6shz-60直联式双吸离心泵的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 泵是应用非常广泛的通用机械，可以说是液体流动之处，几乎都有泵在工作。而且，随着科学技术的发展，泵的应用领域正在迅速扩大，根据国家统计，泵的耗电量都约占全国总发电量的 1/5,可见泵是当然的耗能大户 。 因而 ,提高泵技术水平对节约能耗具有重要意义 。 660 型水泵是清水泵 ,在设计问题上 ,从电机的选择 计算、轴的选择计算、叶轮的尺寸以及水泵的外形尺寸的确定 ,基本上解决了泵的大体结构 ,在其它部件中 ,连接法兰、叶轮螺母等都是根据具体位置来计算设计的 。 传动中的轴、键、泵盖都要经过必需的校核 ,使它的强度和寿命达到 设计要求 。 关键词 :水泵 电机 设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 is it be of of to a of we is of a is a of of In on to to be so to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 前言 毕业设计是对学生在毕业前所进行的一次综合能力的训练 ,是为 给社会培养出合格的工程技术人员必须走过的重要环节 。 通过这次的毕业设计 可以充分提高我们在以前所学的零散的理论知识的基础上结合起来综合的分析问题、解决问题的能力 ,这对我们上了岗位有很大的帮助 。 我们这次的设计任务是 660型的直联式双吸离心泵的基础的设计 ,是一次专题性的设计 ,虽然与四年所学知识有一定的偏距 ,但是为了能把这次的设计搞好 ,在赵老师的指导下 ,我们在设计前努力查阅有关资料 ,做了必要的准备 ,我们边设计边查阅资料 ,给设计奠定了一定的基础 ,这对我们的设计有很大的帮助 。 这次设计集中于画图和水泵各部件的设 计计算 ,我们先把指导老师所给的资料中的图纸吃透 ,独立分析问题 ,相互探讨并且解决问题 ,充分体现了我们独立解决问题的能力 。 我们应该从现在做起学好扎实的基础知识 ,不断丰富自己的专业知识和实际操作能力 , 这次设计， 赵 老师对我们进行了精心的指导，阳泉市水泵厂给了大力的支持并提供了有关资料，在此表示感谢，由于我们能力有限，在设计中难免有错误和不足之处。在此，请各位老师给于评定并提出建议。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第一 章 离心泵的工作原理 泵是把原动机的机械能转换成液体能量的机器 。 泵用来增加液体的位能、压能、动能 带动叶轮旋转 ,对液体做功 ,使其能量增加 ,从而使需要数量的液体 ,由吸水池经泵的过流部件输送到要求的高度或要求压力的地方 。 如下图所示 ,是简单的离心泵装置 。 原动机带动叶轮旋转 ,将水从 A 处吸入泵内 ,排送到 B 处 。 泵中起主导作用的是叶轮 ,叶轮中的叶片强迫液体旋转 ,液体在离心力作用下向四周甩出 。 这种情况和转动的雨伞上的水滴向四周甩出去的道理一样 。 泵内的液体甩出去后 ,新的液体 在大气压力下进入泵内 ,如此连续不断地从 A 处向 B 处供水 。 泵在开动前 ,应先灌满水 。 如不灌满水 ,叶轮只能带动空气旋转 ,因空气的单位体积的质量很小 ,产生的 离心力甚小 ,无力把泵内和排水管路中的空气排出 ,不能在泵内造成一定的真空 ,水也就吸不上来 。 泵的底阀是为灌水用的 ,泵出口侧的调节阀是用来调节流量的 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第二 章 水泵的设计 一 汽蚀余量对于泵的设计、试验和使用都是十分重要的汽蚀基本参数 。 设计泵时根据对汽蚀性能的要求设计泵 ,如果用户给定了具体的使用条件 ,则设计泵的汽蚀余量 须小于按使用条件确定的装置汽蚀余量欲提高泵的汽蚀性能 ,应尽量减小 泵试验时 ,通过汽蚀试验验证 这是确定 一可靠的方法 。 它一方面可以验证泵是否达到设计的 。 另一方面 ,考虑一个安全余量 ,得到许用汽蚀余量 ,作为用户确定几何安装高度的依据 正确地理解和确定汽蚀余量是十分重要的 。 为了深入理解汽蚀的概念 ,应区分以下几种汽蚀余量 ： 装置汽蚀余量又叫有效的汽蚀余量 。是由吸入装置提供的 , 2. 泵汽蚀余量又叫必需的 汽蚀余量 ,是规定泵要达到的汽蚀性能参数 , 小 ,泵的抗汽蚀性能越好 。 试验汽蚀余量 ,是汽蚀试验时算出的值 , 试验汽蚀余量有任意多个 ,但对应泵 性能下降一定值的试验汽蚀余量只有一个 ,称为 临界汽蚀余量 ,用 4. 