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压缩包内含CAD图纸和三维建模及说明书,咨询Q 197216396 或 11970985目录摘要ABSTRACT1 绪论11.1 研究背景及意义11.2 螺旋离心泵概述11.3 螺旋离心泵的国内外研究形状32 总体设计52.1 设计要求52.2 方案的确定52.3 原动机的选择62.4 水力设计73 主要零件的设计与选择计算83.1 叶轮设计83.2 泵轴的设计163.2 压水室的设计173.4 主要通用零部件的选择194 主要零件的强度计算214.1 泵体的强度计算214.2 叶轮强度计算214.3 泵轴的强度校核224.4 键的校核234.5 轴承的校核245 三维建模256 环保分析28总结29参 考 文 献30附录 1：外文原文32附录 2：外文翻译36致谢40摘要螺旋离心泵在国民的生产与生活中有着广泛的应用以及重要的意义，它涉及于国民经济的方方面面，如：渔业、排水、制糖、冶金等等。采取固液两种状态的流体的相关研究对叶轮等重要部分进行了水力设计。整篇文章始于结构的相关构造，分别进行了叶片、压水室、进水室的设计，重要零件的选择以及离心泵主要构件的强度计算。设计过程中充分考虑实际生产使用中所可能出现的问题， 后根据问题对各零件的位置、形状及结构进行合理的设计。本文设计的螺旋离心泵可以实现固液两种状态的流体的运输。与其他类型的泵相比， 其功率曲线平坦;良好的调节性能;泵的吸入性能好;具有优良的抗汽蚀性能;还可输送油 水混合物而不致乳化等优点，可以广泛运用到现代化生产中去。首先，通过对螺旋离心 泵的现况及类型原理进行了分析并拟定设计方案；接着，对主要零件包括，叶轮、泵壳、 泵轴和通用件等进行了设计与选择计算；然后，对主要零部件的强度进行了校核；最后， 绘制系统 2D 装配图和主要零件图并进行 3D 造型设计。关键词固液两相流体;螺旋离心泵;结构设计;叶轮IVABSTRACTScrew centrifugal pump in the national production and life has been widely used and important sense, it involves all aspects of our national economy, such as: fishing, drainage, sugar, metallurgy and so on.Take the solid-liquid two states of fluid related research on the important parts such as impeller hydraulic design.Entire article begins with the structure of the related structure, separately carried on the blade, the pressurized water chamber, the design of the inlet chamber, the choice of important parts and the strength calculation of centrifugal pump main components.Design process fully consider the possible problems in the use of actual production, according to the problems on the parts after the location, shape and structure of reasonable design.In this paper, design of screw centrifugal pump can realize solid-liquid two status of transportation of the fluid.Compared with other types of pump, the power curve flat;Good regulation performance;Pump inhalation can be good;It has excellent resistance to cavitation performance;Can also transport oil-water mixture without emulsification etc, and can be widely used in the