【JX15-86】IS80-50-200单级单吸离心泵设计（CAD+论文）
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：
编号：20257662
类型：共享资源
大小：1.78MB
格式：RAR
上传时间：2019-06-25
上传人：caiq****857
认证信息
个人认证
蔡**（实名认证）
浙江
IP属地：浙江
400
积分
- 关 键 词：
-
JX15-86
【JX15-86】IS80-50-200单级单吸离心泵设计CAD+论文
- 资源描述：
-
【JX15-86】IS80-50-200单级单吸离心泵设计（CAD+论文）,JX15-86,【JX15-86】IS80-50-200单级单吸离心泵设计CAD+论文
- 内容简介：
-
摘 要离心泵是一种用量最大的水泵，在给水排水及农业工程、固体颗粒液体输送工程、石油及化学工业、航空航天和航海工程、能源工程和车辆工程等国民经济各个部门都有广泛的应用。在此设计中，主要包括单级单吸清水离心泵的方案设计，离心泵基本参数选择、离心泵叶片的水力设计、离心泵压水室的水利设计、离心泵吸水室的水利设计。以及进行轴向力及径向力的平衡，最后要进行强度校核。泵设计的最大难点就是泵的密封，本次设计采用的新式的填料密封，它可以根据压力的改变来改变密封力的装置。关键词：离心泵；叶片；压水室；吸水室AbstractCentrifugal pump is a kind of the most consumable in pumps， water drainage and in agricultural engineering， solid particles liquid transportation engineering， oil and chemical industry， aerospace and Marine engineering， energy engineering and vehicle engineering， etc all departments of national economy is widely used. In this design， including single-stage single-suction clean water centrifugal pump design， the basic parameters centrifugal pump， centrifugal pump hydraulic design of leaves， water pump pressurized water chamber design， the water pump suction chamber design. As well as axial force and radial force balance， and finally to the strength check.The biggest difficulty pump design is the design of the pump seal， the new packing seal it can according to the change of the pressure to change the device sealing force. Keywords：Centrifugal pump；Leaves； Pressurized water chamber； Suction chamberII目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 选此课题的意义11.2 本课题的研究现状11.3 本课题研究的主要内容1第2章 泵的基本知识32.1 泵的功能32.2 泵的概述32.2.1 离心泵的主要部件32.2.2 离心泵的工作原理32.3 泵的分类4第3章 离心泵的水力设计53.1 型号意义及名词解释53.2 泵的基本设计参数53.3 泵的比转速计算53.4 计算空化比转速53.5 泵的效率计算63.5.1 水力效率63.5.2 容积效率63.5.3 机械效率63.5.4 