張?jiān)A 賈煉 李小宇 王禹森 劉莉莉

摘要：針對(duì)達(dá)州丘陵山區(qū)養(yǎng)豬場(chǎng)噴淋降溫用泵存在的開(kāi)大閥門(mén)掉壓（噴淋降溫效果差）、體積大、笨重、需要三相電源、安裝使用不方便、維修困難、價(jià)格偏高等問(wèn)題。在國(guó)內(nèi)泵行業(yè)生產(chǎn)廠家尋找到了QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵，并對(duì)該泵按照部分流泵來(lái)改進(jìn)設(shè)計(jì)水力與結(jié)構(gòu)，葉輪為全開(kāi)式結(jié)構(gòu)，泵體流道為圓環(huán)形、喉部為圓管、擴(kuò)散段為錐孔，葉輪全開(kāi)式結(jié)構(gòu)無(wú)圓盤(pán)磨損，泵體流道圓環(huán)形、喉部圓管、擴(kuò)散段錐孔等水力尺寸系加工出來(lái)的，葉輪和泵體便于制造且能確保水力尺寸大小并確保高效水力性能，通過(guò)改進(jìn)試制后測(cè)試結(jié)果表明，改進(jìn)后的QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵具有變流穩(wěn)壓、開(kāi)大閥門(mén)不掉壓的恒壓效果，較好地適應(yīng)了養(yǎng)豬場(chǎng)噴淋降溫的要求。

關(guān)鍵詞：養(yǎng)豬場(chǎng);降溫用泵;改進(jìn);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：S275.5 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ?文章編號(hào)：1007-273X（2020）01-0005-03

通過(guò)對(duì)達(dá)州丘陵山區(qū)的達(dá)川區(qū)天王牧業(yè)有限公司、達(dá)州鴻華家庭農(nóng)場(chǎng)、達(dá)州金聯(lián)生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司、渠縣德康生豬養(yǎng)殖公司、通川區(qū)屈氏金園合作社等5個(gè)大型公司、農(nóng)場(chǎng)以及專業(yè)合作社場(chǎng)實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，這些養(yǎng)豬場(chǎng)在夏季的噴淋降溫用泵多選用IS型單級(jí)單吸離心泵、ZB三相分體式自吸離心泵、QS充水式潛水電泵等普通離心泵，存在的主要問(wèn)題是：開(kāi)大閥門(mén)掉壓（噴淋降溫效果差）、體積大、笨重、需要三相電源、安裝使用不方便、維修困難、價(jià)格偏高。鑒于此，達(dá)州市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究推廣站通過(guò)多方努力，在國(guó)內(nèi)泵行業(yè)生產(chǎn)廠家尋找到了QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵，并對(duì)其葉輪、泵體等核心水力零部件進(jìn)行了改進(jìn)制作，改進(jìn)后的泵較好地滿足了達(dá)州丘陵山區(qū)養(yǎng)豬場(chǎng)噴淋降溫之用。

1 ?達(dá)州丘陵山區(qū)養(yǎng)豬場(chǎng)在用噴淋降溫用泵的現(xiàn)狀

通過(guò)對(duì)達(dá)州丘陵山區(qū)的5個(gè)養(yǎng)豬場(chǎng)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，噴淋降溫用泵多選用IS型單級(jí)單吸離心泵、ZB三相分體式自吸離心泵、QS充水式潛水電泵等普通離心泵，這三種類型的泵規(guī)格型號(hào)以及性能參數(shù)見(jiàn)表1。

選用IS型單級(jí)單吸離心泵產(chǎn)品時(shí)，需要安裝底閥、灌引水，效率要降低，體積大且笨重，價(jià)格高;選用QS充水式潛水電泵機(jī)組時(shí)，體積小，配套動(dòng)力功率也不大，但泵長(zhǎng)時(shí)間淹沒(méi)在水中容易銹蝕損壞且使用中容易出現(xiàn)密封進(jìn)水以及漏電安全事故;選用ZB自吸泵時(shí)，因是分體式結(jié)構(gòu)需要聯(lián)軸器來(lái)傳動(dòng)造成泵機(jī)組體積大、笨重。以上3種類型泵在使用時(shí)都需要三相電源，泵往往是在戶外安裝使用，只在炎熱的夏季使用，電機(jī)容易受潮影響使用壽命。

