一种雪橇式贯流泵装置及导向轮设计方法

1.本发明涉及泵站工程的技术领域，尤其涉及一种雪橇式贯流泵装置及导向轮设计方法。


背景技术：

2.雪橇式贯流泵装置在工矿船坞、电站给排水、城市给排水、农田灌溉以及防汛抗旱抢险等领域均有广泛应用，常被设置于河堤倾斜的岸坡上。雪橇式贯流泵装置具有流量大、扬程低的特点，但现有的雪橇式贯流泵装置具有自重大、人工移动搬运困难、适应水位变幅移动难的显著缺点，需要特定的吊装设备来辅助雪橇式贯流泵装置的移动并安装至河堤的倾斜岸坡的指定位置，并通过地脚螺栓将雪橇式贯流泵装置固定于河堤的倾斜岸坡上，再将雪橇式贯流泵装置的出水管道沿河堤的倾斜岸坡固定。若因水位变化需调整雪橇式贯流泵装置的安装位置则需再次启用特定的吊装设备将雪橇式贯流泵装置吊装至新的位置并重新固定安装，该过程具有安装速度慢、成本高且费时费力，在遇到特大暴雨等特殊灾害时常因安装时长延缓雪橇式贯流泵装置的排水时间，不能达到应急响应排水时间短的应急要求。


技术实现要素：

3.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
4.鉴于上述现有雪橇式贯流泵装置存在的问题，提出了本发明。
5.因此，本发明目的是提供一种雪橇式贯流泵装置及导向轮设计方法。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种雪橇式贯流泵装置，包括，泵体组件，包括泵体、设置在泵体上的滤网以及设置在泵体上的拉索孔；底座组件，包括设置在泵体下端的雪橇底座以及设置在雪橇底座上的导向轮；以及，泵房组件，所述泵房组件与泵体相连。
7.作为本发明所述雪橇式贯流泵装置的一种优选方案，其中：所述泵房组件包括主地基、与主地基相连的倾斜地基以及设置在主地基上的房体，所述房体内设置有定滑轮件，所述定滑轮件与拉索孔之间设置有拉绳，
8.其中，所述泵体的出口与房体之间设置有管道。
9.作为本发明所述雪橇式贯流泵装置的一种优选方案，其中：所述导向轮上设置有锁止部件，所述锁止部件包括开设在导向轮上的圆形槽、设置在圆形槽内的固定部件以及设置在导向轮后端的伸出部件，
10.其中，所述雪橇底座上设置有转动杆，所述转动杆端部开设有收纳槽，所述导向轮后端设置有与收纳槽配合的连动杆，所述伸出部件设置在收纳槽内。
11.作为本发明所述雪橇式贯流泵装置的一种优选方案，其中：所述雪橇底座内设置
有支撑件，所述支撑件包括开设在雪橇底座上的安装槽、转动连接在安装槽内的顶起杆以及转动连接在顶起杆端部的抵接板，所述安装槽内设置有与顶起杆相连的步进电机。
12.作为本发明所述雪橇式贯流泵装置的一种优选方案，其中：所述固定部件包括设置在圆形槽内的连接环、转动连接在连接环上的固定杆以及设置在导向轮上的耳板，所述固定杆中段与耳板铰接，
13.其中，所述固定杆包括与固定杆后端铰接的直线段、与直线段相连的中转段以及与中转段转动连接的弧形段，所述中转段与耳板铰接，所述中转段与弧形段之间设置有转动件。
14.作为本发明所述雪橇式贯流泵装置的一种优选方案，其中：所述转动件包括设置在耳板上的齿轮、与齿轮啮合的第一齿条以及与齿轮啮合的第二齿条，所述第一齿条与中转段相连，所述中转段上开设有供第二齿条滑移的滑移槽，所述第二齿条上端设置有第三齿条，所述弧形段后端设置有第二齿轮，所述第二齿轮伸入至滑移槽内与第三齿轮啮合。
15.作为本发明所述雪橇式贯流泵装置的一种优选方案，其中：所述伸出部件包括设置在收纳槽内的气缸以及设置在气缸前端的连接板，所述连动杆包括与连接板相连的第一接杆以及与第一接杆转动连接的第二接杆，所述第一接杆和第二接杆之间设置有扭簧。
16.作为本发明所述雪橇式贯流泵装置的一种优选方案，其中：所述第一接杆靠近第二接杆一端设置有挡板，所述第二接杆上设置有配合板，所述连接环后端设置有滑移件，所述滑移件包括与连接环相连的滑移杆，所述第一接杆和第二接杆的铰接处设置有转动环，所述转动环上开设有斜面槽，所述斜面槽一端从转动环的外沿倾斜的直线方向开设，所述滑移杆的外侧与第二接杆之间设置有弹簧。
