单级单吸离心泵设计【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 单级单吸离心泵 设计 摘要： 单级单吸离心泵吸收了 国外优秀离心泵系列产品的优点，采用了多项水力设计及工艺方法的发明专利和实用新型专利而研制开发的高新技术系列产品。它广泛用于空调、制冷、冰蓄冷、自来水厂、消防、环保、高层供水和城乡排水等领域，一般输送 85 摄氏度以下清水或物理化学性质类似清水的液体。通过变换泵的结构及材质可输送高温及腐蚀性介质，可用与化工、冶金等行业。本系列产品产品具有高效率、高性能、高耐压、高可靠性和安装维修方便等特点，其结构参数符合国际标准产品相互替代，承压 能力为 ，诸项技术经济指标达到国外同类产品先进水平，属于国际接轨的换代产品。 注：单级单吸离心泵为一个叶轮一个进水口的离心泵。 关键词：单级单吸、叶轮、机械密封、安装、故障分析。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 目录 1 引言 型号意义示例 及名词解释 号意义示例 词解释 单级单吸离心泵的主要性能参数 量 程 速 蚀余量 率和效率 单级单吸离心泵的特性曲线 单级单吸离心泵工作原理 6 单级单吸离心泵的主要部件 轮 壳 轴 承 架 械密封 料函 单级单 吸离心泵的水泵检验标准 单级单吸离心泵容易发生的故障 单级单吸离心泵间性能的改变和换算 0 结束语 谢 考文献毕业 计小结 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 1 引言 利 用 离 心 力 输 水 的 想 法 最 早 出 现 在 列 奥 纳 多 达 芬 奇 所 作 的 草图中。 1689 年，法国物理学家帕潘发明了四叶片叶轮的蜗壳离心 泵 。 但 更 接 近 于 现 代 离 心 泵 的 ， 则 是 1818 年 在 美 国 出 现 的 具有 径 向 直 叶 片 、 半 开 式 双 吸 叶 轮 和 蜗 壳 的 所 谓 马 萨 诸 塞 泵 。1851 1875 年 ，带 有 导 叶 的 多 级 离 心 泵 相 继 被 发 明 ，使 得 发 展高 扬 程 离 心 泵 成 为 可 能 。 尽 管 早 在 1754 年 ， 瑞 士 数 学 家 欧 拉 就 提 出 了 叶 轮 式 水 力 机械 的 基 本 方 程 式 ， 奠 定 岭 心 泵 设 计 的 理 论 基 础 ， 但 直 到 19 世纪末 ， 高 速 电 动 机 的 发 明 使 离 心 泵 获 得 理 想 动 力 源 之 后 ， 它 的 优 越性 才 得 以 充 分 发 挥 。 在 英 国 的 雷 诺 和 德 国 的 普 夫 莱 德 雷 尔 等 许 多学 者 的 理 论 研 究 和 实 践 的 基 础 上 ， 离 心 泵 的 效 率 大 大 提 高 ， 它 的性 能 范 围 和 使 用 领 域 也 益 扩 大 ， 已 成 为 现 代 应 用 最 广 、 产 量 最大的 泵 。 离 心 泵 的 应 用 是 很 广 泛 的 ，在 国 民 经 济 的 许 多 部 门 要 用 到 它 。在 给 水 系 统 中 几 乎 是 不 可 缺 少 的 一 种 设 备 ， 如 若 把 自 来 水 管 网 当作 人 身 的 血 管 系 统 ， 那 么 离 心 泵 就 是 压 送 血 液 的 心 脏 。 新 单 级 单 吸 离 心 泵 是 在 原 有 的 单 级 单 吸 离 心 泵 的 基 础上 进 行 的 一 种 改 进 ， 现 市 面 上 大 多 的 离 心 泵 ， 在 安 装 叶 轮 时 ， 是采 用 的 泵 轴 的 锥 度 进 行 定 位 的 ， 这 样 的 定 位 ， 对 于 轴 的 加 工 精 度要 求 很 高 ， 在 一 般 的 小 型 加 工 单 位 很 难 达 到 这 样 的 精 度 等 级 ， 所以 通 过 把 锥 度 轴 变 为 直 轴 的 方 法 来 避 免 因 为 加 工 精 度 不 高 而 导 致的 安 装 不 便 的 弊 端 ， 同 时 在 叶 轮 安 装 时 通 过 加 轴 套 的 方 法 进 行 定位 ， 这 样 的 改 进 在 提 高 轴 强 度 的 同 时 ， 加 工 也 方 便 了 ， 且 其 他 部件 的 制 作 模 具 的 改 动 也 很 少 ， 生 产 成 本 也 没 有 增 加 。 