离心泵的总效率63.6 轴功率的计算和原动机的选择63.6.1 计算轴功率63.6.2 确定泵的计算功率73.6.3 原动机的选择73.7 轴径与轮毂直径的初步计算73.7.1 轴的最小直径73.7.2 轮毂直径的计算83.8 泵的结构型式的选择8第4章 叶轮的水力设计94.1 确定叶轮进口速度94.2 计算叶轮进口直径94.2.1 先求叶轮进口的有效直径94.2.2 叶轮进口直径94.3 确定叶轮出口直径104.4 确定叶片厚度104.5 叶片出口角的确定104.6 叶片数Z的选择与叶片包角104.7 叶轮出口宽度114.8 叶轮出口直径及叶片出口安放角的精确计算114.9 叶片绘型12第5章 压水室的水力设计145.1 压水室的作用145.2 蜗型体的计算145.2.1 基圆直径的确定145.2.2 蜗型体进口宽度计算145.2.3 舌角145.2.4 隔舌起始角155.2.5 蜗形体各断面面积的计算155.2.6 扩散管的计算16第6章 吸水室的设计176.1 吸水室尺寸确定17第7章 泵零件选择及强度计算187.1 叶轮盖板的强度计算187.2 叶轮轮毂的强度计算187.3 叶轮配合的选择197.4 轮毂热装温度计算207.5 轴的强度校核207.6 键的强度计算217.6.1 工作面上的挤压应力227.6.2 切应力227.7 轴承和联轴器的选择23第8章 泵体的厚度计算258.1 蜗壳厚度的计算258.2 中段壁厚的计算25第9章 泵的轴封269.1 常用的轴封种类及设计要求269.2 填料密封的工作原理269.3 传统填料密封结构及其缺陷269.3.1 传统填料密封结构269.3.2 传统填料密封的不足279.4 填料密封的结构改造27结 论29参考文献30致 谢3232第1章 绪论1.1 选此课题的意义泵是一种应用广泛、耗能大的通用流体机械，我国每年各种泵的耗电量大约占全国总耗电量的20%，耗油量大约占全国总耗油量的50%。而离心泵是各种水力机械中应用最广泛的一种，是日常生活和生产活动联系最紧密的一种机械，在给水排水及农业工程、固体颗粒、液体输送工程、石油及化学工业、航空航天和航海工程、能源工程和车辆工程等国民经济各个部门都有广泛的应用。本次课题设计的清水离心泵适用工业和城市给水、排水，亦可用于农业排灌，供输送清水或物理化学性质类似清水的其他液体之用，温度不高于80。1.2 本课题的研究现状当前国内离心泵的技术水平通过几十年的发展以及许可证技术引进，从综合技术水平来看，单、两级泵方面都具有国际先进水平，与国外同类型泵相比无差距，有些地方还是国际一流水平，如可靠性、效率、通化程度等。而高温高压多级泵在结构形式、可靠方面已达到国际同类型水平，国内起步较晚，引进技术消化吸收，从89年，90年开始生产高技术水平泵，逐步开发完善，并代替进口。国外离心泵总体技术水平比国内技术水平要高一些，效率合格率为85.7%，总体平均水平与国家标准规定值相比高2.30%，达到国家标准要求，效率、汽蚀余量合格率分布情况总体与国内的情况是相一致的，在低比转速处合格品分布率相对好一些。1.3 本课题研究的主要内容课题研究的内容是单级单吸清水离心泵设计。主要包括单级单吸清水离心泵的方案设计，离心泵基本参数选择、离心泵叶片的水力设计、离心泵压水室的水利设计、离心泵吸水室的水利设计。以及进行轴向力及径向力的平衡，最后要进行强度校核。进行离心泵设计的难点就是密封设计，本次课题设计的离心泵密封类型是填料密封，填料密封是用填料填塞泄露通道阻止泄露的一种密封形式。其不足之处在于密封性能较差，对轴或轴套磨损大，损失功率大以及使用寿命短等。通过分析传统填料密封结构、工作原理及其缺陷后，要改善和提高填料密封的密封效果，可采取的措施是：（1）尽量使径向压紧力均匀且与泄露压力规律一致，使轴套承压面受压均匀，从而使轴套磨损小而且均匀。（2）使填料密封结构中的填料具有补偿能力、足够的润滑性和弹性。（3）密封的填料沿轴向抱紧力应均匀分布。鉴于以上分析，采用的填料密封结构应该是一种能够自动根据被密封介质压力的变化而变化密封力的填料密封结构。第2章 泵的基本知识2.1 泵的功能泵是各种水力机械中应用最广泛的一种，是和我们日常生活和生产活动联系最紧密的一种机械。