一种差异化需求快速响应的多级泵模块化设计方法技术

本发明专利技术属于泵设计制造领域，具体涉及一种差异化需求快速响应的多级泵模块化设计方法。技术方案为：多级泵的联轴器，首级叶轮，导叶，次级叶轮，末级导叶，末级导叶，导叶套，泵轴等各个零部件可以根据具体要求进行改变替换，能够根据需求进行定制化设计，在大批量定制情况下进行差异化需求快速响应制造，大幅缩短产品的设计制造时间，可以方便的对产品零部件进行更换，便于维修，能够在现有基础上进行升级换代，节省资金。

A multistage pump modular design method for rapid response of differential demand

The invention belongs to the field of pump design and manufacture, and in particular relates to a modular design method for multi-stage pumps with differential demand and rapid response. The technical scheme is: the coupling of multi-stage pump, the first impeller, guide vane, secondary impeller, last guide vane, last guide vane, guide vane sleeve, pump shaft and other parts can be changed and replaced according to specific requirements, can be customized according to demand, in mass customization under the circumstances of differential demand rapid response system Manufacturing, greatly shorten the design and manufacturing time of products, can be convenient to replace parts of the product, easy to maintain, can be upgraded on the existing basis, saving money.

【技术实现步骤摘要】
一种差异化需求快速响应的多级泵模块化设计方法
本专利技术属于泵设计制造领域，特别涉及一种差异化需求快速响应的多级泵模块化设计方法。
技术介绍
多级泵是一根轴上串联两个或两个以上叶轮的泵，具有大流量、高扬程的特点，广泛应用在电力、冶金、消防、化工、建筑等行业。多级泵的广泛使用，应用场景的多样化，对多级泵的设计制造提出了挑战，传统的设计制造往往是按照订单设计生产，当订单定制化要求高时，企业很难在短时间内设计生产完成，严重影响企业的发展，而汽车、飞机、计算机等行业出现了一种模块化设计的解决方案，但在泵行业的应用却不多。申请号为201610794838.1的专利技术专利公开了一种模块化叶片泵，由泵体、转子、叶片以及泵轴组成，泵体内腔装有叶片泵模块化单元，同时采用不同宽度的模块，即不同宽度的叶片，可获得不同等级的流量，提高了泵的通用化程度，维修时，只需更换模块即可，操作简便、快速，节约了生产成本，但是此专利技术仅仅是模块化设计的一种应用场景，并没有解决高定制化时模块快速响应设计的问题；申请号为201110129415.5的专利技术专利公开了一种用于多级泵的模块化泵单元，避免了多级泵主轴设计的复杂性，并且可实现模块化加工生产，拓宽了一台多级泵的适用范围，但是多级泵的模块化程度较单一，也没有给出通用的模块化方法。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术提供了一种差异化需求快速响应的多级泵模块化设计方法，对于多级泵的模块确定给出了确定过程及方法，可以快速的对差异化需求做出响应。实现上述目的所采用的技术方案是：一种差异化需求快速响应的多级泵模块化方法，其主要特征是：联轴器，填料，叶轮，导叶，O型密封圈，末级导叶，泵轴等多级泵的各个零部件可以根据具体要求进行改变替换，能够根据需求进行定制化设计，在大批量定制情况下进行差异化需求快速响应制造，实现以上功能的主要步骤如下：S1、设计目标：确定多级泵的用途，使用场景等。基于对设计目标的了解，通过建立目标需求的物元分析模型，将需求转化为生产约束条件，可以将设计目标量化，给出每个设计目标特征的量值M的取值范围[x，y]，可以通过结合下式来判断每一项设计目标的合理性，减少主观因素对设计的影响，多级泵各个模块的物元表达式为：P—功能模块，能够实现特定功能的模块总称；V—功能模块的特征；M—特征的量值，M∈[x，y]，[x，y]由具体特征决定。S2、主模块：根据设计目标确定多级泵的主模块，主模块包括：基础模块，通用模块和定制模块，所述多级泵主模块的划分由定制度来确定；定制模块为多级泵的主要部件，对设计目标有直接的影响。在确定定制模块时应将与设计目标相关的构件部分划分到一起；通用模块为多级泵的主要部件，但受设计目标影响较小；基础模块为多级泵设计过程中最基础的部件，受设计目标影响很小。