此 次 设 计 中 以 型 号 0 65 160 A 作 为 数 据 依 据 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 2 号意义示例 及名词解释 号意义示例 0 65 160 A | | | | | | | | 叶轮经第一次切割 | | | 叶轮直径（ | | 泵出口直径（ | 泵进口直径（ 符合国际标准的用于空调制 冷等领域的单级单吸离心泵 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。 在离心泵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单的一种。 3 单级单吸离心泵的主要性能参数 单吸离心泵的性能参数有流量、能头（扬程）、功率、效率、转速，还有表示其实性能的参数，即汽蚀余量或吸上的真空高度。这些参数反映了泵的整体性能 。 量 （ h 或 m / 离心泵的流量即为离心泵的送液能力，是指单位时间内泵所输送的液体体积。 用 示体积流量， 3m / 示质量流量 /kg s 注：式中， 为流体密度，常温清水 =1000 3kg/m 。 泵的流量取决于泵的结构尺寸主要为叶轮的直径与叶片的宽度和转速等。操作时，泵实际所能输送的液体量还与管路阻力及所需压力有关。 注意：因为泵安装在特定的管路上，所以管路的特性 必然要影响流量买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 的大小 。 程 H（ m ） 扬程是单位重量液体从泵进口（泵进口法兰）到泵出口（泵出口法兰）处能量的增值，也就是 1N 液体通过泵获得的有效能量。其单位是 ， 即泵抽送液体的液柱高度。扬程亦有称能量头。根据定义，泵的扬程可写为 o u t i E 式中 泵出口处单位重量液体的能量， m; 泵进口处单位重量液体的能量， m。 E 为单位液体的 总机械能，他有压力能、动能和位能三部分组成，即 22 式中 g 重力加速度， 2/ 液体所在位置至任选的水平基准面之间的距离， m 速 转速是泵轴单位时间的转数，用 n 表示，单位是 /蚀余量 汽蚀余量又叫正吸头， 位是 m，是表示气蚀性能的主要参数。 率和效率 （ 1）离心泵的功率用路可分为原动机功率、轴功率和有效功率。轴的通常指原动机传到泵轴上的功率 ,用 N 表示，单位是 W 或 的有效功率用 示，它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。 1000 ve g q 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - （ 2） 离心泵的效率 功率 N）之比。 即 0 0100 心泵的能量损失包括以下几项： 械损失 （ m） 由泵 在运转时，轴承、轴封装置的机械接触面处于机械摩擦而消耗的部分能量 。 力损失 （ h ） 叶片间涡流造成的损失、液体入泵时的水力冲击损失、液体与泵壳、叶片间的摩擦损失之和。水力损失 h 与泵的结构、流量及液体的性质有关。 积压力损失（ v ） 容积压力损失 v 各种泄露、回流，使泵对这部分液体做了无用功，减少了泵的实际输送能量。 v 与泵结构及液体在泵进、出口的压强差有关。 离心泵的效率反映这三项能量损失的总和，故又称为总效率 ，总效率为这三个效率的乘积，即： =水力损失图示（ 下图 ）可知：额定流量 小， 最高。一般小型离心泵的效率为 50型泵可高达 90。 这里 v、 m 与流量 Q 无关。 泵的效 率值与泵的类型、大小、结构、制造精度和输送液体的性质有关。大型泵效率值高些，小型泵效率值低些。