在给水排水及农业工程上都需要它，在工业工程上更需要它。如在给水排水工程中，泵从水源取水，抽送到水厂，净化后的清水由送水泵输送到城市管理网中去；对于城市的生活污水和工业废水，经排水管渠系统汇集后，也必须有排水泵将污水抽送到污水处理厂，经处理后的污水再由另外排水泵排放如江河湖海中去，或者排入农田作为灌溉之用；再矿山输送尾矿的尾矿泵、洗煤厂使用的泥浆泵、电站除灰的灰渣泵和河道疏浚的挖泥泵等，已经广泛应用于冶金、石化、食品等工业和污水处理、港口河道疏浚等作业中。2.2 泵的概述2.2.1 离心泵的主要部件离心泵主要由叶轮、轴、泵壳、轴承、密封装置等组成，具体介绍如下：1）叶轮：叶轮是离心泵主要的过流部件，其主要作用是把原动机的能量传递给液体，叶轮 常用铸铁、铸钢、合金钢或其他材料制成。2）轴：离心泵的轴用来传递扭矩，驱动叶轮旋转，在轴上泵的叶轮、轴承、密封装置及联轴节等部件。3）轴承：轴承用来支撑转子零件，并承受转子零件上的多种载荷，根据轴承中摩擦性质的不同可分为滑动轴承和滚动轴承，每一种又可分为向心轴承和推力轴承。4）密封装置：为了保泵的正常工作，应防止液体外露和内漏，或外界空气吸入泵内，因此必须在叶轮和泵壳间、轴与壳体间装有密封装置，最常见的密封装置由填料密封、机械密封盒浮动密封。2.2.2 离心泵的工作原理离心泵之所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前，泵体和吸入管必须罐满水形成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水快速旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。水源的水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了吸入管内。这样循环不已，就可以实现连续抽水。在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则泵体将不能完成吸液，造成泵体发热，振动，不出水，产生“空转”，对水泵造成损坏（简称“气缚”）造成设备事故。具体见图2-1。图2-1 离心泵装置简图2.3 泵的分类按泵轴的工作位置可分为横轴泵和立轴泵：按压出室形式可分为蜗壳式泵和导叶式泵；按吸入方式可分为单吸泵和双吸泵；或按叶轮个数分为单机泵和多级泵。每一台泵都可在上述各分类中找到自己所隶属的结构类型。泵的结构形式是由几个描述该泵结构类型的属于来命名的，如横轴单级单吸蜗壳式离心泵、立轴多级导叶式离心泵等。第3章 离心泵的水力设计3.1 型号意义及名词解释离心泵：通过利用离心力输水的水泵。单级单吸：单级是指一个叶轮，单吸是指只有一个进水口。在离心系列中还有双级双吸、双级单吸、单级双吸离心泵，至于叶轮和进水口的数量主要是通过考虑到离心泵的功率和性能参数来确定的，其中单级单吸离心泵是功率和性能最简答的一种。本次设计的题目是IS80-50-200单级单吸离心泵，该参数代表水泵进口直径为80mm。泵出口直径为50mm。叶轮直径为200mm。3.2 泵的基本设计参数1）扬程H=50m2）流量Q=50m3/h3）工作介质为清水4）必要空化余量NPSHr=2.3m5）转速2900r/min6）工作效率69%7）工作介质密度为=1000kg/m33.3 泵的比转速计算对于本次离心泵设计，必需空化余量为2.3m，转速为2900r/min，比转速可根据式3-134来计算=(3-1)通过计算确定泵的比转速3.4 计算空化比转速空化比转速可由式5-24计算=1028 (3-4)式中NPSHr为泵的必要空化余量，由于转速已经给定，在这里就不对转速进行过多的计算。3.5 泵的效率计算3.5.1 水力效率 水力效率按式2-354计算 =1+0.0835lg=0.85 (3-5)3.5.2 容积效率容积效率按式2-434计算=0.951 (3-6)考虑叶轮密封环处的泄露损失，级间泄露损失等取。3.5.3 机械效率机械效率按式2-474计算 =0.85 (3-7)3.5.4 离心泵的总效率 (3-8)3.6 轴功率的计算和原动机的选择3.6.1 计算轴功率在选取了泵的总效率以后，按式4-15计算轴功率=35.5kW (3-9)式中 Q泵的流量（m3/h）； H泵的扬程（m）； 抽送液体的密度（kg/m3）。 