17.本发明还公开了一种导向轮设计方法，包括，
[0018][0019]
p＝mg cosθ/4
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0020][0021]
为保证滚轮能承受的压应力满足条件，滚轮半径r应满足下式:
[0022][0023]
式中：σ
max
为滚轮的最大接触应力，单位为n/mm2；p为雪橇式贯流泵装置放置于斜面时单个滚轮受到的垂直于斜面的压力，单位为n；e为材料的弹性模量，单位为n/mm2，两种不同弹性模量的材料接触时，则需按式(3)计算得到；b为滚轮的轮缘宽度，单位为mm；r为滚轮的半径，单位为mm；σs为滚轮材料的容许应力，单位为n/mm2；θ为河堤的倾斜角度，e1，e2分别为两种材料的弹性模量，单位为n/mm2。
[0024]
本发明的有益效果：针对现有雪橇泵在设备安装，运行调度调节方面具有安装慢，成本高的缺点，具有安装便捷的优点，可节省时间与经济成本，方便在水位变化范围大的场景下简便的调整雪橇式贯流泵的位置，本发明给出了滚轮与雪橇式贯流泵质量之间的匹配关系式，节省了材料用量，设计简单，易于实际工程的大量运用。
附图说明
[0025]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0026]
图1为本发明雪橇式贯流泵装置的整体结构示意图。
[0027]
图2为本发明雪橇式贯流泵装置所述的雪橇底座承接泵体示意图。
[0028]
图3为本发明雪橇式贯流泵装置所述的雪橇底座下视结构示意图。
[0029]
图4为本发明雪橇式贯流泵装置所述的锁止部件结构位置示意图。
[0030]
图5为本发明雪橇式贯流泵装置所述的滑移件结构示意图。
[0031]
图6为本发明雪橇式贯流泵装置所述的固定部件结构示意图。
[0032]
图7为本发明雪橇式贯流泵装置所述的固定杆结构剖视示意图。
具体实施方式
[0033]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0034]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0035]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0036]
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0037]
实施例1
[0038]
参照图1-7，本发明公开了一种雪橇式贯流泵装置，包括泵体组件100，在本实施例中，泵体组件100包括泵体101、设置在泵体101上的滤网102以及设置在泵体101上的拉索孔103，滤网102及拉索孔103为不锈钢材质或表面涂有防锈漆的铸铁材质；滤网102与泵体101通过螺栓连接于泵体101的进口。
[0039]
进一步的，本发明还包括底座组件200，在本实施例中，底座组件200包括设置在泵体101下端的雪橇底座201以及设置在雪橇底座201上的导向轮202，泵体101与雪橇底座201之间通过支架焊接固结成整体，4个导向轮202与2个雪橇底座201固定连接，每个雪橇底座201上设置有2个导向轮202，导向轮202的间距为1/2～2/3倍雪橇底座201的长度；拉索孔103布置于泵体101的尾部，设置2个拉索孔103，拉索孔103以泵体101轴线对称设置。
[0040]
进一步的，本发明还包括泵房组件300，泵房组件300与泵体101相连，在本实施例中，泵房组件300包括主地基301、与主地基301相连的倾斜地基302以及设置在主地基301上的房体，房体内设置有定滑轮件304，定滑轮件304与拉索孔103之间设置有拉绳305，泵体101的出口与房体之间设置有管道306。
[0041]