许用汽蚀余量 ,这是确定泵使用条件 (如安装高度 )用的汽蚀余量 ,它应大于临界汽蚀余量 ,以保证泵运行时不发生汽蚀 ,通常取 k, 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 这些汽蚀余量有如下关系 : P S S S S H 泵汽蚀余量的计算 : r r 式中 : 托马汽蚀系数 ； H 泵最高效率点下的泵单级扬程 ； 最高效率点下的泵汽蚀余量 。 根据 【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版 社。】 查图 4 =以 SH r 二 确定 （ 确定泵的总体结构形式和进出口直径 ） （一） 泵进口直径也叫泵吸入口径 ,是指泵吸入法兰处管的内径 泵的进口流速一般为 3m/制造经济行考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵体积，提高过流能力。从提高抗汽蚀 性能考虑，应取较大的进口直径，以减小流速。常用的泵吸入口径，流量和流速的关系如图所示。对抗汽蚀性能 要求高的泵，在吸入口径小于 250，可取吸入口径流速s /， 在 吸 入 口 径 大 于 250，可取。选定吸入流速后，按下式确定 在该设计中，6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 吸入口径（ 40 50 65 80 100 150 200 250 单 级 泵 流速（ m/s） 量（ m3/h） 5 50 100 180 300 500 注：此表取自 【 现代泵技术手册 关醒凡编著，宇航出版社。 】 取吸入口流速 3，代入公式得： 取泵的吸入口径为 150 （二） 泵出口直径也叫泵排出口径，是指泵排出法兰处管的的内径。对于低扬程泵，排出口径可与吸入口径相同；对于高扬程泵，为减小泵的体积和排出管路直径，可取排出口径小于 吸入口径 ， 一般取 D )(式中： 泵的排出口径 泵的吸入口径 根据该泵的特性，由于该泵的流量大，考虑排水管路的经济性 d 取 00（三） 确定泵转速应考虑以下因素 ： 的体积越小，重量越轻，据此应选择尽量高的转 速 ； 比转数和效率有关，所以转速应该和比转数结合起来确定； 动机、内燃机、汽轮机等）和传动装置（皮带传动、齿轮传动、液力偶合器传动等）； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 流部件的磨损加快，机组的 振 动 、噪声变大； 到汽蚀条件的限制，从汽蚀比转数公式 式中： n 泵的 转速（ r/ Q 泵流量（ m3/s）双吸泵取2速 n 和汽蚀基本参数 C 有确定的关系，如得不到满足，将发 生 汽蚀。对既定得泵汽蚀比转数 C 值为定值，转速增加，流量增加，则 加，当该值大于装置汽蚀余量将发生汽 蚀。 选 1500C , 73.2 则 m S r 根据汽蚀要求，泵的转速应小于 779r ，而实际转速为900r （四） 力效率h按下式计算 % 0 02 9 0 0 1 6 2 3 3 3 中： Q 泵流量（ m3/s）双吸泵取2 泵的转速（ r/ 积效率v可按下式计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 sv n该容积效率为只考虑叶轮前密封环的泄漏的值 ,对于有平衡孔、级间泄漏和平衡盘泄漏的情况 ,容积 效率还要相应降低 。 则 % sv n 泵的总效率 %72%87%96%86 泵的理论扬程 8 泵的理论流量 2 3 （五） 泵的轴功率 0 0 0 0 01 0 0 0 原动机功率 式中 : K 余量系数 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 表 7 K =动机为电动机 ) t 传动效率 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 表 7 0.1t(直联 ) 所以选择 55查【机械零件手册吴宗泽主买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 编】 选择电动机的型号为 三 章 水泵轴的设计 直联式双吸离心泵 6将轴设计为空心轴和电机轴相联 ,泵无需底座 ,所以直接用电动机支起泵来工作的 ,当电机轴和空心轴联成一体时 ,可看作是刚性连接 ,这时按一根轴来计算 ,但在其受力分析时 ,我们找不到电机的原始材料 ,为了保证这根轴符合要求 ,我们最后按外伸梁和悬臂梁两种方法 分析计算 ,只有这样才能保证计算的准确度 。 