modern production. First of all, through the analysis of the current situation and type of the screw centrifugal pump, the design scheme is proposed. Then, the main parts include the design and selection of the main parts, such as impeller, pump casing, pump shaft and general parts, and then check the strength of the main parts. Finally, the 2D assembly drawings and the main parts of the system are designed.Key words: Solid - liquid two - phase fluid; spiral centrifugal pump;structural design; impelle螺旋离心泵结构设计1 绪论1.1 研究背景及意义螺旋离心泵在我们的日常生产生活以及研究中有着不可或缺的地位，如输送混合有固体物质的液体，它是一种新型泵，相比起其他普通的泵，螺旋离心泵可以实现真正意义上的不堵塞，是一种不会堵塞的泵。所以其应用范围之广泛，有着重要的研究价值及意义。一般的无堵塞离心泵在运输纤维状的物质时，纤维状的物质常常会因为附着在叶轮的叶片上而导致阻塞，造成运输故障。而螺旋离心泵因为有螺旋形状的叶轮则不会有这一情况，这样的叶轮会使各种输送物避免在进出口造成堵塞并且顺利通过，从而避免了许多机械故障。另外，螺旋离心泵在输送固体物质时，完全可以避免撞击泵内的任何部位，从而避免了损伤。既可以保证输送的物质不被破坏，保持原来的物理状态，又可以有效的保护其内部不因为各种物质的撞击而遭到破坏。能够低成本平稳运行、拥有高自吸能力、无过载区域及有着小巧的结构。因为生产要求的增高，泵的运送领域越发的广，如：泥浆、灰渣矿石、粮食、纸浆等等。输送这类物质要求了泵的许多特性，如无堵塞与耐磨损特性。普通的离心泵与螺旋泵相联合产生了螺旋离心泵,它可以广泛运用于各种各样的建设中去,输送含有大量固态物体的流体。它的开式叶轮中有一到两片螺旋形叶片可以防止堵塞，让填充物顺利流动。螺旋离心泵的设计生产在我国开始较晚，与欧洲等国家相比有一些距离。我国第一台螺旋离心泵 LLB 型螺旋离心泵直到上世纪八十年代才完成制作。即使如此，经过众多专家的努力，各种新产品已经研发成功，广泛地被运用到了生产生活中。1.2 螺旋离心泵概述1.2.1 结构特点及工作原理 图中所示即为基本结构。在生产工作中，叶轮的螺旋形状做到了容积泵的作用，将进入吸入室中的输送物沿路径送入离心的部门，最后再进行排出，起到了输送的作用。螺旋离心泵相比起普通的泵有着许多的优点，比如：螺旋离心泵的效率相对其他的要高、腐蚀没有那么严重所以他的使用寿命相对较长、对于固液两相流体，螺旋离心泵不易造成堵塞、能够柔和输送介质从而保护介质的各项性能不被破坏等等。- 9 -图 1.1 螺旋离心泵结构 螺旋离心泵的优点：（1） 无堵塞性能好；（2） 无损性能好；（3） 效率高，而且高效区宽广；（4） 功率曲线平坦；（5） 良好的调节性能；（6） 泵的吸入性能好；（7） 具有优良的抗气蚀性能；（8） 腐蚀小，过流部件寿命长；（9） 理想的抗噪特性。特性： （1）无堵塞性能 （2）柔和输送介质：这一优点适用在以下领域：运送容易受到损害的物体，使其可以保留原有的状态，避免它的物理性质遭到破坏。悬浮的纤维，不会被拧绞或缠绕。 （3） 运行曲线较为完美：功率曲线平稳，整个泵没有超过载荷的地方；转速很快，体积较小；效率较高，其运行所需要的花费较低；能够平稳安全的作业。（4） 高固含量介质处理能力。 1.2.2 螺旋离心泵的主要零部件 螺旋离心泵中的主要过流部件：压水室、叶轮和吸水室。吸水室处在最前方，它的作用是将输送的物质吸入并送进叶轮中。并且吸水室有三种不同的形式。螺旋离心泵结构设计吸水室之后是泵体，它将叶轮包裹在内，这一部分也是整个泵的最重要的部分，由叶片及泵盖组成。最后一部分为压水室，它将从叶轮导出的输送物收集起来，使其进入排出的管道。泵的类型：（1） 积式泵（2） 叶片式泵（动力式泵）（3） 其它类型泵1.3 国内与国外的研究现状1.3.1 国外研究现状 总体来看，对比国内，国外对螺旋离心泵的研究，很明显国外对其的研究开始的较早，相关成果较多。从相关各类文献资料及相关报道可以看出，日本及欧美地区对于螺旋离心泵的研究较多，并进行了各种各样大量的实验。