 翅片参数表 4,5,6,7,(7.5),8,(8.5)

26、,9.8,10*,122.5,(2.8),3,(3.5),4,4.2,(4.5),5注：括号内尺寸在新产品设计时不得采用 *为优先采用尺寸 表3-3 扁管布置表参数冷却管型号D2D5D1D2D5D1D2D5注：为冷却管排数 本次设计选择的管排数为2，根据表3-3和图3-2，可计算出散热器管带对应的布置参数。由于管带的波峰间距为自选量，为找出可使散热器散热效果更好的波峰间距t的最佳选取数值，下面特利用不同数值的方案，进行计算比较。 图3-2 扁管布置尺寸3.4 方案一：翅片波峰间距为4mm3.4.1散热器芯子尺寸的确定布置冷却管排数为2排时，根据表3-3选取数据，得 3.4.2空气侧传热系数的确

27、定根据换热介质平均温度差，查大气压力下干空气的热物理性质表得:气体流动的雷诺数和普朗特数： （3-5） （3-6）式中 管带的当量直径； （3-7）式中 管带截面积（）； 管带的湿周（）。带入相关数据得 空气侧的努谢尔准则数由参考文献中经验公式得： （3-8）带入数据得 空气侧放热系数为： （3-9）带入相关数据得 3.4.3散热器传热系数的确定 散热器传热系数值可用下式计算： （3-10） （kcal/h)=78.8（W/）式中水的放热系数，当管内水流速时，可取 材料的热传导系数可从表2-2中选取，对黄铜可取 取； 材料厚度，可取； 空气放热系数，它主要取决于空气流过散热器的速度。一般选取放

28、热系数 ，=80.39W/（）。3.4.4散热器散热面积的确定 散热器散热面（略去上、下水室所散走的热量不计）它可按公式计算： （3-11）式中 储备系数，考虑焊接不良，水垢以及油腻等对散热性能的影响，可取 ，此设计取； 传热系数（W/）； 换热介质平均温差。 下列散热器的比散热面积，即发动机单位功率所需的散热面积，一般情况下散热器的比散热面积如下，可供参考。 小轿车 0.060.1 载重车 0.100.20 拖拉机 0.200.30 机 车 0.150.30 验证计算，符合要求。3.5 方案二：翅片波峰间距为3mm3.5.1散热器芯子尺寸的确定散热器水管排数为2排，根据表3-3选取数据，得：

29、3.5.2空气侧传热系数的确定根据换热介质平均温度差，查大气压力下干空气的热物理性质表得:流体的雷诺数和普朗特数为： （3-12） （3-13）式中 管带的当量直径； （3-14）式中 管带截面积（）； 管带的湿周（)。空气侧的努谢尔准则数由参考文献中经验公式得： （3-15）空气放热系数为： （3-16）3.5.3散热器传热系数的确定 散热器传热系数值可用下式计算： （kcal/h) （3-17） （kcal/h)=85.54（W/）式中水的放热系数，当管内水流速时，可取 材料的热传导系数可从表2-2中选取，对黄铜可取 取； 材料厚度，可取； 空气放热系数，它主要取决于空气流过散热器的速度。

30、一般选取放热系数 3.5.4散热器散热面积的确定 散热器散热面（略去上、下水室所散走的热量不计）它可按公式计算： （3-18）式中 储备系数，考虑焊接不良，水垢以及油腻等对散热性能的影响，可取 ，此设计取； 传热系数； 换热介质平均温差。3.6对比方案一和方案二 通过对波峰间距t取不同值的计算，得出的空气侧放热系数、散热器传热系数和散热器散热面积也不相同，对两种方案得到的散热器的参数的比较如下表3-4。 表3-4 方案一和方案二的计算参数对比t4mm3mm(W/)80.3987.4(W/)78.885.5（）12.3811.41 根据表3-4可以看出，方案二更好，散热器的散热效果更佳。3.7水

31、箱尺寸 有散热器芯部尺寸487.443.5，为了零件相互不干涉，取得水箱腔内地面尺寸51080mm，散热器管内总空间为。其水室空间必须大于散热器管内空间才可保证管内水流量，则水室高3.8护风罩位于散热器和风扇之间主要确保冷却空气的流量，用5mm的铝合金铸造成型。尺寸根据散热器尺寸来定。第四章 风扇的设计及选型 风扇的功用是使冷却空气在风道内不断的流动，提高流经散热器的空气流速和流量，使发动机和散热器散发出的热量散发到大气中，强化散热器的散热能力。传统风扇通常安装在散热器后，与水泵同轴。用螺钉固定在水泵轴前端的带轮或凸轮盘边缘上。当风扇旋转时，抽吸空气通过散热器芯部，使冷却液在散热器内的到充分的

32、热交换，加速冷却液的冷却，加强对发动机的冷却作用。风扇的外经略小于散热器的宽度和高度，风扇的布置应对准散热器芯的中心。本设计所选用的风扇是电动风扇，总体布置与普通风扇相同，但是电动风扇不与水泵同轴，它是由电动机进行驱动，在电控系统中，风扇的工作状态由温控开关和汽车ECU控制，其转速与发动机转速无关，具有结构简单，布置方便的优点。风扇采用形式有两种：轴流式和离心式。目前汽车水冷发动机上应用较普遍的式轴流式风扇。因为它的结构简单，在系统中布置方便，在低压下风量大。轴流式风扇的叶片一般用12mm厚的钢板冲压而成，为了提高刚度和风扇压力，多采用将断面弯成圆弧的叶片，圆弧半径为叶片断面弦长的0.82.5