m (3-10) m3/h (3-11)式中 理论扬程（m）； 理论流量(m3/h)。3.6.2 确定泵的计算功率泵的计算功率按式4-25计算 (3-12)式中 K1水泵扬程允差系数，K1=1.051.1； K2水泵的流量的增大系数，K2=1.1。 原动机功率根据计算功率Pj选取。3.6.3 原动机的选择根据以上计算结果（），选取Y200M-2型电动机，功率P为45kW，转速2900r/min。3.7 轴径与轮毂直径的初步计算3.7.1 轴的最小直径 (3-13)轴的材料选用3Cr13，许用切应力=Pa，确定出泵的最小直径后，参考类似结构泵的泵轴，画出轴的结构草图。见图3-1图3-1 轴的结构草图轴的轴向尺寸是是由轴上的零件决定的，主要零件有：叶轮、止动垫圈、轴套、深沟球轴承，结构图见图3-2。图3-2 轴的结构图3.7.2 轮毂直径的计算本次设计的是单机泵，单机泵叶轮处得轴径dy等于联轴器内的轴径dmin。叶轮轮毂直径dh必须保证轴孔开了键槽之后还有一定的厚度，使轮毂具有足够的强度，直径按式4-35计算，即 (3-14)由于单级泵叶轮轮毂一般不通过叶轮进口，因此取 (3-15)取取整。3.8 泵的结构型式的选择此次设计的离心泵是悬架式悬臂泵，即一台单级单吸横轴离心泵，它由泵体、叶轮螺母、密封环、叶轮、泵盖、轴套、密封装置、悬架、泵轴支架组成，其泵脚与泵体铸成一体，轴承置于悬臂安装在泵体上的悬架内，整台泵的质量主要由泵体承受。第4章 叶轮的水力设计叶轮尺寸的确定主要有速度系数发和相似换算法，在此次泵设计采用的是速度系数发。4.1 确定叶轮进口速度叶轮的进口速度安式5-125计算 m/s (4-1)式中 叶轮进口速度习俗，根据比转速及不同类型的泵从图5-35查的； H单级扬程(m)。4.2 计算叶轮进口直径4.2.1 先求叶轮进口的有效直径叶轮进口的有效直径按式5-135计算 (4-2)式中 系数，按表4-1选取。通过查得，选取=4.5。表4-1 系数的选择K0效率与汽蚀指标适用范围3.54.0效率较高，抗汽蚀性能差多级泵次级叶轮及要求效率较高而对抗汽蚀性能要求不高的场合4.54.5效率及抗汽蚀性能中等一般清水泵的单级单吸及双吸叶轮和多级泵第一级叶轮4.55.0效率较低，抗汽蚀性能较好锅炉给水泵第一级叶轮及对抗汽蚀性能要求较高的场合5.05.5效率有较大的降低，高抗汽蚀性能冷凝泵有前置诱导轮的离心泵4.2.2 叶轮进口直径叶轮进口直径按式5-155计算mm (4-3)4.3 确定叶轮出口直径叶轮出口直径按式5-174计算 (4-4) mm (4-5)式中 叶轮出口直径系数。4.4 确定叶片厚度叶轮工作时，叶片上承受着液体的反作用力和叶片质量的离心力受力情况比较复杂，很难精确计算，通常可用如下经验公式10-445计算叶片的厚度。 mm (4-6)系数K与离心泵的比转速ns和叶片的材料有关，其值由表10-105所示，材料选用钢，所以K=8。表4-2 系数K与ns和材料的关系ns4060708090130190280铸铁钢3.233.53.23.83.34.03.44.53.56576108最后，综合考虑取叶片真实厚度3mm。4.5 叶片出口角的确定离心泵叶片出库安放角一般小于，当和并取较大值时，H-Q性能曲线会出现驼峰现象，使离心泵运行不稳定。为了得到较高的效率，一般取。所以，综合考虑取。4.6 叶片数Z的选择与叶片包角叶轮叶片数的多少会影响泵扬程的高低。用速度系数设计轮时，因为速度系数是现有泵的参数上统计得来的，而现有泵的叶片数Z与比转速ns之间存在着一定的关系。因此，泵的叶片数Z也可以根据比转速ns按照这一关系确定之，通过查表5-25，综合考虑，Z=6。表4-3 离心泵的叶片数Zns306060180180280Z5片长叶片加5片短叶片或988665如果叶片数Z大，叶片包角应小一些，叶片出口角也可大一些；如果叶片数Z小，叶片包角应小一些，叶片出口角也要取小一些。一般可取，综合考虑，叶片包角取。4.7 叶轮出口宽度叶轮出口宽度b2可按式5-194计算 (4-7) (4-8)综合考虑，选取b2=24mm。