所形成的研究体系较为健全，对螺旋离心泵的各项指标均有研究。相比之下，国内所做的研究较少，体系不够完整。但通过近几年的众多学者的研究，国内对螺旋离心泵的研究逐步加深，可见其逐步追赶上了其他发达国家的研究的水平。田中和博等人将螺旋离心泵的外壳制成透明的以便对其进行观察研究，并且用其输送粘度很高的物质，最后他发现里面许多地方都出现了大量的回流的现象。峰村等人为了对内部流动进行了三维的计算而使用有限元的方法,并且研究出了气泡等物质在泵内的情况。螺旋离心泵的蜗壳与叶轮的相互作用的问题被韩海、田中等人加以考虑，他们对蜗壳与叶轮的内部的流动通过有限体积的方法进行了数值的模拟，最终研究出采用数值的方法的结果与实际结果更为相同。 1.3.2 国内研究现状 将近 21 世纪的时候，国内才对螺旋离心泵开展了研究工作，相比其他国家，其研究时间较短，任务较重。郭天恩等针对同样型号的螺旋离心泵的可通行及各项性能指标进行了实验研究，得出了对该型号的螺旋离心泵的改进措施以及优缺点。赵天成等人为固体与液体同时流动的物质的最小速度总结出了确定的规则，总结出了输送固体与液体同时流动的物质的泵在最经济的情况下的最佳浓度范围。荣生与关醒凡对如何确定螺旋离心泵的相关几何参数制作出了一系列的相关算法，为以后的生产设计做出了巨大的贡献，方便了设计研究。不但如此，他们还用其他的方法来对叶轮进行设计，大大帮助了产品的设计；陈宏勋与朱荣生认为与一般的离心泵一样，叶轮是整个设计的最重要的部分，并且设计中的重中之重则是确定其结构的参数与性能的参数之间的确定关系，他们使用了几种方式对其进行了确定，并在此基础上提出这些结构参数的确定方法；刘自贵及其他几位研究人员对国外的相关研究情况与他们所做出的相关结果进行了介绍，设计出了实用的方法；陈仰吾通过对 80LLW 型的螺旋离心泵吸水室，排水室等多部位的实验结果进行了研究，总结归纳出了关于螺旋离心泵内部的流动特征。王家斌等人对该种泵如何实现静平衡进行了介绍，通过实践也证明了在哪种阶段实用该方法最为简单有效。2 总体设计2.1 设计要求螺旋离心泵的主要参数如下：（1）出口：80mm；（2）入口：125mm；（3）流量：90m3/h；（4）扬程：H=15m；（5）转速：1450r/min；（6）轴功率：6.33kW。2.2 方案的确定主要方案：（1） 设计上以国际标准的 IS 泵为基型（2） 采用单级单吸悬臂卧式结构；（3） 叶片为空间对数螺旋线的线型；（4） 装有三维螺旋叶片的叶轮。结构上主要有三大部分组成： 泵头泵头分为：（1） 泵体（2） 泵盖且叶轮的直径比前盖板与后盖板的直径都要小，其主体为具有三维螺旋叶片的叶轮。其后盖板的背叶片可以降低泄漏率，增长其的使用期限。轴封填料型，因为其具有以下优点：（1） 维修方便（2） 结构简单缺点：需要配备轴封水和供应该物质的泵。传动组成包括：（1） 托架（2） 轴承组件传动的功率不一致而选择单列向心圆锥轴承，并且两边有端盖用来密封，并且安装密封圈来防止各种污染物进入轴承中，采用干油来润滑，通过多项措施来保证轴承的安全运行以及较长的使用寿命。2.3 原动机的选择根据生活中的使用要求，因为螺旋离心泵在实际生产使用中常常需要在户外进行作业，而在这种情况下一般不方便找到电源，因此为柴油机。转速为n = 2200 r / min ，泵的转速为n = 1450 r / min ，所以传动比为n / n = 2200 /1450 = 1.52 。泵输出功率：Ne = Sm QH m367（2.1）2.65 103 90 15=367= 7.5KW泵输入功率: N = Neh（2.2）= 7.50.65= 11.54 KW柴油机功率：N = N0h（2.3）1= 11.540.96= 12.02 KW（上面各式中， Sm 为介质密度；H m 为扬程； Q 为流量；h 为泵的效率；h1 为V 带的传动效率）综上所述：选择柴油机转速为n = 2200 r / min功率为12 KW2.4 水力设计比转数：ns =（2.4）故：ns =沉降层速度： vSB = FL= 115.244（2.5）=1.38= 2 . 8 4 m入口速度： v1= Q =A903.14 0.052（2.6）出口速度：= 2 . 8 3 mv2 = v1 = 2.83(m / s)Q v1 = v2 vSB因此 此设计部分满足要求。进口直径： DS = 125mm (标准)出口直径： Dd= 80mm （标准）(上面各式中， Q 为流量； n 为转速； H 为扬程；)3 零件的设计与计算3.1 叶轮设计目前渣浆泵叶轮叶片型线设计中，比较广泛地采用对数螺旋线。本次的叶轮设计是以劳学苏以及何希杰提出的螺旋离心泵叶轮叶片工作面和负压面空间曲线方程为依据进行的设计，叶轮叶片型线为对数螺旋线。