毕业设计（论文）-250S65双吸离心泵设计.doc

四川理工学院毕业设计 250S65双吸离心泵设计 学 生： 学 号：09101050114 专 业：过程装备与控制工程 班 级： 指导教师： 四川理工学院机械工程学院二一三年六月四 川 理 工 学 院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 250S65双吸离心泵设计 学院： 机械工程学院 专业： 过程装备与控制工程 班级： 2009.2 学号： 0910150114 学生： 指导教师： 接受任务时间 2013.03.04 系主任 （签名）院长 （签名）1. 毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 设计（论文）的要求 完成：装配图1张，零件图2张，设计说明书1份 设计（论文）的原始数据 泵型号：250S65 流量：485 扬程：65m 转速：1450 必需汽蚀余量 2指定查阅的主要参考文献及说明 机械设计手册 ，机械工业出版社 机械制图 ，清华大学出版社 过程流体机械 ，化学工业出版社3进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1资料收集，阅读文献，完成开题报告2013.03.04-2013.03.252完成所有结构设计和设计计算工作2013.03.26-2013.04.213完成所有图纸绘制2013.04.22-2013.05.224完成设计说明书2013.05.23-2013.06.015完成图纸和说明书的修改，答辩的准备和毕业答辩2013.06.02-2013.06.21摘 要 250S65是单级双吸式离心泵。泵的两个吸液室呈涡壳形，吸液室接管是两侧公用的，并且泵的吸液管均布置在下半个泵壳的两侧，因此在打开泵壳检修时可以不必拆动泵外的管路。为了防止空气漏入泵中，两侧的填料函中装有液封环，并用液封管路将泵压液室中的液体引入其中。在泵的吸液室和压液室的最高点分别开有螺纹孔，供灌泵时放气用。因为双吸式叶轮的轴向力基本上是平衡的，故这种泵未设轴向平衡装置。关键字：单级双吸式；吸液室；液封环；轴向力IABSTRACT 250S65 is single-stage double suction centrifugal pump.Two pump suction fluid chamber in spiral case,liquid absorption chamber takeover is on both sides of the public,and pump suction tube are arranged in the next half of the both sides of the pump casing,so when open the pump casing repair can not open the pump outside the line.On either side of then in order to prevent the air air leakage into the pump,liquid seal rings are installed in the packing box,and liquid seal piping to the introduction of the pump pressure fluid chamber in the liquid.Liquid in the pump suction chamber and liquid chamber pressure highs respectively with threaded holds,for irrigation pump when deflated.Because the double suction impeller of axial force is balanced basically,so this pump is not set axial balance