毕业设计（论文）-新型潜污泵的设计.doc

目 录 摘 要11 前言22 原型泵的选择23 优化改进方案的确定和结构方案的确定33.1 对切割铰刀的设计33.2 叶轮设计计算43.3 确定泵进出口直径43.6 确定效率53.7确定功率63.8初步确定叶轮的主要尺寸63.9蜗壳的设计104 压水室的计算及绘型104.1 涡室的主要结构参数104.1.1 基圆直径104.1.2 涡室进口宽114.1.3 涡室隔舌安放角114.1.4 隔舌螺旋角114.1.5 涡室断面形状和断面面积124.1.6 涡室扩散管的设计计算134.2涡室绘型步骤135 污水泵结构设计及部分零件的强度校核145.1 污水泵结构特点145.1.1 叶轮145.1.2 泵体145.1.3 泵轴145.1.4 轴承145.1.5 密封环145.1.6 填料函155.2 部分零件的强度计算与校155.2.1 最小轴径的计算155.2.2 键的计算及强度校核155.2.3 轴向力的计算175.2.4 径向力的计算175.2.5 轴承寿命的计算185.2.6 填料的计算206 电子检测控制模块设计216.1 污水泵泄漏检测原理216.3 主程序流程设计227 结论24参考文献24致谢25附录24新型潜污泵的设计摘 要本次设计主要是进行了传统潜水排污泵的改进设计。本设计分两部分进行；机械部分的设计根据给定的主要设计参数和要求，主要完成了叶轮、泵壳的设计，以及泵的总体结构优化设计。并验算泵的可靠性，绘制泵的总装图及叶轮、泵壳、泵轴等零件图，对各主要零部件进行强度校核，对铰刀以及螺旋桨的安装。电子检测模块的设计给选定的原型泵设计一个合适的泄漏检测装置。同时完成控制电路的设计以及检测的程序的编写。关键词：潜污泵、水力设计、强度校核、泄漏检测、铰刀及螺旋桨 Design of New-stye Submersible PumpAbstract: In order to develop the design of the traditional submersible sewage pump, this design was composed of two parts: It completed the optimal designs of the impeller, pump casing, as well as the overall structure. based on the given parameters and requirements, It was also included calculating the reliability of the pump, recalculating strength of the major parts, installing of reamer propeller, and painting the pump assembly diagrams and impeller, pump shell, shaft and other parts diagram.for the given prototype pump, it designed an appropriate leak detection device by the electronic detection module. Simultaneously, it worked out the control circuit and procedures for the detection.Key words:Submersible sewage pump, hydraulic design, strength check, leak detection, reamer and propeller1 前言水泵作为一种通用机械，在社会各行各业中发挥着重要作用。它是除电动机以外使用范围最广泛的机械，几乎没有一个国民经济部门不使用水泵。