2 ?達(dá)州丘陵山區(qū)養(yǎng)豬場(chǎng)噴淋降溫用泵的優(yōu)化選用及改進(jìn)

2.1 ?達(dá)州丘陵山區(qū)養(yǎng)豬場(chǎng)噴淋降溫用泵的優(yōu)化選用

針對(duì)達(dá)州丘陵山區(qū)養(yǎng)豬場(chǎng)在用噴淋降溫用泵存在的開(kāi)大閥門(mén)掉壓（噴淋降溫效果差）、體積大、笨重、需要三相電源、安裝使用不方便、維修困難、價(jià)格偏高等問(wèn)題。達(dá)州市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究推廣站通過(guò)多方努力，在國(guó)內(nèi)泵行業(yè)生產(chǎn)廠家尋找到了QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵，它包括汽油機(jī)、離心泵、吸水器座、手壓排氣裝置，結(jié)構(gòu)體積小，質(zhì)量小，該泵機(jī)組性能參數(shù)為：流量20 m3/h，揚(yáng)程50 m，轉(zhuǎn)速3 600 r/min，效率64%，吸程7.5 m，動(dòng)力5.5 kW汽油機(jī)，外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高，mm）：700×550×450，泵質(zhì)量18 kg，進(jìn)出口直徑（mm）：Φ65/Φ50。

2.2 ?QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵的組成

QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵的組成見(jiàn)圖1，它包括汽油機(jī)、離心泵、吸水器座、手壓排氣裝置。

在使用中發(fā)現(xiàn)QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵不足之處也是開(kāi)大閥門(mén)掉壓，因此借鑒本站已有的恒壓自吸泵專利技術(shù)（專利號(hào)：ZL20112004 3452.X）對(duì)該泵葉輪、泵體等核心零部件進(jìn)行恒壓設(shè)計(jì)改制。

2.3 ?QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)離心泵的恒壓改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.3.1 ?葉輪與泵體的特殊結(jié)構(gòu)[1-14] ?QGH20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵的比轉(zhuǎn)速為：

ns=■=52

屬于比轉(zhuǎn)速<56的低比轉(zhuǎn)速離心泵范圍，可以按照部分流泵來(lái)設(shè)計(jì)水力與結(jié)構(gòu)[3]，葉輪為全開(kāi)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，無(wú)前后蓋板，無(wú)圓盤(pán)摩擦損失，葉輪背面對(duì)泵體密封腔有泵吸作用，密封腔體壓力跟泵進(jìn)口壓力差不多，有利于降低密封壓力，延長(zhǎng)密封的使用壽命，葉輪全開(kāi)式結(jié)構(gòu)無(wú)堵塞。泵屬于小流量高揚(yáng)程參數(shù)泵，泵體喉部關(guān)鍵水力尺寸d鑄造困難，也不容易保證尺寸，采用鉆孔加工可以確保泵體喉部關(guān)鍵水力尺寸d，泵體擴(kuò)散段可以用錐度鉸刀或電脈沖加工，泵體流道D3尺寸也通過(guò)加工而成，泵體的全部水力尺寸都是加工而成，可以達(dá)到粗糙度12.5的較高要求，確保了泵的水力效率較高。

2.3.2 ?葉輪與泵體主要水力計(jì)算[1，3，4，13，14] ? 葉輪結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2、泵體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3，葉輪、泵體的主要水力尺寸計(jì)算按照高速部分流泵的設(shè)計(jì)方法并結(jié)合本站已有的實(shí)用新型專利技術(shù)（專利號(hào)ZL201120043452.X）的成功經(jīng)驗(yàn)計(jì)算如下。