device.Keyword: single-stage double suction; suction fluid chamber; quid seal piping; axial force1目录摘 要ABSTRACT第1章 绪论11.1 泵的定义和分类1 1.1.1 泵的定义1 1.1.2 泵的分类21.2 叶片式泵的过流部件和典型结构3 1.2.1 泵的主要过流部件是吸水室、叶轮和压水室31.3 泵的用途41.4 双吸泵概述4 1.4.1 产品介绍4 1.4.2 双吸泵的组成4 1.4.3 双吸泵的结构特点51.5 双吸泵的设计基础51.6 双吸泵的制造、设计标准5 1.6.1 双吸泵的制造、及设计符合以下标准5第2章 叶片式泵的基本理论92.1 叶片式泵的基本方程理论扬程方程92.2 出口安放角和叶片数对扬程的影响102.3 离心泵的能量损失和效率10 2.3.1 水力损失和水力效率10 2.3.2 容积损失和容积效率11 2.3.3 机械损失和机械效率122.4 离心泵的性能曲线13 2.4.1 离心泵的扬程-流量曲线（H-Q曲线）13 2.4.2 离心泵功率-流量曲线P-Q14 2.4.3 离心泵效率-流量曲线Q152.5 比转数152.6 汽蚀现象及成因16 2.6.1 汽蚀余量18 2.6.2 改善离心泵汽蚀性能的途径19第3章 离心泵的水力设计203.1 泵主要参数和结构方案的确定20 3.1.1 提供设计的数据和要求203.2 确定泵的总体结构形式和泵的进口直径20 3.2.1 泵的进口直径20 3.2.2 泵的出口直径21 3.2.3 排出口的流速21 3.2.4 电动机的额定转速21 3.2.5 泵的安装高度21 3.2.6 泵的汽蚀余量21 3.2.7 汽蚀比转数公式22 3.2.8 计算比转数，确定泵的水力方案22 3.2.9 估算泵的效率22 3.2.10 轴功率243.3 轴径和轮毂直径的初步计算243.4 叶轮主要尺寸的确定方法25 3.4.1 叶轮尺寸确定的三种方法25 3.4.2 用速度系数法计算叶轮主要尺寸的公式26 3.4.3 初步确定叶轮主要尺寸27 3.4.4 精算叶轮外径（第一次）28 3.4.5 精算叶轮外径（第二次 ）29 3.4.6 精算叶轮外径（第三次）30第4章 压水室和吸水室的水力计算324.1 压水室的类型和作用原理324.2 涡室的设计和计算32 4.2 .1 基圆直径32 4.2.2 涡室进口宽度33 4.2.3 涡室隔舌安放角33 4.2.4 隔舌螺旋角34 4.2.5 涡室断面形状和断面面积344.3 导叶的设计和计算35 4.3.1 导叶基圆直径36 4.3.2 导叶进口宽度（轴向宽度）36 4.3.3 导叶进口角度36 4.3.4 导叶叶片数和喉部面积37 4.3.5 扩散段38 4.3.6 导叶出口直径38 4.3.7 反导叶38第5章 泵零件的强度计算405.1 轴的强度计算40 5.1.1 计算作用在泵轴上的载荷40 5.1.2 计算轴的不同断面上的扭矩、轴向力和弯矩41 5.1.3 强度校核415.2 键、联轴器、叶轮的强度计算43 5.2.1 键的强度计算43 5.2.2 联轴器强度计算43 5.2.3 叶轮强度计算445.3 蜗壳式泵体壁厚计算455.4 泵体联轴器螺栓的强度计算46 5.4.1 确定密封力46 5.4.2 求螺栓预紧力和总作用力46 5.4.3 螺栓在工作条件下的强度计算47 5.4.4 校核垫片挤压强度47第6章 临界转速的基本概念496.1 共振和临界转速496.2 临界转速和固有振动频率的关系516.3 临界转速和轴的位置关系516.4 临界转速和转子偏心的关系526.5 影响临界转速的因素536.6 临界转速的选择546.7 临界转速的计算54第7章 密封装置567.1 密封环567.2 填料密封56结 论59参考文献60致 谢61四川理工学院毕业设计 第1章 绪论1.1 泵的定义和分类1.1.2 泵的定义 泵是把原动机的机械能转换为抽送液体能量的机器。一般，原动机通过泵轴带动叶轮旋转，对液体做功使其能量增加，从而使要求数量的液体从吸入池经泵的过流部分，输送到要求高度或要求有压力的地方。 