泵对发展生产、保证人民的正常生活和保障人民的生命财产安全具有至关重要的作用。而潜污泵是用于化工、石油、制药、采矿、造纸工业、水泥厂、炼钢厂、电厂、煤加工工业、以及城市污水处理厂排水系统、市政工程、建筑工地等行业输送带颗粒的污水、污物，也可用于抽送清水及带腐蚀性介质的一种新型水泵。在改善生活生产条件等方面更是功不可没。在现有的污水泵不能满足生产生活需要的情况下，作为一个机械设计人员，改进设计一台高质量的生活污水泵，无论从节能还是从企业生产的经济性角度考虑，都会带来巨大的经济效益。设计一种经济、安全、优质高效的泵，无疑是摆在我们面前的一项艰巨任务。经验无疑是一项影响设计优劣的重要因素。在今天，相当多的设计环节仍然是靠经验确定的，很多的计算公式也是根据经验总结出来的，所以，设计精度仍然局限在一定范围内。为了提高设计的准确性，在设计工程中必须要有认真、严谨的科学态度，同时尽量采用适合资深设计情况的公式来设计计算。光有理论知识是不能做好泵的设计的，此次设计指导老师为我提供了一次实践的机会，观察各种型号各种用途的污水泵设计制造过程。本次实践有助于理解、巩固理论知识和为以后的工作打下基础。因此我们必须端正设计态度，以严肃的眼光看待设计，以严谨的工作作风对待设计，同时在实践过程中多想、多问、多动手，使我们能够在以后的工作中迅速进入角色，完成从学生到工程技术人员的转变。2 原型泵的选择污水泵原型泵的选择是本设计的第一阶段工作，是根据泵的设计要求、性能参数，主要指泵的可靠性、泄漏检测及报警装置，以及泵的机械结构的可改进性。比较了几种常见的叶片式污水泵，根据其工作原理的不同可分为如下几种：开式和半开式、单流道和双流道式、旋流式、螺旋离心式以及和一般叶片泵差不多的少叶片数(为2或3)的污水泵【1】。上述污水泵因其工作原理的不同而显示出不同的特点，适合于不同的使用场所，其具体的特点和应用场所可以参考文献1。这些污水泵都有一定的输送污水的能力，但也存在一些不足，如流道式、螺旋离心式污水泵虽然具有较好的通过能力和较高的运行效率，却有运转平稳性不好的缺点，其噪音和振动相对较大1；旋流式污水泵通过能力强，运行效率却很低；由一般清水泵加宽流道而成的污水泵虽然运行效率相对较高，其通过性能特别是抗缠绕性能却比其它结构的污水泵要差。为了克服现有污水泵存在的问题，本此设计中我选择了前伸式双叶片叶轮，该型污水泵运行效率高、通过性能好，运行平稳。基于上述标准，在老师的指导下本设计选择了涡旋前伸式双叶片污水泵的设计方法。根据涡旋前伸式双叶片污水泵中污物的通过机理,认为叶片前伸可以在泵进口流道中形成涡旋,而这种涡旋对长纤维物料有拉直和拉动的作用。在泵壳方面通过两个星期的观察和请教，发现小型污水泵大多使用螺旋形涡室。螺旋形涡室俗称涡形体，其主要优点是制造比较方便，泵性能曲线高效率区域比较宽广，车削叶轮后泵效率变化比较小，缺点是单涡壳泵在非设计情况运转时产生不平衡的径向力。其参数为：流量 Q=50m3/h 扬程 H=80m 转速 n=2900r/min 效率 76.0% 功率 7.5KW3 优化改进方案的确定和结构方案的确定3.1 对切割铰刀的设计 由于现有的通用污水泵无法满足生产生活需要，污水泵的长纤维通过能力弱。市场通用排污泵不适用于化工、石油、制药、采矿、造纸、电厂及城市污水处理、市政工程、公共设施排污等输送带颗粒、纤维的污水污物。参考了指导老师的意见以及市场新型污水泵的资料后。确定带切割铰刀叶轮的方案。改进后水泵排污通过能力强，带切割性能好，能将污水中的长纤维、塑料、纸、带、布条、稻草、绳子等杂质切碎后排出，该类型排污泵主要用于排送生活废水、污水、及含有长纤维纸屑、木屑、淀粉、泥沙、矿石粒等固体悬浮物和非腐蚀性介质。在本设计中将铰刀设计成具有一定倾角的刀片。使其具有小型螺旋浆的功能，能在工作过程中搅浑污水，减少残留抽吸，降低了人工清污的难度。铰刀与轴的连接采用螺栓连接。3.2 叶轮设计计算 由于现在通用的污水泵存在以下几个缺点；1、 振动剧烈。