高温液态铝输送泵的研发设计与水力实验

摘要

本论文课题来源于中信戴卡股份有限公司与天津泵业机械集团有限公司达成的高温液态铝输送泵的合作研发项目，目的是要研发设计一种高温液态铝输送泵，可用于改造中信戴卡公司目前广泛使用的德国GIMA低压铸造机，并为迷宫螺旋泵的液态铝输送应用探索提供实验验证依据。通过调研，分析了传统铝合金轮毂低压铸造系统在充型过程中存在的缺点，如液体液面在升液管内易波动、由于压缩空气带来的夹气等。尽管出现了像Cosworth这样使用了电磁泵设备充型等辅助手段的工艺，但仍然存在技术难度大、能耗大、压力低、成本高等缺陷。迷宫螺旋泵因具有比转速低、结构简单、成本较低，以及维修和更换简单易行等优点，被认为更适用于铝合金轮毂低压铸造系统的充型过程。
　　本文的主要工作和研究结果如下：
　　调研现有的铝合金轮毂低压铸造充型工艺，找到现有工艺以及解决方案的不足之处，并进行分析。得出现有基于Cosworth工艺的电磁泵充型系统具有制造难度大、能耗大、成本高等缺点，对工艺的要求并不能良好满足的结论。
　　在文献和公司以往泵设计经验的基础上，提出新的铝合金轮毂低压铸造充型工艺的可行性方案：离心泵、电磁泵、螺杆泵和迷宫螺旋泵。在分析了这四种方案对中信戴卡公司的具体应用要求的相应后，确定了迷宫螺旋泵为主，双螺杆泵备选的最终方案；
　　结合较为成熟的设计技术，对所选择的迷宫螺旋泵方案进行性能计算和外形参数的选择设计，完成水力设计与结构设计，完成其总装和零件图，并研制了一台迷宫螺旋泵的水力样机。样机以水力实验为目的，转子采用我公司螺杆常用材质16MnCrS5；定子采用光敏树脂材质3D打印成型；泵体、进出口部分全部采用Q235钢焊接成型；
　　设计并搭建了迷宫螺旋泵的专用试验台架，根据相似原理用水代替高温液态铝进行水力性能测试实验，最终通过实验验证了理论设计和计算结果，并提出了进一步的优化想法。

目录

声明

字母注释表

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 铝合金轮毂的制造

1.3 选题意义

1.4 本文主要研究思路

第二章 方案论证

2.1 高温液态铝输送泵的需求

2.2对需求的分析

2.2 离心泵

2.3 电磁泵

2.4 螺杆泵

2.5 迷宫螺旋泵

2.6 本章结论

第三章 迷宫螺旋泵的设计

3.1 前言

3.2 结构及特点

3.3 迷宫螺旋泵的性能参数

3.4 模型泵样机设计

3.5 样机总图设计

3.6 样机试制结果（照片）

3.7 小结

第四章 样机验证实验

4.1 实验的设计

4.2 实验台的设计和搭建

4.3 实验过程与结果

4.4 误差分析与优化设计

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 今后的工作与展望

参考文献

致谢