图1-1 离心泵工作示意图 从上图所示是简单的离心泵装置。原动机带动叶轮旋转，使水从吸水池吸入到泵内，排送到排水池。泵中主要起作用的是叶轮，叶轮中的叶片起强迫液体旋转，液体在离心力的作用下向四周甩出。这种情况像转动雨伞，雨伞上的雨滴向四周甩出的情形相仿。泵内的液体甩出去之后，新的液体在大气压力作用下进到泵内。如此，液体连续不断的从泵内流出。泵在开动之前，应先灌满水，否则叶轮只是带动泵内的空气旋转，因空气的重度很小，由此产生的离心力甚小，无力把泵内和管路内的空气全部排出，即不能在泵内产生真空，因此水也就吸不上来。1.1.2泵的分类 泵的种类很多，其主要类型如下。 泵的种类很多，按作用原理可分为以下三大类 1.叶片式泵 它是利用叶轮的叶片和液体相互作用来输送液体，如离心泵、混流泵、轴流泵、漩涡泵等。 2.容积式泵 它是利用工作室容积周期性的变化来输送液体，如活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、蜗杆泵等。 3.其他类型泵 包括只改变液体位能的泵，如水车等；利用液体能量来输送液体的泵，如射流泵、水锤泵等。 图1-2 几种泵扬程范围1.2 叶片式泵的过流部件和典型结构1.2.1泵的主要过流部件是吸水室、叶轮和压水室。 1.吸水室 泵吸水室位于叶轮进口前，其作用是把液体按一定要求引入叶轮。吸水室的主要类型有：直坠形、弯管形、螺旋形。 2.叶轮 叶轮是泵的核心，也是过流件的核心，泵通过叶轮对液体做功，使其能量增加。 叶轮按液体流出的方向分为三类。 离心式（径流式）叶轮 液体沿与轴线垂直的方向流出叶轮。 混流式叶轮 液体沿与轴线倾斜的方向流出叶轮。高比转速的混流式叶轮有时叫斜流式叶轮。 轴流式叶轮 液体沿平行轴线的方向流出叶轮。 另外，叶轮按吸入方式分为单吸和双吸叶轮。 单吸叶轮 叶轮从一面吸入液体。 双吸叶轮 叶轮从两面吸入液体。图1-3 离心泵叶轮型式 3.压水室 压水室位于叶轮出口之后，其作用是收集从叶轮中高速流出的液体，使其高速降低，转变速度能为压能，并且把液体按一定要求送入下一级叶轮进口或送入排出管路。压水室主要分螺旋形压水室，叶片导叶。还有节段式多级泵的流道式导叶等。1.3 泵的用途 泵是一种通用机械，种类甚多，应用极广，可以说，在国民经济各部门中，凡是有液体流动的地方，就有泵在工作。如水力工程、农田灌溉、化工、石油、采矿、造船、城市给排水和环境工程等。另外，泵在火箭燃料供给等高科技领域也得到应用。为了满足各种工作的不同需要，就要求有不同形式的泵。应当着重指出，化工生产用泵不仅数量大、种类多、而且因其输送的介质往往具有腐蚀性，或工作条件要求高压、高温等，对泵有一些特殊的要求，这些泵往往比一般的水泵复杂一些。 在各种泵中，尤以离心泵应用最为广泛，因此它的流量、扬程及性能范围均较大，并且有结构简单、体积小、重量轻、操作平稳、维修方便等优点。1.4 双吸泵概述1.4.1产品介绍 双吸泵作为离心泵的一种重要形式，因其具有扬程高、流量大等特点，在工程中得到广泛应用。这种泵型的叶轮实际上由两个背靠背的叶轮组合而成，从叶轮流出的水流汇入一个蜗壳中。双吸泵具有如下一些特点：它相当于两个相同直径的单吸叶轮同时工作，在同样的叶轮外径下流量可增大一倍；泵壳水平中开，检查和维修方便，同时，双吸泵进出口在同一方向上且垂直于泵轴，利于泵和进出水管的布置与安装；双吸泵的叶轮结构对称，没有轴向力，运行较平稳。能满足大流量、高扬程的使用要求。广泛用于农田的排涝灌溉、自来水厂、泵站、电站、化工、矿山、消防、船舶等行业的一般性液体输送。1.4.2双吸泵的组成 本型泵的主要组成为：泵体、泵盖、叶轮、轴、双吸密封环、轴套、轴承等。除轴的材料为优质碳素钢外，其馀多为铸铁制成。泵体与泵盖构成叶轮的工作室，在进出水法兰上制有安装真空表和压力表的管螺孔，进出水法兰的下吝降制有放水的管螺孔。叶轮经过静平衡校验，用轴套和两侧的轴套螺母固定，其轴向位置可以通过轴套螺母进行调整，叶轮的轴向力利用其叶片的对称布置达到平衡，可能还有一些剩馀轴向力则同轴端的轴承承受。