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 4 单级单吸离心泵的特性曲线 泵的各个性能参数之间存在着一定的相互依赖变化关系，可以通过对泵进行试验，分别测得和算出参数值，并画成曲线来表示，这些曲线称为泵的特性曲线。 每一台泵都有特定的特性曲线，由泵制造厂提供。通常在工厂给出的特性曲线上还标明推荐使用的性能区段，称为该泵的工作范围。 泵的实际工作点由泵的曲线与泵的装置特性曲线的交点来确定。选择和使用泵，应使泵的工作点落在 工作范围内，以保证运转经济性和安全。此外，同一台泵输送粘度不同的液体时，其特性曲线也会改变。通常，泵制造厂所给的特性曲线大多是指输送清洁冷水时的特性曲线。 对于动力式泵，随着液体粘度增大，扬程和效率降低，轴功率增大，所以工业上有时将粘度大的液体加热使粘性变小，以提高输送效率。 特性曲线指 H Q、 N Q 及 Q（也有含 h Q 或 Q 的）等的关系曲线。 特性曲线图 : 特性曲线的共同特点： （ 1） H Q： QH （ 2） N Q： QN， （ 3） Q：先 Q，达 Q， 设计点。 其下的 H、 Q（即 N 是最佳工况参数 标于铭牌上。 选择泵时至少应使其在 92工作。 5 单级单吸离心泵工作原理 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 离心其实是物体惯性的表现 但是如果雨伞转动加快这个摩擦力不足以使水滴在做圆周运动那么水滴将脱离雨伞向外缘运动 绳子拉着石块做圆周运动如果速度太快绳子将会断开石块将会飞出 离心泵就是根据这个原理设计的 心泵有好多种 质泵、耐腐蚀泵等。 单级单吸离心泵的主要过流部件有吸水室、叶轮和压水室。吸水室位于叶轮的进水口前 、导叶和空间导叶三面，起到把液体引向叶轮的作用；压水室主要有螺旋形压水室（蜗壳式）种形式；叶轮是泵的最重要的工作元件，是过流部件的心脏，叶轮由盖板 和中间的叶片组成。 单级单吸离心泵工作前，先将泵内充满液体，然后启动离心泵，叶轮快速转动，叶轮的叶片驱使液体转动，液体转动时依靠惯性向叶轮外缘流去，同时叶轮从吸入室吸进液体，在这一过程中，叶轮中的液体绕流叶片，在绕流运动中液体作用一升力于叶片，反过来叶片以一个与此升力大小相等、方向相反的力作用于液体，这个力对液体做功，使液体得到能量而流出叶轮，这时液体的动能与压能均增大。 启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。 工作原理图 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 6 单级单吸离心泵的主要部件 单级单吸离心泵的基本构造是由七部分组成的，分别是：叶轮，泵体（即泵体和泵盖），泵轴，轴承，悬架，机械密封， 填料函。 两个主要部分构成：一是包括叶轮和泵轴的旋转部件；二是由泵壳、填料函和轴承组成的静止部件。 叶轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。 叶轮的作用是将原动机的机械能直接传给液体，以增加液体的静压能和动能 (主要增加静压能 )。 叶轮室是泵的流部件的核心 ,泵通过叶轮对液体的作功，使其能量增加。叶轮按液体流出的方向分为三类： （ 1）径流式叶轮（离心式叶轮）液体是沿着与轴 线垂直的方向流出叶轮。 （ 2）斜流式叶轮（混流式叶轮）液体是沿着轴线倾斜的方向流出叶轮。 （ 3）轴流式叶轮液体流动的方向与轴线平行的。 叶轮按吸入的方式分为二类： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - （ 1）单吸叶轮（即叶轮从一侧吸入液体）。 （ 2）双吸叶轮（即叶轮从两侧吸入液体）。 叶轮按盖板形式分为三类： （ 1）封闭式叶轮。 （ 2）敞开式叶轮。 （ 3）半开式叶轮。 其中封闭式叶轮应用很广泛，前述的单吸叶轮双吸叶轮均属于这种形式。 叶轮图 （ a） 闭式 （ b）半开式 (c)开式 泵体、泵盖） （ 1）泵体作用是将叶轮封闭在一定空间内，以便由叶轮作用吸入和排除流体。泵壳多做成蜗壳形状，故又称蜗壳。 由于流道截面积逐渐扩大，故从叶轮四周甩出的高速旋转的液体流速逐渐下降，是部分动能有效的转换成静压能。