3.1.1 叶轮主要参数的确定 （1） 最大外径图 3.1 叶轮轴面投影图 2 maxsq2 maxD：D= k (n / 100) -0.168 D（3.1）Dq =0.0 2 k = 10 12.5D2 m a = k (115.244 /100)-0.168 0.025 = 0.238 0.298m则 D2 max = 260 mm螺旋离心泵结构设计（2）出口宽度b2 ：b =ns0.533 115.2440.5323 ()100 Dq =()100 0.025 = 80.86mm则 b2 = 80mm（3） 出口直径 D1 ：又知：K1 = 3.56.5 （3.2） D1 = K1 = 0.7 3 6 0.1 6 m1 则 D1 = 80mm（4） 轮毂直径dh ：d3 = 19.96 + 0.07 n = 28mm（3.3）（5） 轴向长度 L： (1.24 + 0.23 ns100) r2 max=（1.24 + 0.23 115.244）130 = 159.66mm100（3.4）则 L = 195mm（6） 轮缘侧圆弧半径 R1 ： R1 52.28+0.91 ns（3.5）则： R1 = 160mm（7） 轮毂侧圆弧半径 R2 ：R2 = 73.4 + 1.29 ns =222.1（3.6）则 R2 = 220mm（8） 轮毂侧圆弧半径 R3 ：R3 = 60 90mm- 12 -则 R3 = 70mm（9） 轮缘侧叶片倾角a 1 ：a 1 nsa 1 =45.53 o（3.7）则 a 1 = 45 o（10） 轮毂侧叶片倾角a 2 ：a 2 =57.1-0.1 ns =45.59 o（3.8）则a 2 = 45（11） 出口倾角a 3 ：a 3 =7.79 ln ns - 24.03 =7.79 ln 115.244 - 24.03 =12.96o（3.9）则a 3 = 13（12） 出口最小直径 D2 min ：D2 min = D2 max - 2b2 tga 3 =189.46（3.10） 则 D2 min =190mm（13） 各段轴向长度 L1 L4 ：L1 =（0.050.08）L=7.7515.6（作图在范围内）取 L1=8.59（mm）L2=（0.20.4）L=3978取 L2 =60（mm）L3 =（0.60.8）L=117156取 L3=140（mm）螺旋离心泵结构设计（14） 侧叶片出口安放角b 2sh ：2shb= tg -1u（3.11）2shV2m(1 - K sh )V2m = K 2m K= 0.0 4 8 ( ns )0.2 = 0.0 4 9 32m1 0 0 u2sh = pD2 max n / 60 = 3.14 260 1450 / 60K shns= 0.8 2 (6 ) -0.177= 0.8 0 5则b= tg -1 0.04938 1 0 0 2 9.8 13=11.60 o2sh19.7297 (1 - 0.8055)（15）侧叶片出口安放角b= tg -1b 2hu ：V2m（3.12）2huu2hu(1 - Khu )u= pD2 min n = 3.14 190 1450 2uhK hu60= 0.848( ns10060) -0.164 则： b= tg -1 0.04938 2 9.8 13 2hu14.42 (1 - 0.789)（16） 进口安放角b1sh , b1hu ：b1sh= 12 o 18o 取b1sh= 15ob1hu = 60 o 75o 取b1hu = 65o（17） 出口叶片包角jex ：jex= 156.59（ns100) -0.43 =147.68（3.13）取jex = 150 o（18） 轮缘螺线起点处圆弧半径 R0 ：R0 =0.63 ns - 4.17 =0=68.44则 ： R0 = 70mm（19） 轮毂侧叶片包角j hu ：j hu = 821.17 - 1.42 ns =657.525 o（3.14）则j hu =658 o（20） 侧叶片包角j sh ：j sh = 652 - 1.02ns = 534.451 （3.15）则（21） 叶轮曲面螺线j sh =535 o（a） a1a2 曲面螺线：公式：r = (1 bq )r0z = (1 bq )z0(z0 , r0 )为a1点坐标(115,130)根据边界条件，以o点为坐标原点得a1a2 空间曲线方程为：（3.16）r = 130（1 - 0.00163 ） z = 1 1（51 - 0.0 0 1 63） = 0o 135 o( =135 o时, r = 101.34z = 86.34 )(b) a2 a3 空间曲线螺线:q a 2 和q a3 为两端点所相应的螺线转角，在a2 a3 上用一个点 p(z, r) 且转角为q ， 则三者可相互建立起关系，且关系如下： - 14 -Z = Z- Z z 2 - Za3 (q- q )q- qa 2a 2a 2a3（3.17）r = (R + D1 ) -2以o点为坐标原点得a2 a3 空间曲线方程为：Z = 1 1 .54 8- 0.2 1 q6 r = 2 0 .62 4-（c） a1b1 曲面螺线方程：Z = 115 - q 80150r = 130 + q 80 tg12o150q = 1 3 5o 5 3 5oq = 0o - 1 5 0o（3.18）（3.19）（d） b1b2 曲面螺线方程：Z = 169.23 - 0.172qr = 146.81 -q = -150 o - 100 o（3.20）（e） b2 b3 曲面螺线方程：r = 99.81 - 0.006q Z = 186.411 - 0.0 0 q6q = -100 o 86 o（3.21）（f） b3b4 曲面螺线方程：Z = 150.85 - 0.184qr = 229.31 -q = 86 o 5 2 0o（3.22）表 3.1 轮缘侧曲面螺线（部分）值 表 3.2 出口段螺线（部分）值 表 3.3 轮毂侧曲面螺线（部分）值 （22） 叶片螺线平面图由上述结果，可绘制叶片螺线。总有 16 轴面，其两两的夹角为 。当Z = 0 时，叶片在平面上的投影如图：图 3.2 空间螺线在平面上的投影图 （23） 厚度计算采用铸造的方法，对于铸铁叶轮，最薄处应该为 毫米。材料选用 MT-4，叶片的厚度（ ）：- 19 -S = KD2 m a 5 0.26 + 1+ 1 = 5.687 （3.23）S = 6mm(上述式中，D2 max 为叶轮的外径；K 为经验系数且可查的为 5；Z 为叶片的数量为 1；H位扬程)3.1.2 背叶片的设计 被叶片的几何参数正是由它的减压的程度所决定的。其减压后所剩余的压头 H SR 可由下列公式求出：H= H- 1 ( n ) 2(D 2 2 max - D 2 R ) + ( S2 + 2t ) 2 (D 2 R - D 2 S ) （3.24）SRd286 1000S2 + t因此：13 - 11450)2(262 -192 ) + (5 + 2 1 2 (192 - 82 )H SR （ ）286(10005 +1 )H SR （ ）减压以后所剩的压头 ，则剩下的压头为 。（上述式中， n 为转速且为1450 r / min ； Hd 为泵腔的压头的米数且 H 0 = 0.15H 、Hd = (1 + 0.15)H ； D2 max 为叶轮的外径且 D2 max = 27cm ； S 2 为背叶片的宽度； DR 为背叶片的外径且 DR = D2 min = 19cm ； DS 为背叶片的内径； t 为涡室与背叶片之间的间隙）3.2 泵轴的设计（1） P2 为泵轴的功率、T2 为转矩、n2 为转速P2 = 6.33kw ， n2 = 1450 r / min ， T2 = 445.14 N mm（2） 确定轴的最小直径P由d C 3 可得出。n45 钢作为材料，并调质处理。取C = 112 ，则：d3 112= 30.5mm （3.25）联轴器的计算转矩Tca= K A T2 ，取 K A = 1.05 。Tca = K A T3 = 1.1 451.41 = 496.6N m 型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为630 N / m 。半联轴器的孔径为32mm ，取d1 = 32mm ，长度为 L = 62mm ，与轴配合的长度 L1 = 60mm 。（3） 轴各段直径和长度（a）轴段的左端需制作出轴肩来满足定位的要求，h 0.07d ，h = 3则d2 = 40mm 、L2 = 37mm 。(b) 选用深沟球轴承。根据d2 = 40mm ，选取 0 基本游隙组，6308 的标准精度，d D T = 40mm 80mm 18 ， d2 = d4 = 40mm ，因为还需要有档油环，l4=73mm4，轴肩定位，轴肩的高度为h 0.07d ，取h = 3.5 ，综上，取d = 48mm 。(c) 安装叶轮处的轴的直径d5 = 35mm ；取l5 = 138mm 。左端通过轴套进行定位，右端使用轴肩定位。（4） 轴上零件的周向定位键：联接联轴器b h l = 10mm 8mm 70mm联接圆柱叶轮b h l = 10mm 8mm 90mm3.3 压水室的设计3.3.1 涡形体各个断面面积中的平均速度v3 v3 = k3(3.26)n ， 则 ； H = 15ms。