葉輪主要水力計(jì)算：

葉輪外徑： Dz=70.5■=Φ0.138（m）=Φ138 mm：葉輪出口寬度：b2=1.15，d=21.9 mm，葉輪進(jìn)口邊D0=Φ40 mm，葉輪進(jìn)口邊D1=Φ65 mm，葉輪軸孔為Φ25 mm，葉輪輪轂D=Φ45 mm，葉輪葉片厚度S=8 mm，葉輪中間半蓋板圓周為0.5D2=Φ69 mm，半蓋板厚度S=8 mm，葉片數(shù)Z一般取6～10枚，該葉輪取Z=8枚。

泵體主要水力計(jì)算：

泵體吐出喉部d：d=0.685■=Φ0.019 m=Φ19 mm。

喉部長(zhǎng)度L：一般取20～30 mm，考慮到泵體喉部的沖刷容易變大影響性能，取L=30 mm，喉部d的邊緣與泵體內(nèi)徑D3相切以利于介質(zhì)吐出。

泵體內(nèi)徑D3=1.04D2=Φ143.5 mm，取D3=Φ144 mm。

泵體內(nèi)徑D3的寬度b3=b2+0.7=22.6 mm，取b3=23 mm，b3是葉輪外徑與b2所對(duì)應(yīng)的。

泵體出口到中心的高度H=150 mm。

吐出段擴(kuò)散角度一般取10°～20°，本泵體取吐出段擴(kuò)散角度10°。

泵體進(jìn)口Φ65 mm，泵體出口Φ50 mm。

3 ?改進(jìn)后的性能測(cè)試結(jié)果及對(duì)比

QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵改進(jìn)后的泵體、葉輪等零部件制作完成后組裝成整機(jī)，實(shí)測(cè)性能參數(shù)為：流量20.7 m3/h，揚(yáng)程51 m，轉(zhuǎn)速3 600 r/min，效率66%，吸程7.6 m，泵Q～H流量、揚(yáng)程曲線平直，泵具有變流穩(wěn)壓的恒壓特性。改進(jìn)后的QG20-60-5.5型泵對(duì)應(yīng)流量及揚(yáng)程見(jiàn)表2。

將改進(jìn)后的QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵對(duì)應(yīng)流量、揚(yáng)程作曲線（圖4中的曲線1），將改進(jìn)前的QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵對(duì)應(yīng)流量、揚(yáng)程作曲線（圖4中的曲線2）。從圖4可見(jiàn)，QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵改進(jìn)前的流量、揚(yáng)程曲線呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，無(wú)穩(wěn)壓特點(diǎn)，使用壓力范圍窄小且不穩(wěn)定，改進(jìn)后在全流量范圍內(nèi)使用都?jí)毫愣ǎ琎G20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵改進(jìn)前后的設(shè)計(jì)點(diǎn)性能參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表3。

由表2、表3、圖4可見(jiàn)，QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵改進(jìn)后具有在全流量范圍內(nèi)使用的恒壓特性，具有變流穩(wěn)壓特點(diǎn)，泵效率提高2個(gè)百分點(diǎn)。

QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵在改進(jìn)前在最大流量Qmax=24 m3/h時(shí)的揚(yáng)程H=40.3 m，大流量使用掉壓，而改進(jìn)設(shè)計(jì)后的QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵最大流量Qmax=26 m3/h時(shí)的揚(yáng)程H=50.9 m，在大流量使用也不掉壓。

從Q～H流量、揚(yáng)程曲線（圖4）可見(jiàn)，QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵改進(jìn)后在全流量14～26 m3/h范圍內(nèi)使用都?jí)毫愣?，在改進(jìn)前一般只能在14～20 m3/h范圍內(nèi)使用，范圍窄小且不穩(wěn)定。