一 7 0 5 5 09 5 5 0 式中 : 扭矩 ( ) 计算功率 取 n 3 53 式中 : 材料的许用切应力 ( 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 表 7 值的大小决定轴的粗细 ,轴细可以节省材料 ,提高叶轮水力和汽蚀性能 ;轴粗能 增强泵的刚度 ,提高运行可靠性 01 ,泵轴的最大尺寸取 如图所示 (由已知图纸改进 ) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 3027?27?301 4 8801 0 0?90?45?55叶轮的左边用螺母锁紧 ,右边用轴套定位 ,轴套内径取 45径取 60经过处圆角统一取 R=2殊要求除外 ). （ 1） 叶轮所受径向力的计算 322 r (N ) 式中 : H 泵扬程 8 2D 叶轮外径 2B 包括盖板的叶轮出口宽度 (m ) 3 试验系数 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 图 172.0则 r 322 （ 2） 叶轮所受径向不平衡离心力的计算 929 (N) 式中 : 最大半径处的残余不平衡质量 (g)取 R 叶轮的最大半径 ( 53 则买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 32 9 0 929 （ 3） 水平总的受力 : 3 垂直总的受力 : 03 （ 4） 计算水平面支承反力 65 9 87 0 62 9 28 8 15 9 82 9 95 9 82 8 3 31 6 25 9 8 22 8 15 9 8 2 8 32 9 9 3 3 2 （ 5） 计算垂直面支承反力 R 1 R 91598 2 （ 6） 计算水平面 处的弯矩 (考虑到 处可能是危险截面 ) 0 1 0 1 1 1 7 7 3 1（ 7） 计算垂直面 处的弯矩 2 0 5 2 4 2 （ 8） 计算合成弯矩 222买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 12888052429117734 2222（ 9） 计算 处当量弯矩 查【机械设计吴宗泽主编】表 2插入法得 b b 591 b C 222 D 222 （ 10） 校核轴的强度 根据弯矩大小及轴的直径选定 C 和 D 两截面进行强度校核，由【机械设计吴宗泽主编】表 2 45 钢 40，按表 2 91 P 333 （因 虑对轴强度削弱影响，故 P 333 0 7 0 因此： 两截面均安全 （ 11） 校核轴径 在叶轮中心截面处： 2343321在电动机第一轴承处： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 266 37 2211 10 3 2 222212 在电 动机中间截面处： 22223 b 3 3 3 111 b 3 122 b 3 133 轴的截面形状是影响轴刚度的重要因素，当将实心轴改为外径为原直径的 2 倍的空心轴，并使空心轴的质量为原实心轴质量的 2倍时，轴的强度提高到实心轴强度的 ，刚度提高到实心轴刚度的 13倍，所以该空心轴符合要求。 3027?27?301 4 8801 0 0?45?55?90买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 F 3F 1M 2F 3F 1 轴 受 力 简 图水 平 面 受 力F 2垂 直 面 受 力水 平 面 弯 矩 图垂 直 面 弯 矩 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 二 7 0 5 5 09 5 5 0 式中 : 扭矩 ( ) 计算功率 取 n 3 53 式中 : 材料的许用切应力 ( 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 表 7 合 成 弯 矩 图转 矩 T 图当 量 弯 矩 图197152211100197152211100买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 值的大小决定轴的粗细 ,轴细可以节省材料 ,提高叶轮水力和汽蚀性能 ;轴粗能增强泵的刚度 ,提高运行可靠性 01 ,泵轴的最大尺寸取 如图所示 (由已知图纸改进 ) 3027?27?301 4 8801 0 0?90?45?55叶轮的左边用螺母锁紧 ,右边用轴套定位 ,轴套内径取 45径取 60经过处圆角统一取 R=2殊要求除外 ). （ 1）叶轮所受径向力的计算 322 r (N ) 式中 : H 泵扬程 8 2D 叶轮外径 2B 包括盖板的叶轮出口宽度 (m ) 3 试验系数 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 图 172.0则 r 322 （ 2）叶轮所受径向不平衡离心力的计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 