v3 ， 取 v3 隔舌安放角为 ，6 个断面，各处的流量为：q = a360Q = 20(3.27)jFf = j13.3.2 舌角a3 atg -1 vm3(3.28)a3a2vu 2 (3.29)vu 2 =gHtu2 (3.30)a3a2tg -1 vm3vu 2= 38b3 ； b2 （ 涡 形 体 的 宽 ） （3.31）b实际 33.3.3 基圆直径 D3 基圆直径：D3 = (1.03 - 1.08)D2 = 350 - 367.2mm实际： D3 = 360 mm （3.32） 3.3.4 叶片厚度的确定 x 0.4D1x 0.4200x 80xD的数值越低越好，则 x = 20mm1l = 90ob = 40oe = 20e = 2470s = de = 20 （3.33）Su =scos b=4cos 40o= 5.2（3.34）S = d= dmcosj=(3.35)Sr = Sm sin e = 1.8 mm(3.36) （上式中，e 为轴面流线与水平的夹角；Sm 为轴面的垂直方向上的厚度；Su 为圆周的厚度；Sr 为径向上的厚度）3.4 主要通用零部件的选择3.4.1 轴封结构的选择 S = (1.4 - 1.8)= 10mm（3.37）当液体压力 P 10MPa 时H = (5 - 7)S = 60mm （3.38） h =（6 - 3）S = 60mmb =（1 - 0.5）S = 8mm（3.39）（3.40）d = (0.8 1.0)d=9 mm（3.41）取d = 7mm3.4.2 轴承部件的选择 滚动轴承的优点：（1） 轴承磨损小（2） 轴或转子不会因轴承磨损而下沉过多（3） 间隙小，能保证轴的对中性（4） 维修方便（5） 互换性好（6） 启动力矩小（7） 磨损系数小滚动轴承的缺点：担负冲击的能力较差容易产生噪音安装要求比较高。总之，滚动轴承在各种机械中广泛被使用。在设计中，对于轴承的要求是必须能够承受住径向和轴向力的同时施压，所以向心推力轴承是最适合的，最终选定单列圆锥滚子轴承。想要轴承能够正常工作，必须保证轴承的润滑。常规的情况下，被输送的介质在 0 以下，转速在 2900r/min 以下的泵，可以使用脂润滑，此次设计的转速为 ， 使用温度为常温，因此选用脂润滑，并且选用锂基润滑脂 的 2 # 或 3 # 。选择 61309/P6 型号的深沟球轴承（GB276-64）。尺寸：轴径 d = 45mm，D =100mm，B = 25mm 安装尺寸：D1 =54 mm，D3=90mm重量：0.83kg使用 型号的双列向心球面球轴承（ ） 尺寸：轴径 d = 45mm，D =100mm，B = 36mm安装尺寸：D1=55mm，D3=90mm 重量：1.25kg3.4.3 联轴器的选择由于直径为40mm 则使用用弹性套柱销联轴器，其各项参数为- 29 -L = 112mm、D = 160mm、A = 45mm，重10.36kg 。4 主要零件的强度计算4.1 泵体的强度计算涡室在离心泵中，是一个比较大的零件，并且要受到液体的巨大压力。因此，它必须具有足够的刚度与强度。S = Scg Hs （4.1）sS= 1545 + 0.0084n+ 7.2 =1545+ 0.0084 115.244 + 7.2 =21.57ncgs115.244S= 21.57 15200=0.58cm选用MT - 4 ，壁厚为8mm（上述式中，s 为许用应力， S 为涡室的厚度； Scg 为涡室的当量壁厚）4.2 叶轮强度计算4.2.1 盖板强度计算盖板所受力越大，该部位的半径就应该越小。2d = 0.825 pu 2 d （4.2）d = dr w 2 (D2 - D2 )x2 e1212d 4 （4.3） 式中：r 为材料的宽度；d 为许用应力， 铜的d =选取 ZG1Cr13，d s = 392266 KPa。d s3 - 4；d s 为材料的屈服极限；ad = 0.825 780018.92 = 2299 d = (130755 - 98066)kpd =78001522 (0.2482 - 0.22 )x0.052.718282 98066 44.2.2 叶片厚度计算s = AD （4.4） 式中：H 为单级扬程；Z 为叶片数；D2 为叶片外径；A 是系数S=5 0.248 S = 5 = 3.4mmS=4mm。4.2.3 轮毂强度计算F = p (D41- Dh)rgkHi （4.5）DD = d DEC（4.6） 式中：E 为弹性模数，铸铁 E=1.3106 ，铸铜 E=1.75 106 ，铜 E=1.1106 ；d = 104 rm ug22 = 104 0.0078 9.8(p 0.284 1450)2 =603696.56= 37 MPa因d d 故在n = 1450 时叶轮盖板是安全的。