6shz-60直联式双吸离心泵的设计【说明书+CAD】
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太原理工大学阳泉学院 第 1 页 共 3 页 太原理工大学阳泉学院 毕业设计任务书 毕业生 姓名 李恒威 专业 机制 指导教师 姓名 赵彤涌 类别 学号 0405110056 班级 04 机制 3 职称 副教授 外聘 本校 一、 毕业设计题目 6吸 离心泵的设计 二、 毕业设计提供的原始数据资料 流量 Q=162m3/h； 扬程 H=78m； 转速 n=2900r/ 比转数 0 双吸离心泵 整套图纸一套 三、 毕业设计应完成主要内容： 1、 毕业设计说明书： 2、 毕业设计图纸： 直联式 双吸 离心泵 6整体结构设计 零件结构设计 四、 毕业生应提交的毕业设计资料要求 1、毕业设计说明书： 一份 2、毕业设计图纸： 直联式 双吸 离心泵 6 装配图 （ 泵体 零件图 (泵盖 零件图 (泵轴 零件图 (叶轮 零件图 (连接发兰 零件图 (太原理工大学阳泉学院 第 2 页 共 3 页 五、 设计进度安排（从第五周起） 序号 时间 周次 设计任务完成的内容及质量要求 1 3 月 24 日 3 月 30 日 第 5 周 收集 查询 整理 有关的资料 2 第 6 周 总体方案研讨 ,确定及草图绘制 3 第 7 周 确定及草图绘制 4 第 8 周 结构理论计算 5 第 9 周 绘制 离心泵 总图 的正式图 6 第 10 周 绘制 离心泵 装配图 7 第 11 周 绘制零件图 8 第 12 周 绘制零件 9 第 13 周 绘制零件 10 第 14 周 打说明书 11 6 月 02 日 6 月 08 日 第 15 周 打印和装订 12 6 月 09 日 6 月 15 日 第 16 周 教师评阅和开始答辩 六、主要参考文献资料 1、 工具书 ： 现代泵技术 手册 关醒凡著 宇航出版社 离心泵与轴流泵 丁成伟著 机械工业出版社 叶片 泵设计手册 2、 参考资料 ： 机械设计手册 机械工业出版社 太原理工大学阳泉学院 第 3 页 共 3 页 七、签字栏 签 字 栏 毕业生 姓名 专业 班级 要求设计工作起止日期 2008 年 3 月 24 日 2008 年 6 月 01 日 教师审核 指导教师（签字） 日期 200 年 月 日 教研室主任审查（签字） 日期 200 年 月 日 系主任批准 （签字） 日期 200 年 月 日 目录 摘要 前言 第一 章 离心泵的工作原理 第二 章 水泵的设计 一 二 确定 （一） （二） （三） （四） （五） 第三 章 水泵轴的设计 一 二 第四 章 叶轮结构设计及主要尺寸计算 一结构设计 二叶轮结构型式的确定 三叶轮轮毂直径 四叶轮进口直径 五叶轮外径的计算 六叶轮出口宽度的计算 七叶片数的计算和选择 八精算叶轮外径（第一次） 九精算叶轮外径（第二次 ） 十叶轮出口速度 十一叶轮进口速度 第五 章 压出室和吸入室的水力设计 一 二 第六 章 水泵零件的强度计算 一 (一 )壳体壁厚 (二 )强度校核 二 三 （一）叶轮与轴相连处的键 （二）电动机轴与叶轮轴相连处的键 四 （一）盖板强度计算 （二）叶片厚度计算 （三）轮毂强度计算 五 （一） 计算密封力 （二）计算螺栓欲紧力0 （三）强度校核 六 七 （一）连接螺栓的强度校核 （二）连接法兰的强度计算 第七 章 泵的轴封设计计算 （一） 密封端面间液体压力分布规律 （二） 载荷系数和平衡系数 结论 参考文献 外文资料 中文翻译 致谢 泵的概述 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。 一 驱动机通过泵轴带动叶轮旋转产生离心力 ,在离心力作用下 ,液体沿叶片流道被甩向叶轮出口 ,液体经蜗壳收集送入排出管。液体从叶轮获得能量 , 使压力能和速度能均增加 ,并依靠此能量将液体输送到工作地点。 在液体被甩向叶轮出口的同时 ,叶轮入口中 心处形成了低压 , 在吸液罐和叶轮中心处的液体之间就产生了压差 ,吸液罐中的液体在这个压差作用下 ,不断地经吸入管路及泵的吸入室进入叶轮中。 二、离心泵的结构及主要零部件 一台离心泵主要由泵体、叶轮、密封环、旋转轴、轴封箱等部件组成 ,有些离心泵还装有导轮、诱导轮、平衡盘等。 即泵的壳体 ,包括吸入室和压出室。 吸入室 :它的作用是使液体均匀地流进叶轮。 压出室 :它的作用是收集液体 ,并把它送入下级叶轮或导向排出管 ,与此同时降低液体的速度 ,使动能进一步变成压力能。压出室有蜗壳和导叶两种形式。 2叶轮 :它是离心泵内传递能量给液体的唯一元件 ,叶轮用键固定于轴上，随轴由原动机带动旋转 ,通过叶片把原动机的能量传给液体。 叶轮分类 : 按照液体流入分类：单吸叶轮（在叶轮的一侧有一个入口）和双吸叶轮（液体从叶轮的两侧对称地流到叶轮流道中）。 