929 (N) 式中 : 最大半径处的残余不平衡质量 (g)取 R 叶轮的最大半径 ( 53 则 32 9 0 929 （ 3）水平总的受力 : 3 垂直总的受力 : 03 （ 4）计算水平面支承反力： 3 1 计算垂直面支承反力： （ 5）计算水平面弯矩： 4 4 22 8 32 8 3 3 计算垂直面弯矩： 4 4 22 8 32 8 3 3 （ 6）计算合成弯矩： 22（ 7）计算当量弯矩 查【机械设计吴宗泽主编】表 2插入法 得 b b 591 b 叶轮中线截面处： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 电动机第一轴承处： 222 （ 8）校核轴径 叶轮中线截面处： 6 6 6 3 11 电动机第一轴承处： 3 12 轴的截 面形状是影响轴刚度的重要因素，当将实心轴改为外径为原直径的 2 倍的空心轴，并使空心轴的质量为原实心轴质量的 2倍时，轴的强度提高到实心轴强度的 ，刚度提高到实心轴刚度的 13倍，所以该空心轴符合要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 水 平 面 弯 矩 3F 1F 3F 1F 3027?27?3014880100?90?45 ?55买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 垂直面弯矩图合成弯矩图5 4 4 4 3 . 5 47 6 9 9 4 . 82 1 1 1 0 01 4 8 2 2 61 2 6 6 6 0转 矩 T 图当量弯矩图第 四 章 叶轮结构设计及 主要尺寸计算 一 结构设计 （ 选料 ） 叶轮是离心泵传递能量的主要部件，通过它把电能转换为液体的压力能和动能，因此，要求叶轮具有足够的机械强度和完好的叶片形状，在 材料上，除了考虑介质腐蚀，磨损外，由于它是旋转部件，故还应考虑离心力作用下的强度。 通常，用于叶轮的材料有铸铁，青铜铸件，不锈钢，铬钢等。当叶轮圆周速度超过 30m/s，考虑铸铁强度不能承受这样大的离心力的作用，则需改用青铜作材料，由于本设计泵属于中小型泵，其圆周速度远小于 30m/s，在考虑到材料来源的难易，铸造上的方便与否，同时考虑到泵的效率和抗汽蚀性能的要求，故选灰口铸铁，虽然它的强度不高，但它的生产工艺简单，价格低廉，易于熔化，浇铸性能好，冷凝的收缩性小，而且，其切削性能好，便于加工，减振性买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 好，可以减轻 由于水力冲击造成的振动，而 是在灰口铸铁中这些性能更为突出的，所以，本设计中叶轮的材料选用 为原材料，热处理采用退火，许用应力为 &25 叶轮结构型式的确定 本设计选用闭式叶轮。闭式叶轮由前盖板，后盖板，叶片和轮毂组成，闭式叶轮多用于清水泵。 叶轮主要尺寸的确定有三种方法：相似换算法、速度系数法、叶轮外径 2D 或叶片出口角 2 的理论计算。 叶轮采用速度系数法设计，速度系数法是建立在一系列相 似泵基础上的设计，利用统计系数计算过流部件的个部分尺寸。 三 叶轮轮毂直径叶轮轮毂直径必须保证轴孔在开键槽之后有一定的厚度，使轮毂具有足够的强度，通常 ih 在满足轮毂结构强度的条件下，尽量减小有利于改善流动条件。 取 轴直径 n 3 53 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 根据叶轮轮毂直径应取 径，根据设计要求，取叶轮所在的轴的直径为 45 所以 。取0 四 叶轮进口直径因为有的叶轮有轮毂（穿轴叶轮），有的叶轮没有轮毂（悬臂式叶轮），为从研究问题中排除轮毂的影响，即考虑一般情况， 引入叶轮进口当量直径于叶轮进口去掉轮毂的有效面积，即 4422 。 下式确定 3 O 22式中： Q 泵流量（ m3/s）对双吸泵取2Q； n 泵转速（ r ） 系数，根据统计资料选取 主要考虑效率 O 810 8 0 023 6 0 0 1 6 3 016081 2222 取 00五 叶轮外径的计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 3213212 s 取 062 六 叶轮出口宽度的计算 3653652 s 因为两个叶轮设计在一起，所以叶轮出口宽度 22 七 叶片数的计算和选择 叶片数对泵的扬程、效率、汽蚀性能都有一定的影响。选择叶片数，一方面考虑尽量减小叶片的排挤和表面的摩擦；另一方面又要使叶道有足够的长度，以保证液流的稳定性和叶片对液体的充分作用。 