定制度CDi的确定方法如下：CDi＝0.7EIi+0.3CIi，i＝1,2，…，n(2)式中：CDi—定制度，模块的定制程度，包括效果指数和成本指数；EIi—效果指数，表示对定制模块的预期相对满意程度；CIi—成本指数，表示模块定制化相对通用化所增加的成本；当定制度CDi≥0.7时为定制模块，当定制度0.7>CDi≥0.3时为通用模块，当定制度CDi<0.3时为基础模块。其中，(1)效果指数EIi式中：CEij—预期定制效果；ui—模块能满足的功能需求个数；n—模块个数；(2)预期定制效果CEij式中：FRi—模块i的预期效果；FRj—模块j的预期效果；(3)成本指数CIi式中：—模块i的通用化成本，数值比较固定；—模块i的定制化成本，因模块定制选择的材料、外型、加工工艺等有所变化。S3、变量：确定对定制模块，通用模块和基础模块有影响的变量，叶轮级数n，叶轮外径dh，进口直径Dj，出口宽度b2，叶片数量z，确定每个特征的量值M的取值范围[x，y]，当变量M的取值不在此范围时，需要新的定制元模块，定制元模块越多，制造成本就越高；定制模块数量上不大于主模块总数的30％。S4、元模块：最终确定制造组装所使用的元模块。元模块为多级泵制造的最基础的零件，将元模块根据材料，外型，加工工艺等进行分类，建立特征集合Mi＝{m1，m2，…，mn}，当不同元模块的特征集合相近时，可以将不同元模块进行通用化加工形成通用模块，然后在通用化基础上进行差异化加工。本专利技术的有益效果：能够对多级泵进行快速响应设计，大幅缩短产品的设计制造时间，可以方便的对产品零部件进行更换，便于维修，能够在现有基础上进行升级换代，节省资金。附图说明图1是多级泵结构图。图2是树形结构示意图。图3是多级泵模块化网络拓扑图。其中：1.联轴器；2.轴承部件甲；3.螺栓；4.填料；5.进水段；6.首级叶轮；7.中段；8.导叶；9.次级叶轮；10.出水段；11.填料函体；12.冷却室压盖；13.填料压盖；14.轴承部件乙；15.O型密封圈；16.末级导叶；17.末级叶轮；18.导叶套；19.密封环；20.泵轴。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。如图1所示，为一台三级离心泵，其主要特征包括(1)联轴器，(2)轴承部件甲，(3)螺栓，(4)填料，(5)进水段，(6)首级叶轮，(7)中段，(8)导叶，(9)次级叶轮，(10)出水段，(11)填料函体，(12)冷却室压盖，(13)填料压盖，(14)轴承部件乙，(15)O型密封圈，(16)末级导叶，(17)末级叶轮，(18)导叶套，(19)密封环，(20)泵轴等部件可以根据具体要求进行改变替换，能够根据需求进行定制化设计，在大批量定制情况下进行差异化需求快速响应制造。如图2所示，为模块化设计的树形结构示意图，整机为多级泵的设计目标，将设计目标分为几大模块，再将各个模块划分为具体的子模块，子模块还可以划分成子子模块，形成一个树形结构。如图3为多级泵模块化网络拓扑图，根据以上方法，例如可将多级泵的叶轮进行定制化，叶轮包括(6)首级叶轮、(9)次级叶轮、(17)末级叶轮，(9)次级叶轮也可以根据需求进行分别定制，多级泵的叶轮的物元表达式如下：首级叶轮、次级叶轮及末级叶轮可以根据需求分别写出对应的物元表达式。根据定制度的计算方法能够将多级泵的各个部件分为基础模块，通用模块和定制模块，当定制度CDi≥0.7时为定制模块，当定制度0.7>CDi≥0.3时为通用模块，当定制度CDi<0.3时为基础模块。如(6)首级叶轮、(9)次级叶轮、(17)末级叶轮及(8)导叶为定制模块，(1)联轴器、(2)轴承部件甲、(11)冷却室压盖、(13)轴承部件乙、(16)导叶套、(18)泵轴等为通用模块，(3)螺栓、(14)O型密封圈、(17)密封环为基础模块。当确定基础模块，通用模块和定制模块后，可根据具体需求确定变量，如叶轮级数n为3-5级，叶轮外径dh为180-220mm，进口直径Dj为110-150mm，出口宽度b2为30-45mm，叶片数量z为5-7片。确定元模块后，在加工制造时，如(3)螺栓等基础模块可以大批量制造，如叶轮等定制模块或通用模块可以将(6)首级叶轮、(9)次级叶轮、(17)末级叶轮建立特征集合Mi＝{m1，m2，…，mn}，由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种差异化需求快速响应的多级泵模块设计方法，其特征在于：多级泵的联轴器，首级叶轮，导叶，次级叶轮，末级导叶，末级导叶，导叶套，泵轴各个零部件根据具体要求进行改变替换，能够在大批量定制情况下进行差异化需求快速响应制造，实现以上功能的主要步骤如下：S1、设计目标：确定多级泵的用途，使用场景，建立目标需求的物元分析模型，将需求转化为生产约束条件，并将设计目标量化，结合物元分析模型判断设计目标的合理性；S2、根据设计目标确定多级泵的主模块，主模块包括：基础模块，通用模块和定制模块；多级泵主模块的划分由定制度来确定；S3、变量：确定对定制模块，通用模块和基础模块有影响的变量，叶轮级数n，叶轮外径dh，进口直径Dj，出口宽度b2，叶片数量z，确定每个特征的量值M的取值范围[x，y]；S4、元模块：最终确定制造组装所使用的元模块。