2、 噪声极大。3、 由于受脉动径向力的影响,轴承容易损坏。4、 长纤维物料通过泵时,使污水泵常因缠绕而堵塞。 因此,本设计的改造需要解决运行的稳定性、长纤维物料的通过性及节能运行等问题。采用原有的单流道结构显然不理想,双流道结构可以提高运行的稳定性,但是其通过性能却不如单流道好;采用旋流泵虽然通过性能好,但运行效率却很低;而螺旋离心泵则同样存在前述的运行稳定性问题。污水泵的固体物料通过性能和运行效率是两个关键问题,这两者是相互矛盾的。大幅度加大或变相加大流道可提高通过性能,却会影响泵的效率。为较好地解决这一矛盾,参考了许多国内外先进污水泵叶轮设计。最后选择了涡旋前伸式双叶片叶轮。3.3 确定泵进出口直径泵吸入口径。泵吸入口直径由合理流速确定。泵吸入口流速一般为3m/s左右，但从制造方法考虑，大型泵的流速取大一些，以减少泵的体积，提高过流能力；但为了提高泵的抗汽蚀性能，应减少吸入流速。泵排出口径。对于低扬程泵，可取与吸入口径相同，而对于高扬程泵，为减少泵的体积和排出口直径，可使排出口径小于吸入口径，一般取 式中： 泵排出口直径； 泵吸入口直径；泵吸入口直径Ds按下式确定 (1)式中：泵吸入口的平均流速。最终确定的泵的吸入口和排出口直径，应该符合标准直径。根据本次设计给定泵的数据，确定： 泵出口直径泵进口速度泵出口速度3.3 比转速的计算泵的比转速本来指在最高效率处的性能参数的一个组合值。但是，由于泵产品一般在设计点运行时间最多，因此总希望泵在设计点处有最高效率，于是： (2)n转速，r/minQ流量，m3/sH扬程，m代入数据计算：3.6 确定效率 水力效率 容积效率 圆盘摩擦损失效率和机械效率 考虑到轴承填料损失，取：总效率3.7 确定功率3.7.1 轴功率3.7.2 计算配套功率其中， 扭矩3.7.3 最小轴径参考文献5P102,泵轴常用材料的许用切应力，对于普通优质碳钢的范围在(343441)105，对于合金钢的范围在(441588)105，单位是牛顿/米2。本设计选材料合金钢，故的范围在(441588)105。代数据计算得 (3)3.8 初步确定叶轮的主要尺寸3.8.1 叶轮进口直径叶轮进口直径与进口速度有关，进口速度一般不超过34m/s。提高叶轮进口流速会降低泵的抗汽蚀性能和水力效率。实践证明：泵在相应增加进口流速很广的范围内运转时，能保持水里效率不变，所以如果设计的泵对抗汽蚀性能要求不变，可以选较小的以减少叶轮密封环的泄漏量，以提高容积效率。决定叶轮水力损失的是相对速度的大小和变化，所以应该考虑泵进口相对速度的影响，通常在叶轮流道中相对速度是扩散的，即。从减小进口相对撞击损失考虑，希望减小，若假定最小，可以计算叶轮进口直径。进口当量直径： (4)式中：统计系数。 考虑泵效率和汽蚀因素，的选用范围是： 主要考虑效率： ； 兼顾效率和汽蚀：； 主要考虑汽蚀：。 进一步增加，可改善大流量下的工作条件，提高泵的抗汽蚀性能。这次设计兼顾效率和汽蚀，取。 (5)由于选用的是涡旋前伸式双叶片叶轮，dh=0，故叶轮出口直径的初步计算叶轮外径和叶片出口角等出口几何参数，是影响泵扬程的最重要因素。另外，影响泵扬程的有限叶片数修正系数也与和以及叶片数等参数有关。可见影响泵扬程的几个参数之间互相影响。因此，必须假定某些参数为定值的条件下，求解叶轮外径。因为压水室的水力损失和叶轮出口的绝对速度的平方成正比。为减少压水室的水力损失，应当减少叶轮出口的绝对速度，因此，我们把满足设计参数下使叶轮出口绝对速度最小作为的出发点。由叶轮出口速度三角形 (6)叶轮出口轴面速度和圆周分速度均与叶轮外径有关，现将表示为（）的函数，由基本方程式推出的计算公式为：叶轮出口宽度3.8.2 叶片数的计算与选择 叶片数对泵的扬程，效率，汽蚀性能都有一定的影响。选择叶片数时，一方面考虑减少叶片的排挤和表面摩擦；另一方面又要使叶轮流道有足够的长度，以保证液流的稳定性和叶片对液体的的充分作用。