DD = d DEs=371.75 106 66 = 0.014 mmDD 1.0 -1.5d / l = 1.35 。联轴器： d = 40mm, L = 112 mm，D = 130 mm螺栓有n = 4 个，重m = 7.29kg ，直径M10 ，L0=229mm，转动惯量0.043 。4.4 键的校核4.4.1 键的选择M = 47.88N / m d = 40mm （4.10）键： b h = 12 8深度：键l = 50mm ，毂t = 3.3+0.2 ，轴t = 5.0+0.21004.4.2 键联接强度计算剪切应力：t =M0.5dbl安全= 339 Nm（4.11）挤压应力d p =M0.25dbl= 1197 Nm（4.12）可用的挤压应力d p = 1500 1600 N / md p d p，安全。剪切应力：M 0.5dblt 45 号钢的键取t =600Nm。挤压应力M 0.25dhld pd p =1500-1600 Nm。4.5轴承的校核（4.13） （4.14）rorC = 75.2 103 N , C= 92 103 N, e = 0.42Y = 1.4,Y0 = 0.8, N 0 = 4300r / minFrA = 1486 .2NFrB = 615 N螺旋离心泵结构设计附加轴向力：图 4.1 受力分析图 FSA FSB= FrA2Y= FrB2Y= 1486.2 = 531N 2.8= 615.2 = 219.7N2.8轴承轴向力：F = 2350NF + FSB = 2540.7N FSA故轴承 A 被压紧，Fa1 = FSA = 531NFa 2 = FSB + F = 2540.7NFa1 =FrB531615.2= 0.86 e.X B= 0.4 YB= 1.6Fa 2FrA= 2540.7 = 1.7 e.X1486.2A= 0.4 YA= 1.6查表得 f d =1.2当量动载荷：PA = f d ( X A FrA + YA Fa1 ) = 1.2 (0.4 1086.2 + 1.6 531) = 1541NPB = f d ( X B FrB轴承寿命：+ YB Fa 2 ) = 1.2 (0.4 615 + 1.6 2540.7) = 4311NL10h= 16670n( Cr ) =PB1667014500.8 73.2 103(4311) = 17796.7h工作年限为17796.7 = 6.2年。360 85 三维建模三维建模采用 pro-e 软件进行三维制图。pro-e 采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要行选择使用。以下为泵体主要部分：图 5.1 泵 体 图 5.2 吸 水 室 图 5.3 悬 架 图 5.4 泵 盖 图 5.5 端 盖 图 5.6 机 械 密 封 以下为对整个泵的三维建模：以下为各种连接件：图 5.6 装配图 图 5.7 M20 图 5.8 M1235 图 5.10 M1225 图 5.11 M1010 图 5.12 M820 螺旋离心泵结构设计6 环保分析随着科技不断地发展，生活水平虽然不断改善，但环境问题越来越被更多地人所重视，世界各国也为环保制定出越来越严格的法律及措施。环保性能已经成为各个行业的竞争指标之一。 螺旋离心泵离心泵的工作寿命较其他种类的泵来说要长许多，采用可调耐磨内衬:在磨损严重的应用情况下是一种理想选择，当发生磨损之后，只需更换一个内衬即可，无须更换整个外壳不但经济方便，而且大大减低了更换率。 螺线离心泵在工作中会产生一定的噪音，但相对其他形式的泵来说，噪音相对较小。但为了进一步的减少噪音的大小，在使用前应该检查各个零件是否安装正确，有无偏移。并且检查好连接件是否拧紧，然后再开始运作，这样能在一定的程度上减少噪音的大小。 总 结 “螺旋离心泵的结构设计”介绍了一种高效、实用的设计方法。它采用实验和现场运行性能指标都优秀的设计方法和经验公式，本次设计我采用了劳学苏以及何希杰提出的螺旋离心泵叶轮叶片工作面和负压面空间曲线方程为依据的设计方法，叶轮叶片型线为对数螺旋线。从而为设计性能优秀的螺旋离心泵提供了保障。主要方案： 在本次的螺旋离心泵设计中，整体结构采用单级单吸悬臂卧式结构，叶片采用空间对数螺旋线的线型，叶轮为装有三维螺旋叶片的叶轮。并分别对叶轮、泵轴、压水室、主要的通用零部件进行了设计与选择计算，并且对主要零件进行了强度的校核。完成了整体装配图与各个部件的 cad 图以及用 pro-e 绘制的三维图。 