4 ?結(jié)論

通過(guò)對(duì)QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵按照部分流泵來(lái)改進(jìn)設(shè)計(jì)水力與結(jié)構(gòu)，葉輪為全開(kāi)式結(jié)構(gòu)，泵體流道為圓環(huán)形、喉部為圓管、擴(kuò)散段為錐孔，葉輪全開(kāi)式結(jié)構(gòu)無(wú)圓盤(pán)磨損，泵體流道圓環(huán)形、喉部圓管、擴(kuò)散段錐孔等水力尺寸系加工出來(lái)的，葉輪和泵體便于制造且能確保水力尺寸大小并確保高效水力性能，通過(guò)改進(jìn)試制后測(cè)試結(jié)果表明，改進(jìn)后的QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵具有變流穩(wěn)壓、開(kāi)大閥門(mén)不掉壓的恒壓效果，較好地適應(yīng)了養(yǎng)豬場(chǎng)噴淋降溫的要求。

5 ?小結(jié)

近年來(lái)，達(dá)州市采取有力措施，強(qiáng)推生豬、肉牛、水禽和特色畜禽等主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，大力發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化適度規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)（小區(qū)），提高畜禽品種良種化率，推進(jìn)全省現(xiàn)代畜牧業(yè)重點(diǎn)（培育）縣建設(shè)，取得了顯著成效。目前，達(dá)州市成為全省現(xiàn)代畜牧業(yè)重點(diǎn)（培育）縣惟一全履蓋的市（州），到2020年，力爭(zhēng)全市年出欄生豬550萬(wàn)頭，年均增長(zhǎng)2%，鞏固全國(guó)生豬出欄大市地位。達(dá)州丘陵山區(qū)不少生豬養(yǎng)殖大戶無(wú)三相電源，養(yǎng)豬場(chǎng)在夏季噴淋降溫時(shí)選用改制后的QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)泵，可助推達(dá)州的生豬養(yǎng)殖業(yè)和產(chǎn)業(yè)扶貧。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張?jiān)A，方長(zhǎng)河，曾憲榮.一種自吸泵[P].中國(guó)專利：ZL20112004 43452.X，2011-12-07.

[2] 合肥通用機(jī)械研究所高速泵課題組.高速部分流泵水力模型的試驗(yàn)研究[J].流體機(jī)械，1976（2）：3-19.

[3] 李文廣編譯.（美國(guó)）工業(yè)用離心泵設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].蘭州：甘肅工業(yè)大學(xué)水力機(jī)械教研室，1998.

[4] 沈陽(yáng)水泵研究所.葉片泵設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983.

[5] 關(guān)醒凡.現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)[M].北京：宇航出版社，1995.

[6] 張?jiān)A，劉 ?軍，曾憲榮.一種恒壓噴灌系統(tǒng)設(shè)備[P].中國(guó)專利：ZL201420679830.7，2015-06-10.

[7] 張?jiān)A，劉 ?軍，曾憲榮.一種水肥一體化噴灌系統(tǒng)設(shè)備[P].中國(guó)專利：ZL201620102299.6，2016-08-31.

[8] 肖 ?蘭.一種新型恒壓自吸噴灌系統(tǒng)設(shè)備[J].科技資訊，2015（2）：109-110.

[9] 張?jiān)A.高效多工況水肥一體化新技術(shù)[J].農(nóng)機(jī)科技推廣，2018（8）：45-46.

[10] 劉 ?軍，張?jiān)A.水肥一體化在達(dá)州丘陵地區(qū)的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)科技推廣，2018（1）：38-40.

[11] 張?jiān)A.一種高效多工況水肥一體化灌溉設(shè)備[J].四川農(nóng)業(yè)與農(nóng)機(jī)，2018，224（6）：23-24.

[12] 黃章慧，劉 ?軍，饒小軍，等.新型高效恒壓噴灌自吸泵[J].第二屆高效節(jié)水灌溉技術(shù)與水肥一體化技術(shù)應(yīng)用?？?，2013（4）：55-59.

[13] 范宗霖，王革田.切線泵的試驗(yàn)研究[J].水泵技術(shù)，2002（2）：35-38.

[14] 范宗霖.切線消防泵的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].水泵技術(shù)，2003（6）：56-59.