进一步的，在导向轮202上设置有锁止部件400，在本实施例中，锁止部件400包括开设在导向轮202上的圆形槽401，圆形槽401开设在导向轮202的外侧，并且沿着导向轮202的圆形开设，在圆形槽401内还设置有固定部件402，设置固定部件402的目的是为了增强泵体101与倾斜地基302之间的连接，使得泵体101在使用状态下，保持与倾斜地基302的连接，同时，减轻拉索因为长期拉拽造成的疲劳，在导向轮202的后端设置有伸出部件403。
[0042]
进一步的，在雪橇底座201上设置有转动杆404，在转动杆404端部开设有收纳槽405，收纳槽405沿着转动杆404的长度方向开设，并且在导向轮202的后端设置有与收纳槽405配合的连动杆406，连动杆406插接在收纳槽405内，并且可以在收纳槽405内滑移，进而操作者可以拆卸或安装导向轮202，进而伸出部件403设置在收纳槽405内，设置伸出部件403的目的是为了将导向轮202向外推出，将导向轮202上的固定部件402更方便的与倾斜地基302进行固定。
[0043]
进一步的，在雪橇底座201内设置有支撑件500，设置支撑件500的目的是使得在伸出部件403对导向轮202位置进行调整时，可以先顶起整个泵体101，对泵体101进行暂时支撑。
[0044]
在本实施例中，支撑件500包括开设在雪橇底座201上的安装槽501，安装槽501开设在每个雪橇底座201的下底面上，在安装槽501内转动连接有顶起杆502，顶起杆502的转动平面垂直与雪橇底座201的底面设置，进而当顶起杆502转动时，顶起杆502一端会接触倾斜地基302，从而将整个泵体101抬起一定距离，而抬起距离很短，在顶起杆502的端部还设置有抵接板503，抵接板503的整体面积大，在顶起杆502向下转动时，抵接板503接触倾斜地基302，起到稳定支撑的作用，在安装槽501内设置有与顶起杆502相连的步进电机504，利用步进电机504可以控制顶起杆502的旋转。
[0045]
进一步的，在本实施例中，固定部件402包括设置在圆形槽401内的连接环402a，连接环402a的形状与圆形槽401形状一致，为圆环形，并且可以在圆形槽401内滑移，从而进入或滑移出圆形槽401，在连接环402a后端设置有滑移件700，而在连接环402a上转动连接有固定杆402b，在导向轮202上还设置有耳板402c，固定杆402b中段与耳板402c铰接。
[0046]
进一步的，固定杆402b包括与固定杆402b后端铰接的直线段402d、与直线段402d相连的中转段402e以及与中转段402e转动连接的弧形段402f，中转段402e与耳板402c铰接，中转段402e与弧形段402f之间设置有转动件600，在本实施例中，转动件600包括设置在耳板402c上的齿轮601、与齿轮601啮合的第一齿条602以及与齿轮601啮合的第二齿条603，第一齿条602和第二齿条603分别啮合在齿轮601的两侧，且第一齿条602与中转段402e相连，在中转段402e上开设有供第二齿条603滑移的滑移槽，在第二齿条603上端设置有第三齿条604，第三齿条604上的齿设置方向与第二齿条603上的齿设置方向之间夹角为90
°
，在弧形段402f后端设置有第二齿轮605，第二齿轮605伸入至滑移槽内与第三齿轮601啮合。
[0047]
在本实施例中，伸出部件403包括设置在收纳槽405内的气缸403a以及设置在气缸403a前端的连接板403b，连动杆406包括与连接板403b相连的第一接杆406a以及与第一接杆406a转动连接的第二接杆406b，第一接杆406a和第二接杆406b之间设置有扭簧，第一接杆406a靠近第二接杆406b一端设置有挡板，在第二接杆406b上设置有配合板。
[0048]
进一步的，在本实施例中，滑移件700包括与连接环402a相连的滑移杆701，在第一接杆406a和第二接杆406b的铰接处设置有转动环702，在转动环702上开设有斜面槽703，斜