泵壳不仅汇集了叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置。 泵壳为图（ 6）九号元件 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 离心泵结构图（ 6） 轴 泵轴的作用是支持和固定叶轮等回转体，带动叶轮在正确的工作位置做高速旋转并传递驱动功率的元件，所以它是传递机械能的主要元件。离心泵泵轴工作时要以一定的转速作旋转运动，承受较大的弯矩和转矩。轴要有足够的强度、硬度和几何精度，将对密封性能的不良影响降低到最低程度，最大限度的减少摩擦损伤和危险性。 泵轴为图（ 6） 8号元件 承 离心泵轴承按摩擦性质不同，轴承分为滚动轴承和滑动轴承。滚动轴承在离心泵中起着很重要的作用，它主要用于支承转子。 (1)滚动轴承 的基本结构典型的滚动轴承通常由内圈、外圈、滚动体和保持架四个元件组成，如图 6 内圈装在轴颈上，外圈装在机架的轴承孔内。通常是内圈随轴颈旋转而外尽固定，但也有是以外圈旋转而内圈固定的。当内、外圈相对转动时，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 滚动体就在内外圈的滚道中滚动。保持架的作用是把滚动体均匀地隔开。滚动体则是轴承中形成滚动摩擦不可缺少的零件。常用的滚动体形式如图6 (2)滚动轴承的材料滚动轴承的内、外圈及滚动体是由高碳铬轴承钢制造，如 。滚动轴承的内、外圈及滚动体必须充分淬硬，并须经磨削和抛光，以提高材料的接触疲劳强度和耐磨性。保持架一般用低碳素钢板冲压成形，根据用途不同，有的则用有色金属（如黄铜）或塑料（如酚醛夹布胶木）制成。 触角和偏位角滚动轴承的游隙、接触角和偏位角是居拓 E 轴承工作性能的要素。 （ 1)游隙轴承中的滚动体与内、外圈滚道之间的间隙称为轴承的游隙。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - 轴承游隙分为径向游隙及轴向游隙两种，如图 6轴承中的一个座圈固定不动，另一个座圈沿径向（或轴向）从一个极端位置到另一个极端位置的移动量，就称为轴承的径向（或轴向）游隙。游隙对轴承的工作寿命、温升和噪音等都有很大的影响。各级精度的轴承的游隙都有标准规定。 (2)接触角轴承的接触线与轴承径向平面间的夹角称为接触角，如图6图可知，向心球轴承在未受载荷或受纯径向载荷作用时，其接触角。二 0;而当有轴向载荷作用时，其接触角增 大到 a,。轴承接触角变化的大小通常与轴向载荷、游隙、滚道凹槽与球半径的比值以及轴承零件的弹性变形等因素有关。 (3)偏位角轴承由于具有径向游隙，因此可以容许由于轴的挠曲变形而引起内、外圈有一定的相对偏斜，如图 6一 23所示。 滚动轴承的类型很多，并且是标准件，由专业轴承厂大批量生产。因此我们主要是通过熟悉类型、标准及其应用特点来合理选用。 按照轴承内部结构和能承受外载荷的方式不同，滚动轴承主要可分为： (1)向心轴承 主要承受径向载荷，或同时承受较小的 轴向载荷，如图6a)所示。 (2)幼推力轴承只能承受轴向载荷，如图 6b)所示。 (3)向心推力轴承能同时承受径向、轴向载荷，如图 6c)所示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - 架 悬架轴承部分支撑着泵的转子部分，滚动轴承受泵的轴向力和径向力。 械密封 机械密封是指 由至少一对垂直于旋转轴线的端面在 流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。 安装时注意事项 （ 1）上紧压盖应在联轴器找正后进行，螺栓应均匀上支，防止压盖端面偏斜，用塞尺检查各点，其误差不大于 米。 （ 2） 检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙（即同心度），四周要均匀，用塞尺检查各点允差不大于 米。