按照液体相对于旋转轴线的流动方向分类：径流式叶轮、轴流式叶轮和混流式叶轮。 按照叶轮的结构形式分类 :闭式叶轮、开式叶轮和半开式叶轮。 3轴 :是传递机械能的重要零件 , 原动机的扭矩通过它传给叶轮。泵轴是泵转子的主要零件，轴上装有叶轮、轴套、平衡盘等零件。 泵轴靠两端轴承支承，在泵中作高速回转，因而泵轴要承载能力大、耐磨、耐腐蚀。泵轴的材料一般选用碳素钢或合金钢并经调质处理。 是安装在转动的叶轮和静止的泵壳（中段和导叶的组合件）之间的密封装置。其作用是通过控制二者之间间隙的方法，增加泵内高低压腔之间液体流动的阻力，减少泄漏。 套是用来保护泵轴的，使之不受腐蚀和磨损。必要时，轴套可以更换。 轴和前后端盖间的填料函装置简称为轴封，主要防止泵中的液体泄漏和空气进入泵中，以达到密封和防止进气引起泵气蚀的目的。 轴封的形式：即带有骨架 的橡胶密封、填料密封和机械密封。 三 即泵在单位时间内排出的液体量 ,通常用体积单位表示 ,符号 Q,单位有 m3/h,m3/s,l/s 等 , 输送单位重量的液体从泵入口处 (泵进口法兰 )到泵出口处 (泵出口法兰 ),其能量的增值 ,用 H 表示 ,单位为 m. 泵的转速是泵每分钟旋转的次数 ,用 N 来表示。电机转速 N 一般在 2900 转 /分左右。 离心泵的汽蚀余量是表示泵的性能的主要参数 , 用符号 示。 泵的输入功率为轴功率 P,也就是电动机的输出功率。泵的输出功率为有效功率。 四、泵内能量损失 泵从原动机获得的机械能，只有一部分转换为液体的能量，而另一部分则由于泵内消耗而损失。泵内所有损失可分为以下几项： 由液体在泵内的冲击、涡流和表面摩擦造成的。冲击和涡流损失是由于液流改变方向所产生的。液体流经所接触的流道总会出现表面摩擦，由此而产生的能量损失主要取决于流道的长短、大小、形状、表面粗糙度，以及液体的流速和特性。 容积损失是已经得到能量的液 体有一部分在泵内窜流和向外漏失的结果。泵的容积效率v一般为 0 930 98。改善密封环及密封结构，可降低漏失量，提高容积效率。 机械损失指叶轮盖板侧面与泵壳内液体间的摩擦损失，即圆盘损失，以及泵轴在盘根、轴承及平衡装置等机械部件运动时的摩擦损失，一般以前者为主。 五、 泵的变速 一台离心泵 ,当它的转速改变时 ,其额定流量、扬程和轴功率都将按一定比例关系发生改变。目前 , 采用变频调速电机来实现离心泵的变速 ,是一条新的重要的节能途径。 2121 22121 32121 式中 ,Q、 H、 N 泵的额定流量、扬程和轴功率 下标 1,2 分别表示不同的转速 n 转速 六、 离心泵的比转数 比转数是由相似定律导出的综合性参数，它是工况的函数，对一台泵来说，不同的工况就有不同的比转数，为了便于对不同类型泵的性能与结构进行比较，应用最佳工况（最高效率点）的比转数来代表这台泵。 在选泵时，可根据工作需要的 Q、 H 和结合电机的转速，计算出致确定泵的类型。当 30一般采用容积式泵 , 当 30则采用离心泵、混流泵、轴流泵等。 七、离心泵的汽蚀与吸入特性 泵所输送介质的液体状态和气体是能够相互转化的，转化的条件就是压力和温度。在一定温度下，液体开始汽化的临界压力为汽化压力。温度越高，液体的汽化压力越高。泵在运转时，若 其过流部分的局部区域（如叶轮叶片进口稍后的某处），液体的绝对压力下降到所抽送液体当时温度下的汽化压力时，液体便在该处开始汽化，形成气泡（气泡内部的压力约等于汽化压力）。这些气泡随液流向前运动至高压区时，气泡周围的高压液体使气泡急剧地缩小以至凝结。在气泡消失的同时，液体质点以高速填充空穴，发生互相撞击而形成强烈的水击，使过流部件受到腐蚀和破坏。上述过程称为汽蚀。 (1) (2)当汽蚀发展到一定程度时 , 汽泡大量产生 ,会堵塞流道 ,使泵的流量、扬程、效率等均明显下降。 (3)主要是在叶片入口附近金属的疲劳剥蚀。 (1)叶片入口处的最低液流压力温度下液体的汽化压力 (2)泵进口处（位置水头为零）液体具有的全水头减去汽化压力水头净剩的值，用 (3)需的汽蚀余量 :液流从泵入口到叶轮内最低压力点 用 示。 (4). 泵不汽蚀 泵开始汽蚀 泵严重汽蚀 (5)为了保证其安全运行而不发生汽蚀 ,对于泵的必须汽蚀余量还应加一个安全裕量 ,于是 ,泵的允许汽蚀余量为 : 高离心泵抗汽蚀性能的方法有 : (1)降低 属机泵设计问题。 (2)最主要最常用的方法是采用灌注头吸入装置 . 此外，尽量减少吸入管路阻力损失，降低液体的饱和蒸汽压，即在设计吸入管路时尽可能选用管径大些，长度短些，弯头和阀门少些，输送液体的温度尽可能低些等措施，都可提高装置的有效气蚀余量。 (1)叶轮前后两侧因流体压力分布情况不同 (轮盖侧压力低 , 轮盘压力高 )引起的轴向力 方向为自叶轮背侧指向叶轮入口。 流体流入和流出叶轮的方向和速度不同而产生的动反力 方向与 反 ,所以总轴向力 A=向一 般与 同(一般 小 )。 (2)采用双吸式叶轮 :叶轮两侧对称 ,流体从两端吸入 ,轴向力自动抵消而达到平衡。 开平衡孔或装平衡管 : A:在叶轮轮盘上相对于吸入口处开几个平衡孔。 B:为避免开平衡孔后 ,因主流受扰动而增加水力损失 , 可设平衡管代替平衡孔 ,即采用一小管引入口压力至轮盘背侧。 采用平衡叶片 :在叶轮盘背面铸几条径向筋片 , 筋片带动叶轮背面间隙内的流体加速旋转 ,增大离心力 , 从而使叶轮背面压力显著降低。 利用止推轴承承受轴向力。一般小型的单吸泵中止推轴承可 以承受全部的轴向力，防止泵轴窜动。 八、 双吸水泵的拆装 (一 )解体步骤 1、分离泵壳 (1) 拆除联轴器销子，将水泵与电机脱离。 (2) 拆下泵结合面螺栓及销子，使泵盖与下部的泵体分离，然后把填料压盖卸下。 (3) 拆开与系统有连接的管路 (如空气管、密封水管等 )，并用布包好管接头，以防止落入杂物。 2、吊出泵盖 检查上述工作已完成后，即可吊下泵盖。起吊时应平稳，并注意不要与其它部件碰磨。 3、吊转子 (1) 将两侧轴承体压盖松下并脱开。 (2) 用钢丝绳拴在转子两端的填料压盖处起吊，要保持平稳、安全。转子吊 出后应放在专用的支架上，并放置牢靠。 4、转子的拆卸 (1) 将泵侧联轴器拆下，妥善保管好连接键。 (2) 松开两侧轴承体端盖并把轴承体取下，然后依次拆下轴承紧固螺母、轴承、轴承端盖及挡水圈。 (3) 将密封环、填料压盖、水封环、填料套等取下，并检查其磨损或腐蚀的情况。 (4) 松开两侧的轴套螺母，取下轴套并检查其磨损情况，必要时予以更换。 (5) 检查叶轮磨损和汽蚀的情况，若能继续使用，则不必将其拆下。如确需卸下时，要用专门的拉力工具边加热边拆卸，以免损伤泵轴。 (二 )装配顺序 1、转子组装 (1) 叶轮 应装在轴的正确位置上，不能偏向一侧，否则会造成与泵壳的轴向间隙不均而产生摩擦。 (2) 装上轴套并拧紧轴套螺母。为防止水顺轴漏出，在轴套与螺母间要用密封胶圈填塞。组装后应保证胶圈被轴套螺母压紧且螺母与轴套已靠紧。 (3) 将密封环、填料套、水封环、填料压盖及挡水圈装在轴上。 (4) 装上轴承端盖和轴承，拧紧轴承螺母，然后装上轴承体并将轴承体和轴承端盖紧固。 (5) 装上联轴器。 2、吊入转子 (1) 将前述装好的转子组件平稳地吊入泵体内。 (2) 将密封环就位后，盘动转子，观察密封环有无摩擦，应调整密封环直 到盘动转子轻快为止。 3、扣泵盖 将泵盖扣上后，紧固泵结合面螺栓及两侧的轴承体压盖。然后，盘动转子看是否与以前有所不同，若没有明显异常，即可将空气管、密封水管等连接上，把填料加好，接着，就可以进行对联轴器找正了。 (三 )决定泵壳结合面垫的厚度 叶轮密封环在大修后没有变动，那么泵壳结合面的垫就取原来的厚度即可；如果密封环向上有抬高，泵结合面垫的厚度就要用压铅丝的方法来测量了。通常，泵盖对叶轮密封环的紧力为 0 垫做好后，两面均应涂上黑铅粉后再铺在泵结合面上。注意所涂铅粉必须纯净，不能有渣块。在填 料涵处，垫要做得格外细心，一定要使垫与填料涵处的边缘平齐。垫如果不合适，就会使填料密封不住而大量漏水，造成返工 . 九 、 离心泵的操作方法 (1)电机检修后，在连接联轴器前，先检查电机的转动方向是否正确。 (2)检查泵出入口管线及附属管线，法兰，阀门安装是否符合要求，地脚螺栓及地线是否良好，联轴器是否装好。 (3)盘车检查，转动是否正常。 (4)检查润滑油油位是否正常，无油加油，并检查润滑油（脂）的油质性质。 (5)打开各冷却水阀门，并检查管线是否 畅通。注意冷却水不宜过大或过小，过大会造成浪费，过小则冷却效果差。一般冷却水流成线状即可。 (6)打开泵的入口阀，关闭泵的出口阀，并打开压力表手阀。 (7)检查机泵的密封状况及油封的开度。 注意：热油泵在启动前要均匀预热。 (1)全开入口阀，关闭出口阀，启动电机。 (2)当泵出口压力大于操作压力时，检查各部运转正常，逐渐打开出口阀。 (3)启动电机时，若启动不起来或有异常声音时，应立刻切断电源检查，消除故障后方可启动。 (4)启动时，注意人不要面向联轴器，以防飞出伤人。 (1)慢慢关闭泵的出口阀。 (2)切断电机的电源。 (3)关闭压力表手阀。 (4)停车后，不能马上停冷却水，应泵的温度的降到 80 度以下方可停水。 (5)根据需要，关闭入口阀，泵体放空。 (1)离心泵在运转时避免空转。 (2)避免在关闭出口阀时长时间运转。 (3)严禁用水冲电机。 (4)离心泵要在关闭出口阀的情况下启动。 