面槽703一端从转动环702的外沿倾斜的直线方向开设，而在滑移杆701的外侧与第二接杆406b之间设置有弹簧704，弹簧704驱动滑移杆701始终与转动环702上的斜面槽703抵接，当第一接杆406a和第二接杆406b位于同一直线方向上时，滑移杆701前端位于斜面槽703最低的一端，当第二接杆406b转动时，带动滑移杆701在斜面槽703上移动，从而移动到斜面槽703的最高位一端，进而可以将连接环402a向外推出。
[0049]
操作过程：针对现有雪橇泵在设备安装，运行调度调节方面具有安装慢，成本高的缺点，具有安装便捷的优点，可节省时间与经济成本，方便在水位变化范围大的场景下简便的调整雪橇式贯流泵的位置，本发明还提出滚轮与雪橇式贯流泵质量之间的匹配关系，节省了材料用量，设计简单易于实际工程的大量运用。
[0050]
实施例2
[0051]
本发明公开了一种导向轮设计方法，雪橇底座201的高度为泵体101平均外径r的1/8～1/5，雪橇底座201的宽度为泵体101平均外径r的1/10～1/8，雪橇底座201的长度为贯流泵体201长度的(0.8～1)倍。当雪橇式贯流泵放置于河堤的倾斜岸坡上，为保证导向轮201能承受泵体101对导向轮201的压力，需要对导向轮201的尺寸进行设计以满足导向轮201尺寸与泵体101自重的匹配关系，计算式如下：
[0052][0053]
p＝mg cosθ/4
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0054][0055]
为保证导向轮201能承受的压应力满足条件，导向轮201半径r应满足下式:
[0056][0057]
式中：σ
max
为导向轮201的最大接触应力，单位为n/mm2；p为雪橇式贯流泵装置放置于斜面时单个导向轮201受到的垂直于斜面的压力，单位为n；e为材料的弹性模量，单位为n/mm2，两种不同弹性模量的材料接触时，则需按式(3)计算得到；b为导向轮201的轮缘宽度，单位为mm；r为导向轮201的半径，单位为mm；σs为导向轮201材料的容许应力，单位为n/mm2；θ为河堤的倾斜角度，单位为
°
；e1，e2分别为两种材料的弹性模量，单位为n/mm2。
[0058]
操作过程：现以导向轮201材料为铸钢zg230-450，导向轮201的轮缘宽度30mm，河堤倾斜角度为35
°
，贯流泵和雪橇的质量2180kg为例计算。具体计算过程如下：
[0059]
导向轮201与河堤之间的弹性模量计算按如下公式计算：
[0060][0061]
式中：e为导向轮201与河堤之间的弹性模量，单位为n/mm2；e1为导向轮201的弹性模量，2.11
×
105mpa；e2为河堤材料为c20混凝土时的弹性模量，2.55
×
104mpa。
[0062]
根据计算得到导向轮201与河堤之间的弹性模量e后，按照式4计算导向轮201的半径r：
[0063][0064]
式中：m为雪橇式贯流泵及雪橇的质量，单位为kg；g为当地的重力加速度，此处取9.81m/s2；e为导向轮201与混凝土的合成弹性模量，单位为n/mm2；b为导向轮201的轮缘宽度，取30mm；r为导向轮201的半径，单位为mm；σs为导向轮201材料的容许应力，铸钢zg230-450的容许应力为240n/mm2；θ为河堤的倾斜角度，此处为35
°
。
[0065]
因此根据计算公式得到的最小导向轮201半径为48.3mm，为方便加工制造，雪橇式贯流泵的导向轮201直径取100mm。
[0066]
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
[0067]
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
[0068]
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
[0069]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。