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - 允许有过大或过小现象，要求误差 大会增加端面比压，加速端面磨损。过小 会造成比压不足而不能起到密封作用。 动环压向弹簧后应能自动弹回 来。 安装时技术要求 机械密封是属于较高精度的机械部件，对其正确的安装与操作对它的使用寿命有大大的影响。我们一般按照石油化工部规定的标准。 安装机械密封的泵与机械密封配合部分的技术要求如下 : 1、 轴弯曲度：最大不大于 2、 转子振摆：动环密封圈处的轴套附近不大于 3、 轴的轴向窜动量不允许超过 果带轴套，不允许轴套有松动； 4 、 联 轴 器 的 找 正 误 差 ： 对 于 齿 式 联 轴 器 不 大 于 米（ 对于弹性联轴器不大于 习惯做法端跳 时 620 10 / S ，各参数按下了公式换算： Q , H , C 式中 ： Q 、 H,、 力和效率 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 22 - 速的影响及换算 当转速改变时，速度三角形随之改变， Q、 H、 、 N 都发生变化。在不大时，设 （ 20%）不变时，有近似关系 (图 )： (1) 1 2 2 2 D b ; (2) 2 2 2c o s /rH u c g , ( 90o ); (3) e T H Q g ; 1122 21122() ; 31122() 轮直径 的影响及换算 型 号泵换上直径小些的叶轮只有 2b 稍有变化，犹如对原叶轮切割了一刀，（切割量 5%D)。 N 不变时有近似关系： 22 222() 322() 称割定律为切 当叶轮的直径和其他尺寸都有变化时，相似工况有以下关系： 22; 322(), 522() 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 23 - 10 结束语 在具体设计过程中，要充分考虑离心泵的安装高度和气蚀现象，应当在设计之前通过严格的计算来达到要求，避免 在设计完成之后再想补救办法，这样既费时又费力，而且在离心泵的安装高度上也要严格按照要求，只有这样，才能保证整个泵系统平稳安全有序的运行 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 24 - 致 谢 本论文是在我的指导老师王红萍老师的指导下完成的。本人在几个月的论文研究与撰写过程中，王红萍老师给予我无微不至的关怀和指导，对于论文形成自始自终都予以关注和督促，尤其是老师的科学严谨的治学态度、一丝不苟的治学作风，给我留下深刻的印象，使我终身受益。 另外，还要感谢西安石油大学继续教育学院的老师和学友们给予我的帮助和指导，以及位科任老师计新科、任玉萍、宫爱民、王娟娟等老师的精心指导，在他们的帮助和关怀下我顺利的完成了这次毕业设计。 最后，再次对所有在我学习和课题研究中提供过帮助的老师，同学及同志感谢！ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 25 - 参考文献 中国通用机械泵行业协会 1992 年 计和应用（美） 980 年 任嘉惠 机械工业出版社 2001 年第一版 卢颂峰 王大康主编 北京工业大学出版社 1993 年第一版 吴克坚 于晓红 钱瑞明 主编 高等教育出版社 2003 年 3 月第一版 订版） 鄂中凯 王金 田世新 刘孔钧 主编 东北工业大学出版社 1990 年 5 月第一版 龚溎义 罗圣国 李平林 张力乃 黄少颜 编 龚溎义主编高等教育出版社 1990 年 4 月第二版 龚溎义 潘沛霖 陈秀 严国良 编 龚溎义 主编（哈尔滨工业大学）高等教育出版社 1989 年 5 月第三版 9.机械设计与制造工艺简明手册 许毓潮等 中国电力出版社 1992 年 7 月 第二版 10.实用机械加工工艺手册 陈宏钧主编 机械工业出版社 1987 年 5 月第二版 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 26 - 毕业设计小结 这次毕业设计让我更加熟悉了从理论到实践的跨越，从前台网页设计的实现，到后台