33、倍，有时为了风扇和叶轮的装配方便，将圆弧叶片的安装部位做成小平面。这种冲压风扇在大量生产条件下工艺性较好。风扇的外经略小于散热器的芯部的宽度和高度，其值在0.30.7之间，风扇轮毂半径与风扇外经之比为0.340.36之间，一般取=0.20.25左右，风扇叶片长与风扇外经之比为0.340.36之间。风扇叶轮所扫过的圆环面积与散热器芯部正面积之比为0.450.6风扇的中心线一般在散热器芯部的中心线上，但也有风扇由于总的布置要求，它的中心线略高与散热器芯部的中心线，这时，由于芯部上部的水温较高，散热效果较好。在散热器与风扇之间要设导流风罩，并且必须密封导风罩与散热器的联结处，防止风扇抽风时，外界空气

34、从不密封处短路流入风扇，使流过散热器的风量减少，使散热器的散热效果下降。风扇主要根据所要求的扇风量和风压来选择。由于水冷发动机风扇的外径主要由散热器芯部正面积决定，然后在决定其他参数和尺寸。4.1风扇的扇风量风扇的扇风量应当等于通过散热器的冷却空气量，而冷却空气量又由散热器的散热量决定。利用公式（2-5）所以扇风量为：4.2风扇的压力冷却空气流过散热器时，会遇到很多阻力。要使冷却空气通过散热器并且把热量带走，风扇所提供的冷却空气必须具有一定压力，应为150Pa,以克服空气道的阻力。空气道阻力计算如下： () （4-1）式中 散热器的风阻（根据图4-1查得）取； 风道系统阻力，。经验表明：汽车拖

35、拉机风扇取 图 4-1 和之间的关系4.3风扇的选取 根据散热器的所需要的风量和风压选取市面上已有的符合条件的风机。 选取QLZ-9R型散热器带电子风扇总成，该风扇为电动风扇，由电动机直接驱动，风扇外径；风扇轮叶内径；风扇轮叶宽度；轮叶安装角。第五章 水泵的设计及选型绝大多数柴油机冷却水均采用离心式水泵驱动，实现其强制冷却循环。离心式水泵不受惯性水头限制，可高速运行，同时由于高速柴油机本身的几何高度不大，水腔流畅，水泵的杨程无需太高，与同尺寸的其他类型回转泵相比，它具有效率高、流量大、结构简单、制造方便等特点，且当柴油机停止工作后，循环水即可泄尽。因此离心式水泵被广泛用作高速柴油机的循环水泵。

36、水泵的结构中，影响效率的关键是轮叶和蜗壳的形状，而影响可靠性的关键是水封，水泵的叶轮多半是半闭式的，即只有一个圆盘，水泵体上专门加工的泵盖起着第二圆盘的作用。他的构造简单，但水泵的容积效率较低。半开式叶轮自高压区泄入进口处的水量较多，特别是现有冷却水泵均无回流装置，在小流量时，泄漏更为严重。所以叶轮和泵体之间的径向间隙不应超过1mm，轴向间隙不应超过0.2mm。许多水泵采用径向叶片叶轮，它的结构简单，铸造方便，理论扬程较高，但叶片的安装角不能与水流方向吻合，产生很大的撞击损失，所以液力略有提高；为了进一步提高液力效率，采用了后向弯曲的双圆弧或多圆弧叶片叶轮。它的叶型与水流方向基本吻合，所以效率

37、较高，是一种较好的结构。有些水泵将叶轮的叶片做成矩形，在水流作径向流动时，水流通过断面过度扩大，从而引起强烈的局部涡流损失。为减少这种涡流损失，使其水流通道断面相等，常将叶轮做成梯形。水泵的叶轮轮叶数一般为48片，轮叶过少会降低水泵效率，但叶轮过多，水的有效流通面积减少，同时水与轮叶的摩擦阻力增加。也会影响效率。为了改善水泵进口处的水流情况，有些水泵叶轮一场一短交替，有半数轮叶不延伸到进水口，使进水口处轮叶数减少。轮叶厚度应尽量薄，主要由铸造工艺决定，一般厚度为35mm。叶轮盘上有两个小孔，起平衡轴向力的作用。 水泵蜗壳的正确形状，在宽度相等时应为一对数螺线。实际上为了设计时方便作图，常用阿基

38、米德螺线代替。水泵叶轮、壳体和皮带轮一般用铸铁锻造。近年来壳体常用铝合金锻造，叶轮开始用工程塑料压制，驱动皮带轮则广泛用薄钢板滚压成形，以减轻重量，降低成本。水泵大多用钢制造。水泵的轴承现在大多用结构紧凑的轴连轴承，这种轴承工作过程中不必再加油润滑，使用方便。水泵主要根据所需的泵水量和泵水压力来选择。5.1水泵的泵水量水泵的泵水量可根据冷却水循环量按下式初步确定： （5-1）式中 水泵的容积效率，主要考虑水泵中冷却水的泄漏，取。5.2水泵的泵水压 水泵的压力应当足以克服冷却系统中所有的流动阻力并得到必要的冷却水循环的流速；此外，为了冷却可靠，在工作温度下水在任意点的压力均应大于此时饱和蒸汽压力。当压力不够时，水泵入口处可能发生气蚀现象，因此此处的压力最低。如果这个地方的水压等于或低于该温度下水的汽化压力就会有蒸汽及溶解在水中的气体从水中大量逸出，形成许多蒸汽与气体混合的小气泡。这些小气泡随水流到高压区时由于气泡内是气化压力，而气泡周围大于气化压力，产生了压差，在这个压差的作用下气泡会破裂重新凝结。但凝结过程中液体质点从四周向周向气体气泡中心加速运动，在凝结的一瞬间，质点相互撞击，产生很