涡旋前伸式双叶片污水泵的设计涡旋前伸式双叶片结构叶轮如图1所示,具有以下特点:叶轮为两叶片,叶片向进口边延伸较多,特别是后盖板流线更为突出。流道进口处中心轮毂较一般叶轮轮毂小。叶轮为半开式结构。图1 叶轮轴面示意图 图1 叶轮面示意图 Figure 1 impeller face schemes螺旋离心泵是将离心泵叶片螺旋向前延伸,延伸度大,且前盖板流线延伸比后盖板多,而涡旋前伸式双叶片泵叶片前伸度不如螺旋离心泵大,且叶片后盖板流线比前盖板流线延伸要多。3.8.3 相关轴面图形几何参数的确定及叶片绘型叶轮出口宽度b2考虑到叶轮要有一定的通过能力,同时叶片数要较少,因此b2要比一般离心泵叶轮的大。叶片包角p为有利叶片做功，叶片包角宜取之间。要注意的是，前盖板流线和后盖板流线包角应有区别，后盖板流线包角一般应比前盖板流线包角大，以免叶片在进口处重叠太多，以至流道在进口处显得拥堵叶片进口边和进出El安放角的确定如果叶片过于前伸，叶轮进口段排挤就会较大，这要进一步加大叶轮进口直径，螺旋离心泵就是这样如果前伸不够多，就和一般的离心泵没什么区别，达不到设计的目的确定了叶片进口边后可计算叶片的进口安放角对后盖板流线，取冲角、前盖板流线宜取，有利于型线变化均匀叶片出口安放角在少叶片大包角时，可根据一般离心泵的设计经验来取，对于中高比转速可以取，对于低比转速可以取。其次,由于叶片宽度的增大,导致叶轮出口流速相对减小,因而喉部面积宜相应增大,根据研究,一般喉部面积宜增加10%20%。设计计算的结果：盖板处出口直径=184mm，后盖板出口直径=178 mm进口处轮毂直径=275 mm，=120 mm，=56 mm，后盖板包角取前盖板包角取从图2可以看出，在叶片数为2时，选取适当的叶片包角，叶片较大幅度地前伸，不会在进口处导致堵塞。 3.9 蜗壳的设计 涡旋前伸式双叶片污水泵蜗壳的设计与一般蜗壳应有所区别。首先,基圆直径D3与D2之间应有较大的间隙。其原因为:一是便于大颗粒和长纤维顺利通过;二是由于两叶片结构叶轮流道对液体的控制能力减弱,尾流区加大,叶轮出口流场的不均匀性大于一般离心泵,增大基圆直径有利于蜗壳内液体流动均匀,从而提高泵的效率。这里选择=(1.081.25)。4 压水室的计算及绘型获得能量的水流沿叶轮圆周流出后，将进入泵的压水室。压水室是泵不可或缺的重要的过流部件，其设计、制造水平的高低，对泵的性能，特别是泵的效率和指标HQ曲线的形态，有十分明显的影响。根据泵的用途不同，泵的压水室有不同的结构形成，但它们的基本功能则是相同的：收集从叶轮流出的水流，将水送到泵出口或下一级叶轮入口；水流在叶轮处绝对速度比较大，水流在压水室出口的平均速度显著下降，这种将水流的部分动能转化为压能的结果，将使水流在泵出口管路中的水力损失减小。水流在压水室中流动时，由于无外力对水流的做正功，水流的机械能不可能增加，相反，压水室中不可避免的存在水力损失。因此，压水室应该在水力损失最小的条件下，实现其基本功能。低比转速泵所用的压水室主要为螺旋型压水室,它由螺旋管(蜗壳)和扩散管组成。4.1 涡室的主要结构参数4.1.1 基圆直径螺旋形压水室的扩散管与螺线管由一假想无厚度的尖形隔舌相分离，隔舌尖端所在的假想圆称为基圆，直径以表示。应大于叶轮直径，使叶轮外径与隔舌之间有一间隙。这一间隙太小。会引起泵工作中格外的震动和噪声，并使设计点效率下降；这一间隙太大，会使泵在非设计工况点间隙处产生过大的环流，增大水力损失。可取： =根据经验取4.1.2 涡室进口宽涡室进口宽度通常大于包括前后盖板的叶轮出口宽度，至少应有一定的间隙，以补偿转子的串动和制造误差。目前，有些涡室的取的相当宽，这样，使前后盖板带动旋转的液体可通畅的输入压水室，回收一部分圆盘摩擦功率，提高泵的效率。另外可适应不同宽度的叶轮，提高产品的通用性。通常： 根据文献2的提法，在进行适当加宽并参考相应的水力模型，取涡室进口宽度为32mm。4.1.3 涡室隔舌安放角参考文献2P245,根据表8-1列出的和的关系。