泵轴由两个单列向心球轴承支承，轴承装在泵体两端的轴承体内，用黄油润滑，双吸密封环用以减少水泵压水室的水漏回吸水室。水泵通过联轴器由电动机直接传动轴封为软填料密封，为了冷却润滑密封腔和防止空气漏人泵内，在填料之间有水封环，水泵工作时少量高压水通过水封管流人填料腔起水封。1.4.3双吸泵的结构特点 运行平稳：优化设计的双吸式叶轮使轴向力减少到最低极限度，且有优异水力性能的叶型，并经精密铸造，泵壳内表面及叶轮表面极具有显著的抗汽蚀性能和高效率。 轴封：选用BURGMANN机械密封或填料密封。能保证8000小时运行无泄漏。 轴承：选用SKF及NSK轴承保证运行平稳，噪音低，使用寿命长。 安装方式：装配时不需要调整，课根据现场使用条件。分立式或卧式安装。1.5 双吸泵的设计基础 按照国家水泵制造标准ISO2858和美国ITT泵业所采用的优秀数学水力模型进行设计。1.6 双吸泵的制造、设计标准1.6.1双吸泵的制造、及设计符合以下标准表1-1双吸泵符合的一些标准 名 称GB1220-84不锈钢棒GB307.3-88滚动轴承一般技术条件GB3216-89离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法GB527-83硫化橡胶物理试验方法的一般要求GB528-82硫化橡胶拉伸性能的测定GB1033-86塑料密度和相对密度试验方法GB1176-87铸造铜合金技术条件GB1348-88球墨铸铁件GB9439-88灰铸铁件JB/T6880.13-93泵用铸件JB/T4297-92泵涂漆技术条件JB8097/T-95泵的振动测量与评价方法JB8098/T-95泵的噪声测量与评价方法GB/T13384-92机电产品包装通用技术条件JB8-82产品标牌GB755-87旋转电机基本技术要求GB997电机结构及安装型式代号GB1993旋转电机冷却方法GB4942-1电机外壳保护等级GB755旋转电机定额和性能GB997电机结构及安装型式代号GB1971电机线端标志与旋转方向GB1993旋转电机 冷却方法GB4942.1旋转电机外壳防护分级(IP代码)GB10068.1旋转电机振动测定方法及限值 振动测定方法GB10068.2旋转电机振动测定方法及限值 振动限值GB 10069.1旋转电机噪声测定方法及限值 噪声工程测定方法GB 10069.3旋转电机噪声测定方法及限值 噪声限值GB/T 1032三相异步电动机试验方法GB/T 13957大型三相异步电动机基本系列技术条件GB 14711中小型旋转电机安全通用要求 S型单级双吸离心泵是新型节能卧式中开泵，供输送清水或物理化学性质类似于水的其他液体，根据用户需求，通过改变泵结构及材质可用于输送多泥砂水或各类腐蚀性液体。250S65双吸式离心泵适用于工厂、矿山、城市给排水、电站、农田排灌及各种水利工程。现在国内泵企业约1000家，占世界泵企业10000家的1/10；国内泵产值2004年约220亿人民币，约占世界泵产值270亿美元的1/10，世界十大泵企业产值约占世界泵总产值的22%，我国十大泵企业的产值也约占全国泵产值的22%。 我国企业在技术的引进、联合设计、自行开发的多个阶段，提高了水泵行业整体的综合素质，也拓展了企业思路去发现和开发新的领域用泵，并使产品性能在高端市场得到了崭新的客户认知。更重要的是，水泵技术的改革推动了节能循环经济的可持续发展，逐步推进我国水泵的经济产业形态向高层次迈进。随着技术的不断进步，齿轮泵产品必将向智能化方向发展，能够对压力、流量、温度和振动等参数进行监测；能够对泵的轴、轴承和密封的状况进行评估；能够对故障的原因进行诊断等。 单级双吸式离心泵的叶轮是双吸的，转子用两端的外轴承支承。吸入口和排出口的方向可以考虑各种不同的组合，但一般是水平吸入和水平排出。壳体是水平中开的，但是也有单端盖或双端盖式结构。端盖式结构的优点是在高温和高压下，壳的变形小，检修方便。 泵的两个吸液室呈涡壳形，吸液室接管是两侧公用的，并且泵的吸液管均布置在下半个泵壳的两侧，因此在打开泵壳检修时可以不必拆动泵外的管路。为了防止空气漏入泵中，两侧的填料函中装有液封环，并用液封管路将泵压液室中的液体引入其中。