s he is is of in s s s is to s of , is to to s of he to of is to in to is to in in s s in s by so on to be so 1. s is to in in it or at to 2. It is in on by to s to (in s an s Is to in s to s 3. Is s to is s on is so on on in in a to be to be s or 4. Is in s It is is in 5. is to it to 6. s to in s in to s 7. s . in of of , m3/h, m3/s, l/s so 2. s (to s , is m. 3. s is of . N 900 n/ 4. s is s s 5. s is , is s s is a to in In 1. by in to is by s as as of 2. to a to in s v 3. to as as so on s . s A to At to s is a 2. 2121 22121 32121 In Q, H, s he ,2 s to is by of it is to a to of on to s to , H s ns s At 30at 30so s s is is is if at in to to to to to by to is 2. (1). (2). is to s up s so on to (3). to s Is 3. s (1). (5). a to be to a s 4. to (1). I is (2). In as as as as as as so on 5. 1). is 1, in 2 s 1 =is 1 2 is (2). or A: in B: to is to an to at of at of in to to , at of to in to s 1、 (1) is (2) (3) so to 2, to up be do 3、 (1) (2) to up in is is on 4、 s (1) of (2) in (3) so on or (4) to (5)if to it to If to up in to (1、 (1) to in be to s (2) In to to or to or by is on (3) to on (4) is (5) 2、 (1) To in 2) is to to 3、 to if so on on to (s s If s to to to to s in to be in If is s 1. (1) s to be (2) to to be (3) (4) is (5) on to be or be of (6) of s s on (7) s 2. s (1) (2), is on on (3) if or (4) to to by 3. to (1) to s (2) s (3) (4) s 0 (5) to 4. (1) (2) (3) (4) in in s to 毕业设计（论文）说明书 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 毕业设计（论文）说明书 2 is it be of of to a of we is of a is a of of In on to to be so to 业设计（论文）说明书 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。 毕业设计（论文）说明书 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 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。 毕业设计（论文）说明书 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, 毕业设计（论文）说明书 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 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 毕业设计（论文）说明书 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）； 毕业设计（论文）说明书 8 流部件的磨损加快，机组的振动、噪声变大； 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 毕业设计（论文）说明书 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 （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毕业设计（论文）说明书 