选择4.1.4 隔舌螺旋角隔舌螺旋角是在涡室第断面的0点处，螺旋线的切线与基圆切线间的夹角。或近似认为为隔舌螺旋角是隔舌处内壁与圆周方向的夹角。为了符合流动规律，减少液流的撞击，隔舌螺旋角应等于叶轮出口稍后的绝对液流角。4.1.5 涡室断面形状和断面面积涡壳断面形状有矩形、梨形、梯形和圆形等。涡室截线形状对性能影响不大，可根据结构和制造方便来选择。为便于计算和绘型，涡室通常取8个彼此成45的断面，即用8个轴面切割涡室。设计时先计算第断面为基础进行确定。各种形状的第断面可用解析法确定，但实际设计中大都用速度系数法确定。本设计选用的是梯形断面。速度系数法速度系数法是一种广义的相似换算法，它是根据统计的性能良好的速度系数进行设计的，和叶轮速度系数类似： (6)式中：涡室断面的平均速度； 泵的单级扬程； 速度系数，可按文献2P249图8-10查取一般通过第断面的流量和泵流量相差不大，取稍大的涡室面积并无坏处，因而可用泵总流量计算第断面的面积，即：其它断面的面积，按涡室各断面速度相等的确定：4.1.6 涡室扩散管的设计计算扩散管的作用在于降低速度，转换为压力能，同时减少排出管路中的损失。扩散管的进口可认为是涡室的第个断面，出口是泵的排出口，扩散管的主要结构参数是：（1）排出口径，应符合经济流速和标准直径，见叶轮设计部分（2）扩散管高度L，在保证扩散管和加工及螺栓连接的条件下，应尽量取小值，以减少泵的尺寸；（3）扩散角，常用范围是8124.2涡室绘型步骤可以用七段圆弧连接这几点，在平面上形成光滑连续的蜗壳轮廓线。这七段圆弧应满足如下条件：由于不在同一直线上的三个点决定一个圆，0、三个点形成第一段圆弧。第二段圆弧应通过、两个点并与第一段圆弧相切于点。以下各段圆弧具有第二段圆弧类似的特点。建立平面直角坐标系，在此坐标系下，0，九个点可以根据表3-3数据找出，利用这些点，可以确定0，八条线段的中垂线，线段0和的中垂线的交点，就是第一段圆弧圆心。圆心到0，三点是等距的，这一距离就是第一段圆弧半径。第一段圆弧确定后，过点和第一段圆弧的圆心的直线与线段中垂线的交点，就是第二段圆弧的圆心，圆心到点或点的距离就是第二段圆弧半径。这样形成的第二段圆弧显然与第一段圆弧相切于点，且通过，两个点，符合要求，与求第二段圆弧类似，可以作出五段圆弧。扩散管的绘制参考文献2P774页有关尺寸标注进行绘制。 参考离心泵的涡壳的水力模型，具体数据详见如下： 上部分涡壳断面R=， 表1 下部分涡壳断面相关数据 （） Table 1-one part of the spiral case related data ( ）R1R2R3R4R5R6R7R8107.2199.8662.6155.2153.4652.8252.1553.73 表2 涡壳顶端到基圆的距离（） Table 2 spiral case top to the round distance ()H1H2H3H4H5H6H7H811.35619.81426.86333.05638.59543.69548.43252.8755 污水泵结构设计及部分零件的强度校核5.1 污水泵结构特点本次设计的前伸式双叶片污水泵为一台一体化泵，它的叶轮由叶轮螺母、止动垫圈和平键固定在泵轴的左端。泵轴的直接连电机，以便实现动力拖动。为防止泵内液体沿泵轴穿出泵壳处的间隙泄露，泵在该间隙处皆设有轴封。该泵采用的是填料式轴封，它由轴套、填料、填料环和填料压盖等组成。泵工作时，泵轴用两个单列向心球轴承支撑着转动，从而带动叶轮在泵体和泵盖组成的泵腔内旋转。5.1.1 叶轮叶轮在泵体内悬臂安装在主轴的一端，与轴采用键连接方式。5.1.2 泵体泵体也称泵壳，它是泵的主体，蜗壳就是它的一部分，起到支撑固定的作用，并于安装轴承的悬架相连接。5.1.3 泵轴泵轴的作用是与电动机相连接，将电动机的转矩传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。