一 引言

斜流泵，又称“混流泵”，是一种利用叶轮旋转产生的离心力和推力联合作用，液体流出叶轮的方向倾斜于轴线的大型水泵。立式斜流泵具有结构简单、占地面积小、易于拆卸、方便检修、功率平稳、效率较高等特点，被广泛的应用于城市用水和污水排放、水电站、核电站、灌溉和排水等场合。

目前泵阀行业的产品设计主要为经验设计与类比设计。斜流泵的设计通常是对水力模型进行比例缩放进行的，这种设计方法存在着明显的不足，由于难以准确评估产品的安全性与经济性，容易造成产品强度过剩，导致成本过高，或存在设计缺陷、可靠性不高等问题。近年来，有限元分析在泵行业得到了广泛应用，许多学者从泵的叶轮强度、泵轴的强度及振动特性、疲劳寿命等方面进行了研究。

本文分析了立式斜流泵的结构形式、失效特点、设计要点，利用SolidWorks Simulation选取典型零部件进行分析，提出了斜流泵的结构分析的解决方案。

二 斜流泵的组成与结构分析

立式斜流泵由吸入喇叭口、叶轮、叶轮室、导叶体、导轴承、轴承支座、主轴、吐出弯管、导流片、外接管、内接管、电机支座、泵体支撑板、填料及密封件等零部件构成。其结构简图如图1所示。

寻找产品安全性与经济性的最佳平衡点是设计工作的重点，在进行产品设计时，设计人员常常会思考许多问题，如：

 泵体的壁厚是否合理，可否减薄？
 加强筋的布置与数目是否合理？
 几种备选方案哪种更好？
 转轴及整个泵的一阶固有频率是多少?
 在交变载荷下，产品的疲劳寿命特性如何？

采用经验设计与类比设计，无法准确估计产品的性能，往往采用增加零件壁厚、筋板等方式来保证强度、刚度及振动稳定性，造成泵安全裕度过大，产品成本增加。而大型斜流泵重量高达几十吨甚至上百吨，材料成本较高，而且会大大增加物流、安装调试成本，如何有效降低产品成本是好的设计的关键。