【技术特征摘要】
1.一种差异化需求快速响应的多级泵模块设计方法，其特征在于：多级泵的联轴器，首级叶轮，导叶，次级叶轮，末级导叶，末级导叶，导叶套，泵轴各个零部件根据具体要求进行改变替换，能够在大批量定制情况下进行差异化需求快速响应制造，实现以上功能的主要步骤如下：S1、设计目标：确定多级泵的用途，使用场景，建立目标需求的物元分析模型，将需求转化为生产约束条件，并将设计目标量化，结合物元分析模型判断设计目标的合理性；S2、根据设计目标确定多级泵的主模块，主模块包括：基础模块，通用模块和定制模块；多级泵主模块的划分由定制度来确定；S3、变量：确定对定制模块，通用模块和基础模块有影响的变量，叶轮级数n，叶轮外径dh，进口直径Dj，出口宽度b2，叶片数量z，确定每个特征的量值M的取值范围[x，y]；S4、元模块：最终确定制造组装所使用的元模块。2.如权利要求1所述的一种差异化需求快速响应的多级泵模块设计方法，其特征在于：步骤S1中，每个设计目标特征的量值M的取值范围[x，y]，多级泵模块的物元分析模型的表达式为：P—功能模块，能够实现特定功能的模块总称；V—功能模块的特征；M—特征的量值，M∈[x，y]，[x，y]由具体特征决定。3.如权利要求1所述的一种差异化需求快速响应的多级泵模块设计方法，其特征在于：步骤S2中，所述定制度的确定方法如下：(1)定制度CDiCDi＝0.7EIi+0....

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀礼，司翔宇，朱荣生，卢永刚，张国玉，陈靖，陈一鸣，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32