5.1.4 轴承轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，本次设计采用两个调心球轴承，采用油润滑。加油时应注意，太多油要沿泵轴渗出并且飘溅，太少轴承又要过热，烧坏造成事故。在泵运行过程中轴承最高温度在85，一般运行在65左右，如果高了就要查找原因并及时处理。5.1.5 密封环密封环又称减漏环。叶轮进口与泵壳间的间隙过大，会造成泵内高压区的水经间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低。间隙过小，会造成泵壳摩擦产生损失。为了增加回流阻力减少内漏，延长叶轮和泵壳所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外缘结合处装有密封环，密封的间隙保持在0.5mm左右。5.1.6 填料函填料函主要由填料、填料环、填料压盖、水封管等组成。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流流到外面来，也不让外面的空气进入到泵内，始终保持泵内的真空。当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管注水到填料环内使填料冷却，保持泵的正常运行。5.2 部分零件的强度计算与校5.2.1 最小轴径的计算在设计泵的结构时，应首先考虑泵轴的结构设计。由于泵轴上所装的零件不同就决定了泵的不同轴径系列，同时考虑到泵轴的加工工艺，又需要设计各种退刀槽、倒角、倒圆等，同时，轴的轴向尺寸是由零件装配尺寸，以及零部件之间所需尺寸所决定的。因此泵的设计只能是先确定轴的径向尺寸。 叶轮、轴套等都在套在轴上，并同轴一起等速旋转。轴的强度和刚度，对泵的运行可靠性和使用寿命有很大影响，所以，对泵的强度、刚度的校核是十分重要的。 泵轴是在弯矩和扭矩联合作用下工作的，通常以弯矩和扭矩联合作用来校核轴的强度。最小轴径一般发生在联轴器或者装配叶轮处。 最小轴径的校核见前面的计算，我选择的是通用轴。由于在最小轴径处挖键槽，将对轴的强度产生影响，需将轴径适当增大，增大情况可按下列两种情况进行：（1）时，挖一个键槽，轴径增大3%；两个键槽，轴径增大7%；（2）时，挖一个键槽，轴径增大5%7%；两个键槽，轴径增大10%15%根据以上求的，只挖一个键槽，所以按照第二种情况将轴增大5%，则，而本设计选择的挖键槽处最小轴径是24mm，显然满足要求。5.2.2 键的计算及强度校核确定键长度及截面尺寸本次设计中用到一个键，在轴与叶轮配合处，所采用的键为单圆头普通平键，键的截面尺寸按轴的直径d在标准中选取，键长等于或略小于轮毂长。轴与叶轮配合处，由标准查得键的截面尺寸，长度取48mm。键只按照工作面上的挤压应力进行强度校核计算：键工作长度，单位mm；圆头平键，L指公称长度，mm；b为键宽；键与轮毂键槽的接触高度，h为键高（mm）轴直径（mm）键传递扭矩()，为最大输入功率，单位w，w为轴的旋转角速度(rad/s)，键工作面上的挤压应力必须小于（轴、轮毂中弱者的许用挤压应力），轴、轮毂中弱者的许用挤压应力，按表5-1选取。 表3载荷与冲击Table 3 Load and impact只考虑静连接静载荷轻微冲击冲击钢1201501001206040铸铁708050603045轴与叶轮的配合处键 的挤压应力为： 水泵属于轻微冲击，选择的轴材为钢，显然有，所以选择的键满足强度要求。5.2.3 轴向力的计算泵在运转中，转子上作用在轴向力，产生轴向力的原因有很多，主要是液流作用在叶轮上的力不平衡引起的。叶轮前后盖板不对称，前盖板在吸入眼部分没有盖板，另一方面，叶轮前后盖板像转盘一样带动前后腔内液体旋转，前后盖板侧腔内的液体压力按照抛物线规律分布，且口环以上部分呈轴对称分布，作用在后盖板上的压力，除口环以上部分与前盖板对称作用的压力相抵消外，口环下部压力减去吸入压力所余压力即为轴向力A，方向指向叶轮入口。