4.8 叶轮出口直径及叶片出口安放角的精确计算离心泵一般是选择叶片出口角，精算D2，先计算叶轮出口轴面速度。m/s (4-9)叶轮出口速度按5-185变形计算 m/s (4-10)无限叶片数下的叶片出口流面速度 =-=14.7-2.22=9.9m/s (4-11)无限叶片数下的理论扬程 m (4-12)可根据式5-204的变形来计算出圆周速度 (4-13)此时，可按式5-204算出第一次精算的叶轮出口直径D2 mm (4-14)经过比对可知，计算的精确值与速度系数法计算的误差小于2%，所以不需要修正，所以为，并且确定叶轮出口直径D2=100mm。即得出，D2=100mm，=，Dj=110mm，dh=80mm，b2=24mm。4.9 叶片绘型对于比转速ns小的离心泵，叶轮、叶片几乎全部在轴面流道的径向部分，其进口边均在同一个轴截面上，而且各流线叶片进口三角形基本相同，叶片扭曲很小，可按圆柱形叶片设计那样绘型。圆柱形叶片的绘型比较简单，制造也很方便，但由于进口边来流一般不完全是径向的，特别是对于前盖流线，进口边往往处于轴面流拐弯处，叶片的安放角与相对水流角会有较大的差别，造成较大的冲击损失。一般说比转速小于90的泵，可采用圆柱形叶片，比转速大于90的采用三位扭曲叶片。出于铸造要求，有些比转速大于90的离心泵，也采用圆柱形叶片。圆柱形叶片可直接在平面图上绘型，叶片骨线可用一个圆弧或多个圆弧画成，本次设计采用两段圆弧。见图4-2。作图步骤：1） 作出叶轮Dj和D2；2） 作中间圆，其直径 mm (4-15)并计算d=Dj处得叶片安放角 (4-16)3） 作半径OA，由A点作AB，使；4） 作半径OC，使，并与圆弧Di相交与C；5） 过A、C点作直线，并于Di交于另一点D；6） 连线半径OD，做直线DE，使，并与直线AB交于E点；7） 以E点为圆心以EA为半径作圆弧，此圆弧必经过D点；8） 作半径OF，使，并与D1圆交于点F；9） 过D、F点作直线，并与D1圆交于另一点G；10)作半径OG，作直线GH，使，并与DE线交于点H；11)以H为圆心，以OH为半径作圆弧，此圆弧必通过G点；12)以E和H为圆心，分别以为半径作弧，并适当削圆叶片进口，即得圆柱形叶片形状。其中为叶片真实厚度。图4-2 叶片第5章 压水室的水力设计5.1 压水室的作用1）将收集在叶轮液体流动到下一级叶轮或管路系统；2）降低液流速度，动能转化为静压能转换，和减小液体下层叶轮或管路系统的损失。3）消除液体流出叶轮的旋转，避免因为这种运动带来的水力损失。为达到上述要求，压水室在设计中要做到：1）压水式的水力损失占整个泵中的损失的很大一部分，为此压水室中的水力损失应尽量小；2）尽可能使水流量轴对称，提高泵运行的稳定性；3）具有足够的强度，较好的经济性及公益性，并考虑到泵布置的要求。本次设计采用蜗形体，断面形状为梯形断面。5.2 蜗型体的计算5.2.1 基圆直径的确定基圆直径D3可按式5-405计算mm (5-1)综合考虑取mm。5.2.2 蜗型体进口宽度计算进口宽度b3可按式5-415计算 mm (5-2)5.2.3 舌角舌角可按式5-425 (5-3)5.2.4 隔舌起始角 一般将通过隔舌起点（即蜗形线与基圆相交的点）的断面称为0断面，断面与0断面之间的夹角称为隔舌起始角。理论上隔舌起点应放在断面的基圆上，但是泵的增加后，蜗形体中的速度减慢，蜗形体断面面积增加，径向尺寸增加，会使隔舌变得很薄，或影响蜗形体扩散管在此区域的形状。因此增大后，也应适当增加。值可参考表5-45选取。表5-1 隔舌起始ns308090130140220230360通过查表5-45，综合考虑选取。5.2.5 蜗形体各断面面积的计算蜗壳截面面积计算，在平均速度为常数设计蜗壳圆周方向。计算时先根据在图5-335查的K3，按式5-435求出各断面中的平均速度。 (5-4)式中 蜗形体各断面中的平均速度（m/s）； H泵的扬程（m）； g重力加速度，g=10m/s2； K3速度系数，由图5-335中查得。通过查表5-335可得K3=0.55。通过断面的流量按式5-445计算。m3/h (5-5)式中 隔舌起始角（度）； Q泵的扬程（m/s）。断面面积由式5-455得。