在泵的吸液室和压液室的最高点分别开有螺纹孔，供灌泵时放气用。因为双吸式叶轮的轴向力基本上是平衡的，故这种泵未设轴向平衡装置。 该泵适用于工厂、矿山、城市给排水、电站、农田排灌及各种水利工程。型号意义 例如：300S90A-I300-吸入口直径300(mm)S-单级双吸离心泵90-扬程90(m)A-车小叶轮外径相应改变泵型I-过流部件材质代号 图1-4 S型泵的构造图图1-5 S泵的外部形状29 第2章 叶片式泵的基本理论2.1 叶片式泵的基本方程理论扬程方程 离心泵基本方程式表示叶轮对液体所做功与液体运动状态变化之间的关系。为了在分析推导基本方程式时使问题简单，采用理想叶轮和理想液体概念，即在理想叶轮中，液流完全沿着叶片的形状流动，流动方向与叶片表面相切；在任意点上相对速度方向角与叶片在该点处的安置角（叶片离角）相等，即；流道中任一圆周上相对速度的分布是均匀的；液体在流动过程中，认为液体粘性很小，流动阻力损失可忽略不计。 根据上面的假定，可以导出液体在叶轮中作稳定流动时，单位重量理想液体过理想叶图2-2 离心泵效率与流量的关系曲线2.4.2 离心泵功率-流量曲线P-Q 离心泵的P-Q曲线表示泵的轴功率和流量Q间的关系，轴功率，对于一定的泵，在一定转速下输送一定的液体时，可将机械损失的功率看作常数，而叶轮所输送的功率 （2-13） 图2-3 离心泵扬程曲线 2.4.3 离心泵效率-流量曲线 离心泵的效率曲线指泵的总效率与流量Q间的关系曲线，即 (2-14) 泵的曲线如图： 图2-4 离心泵功率与流量的关系曲线而有效功率为 （2-15）2.5 比转数 消去相似定律中的D，再乘以3.65得比转数：（2）提高有效汽蚀余量的措施 充分考虑离心泵装置可能遇到的各种工况 根据具体工况，选定合适的安装高度，尽可能地减少吸入扬程。 改善离心泵的入口条件 增加吸入管直径，减少长度，减少弯头。不采用吸入阀门来调节流量，尽可能减少吸入管道的水力损失。 考虑到扬程变化幅度的影响 当离心泵工作的扬程变化幅度较大时，应考虑在常用的低扬程时不产生汽蚀。 =9545 （3-19）代入数据得： =9545=743.85Nm 材料的许用切应力（Pa），由下表3-2查取：材料 热处理 =Pa（）用途35正火处理 343441一般单级泵 45调质处理HB=241286 441539一般单级泵 40Cr调质处理HB=241302 637735大功率高压泵 3Cr13调质处理HB=269302 539687耐腐蚀泵 35CrMo调质处理HB=241285 687785在高温工作的泵（t=200500） 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。 根据泵的使用情况轴选用45号钢。由 d= 代入数据： d= =0.042m 取 d=50mm。轮毂=（1.21.4）d=6070 mm。 取=70 mm。3.4 叶轮主要尺寸的确定方法3.4.1 叶轮尺寸确定的三种方法 有三种方法确定叶轮的主要尺寸：相似换算、速度系数法、叶轮外径或叶片出口角的理论计算。本次课程设计运用速度系数法来确定叶轮主要尺寸。 速度系数法实际上也是一种相似设计法。它的模型换算法在实质上是相同的，其差别在于模型换算是建立在一台相似泵基础上的设计，而速度系数法是建立在一系列相似泵基础上的设计。也就是说，速度系数法是按相似的原理，利用统计系数计算过流部件的各部分尺寸。 由相似原理，可推得利用速度系数法确定尺寸表达式的一般形式 由=常数，则D=因，则=由=常数，则D= 或D=因 则 （3-20） 系数k称为速度系数，对相似泵来说这些系数相等，故这些系数分别为比转数的函数，即利用和速度系数的关系（公式、曲线、数据），求得系数，根据上述公式可以计算出各部分尺寸。 = =0.4592 (与假定值接近，不再重新计算) 取。 3.4.6 精算叶轮外径（第三次） 3.4.6.1 叶片出口排挤系数 = 0.9713.4.6.2 出口轴面速递 =3.0393.4.6.3 出口圆周速度 3.4.6.4 叶轮外径 （与假定值接近，不再重新计算） 取。 