参 考 文 献1 丁成伟.离心泵与轴流泵原理与水力设计M.北京：机械工业出版社,1981. 2赵天成,郭自杰.固液两相流泵设计与实验研究J . 排灌机械,1997,16(4):1518. 3郭晓民 , 贾宗漠 . 渣浆泵设计方法的研究总结J . 流体机械,1996, 15(1):1518. 4(波) J.Remisz .渣浆泵的性能换算和设计J.水泵技术,1985,15(4):2024. 5 (西德) A.Kartzer.污水和磨蚀性液体用离心泵设计和选用的若干问题J.水泵术, 19 85,22(1):2529. 6 戎国平,施卫东.WF 与 WN 型污水泵的水力设计 J.排灌机械, 1999, 24(1):3539. 7张玉新.低比转速离心式渣浆泵的无过载设计方法J.流体机械,1999,18(4):1418. 8刘彦春,低比速渣浆泵设计实践J.水泵技术,1999,34(5):710. 9蔡保元.离心泵的“两相流”理论及其设计原理J.科学通报,1983，2（8）:498502. 10蔡保元.按两相流设计的杂质泵性能的特点J.水泵技术,1986 ,32 ( 2 ):1418. 11A.J.斯捷潘诺夫. 离心泵和轴流泵M. 北京: 机械工业出版社, 1980. 12何希杰，劳学苏.螺旋离心泵的原理与设计方法D.石家庄：石家庄杂质泵研究所，1997. 13M Stahle, D. 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World pumps, 2001, 2001(417):5152.41 Sven Baumgarten, Thomas Muller. Computer aided impeller optimizationJ. World Pumps, 2000, 2000(402):2831.42 刘厚林,关醒凡,张立群.系列泵水力设计软件 PCA2000 的特点J.排灌机械,2000, 18(3):3537. 43 王德军.离心泵新一代 CAD 系统设计软件J.水泵技术,1999,(1):2427. 附录 1：外文翻译化工工业离心泵作者：J.M.Coucson, J.F.Ricardson出版日期（期刊号）：Chemical Engineering, 1995出版单位：Butterworth-Heinemann Ltd摘要 ： 离心泵是通过叶轮的旋转把液体的内能转换成动能的一种旋转装置。液体由吸入口进入蜗壳，通过高速旋转的叶轮，液体呈放射状加速从泵中向外输出，这时叶轮附近留出一个真空，不断吸引更多的流体进入泵的叶轮附近，这样由叶轮的旋转来完成液体的进出。这篇文章主要讲述了关于离心泵的发展史，离心泵工作原理的分析，汽蚀的基本原理和预防汽蚀的措施等的一系列问题。从而帮助我们加深对离心泵的理解。 关键词：离心泵 介绍 工作原理 汽蚀 汽蚀原理 预防措施1.介绍 泵的提出，最先是用于转移或压缩液体和气体的设备。在所有泵中，我们一步步采取措施来防止气蚀，气蚀将减少流量并且破坏泵的结构。用来处理气体和蒸汽的泵称为气体压缩机，研究流体的运动的科学称为流体力学。 水泵是用管子连接的机械把水从一个地方传到另一个地方。水泵的操作压力从一磅到一万磅每平方英尺。日常生活中，泵是很多见的，有用于在鱼池和喷泉使水循环和向水中充气的电泵，还有用于从住宅处把水引走的污水泵。 离心泵的早期形式-螺杆泵，是通过一个管子连接一根螺杆组成的，它是利用螺杆的旋转把水提升上去。螺旋泵经常用在污水处理厂中，因为它们可以运输大量的水， 而不会因为碎片而堵塞。在远古的中东，因为对农场进行灌溉的需求，所以有一种强大的动力去推进水泵的进程。在这些区域里，早期的泵是为了将水一桶一桶的从水源或河渠中提升到容器中。古希腊的发明家和数学家阿基米德被认为是公元前 3 世纪首先提出螺旋泵的发明家。之后，古希腊发明家发明了第一个提水泵。在十七世纪末和十八世纪初，英国的工程师 Thomas Savory，法国的物理学家 Denis Papin，和英国的铁匠和发明家 Tomas Newcomen,它们发明了用蒸汽驱动活塞的水泵。蒸汽驱动的水泵首先广泛的被应用是在从煤矿往外输水过程中。现在离心泵使用的例子，是来自于哥伦比亚河上使用的大古利水坝。这个泵有超过灌溉一百万英亩的土地能力。 离心泵被认为是旋转泵，它有一个旋转地叶轮，叶轮上有叶片，叶片是侵入液体中的。液体也是由叶轮轴向进入泵，并且旋转的叶轮将液体甩向叶片根部。同时叶轮也给液体一个较高的速度，这个速度通过泵的一个固定部件转化成压力。我们一般称为扩压器。在高压泵里，很多叶轮可以被系列选用，并且在一个叶轮后有一个扩压器，也可能- 32 -含有导轮，可以