F= Q/=44.4/3600/17.4=0.0007m2 (5-6)5.2.6 扩散管的计算蜗形体扩散管部分的作用在于降低泵压出口的液流速度，使液体一部分动能转化为压力能，减少压出管路的水力损失。为了减小扩散损失，扩散角应在的范围内。根据结构选定扩散管长度L=140mm，由公式5-485算出断面当量直径D D=(4F/)1/2 =（40.0007/3.14）1/2=30mm (5-7)综合考虑，扩散管当量扩散角，压出口直径Dy可由5-475变形计算 + D=mm (5-8)压出口直径Dy=54.5mm。第6章 吸水室的设计6.1 吸水室尺寸确定离心泵吸水室是指泵进口法兰至叶轮进口前泵体的过流部分，吸入室设计的好坏影响到水泵的抗空化性能。按照吸水室的形状可分为锥管吸水室、环形吸水室和办螺旋形吸水室三种。本次吸水室采用锥管吸水室，如图锥管吸水室广泛用于单级悬臂离心泵上，其水力性能好，结构简单，速度分布从进口到水泵叶轮进口逐步均匀变化，其出口直径与进口直径相同，入口直径比出口直径大7%10%，而入口的经济流速在3m/s左右，允许锥度为，这样就可以确定该吸水室的尺寸。锥管吸水室的进口直径 mm (6-1)综合考虑取Ds=120mm。锥度取则吸入长度mm (6-2)综合考虑，适当加长一些，取=60mm。结构图见6-1。图6-1 吸水室第7章 泵零件选择及强度计算7.1 叶轮盖板的强度计算盖板中的应力主要是由离心力引起的，如应力的前后盖板是等厚的，半径越小的地方圆周应力越大，在D0和Dx处的应力近似由式10-425计算，叶轮材料采用ZG1Cr13，许用应力=98130MpaMPa (7-1)式中 盖板中D0和Dx处得圆周应力（Pa）； 材料密度（kg/m3）； u2盖板外径的圆周速度（m/s）； 许用应力（Pa）。 计算结果说明叶轮安全。按等强度设计盖板时，盖板直径Dx=0.08m处的厚度，首先得计算出角速度角速度 rad/s (7-2)盖板直径Dx=0.08m处的厚度，可按式10-435计算mm (7-3)式中 盖板直径Dx=0.08m处的厚度； 叶轮最大直径处盖板的厚度，参考其他叶轮尺寸，综合考虑取4mm；7.2 叶轮轮毂的强度计算叶轮旋转时，叶轮的质量能够产生离心力。离心力使轮毂内孔处产生的圆周方向应力可用如下近似公式10-455进行计算MPa (7-4)叶轮材料为ZG1Cr13，362Mpa安全系数 (7-5)根据计算结果，叶轮强度满足要求式中 轮毂内孔处的圆周方向应力（Pa） 材料密度（kg/m3）； 叶轮外径的圆周速度（m/s）。7.3 叶轮配合的选择 在离心力的作用下，叶轮轮毂内控增大，对于热装的叶轮，轮毂与轴的最小过盈量要大于离心力使轮毂内控产生的变形量。离心力使轮毂内孔直径的变形量可按式10-465 (7-6)本处的配合是过盈配合，轮毂与轴的最小过盈量要大于离心力使轮毂内孔产生的变形量。根据计算结果m，参考其他离心泵的轮毂配合进行计算，综合考虑要把过盈余量保持在80160m即可。1）确定基准制：按照其不受原材料、标准件和结构的限制，选基孔制。2）确定孔的公差带：配合公差m，这个数值应大于或等于孔与轴的公差之和，孔与轴的公差应在m左右。这时要看孔、轴的标准公差等级，如在7级以上，则取孔比轴低一级，如在8级以下，则可取孔、轴同级。查附表3-17，得IT7=57m。可取孔的标准公差等级为7级，即孔的公差带为H7，并可开始画公差带图。3）确定轴公差带：因为是过盈配合，可以知道轴的公差带位置在零线的上方。 (7-7)因已知要求最小过盈余量m，即轴基本偏差应接近80m。查附表3-26，取轴的基本偏差为r，es=+108轴的公差应初步确定为m (7-8)查附表3-16得知，取IT6=36m这时m (7-9)轴的公差带确定为r6最后，配合选取。7.4 轮毂热装温度计算加热轮毂，使其内控产生的变形（内孔增大）应为最大过盈量的1.5倍，可进行装配，加热后的温度称为热装温度，可用式计算。 (7-10)t1=20， 式中 t热装温度（）； t1室温（）； 最大过盈量（cm）；轮毂的平均直径（cm）；叶轮材料的线膨胀系数（1/deg）。7.5 轴的强度校核1）转子的重量因为卧式泵，转子的重量是径向力和固定方向的径向力。