第4章 压水室和吸水室的水力计算4.1 压水室的类型和作用原理 吸水室位于叶轮之前，压水室位于叶轮之后，它们和叶轮一起构成泵的过流部件。因为吸水室的压水室是固定的过流部件，研究其中的流动时，一般不引入相对的速度。绝度速度的大小和过水断面积有关，方向与其几何形状有关。绝对速度可分解成两个分量：圆周分量和轴面分量，即。 （4-12） =8.21 取导叶叶片数 Z=8。 导叶喉部高度 = （4-13） =0.0397m 取 =38mm。4.3.5 扩散段 =（0.40.5） （4-14） =（0.40.5）16.95 = 6.788.475m/s 取 =8.4m/s。 流到采用双向扩散，出口断面，则 = （4-15） = =0.0397m 取=0.045m=45。 取 扩散角=9。4.3.6 导叶出口直径 =（1.31.5） （4-16） =（1.31.5）465 =604.5697.5mm 取 =650mm。4.3.7 反导叶 宽度 = （4-17） = =0.04290.0391 取 =40。 进口直径 反导叶安放角 设 =0.9 = （4-18） = =1.65m/s。 = = =8.32m/s =15，=8.32=8.037 =8.037=8.163 5.2.1.1 工作面的挤压应力因为，所以挤压应力为 (5-11) 对于双键 (5-12)式中 键所传递的扭矩（）； h键高（）； d轴径（）； l键长（）； b键宽（）； 许用挤压应力，通常按轮毂材料选取（因轮毂材料一般弱于键的材料）。 对铸铁 对45号钢 5.2.1.2 a-a断面的剪切应力 ，对于双键 (5-13)代入数据得： 故键满足强度要求。 5.2.2 联轴器强度计算5.2.2.1 爪型联轴器弹性块（圈）表面的挤压应力 (5-14)5.5.5.2 弹性联轴器的销轴和刚性联轴器把合螺栓的切应力 (5-15)式中 z联轴器爪数，销轴数（弹性销塞），螺栓数（刚性联轴器）； 根据轴径选用弹性联轴器为LT8的弹性套柱销联轴器（GB/T 4323-2002） 代入数据得： 故联轴器满足强度要求。 5.2.3 叶轮强度计算5.2.3.1 盖板强度计算 盖板中的应力主要由离心力造成的，半径越小的地方，应力越大。在和处的应力近似用下式计算 (5-16) = =22583故盖板满足强度要求。5.2.3.2 叶片厚度计算 根据叶片工作面和背面的压力差，可近似得出下面计算叶片厚度的公式 (5-17)式中 H单级扬程（）； Z叶片数； 叶片外径（）； A系数，与比转数和材料有关。 表5-2 常用材料的A值：材料4060408090130190280铸铁铜3.23.13.84.04.56710钢33.23.33.43.5566所以，代入数据得： 第6章 临界转速的基本概念 泵轴除校核强度外，要进行刚度计算。刚度计算包括两部分内容。第一是计算轴的挠度，使轴在运转中的挠度小于转子和壳体间的半径间隙。轴运转中的挠度等于转子自重引起的静挠度，加上残余不平衡质量的离心惯性力引起的动挠度。但是精确地确定转子的残余不平衡质量及其位置是很困难的，所以一般只用转子自重引起的静挠度，作为近似的比较标准。第二是计算轴的临界转速，以保证转子的平稳运转。6.1 共振和临界转速 观察旋转中的轴，可以发现，当轴的转速由起动增加到某一转速时，轴的运转变为不稳定，产生较强的反复变形和振动。可是，如果继续升高轴的转速，会连续反复出现上述现象，我们称这种现象为共振现象。产生共振的转速称为轴的临界转速。引起第一次共振的转速称为轴的第一临界转速，引起第二次共振的转速称为第二临界转速，以此类推。我们主要研究第一临界转速。 下面，对上述现象作简单的理论分析，以便了解临界转速的实质和决定临界转速的主要因素。 一个质量为m的圆盘，装在两支点的垂直轴中间，以角速度旋转时的状态。为研究方便，不计轴本身的质量。当偏心质量，其偏心距用e表示。因为轴垂直放置，所以当轴静止时，轴心线与轴承连线重合，轴不产生挠度；当轴开始旋转时，因为有偏心e,由此产生离心惯性力使轴变形，引起挠度。