轴向力可按下式计算： (7)叶轮进口半径（m）；水的重度（）；水的密度（）轴的旋转角速度（rad/s）水泵势扬程，为叶轮出口处的圆周速度，为理论扬程。5.2.4 径向力的计算计算公式为： （其中取0） (8)叶轮直径包括盖板的叶轮出口宽度对螺旋型压水室的泵来说，当水泵关死扬程时，即流量Q=0时径向力F最大。则最大径向力：5.2.5 轴承寿命的计算由于水泵转速较高，且同时受轴向力和径向力，所以本次设计采用双列滚子调心轴承，它的作用是支持旋转及承受轴上的载荷并调整轴的回转中心，代号为6309。该轴承同时承受轴向力和径向力。轴承寿命计算：基本额定寿命：按一组轴承中10%的轴承发生点蚀破坏，而90%的轴承不发生点蚀破坏前的转数（以106转为单位）或工作小时数作为轴承基本额定寿命。基本额定动载荷：就是使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷值,用C表示,单位牛,一个型号的轴承有也只有一个基本额定动载荷。采用球轴承寿命的计算公式: (9)式中： n轴承工作转速，r/min轴承基本额定动载荷，查机械手册，,基本额定静载荷（GB/T 276-1994）轴承工作时当量动载荷，N轴承寿命，小时球轴承为3 深沟球轴承当量动载荷P的求解过程： 确定轴承承受的径向载荷R，轴向载荷A图2 轴承受力图 Figure 2 by trying to bearing由轴承受力图有： 已知，于是得到，。由轴的结构及轴向力的方向可知，全部轴向力全部由靠近叶轮的那一个轴承承担，即所受的轴向力为，根据分析可知，靠近叶轮的那一个轴承受的轴向力和径向力都比离叶轮远的那个轴承大，所以离叶轮较近的那个轴承更容易被破坏，即只需校核离叶轮近的轴承寿命。 （1）计算，考查它与e的关系，。查表5-1，得出。 （2）计算，由此判定系数e，用线性插值法求出Y值。，查表6-1，在表中介于0.1300.250之间，对应的e值为0.310.37，Y值为1.21.4。 （3），为载荷系数，水泵取1.0计算得： （4）小时显然寿命偏短，究其原因，是因为当时选择轴承的时候，过于随便，应该把外尺寸D选的更大一些，选择03尺寸系列可能满足要求。表4 径向载荷系数X和轴向载荷系数Y Table4 radial load coefficient X and axial load coefficient Y轴承类型相对轴向载荷判断系数e名称代号XYXY深沟球轴承600000.025100.562.00.220.0401.80.240.0701.60.270.1301.40.310.2501.20.370.501.00.445.2.6 填料的计算填料是以各种纤维、金属等基础材料和润滑剂、粘结剂等辅助材料组合而成。填料应具备以下条件： （1）有一定的塑性，在压紧力的作用下产生一定的径向力并紧密与轴接触； （2）有足够的化学稳定性，不污染介质，不被介质泡胀，填料中浸渍剂不被介质溶解，填料本身不腐蚀密封面； （3）自润滑性能良好，耐磨、摩擦系数小； （4）轴有少量偏心时，填料应有足够的浮动弹性； （5）制造简单、拆装方便填料宽度根据轴径大小选取，见表6-2所设计的轴径d=24mm，所以填料宽度e=6.4mm。 表5 填料宽度的选择 Table 5 packing of the width of the choice轴径d(mm)小于2020353550507575110110150填料宽度e(mm)5.06.49.512.715.919.0介质压力（）1135357570100100填料根数344556678表6填料数选择Table 6 fill the number of options介质压力，故查表得填料根数为6根。6 电子检测控制模块设计6.1 污水泵泄漏检测原理在油室上方开小孔安装一个油水探头，用作漏水检测。