轴的重量均匀分布载荷，但为了简化计算，可以轴分为几段为集中载荷泵采用虫体，没有额外的径向力的设计条件下，也没有带张力轴或齿轮的啮合力，因此，固定方向的转子重量径向力。叶轮重量估算为260N。2）轴向力液体作用在叶轮和平衡盘上的轴向力，在水力设计是进行计算了。作用在叶轮上的轴向力F=419.5N。3）支反力固定方向径向力作用在两个轴承A、B上的支反力分别用RA、RB表示，其方都假设向上。叶轮与轴承A的距离为209mm，轴承之间的距离为190mm。支反力之和等于所有径向力之和。RA+RB-260=0(7-11)对B点取矩解之得RA=546NRB=-286N4)弯矩图及扭矩图图7-1 弯矩图及扭矩图通过弯矩图及扭矩图可知，最危险断面在轴承A处。可以按第三强度理论来进行校核。MPa (7-12)根据计算结果，轴的强度满足要求。7.6 键的强度计算对泵来说，联轴器处得键所传递的扭矩最大。对于单机泵，可近似地认为叶轮处得键所传递的扭矩同联轴器处得相同。键强度计算的目的是校验键在所传递扭矩的作用下，键所产生的剪切应力与键接触零件（例如：联轴器、叶轮、平衡盘等转子零件）的有效传递扭矩的工作面上的挤压应力（当然也包括键，但通常是校验抗挤压差的零件）是否满足强度要求。根据叶轮处直径选择键为标准圆头普通平键（A），键的宽度b=0.008m，键的高度h=0.008m，键的总长L=0.025m。结构形式见图7-2.图7-2 键的结构图7.6.1 工作面上的挤压应力键及其联接零件传递扭矩的工作面上挤压应力应满足如下公式10-555要求：(7-13)式中 工作面上的挤压应力 (Pa)； 键所传递的扭矩，与轴所传动的扭矩相等 (Nm)； 安装叶轮处的轴径 (m)； 键的高度 (m)； 键的有效长度，(mm)； 材料的许用挤压应力 (Pa)。 键采用的材料为45号钢材，所以代入数据得MPa (7-14)根据计算结果可知，满足强度条件。7.6.2 切应力键的切应力产生最大的切应力，其值应满足如下公式10-565的要求：(7-15)式中 切应力 (Pa)； 键的宽度 (m)； 材料的许用切应力，键的材料为45号钢材，所以取。代入数据得MPa(7-16)根据计算结果可知，满足强度条件。7.7 轴承和联轴器的选择根据泵结构以及参考其他类型的结构，选轴承为：深沟球轴承6009型，两个轴承成对使用，具体结构见图7-3。图7-3 6009型深沟球轴承此泵是进行全天24小时连续工作，轴承必须达到预期寿命。虽然两个轴承成对使用，但是必须计算轴承的寿命以保证安全。又因为两轴承载荷不同，现对较大的载荷进行计算就可。因为，查得径向系数，轴向系数。轴的当量动载荷为N (7-17)进行对轴承的寿命计算h (7-18)根据计算结果，轴承的寿命符合要求。式中 Cy泵的基本额定载荷(N)； Py泵的当量动载荷(N)； n泵的电机转速（r/min）。泵常用的联轴器有两种：爪形联轴器和柱销联轴器，本次设计采用柱销联轴器，型号为 B1101-6-20-35。第8章 泵体的厚度计算8.1 蜗壳厚度的计算蜗壳的几何形状很复杂的，而且受力后产生的应力更复杂，因此很难用精确计算的方法求出壁厚，可用如下的经验公式10-625进行计算。泵的H=50m，Q=50m/h，n=2900r/min，蜗壳的材料HT200，kg/m2，安全系数n=4。cm (8-1)式中 蜗壳壁厚（cm）； D蜗壳内壁最大径向尺寸，通常在压水室的4和8断面处（cm）； p包括进口压力的泵设计点压力（kg/cm2）； 材料的许用应力（kg/cm2）.材料的许用应力，其中n为安全系数，其值与泵的结构、大小和比转速有关。本次设计的是单吸悬臂泵、n=415。小泵（如吸入口径不大于50mm）和高比转速（高于250）的泵取大值；压力较高的泵和大泵取小值；一般的可取n=7。8.2 中段壁厚的计算对于分段式多级泵，中段承受内压，在最后一个中段上承受着最大的内压力。中段的形状近似圆筒，因此可按承受内压的薄壁圆筒来计算。但是本次设计的是单级单吸清水离心泵，不用考虑用内压进行计算。综合考虑，运用类比法对比其他IS型泵，取中段壁厚的厚度cm。第9章 泵的轴封9.1 常用的轴封种类及设计要求液体泵和泵的空气压力不同，沿轴会泄露。因此，必须有密封装置，称为泵的密封。