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 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 ) 毕业设计（论文）说明书 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 则毕业设计（论文）说明书 12 32 9 0 929 （ 3）水平总的受力 : 0 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 62598 83299 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毕业设计（论文）说明书 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 234 332211 52 2222 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： 毕业设计（论文）说明书 14 266 37 2211 10 3 2 222212 在电动机 中间截面处： 22223 b 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毕业设计（论文）说明书 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 文）说明书 16 二 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毕业设计（论文）说明书 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 毕业设计（论文）说明书 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 : 0 3 垂直总的受力 : 03 （ 4）计算水平面支承反力： 87 0 2 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： 毕业设计（论文）说明书 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。 毕业设计（论文）说明书 20 水 平 面 弯 矩 3F 1F 3F 1F 3027?27?3014880100?90?45 ?55毕业设计（论文）说明书 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，减振性毕业设计（论文）说明书 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 毕业设计（论文）说明书 23 根据叶轮轮毂直径应取 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 3 016081 2222 取 00五叶轮外径的计算 毕业设计（论文）说明书 24 3213212 s 取 062 六叶轮出口宽度的计算 3653652 2 9 003 6 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 毕业设计（论文）说明书 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 毕业设计（论文）说明书 26 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。 毕业设计（论文）说明书 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 毕业设计（论文）说明书 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 毕业设计（论文）说明书 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 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。 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。 毕业设计（论文）说明书 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： 毕业设计（论文）说明书 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
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