这时作用在圆盘上的离心惯性力为 （6-1）式中 m圆盘的质量（kg）； 轴旋转的角速度（rad/s）； 动挠度（m）； 轴变形之后，在轴内产生抵抗变形的内力，此力为轴的弹性力，用P表示。在弹性限度内，轴的弹性力与挠度y（变形）成正比，即 （6-2） k称为轴的刚性系数，是轴产生单位变形的弹性力（N/m），其值表示轴的刚度大小。k值与轴的材料、尺寸、支承特点和载荷分布等因素有关。 离心惯性力F的作用是力图增加轴的挠度，使轴产生变形增加偏心e。而弹性力P是力图减少轴的挠度恢复原来的状态。在平衡状态下，离心惯性力与所有挠度下轴的弹性力相平衡。即两力大小相等，方向相反。由平衡条件可以写出 （6-3）由此可得转子不平衡增加共振振幅，在卧式轴中可能产生等于第一临界转速的二次临界转速在水中运转增高临界转速6.6 临界转速的选择 在一定转速下，减少偏心，可以减少扰度，从而减轻振动。但是即使作了精确的平衡，自量偏心也是难免的，这就需要计算临界转速，使轴的转速大于或小于该临界转速，以避免共振。 工作转速低于第一临界转速（）的轴，称为刚性轴。 工作转速低于第一临界转速（）的轴，称为柔性轴。 工作转速低于或高于临界转速多少，才能避免共振，不影响运转的稳定性，对具体问题要作具体分析，一般取 对于刚性轴 （6-11） 对于柔性轴 （6-12） 第二临界转速。6.7 临界转速的计算 双吸式离心泵的临界转速相当于求单转子的临界转速的问题，可以将其简化为单自由度系统，由材料力学可知，在一定支承情况下，轴的挠度y与弹性恢复力F的关系为 （6-13）式中 轴的挠度，m； F弹性恢复力，N； 影响系数（单位力作用下的挠度），m/N。 设，上式可写成 F=ky （6-14）式中 k轴的刚性系数（产生单位挠度所需要的力），N/m。 转子以轴心为中心旋转时质心m的回转半径为y+e,引起的惯性力为。根据平衡条件，弹性恢复力F与惯性离心力相等。 （6-15） 式中令，即挠度为无限大，此时产生共振现象。确定此时系统的固定频率即为转子轴的临界角速度。 （6-16）式中 轴系的固有频率，1/s； k轴的刚性系数，N/m； m转子的质量，。 因此可以得到轴的临界转速为 （6-17）从式中可以看出，转轴的临界转速与刚性轴系数和质量有关，刚度系数越大，质量越小，其临界转速越大。同时，轴的材质、转子在轴上的位置以及轴的支承形式均会影响转轴的临界转速，但转轴的临界转速与偏心距无关。代入数据得： （6-18） 第7章 密封装置 为了保证泵的正常工作，防止液体外漏、内漏或外界空气吸入泵内，必须在叶轮和泵壳间、轴和泵壳体间都装有密封装置。常用的密封装置有密封环、填料密封和机械密封，后两种属转轴的密封装置。此次选用的是：双吸密封环和填料密封。7.1 密封环 密封环是密封装置的一种，用来防止液体从叶轮排出口通过叶轮和泵壳间的间隙漏回吸入口（称为内漏），以提高泵的容积效率，同时，也用老承受叶轮与泵壳接缝处可能产生的入口（称为内漏），一提高泵的容积效率，同时，也用雷承受叶轮与泵壳接缝处可能产生的机械摩擦，磨损后只需要换密封环，而不必更换贵重的泵壳叶轮。有些密封环装在泵壳上，有些装在叶轮上，也有些装在两边的。密封环的型式很多，常见的有平接式和直角式。平接式结构简单，但从环隙漏回的液体速度较高，其方向又与进入叶轮的主液流相反，在叶轮入口处形成漩涡，使叶轮进口条件恶化，所以只适用于低扬程泵。直角式其流量比平接式结构小，泄漏液流出口速度较低，其方向与主液成直角，造成的漩涡较小，水力损失较小，目前应用很广泛。此外，还有各种迷宫式的密封环，其密封性能跟好些，但结构复杂，对制造及安装工艺要求高，所以应用较少。图7-1 叶轮的密封环7.2 填料密封填料密封依靠填料的变形，使泵轴外圆表面和填料紧密接触实现其密封。轴封的严密性可用压紧或放松填料压盖的方法进行调节。填料的压紧程度要适当。压得过紧使填料与轴或轴套的摩擦功耗加大，降低其寿命，严重时将使填料与轴套烧毁；压得过松，其密封性差，泄漏量增加或外界空气大量进入泵内，使离心泵无法工作。因此，这种密封性要做到绝对不泄漏是不可能的，泵在工作中有少量滴状的泄漏应认为是正常现象。图7-2 填料函填料密封的液封环是利用从泵的排出口，或从泵以外的地方将大于气压的液体注入环内，以