泵的轴封压力低于大气压力，以防止空气进入泵轴密封，泵轴密封压力大于大气压力，用于防止流体泄漏轴封。泵常用的轴封种类：1） 填料密封；2） 机械密封；3） 浮动密封。设计密封装置的要求：1） 密封可靠，能长期运转；2） 消耗功率小；3） 适应泵运转状态的变化。设计密封装置要考虑被密封液体的性能（腐蚀性、含杂质的磨损性、凝固性、侵透性、挥发性、有毒、引火、有位等），温度（高温、常温、低温温度变化范围）和压力（高压、常压、低压、真空、压力变化范围）。根据本次的设计情况，选用已有的改进填料密封装置。9.2 填料密封的工作原理一种密封包装的泄漏通道，防止填料密封泄漏。它具有结构简单，拆装方便，成本低，被广泛用于离心泵。在离心泵填料密封是一种动密封和静密封，用石棉盘根，软包装入侵用填料。密封性能差的缺点，在轴或轴套磨损，功率消耗大、寿命短等。近年来，许多研究人员在填料密封，密封机理和结构做了大量工作，使填料密封结构更加科学、合理，对机械工程系黑龙江科技学院，填料密封；韩建勇王平山，离心泵填料密封的改进设计1。9.3 传统填料密封结构及其缺陷9.3.1 传统填料密封结构 在传统的填料密封，内部流体可能泄漏通过以下方式；1）流体通过间隙填料本身和泄漏；2）之间的间隙，流体通过填料与轴泄漏；3）通过流体与箱壁之间的间隙和填料泄漏。填料安装在填料箱，填料压盖将压紧在轴上，在填料压盖的轴向压缩，径向变形，填补空白。在变形的填料，依靠径向变形接近轴与填料箱内壁表面的径向力，密封。也就是说，在三的泄漏途径和填料间隙泄漏填料密封可采用压紧软填料的方法消除；罐壁和填料的内表面之间的泄漏，因为没有相对运动，填料压实与包装盒表紧密的目的停止泄漏内壁；只有填料和轴之间，由于相对运动，和小间隙的存在，因此常常引起泄漏。9.3.2 传统填料密封的不足预紧力常数。预紧力常数，即密封力是恒定的，与被密封介质压力的波动，从而密封填料密封或密封问题过度。轴与衬套磨损严重。密封力是不够的，方法往往是增加了预紧力。这使预紧力过大，通过填料与轴的接触面之间的摩擦增加密封引起的，并导致在轴或轴套填料磨损严重，功率，增加磨损，降低了泵的机械效率。检修周期短。由于对轴或轴套密封磨损严重，使泵的正常运转，停机更换填料的数量增加，所以运营成本增加。9.4 填料密封的结构改造在传统的填料密封结构的分析，工作原理和缺陷，为了改善和提高填料密封的密封效果，在填料密封结构的设计要考虑的问题：1）尽量使径向夹紧力均匀，泄漏的压力是一致的，套筒轴承表面均匀压缩，使轴套磨损小而均匀。2）填料的填料密封结构具有补偿能力，足够的润滑和弹性。3）密封填料沿轴向应力分布持有。鉴于以上分析，新型填料密封结构应该是一个可以根据被密封介质压力的变化而变化的填料密封结构的密封力自动。改造后的填料密封结构见图10-1。1 轴 2 泵盖 3 轴封腔套 4 填料 5 压盖 6 弹簧 7 调节螺母 8 轴封腔套螺栓图9-1 填料密封结 论在此设计中，主要包括单级单吸清水离心泵的方案设计，离心泵基本参数选择、离心泵叶片的水力设计、离心泵压水室的水利设计、离心泵吸水室的水利设计。以及进行轴向力及径向力的平衡，最后要进行强度校核。泵设计的最大难点就是泵的密封，本次设计采用的新式的填料密封，它可以根据压力的改变来改变密封力的装置，针对传统填料密封的结构特点与密封原理，分析了对密封填料加载所引起的密封填料受力的不合理性；从力学的角度出发，对传统填料密封的结构进行了改造，提出了反向加力的新型填料密封的不足，使得填料密封的原理与结构更为合理，其密封性能和使用寿命得到提高，有一定的参考价值。参考文献1 王平山，韩建勇离心清水泵填料密封设计改进J水泵技术.2006， 2: 44-462 朱保林，张淑佳，林锋，胡清波. 离心泵叶轮设计方法现状与发展趋势J. 水泵技术， 2005， (02) ：21-254 .3 丁成伟离心泵与轴流泵M北京：机械工业出版社，19814 关醒凡现代泵技术手册M北京：宇航出版社，19955 沈阳水泵研究所叶片泵设计手册M北京：机械工业出版社，198.6 王世刚，林景凡，李世桓互换性与质量控制基础M北京：中国科学技术出版社，1
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号