主要原理是将泵内的检测元件作为取样信号，经放大电路对取样信号进行过滤放大，输入到控制器中单片机系统，并和其程序中设定的参数进行比较计算，根据运算结果发出指令，控制执行元件及通过面板LED灯指示运行状态。当泵轴机械密封损坏导致泄露，油室内的油水比例达到一定浓度，油水探头就会向单片机发送信号，单片机接收信号并发出指令，继电器J吸和LED闪烁水泵停止工作。6.2 检测控制原理图及电子元器件的选择用51单片机作为调节器，当油水比例达到并超过设定值160时报警灯闪烁，且扬声器发出报警的声音。本模拟控制电路原理图如附图1：元器件：7SEG-MPX4-CC-BLUE（7段4位共阴极LED数码管）、ADC0808（8位模/数转换器）、AT89C51（单片机）、CAP（瓷片电容）、CAP-ELEC（电解电容）、CRYSTAL（晶体振荡器）、LED-YELLOW（发光二极管）、POT-HG（高精度电位计）、RES（电阻）、RESPACK-8（带公共端得8路电阻）、SOUNDER（发声器）、继电器。6.3 主程序流程设计主程序通过控制程序来判断控制报警子程序和发声子程序。主程序流程图如图9所示。6.3.1 显示子程序流程6.3.2 报警子程序流程图： 当维修人员排除故障后。重启控制器，继电器释放；油水探头重新对油室内的液体进行取样检测。检测器重新开始工作。程序及电路原理图见附录7 结论此次水泵设计采用通用的经验法，在参照同类型泵的基础上，根据总结出的经验公式，先初略算得各项参数，然后再逐步优化。本次设计的离心泵满足泵的效率要求，基本达到选题提出的设计要求。并在设计时加强了强度性能，以使泵能在较恶劣的环境下工作。8 总结与体会毕业设计是大学学习课程的最后一个环节，同时也是最重要的环节之一。因为毕业设计是对四年所学的检验。总的来说，这次设计是比较成功的。虽然在设计的过程中遇到了各种各样的困难，最终在老师的指导下同学的帮助下完成了这次设计。回顾整个设计过程，此次设计的带切割新型潜污泵具有很多优点，比如：（1）无堵塞性能好；（2）无损性能好；（3）效率高，与其他同类杂质泵相比效率高5%以上；（4）泵的吸入性能好。可抽送含气介质，含气量在15%以下时，泵的性能，震动基本不发生变化。因此，此潜污泵泵在市场上有广阔的应用和开发前景。适用于各种行业。在本次设计中，一方面我自己做了大量的努力；另一方面也得到了各位指导老师的大力帮助，这才使得我的设计能够按时完成。可以肯定的是，本次设计中由于本人的知识层次及设计经验不足，难免会有一些不足之处，恳请各位老师批评指正！参考文献1 关醒凡. 泵的理论与设计M.北京：机械工业出版社，1987:25-332 关醒凡. 现代泵技术手册M.北京：宇航出版社，1998，8:22-383 严敬. 低比转速离心泵M.成都：四川省科学出版社，1998，10: 108-1334 机械工业部.泵产品样本M.北京：机械工业出版社，1997，11: 19-215 丁成伟.离心泵与轴流泵M.北京：机械工业出版社，1981.7: 39-526 查森.叶片泵原理及水力设计M.北京：机械工业出版社，1988.6: 17-387 杨黎明、黄凯等.机械零件设计手册M.北京：国防工业出版社，1984.7: 23-548 姜乃昌.水泵及水泵站M.北京：中国建筑工业出版社，1998.6: 21-339 沈阳水泵研究所.叶片泵设计手册M.北京：机械工业出版社，1983.7: 85-10510 Lobanoff,Centrifugalpumps:design&applicationM.Houston,Gulf P1 11 施卫东.污水泵水力设计综述.流体机械,1997(8): 26-29,3712 刘厚林,关醒凡,李幼康.双流道叶轮的设计方法.流体机械,1999(9): 15-1713 陈红勋.旋流泵叶轮内部流动的研究:博士学位论文.镇江:江苏工学 院,1991. : 74-8313 Matthew R, Robin T. 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