叶轮叶片数：2s 1 2121 m ， 12 则 2s i i 1122121 2s i i 112 122112 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 22620s i i 式中： 叶轮进口直径 1D 叶片进口直径 2D 叶轮外径 1 叶片进口角 取 01 20 2 叶片出口角 取 02 26 K 低比转数 叶轮取大值 通常采用叶片数 75Z ，取该叶轮叶片数为 6 八 精算叶轮外径（第一次） 8 002 根据经验有限叶片数修正系数 ，此处取 i n 261306 361s i c t gc t 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 4 2 与假定不符，进行第二次计算，取 522 九 精算叶轮外径（第二次） i n 261252 361s i c t gc t 4 2 与假定值接近，不再 进行计算。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 十 叶轮出口速度 上述计算得） m / 2. 出口圆周速度 0 2 3. 出口圆周分速度 22 4. 无穷叶片数出口圆周分速度 22 十一 叶轮进口速度 进口分点半径为 222 式中 : n 所分的流道数 i 从轴线侧算起欲求的流线序号如图所示 ,中间的流线序号为 2i ,所分的流道 4n 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 28 则 : 22222 22222 630430504222222 0 1 0 1 11/60 1 221 0 0 1 3 4 221 0 0 1 3 4 7 221 0 0 1 4 假定 c) 1 4 cm 1 1873 c111 31741311873 751 c 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 29 11111 s 290s 由轴面投影图假设 901 c,与假设 c相近 . 第 五 章 压 出 室和吸 入 室的水力设计 一 室的水力设计 压 出 室的作用在于： 1将叶片中流出的液体收集起来并送往下一级叶轮或管路系统。 实现动能到压能的转化，并可减小液体流往下一级叶轮或管路系统的损失。 避免由于这种旋转运动带来的水力损失。 本设计采用的压出室是蜗形体，即螺旋形涡室。 (一 ) 涡形体的各断面面积 涡室断面面积对泵的性能影响很小，对同一叶轮，如果涡室断面面积过小，则流量 高效率点向小流量方向移动，效率降低，如果涡室断面过大，则流量 高效率点向大流量方向移动，效率也降低，但在数值上要比涡室面积过小时降低值要少。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 30 涡室断面面积的大 小，由所选取 的涡室流速决定， 涡室各断面面积内的平均速度3 33 式中：3K 速度系数 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 图80 泵的扬程 8 代入上式 根据 60150 ，共分 8个断面，通过最大 断面 8的流量为： 5360360360 3308 8断面的面积为： 222388 230 0 2 43.0 其余各断面面积按下式计算 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 31 88 式中： 断面包角 各断面面积计算见下表 （二）舌角3的计算 舌角3是在涡室 第 8断面的 0点（即涡室螺旋线的起始点）处，螺旋线的切线与基园切线间的夹角。 22 式中： 理论扬程 2u 叶轮出口圆周速度 舌角 71 2 a rc rc 三）涡室进口宽度3按结构需要加必要的间隙即可，涡室入口宽度对泵性能没有明显的影响，但取的微宽些可改善叶轮和涡室的对 中性。一般取： 23 式中： 2B 包括前后盖板的叶轮出口宽度 022242 2D 叶轮外径 断面 1 2 3 4 5 6 7 8 包角 15 60 105 150 195 240 285 330 面积F 2 2 7 3 10 5 13 6 16 7 19 9 23 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 32 实际绘型时 43 （四） 基圆直径3果过大，叶轮与隔舌间隙就大，初增大泵的尺寸外，还将使泵的效率降低，但如果基园取得太小，在大流量工况时在泵舌处容易产生 汽蚀，引起振动。 3 29 取 603 二 室的水力设计 (一 )吸入室 的作用 吸入室 是指泵的吸入法兰到叶轮入口前泵体的过流部分，吸入室的作用是将吸入管中的液体以最小的损失均匀地引向叶轮。 吸入室中的水力损失要比压出室的水力损失小的多，因此，与压出室相比，吸入室的重