毕业设计（论文）-中载汽车发动机冷却水泵结构设计.doc

第一章 绪论1.1 泵的概述111水泵的功用随着现代汽车制造业的不断发展，各式各样的汽车类型层出不穷，什么轻快敏捷的轿车、环城的公交车以及载货跑长途的重型卡车等等。所有的车都有一个相同的特点，都必须有一个完整的冷却系统。因为发动机转动提供功率的同时，一定产生相当大的热量，使机体升温，当温度过高时就会影响机器的性能。必须将温度降下来。一般采用的方法都是通过发动机带动水泵进行水循环进行冷却的。那么水泵的功用就是对冷却液加压，保证其在冷却循环中循环流动。全套图纸加扣 3012250582112水泵的基本结构及工作原理汽车发动机广泛采用离心式水泵如下图。其基本结构由水泵壳体、水泵轴及轴承、水泵叶轮和水封装置等零件构成。发动机通过皮带轮带动水泵轴转动，水泵轴带动叶轮转动，水泵中的冷却液被叶轮带动一起旋转，并在离心力的作用下被甩向水泵壳体的边缘，同时产生一定的压力，然后从出水管流出。再叶轮的中心处由于冷却液被甩出而压力降低，散热器中的冷却液在水泵进口与叶轮中心的压差作用下经水管流入叶轮中，实现冷却液的往复循环如图（1-1）。支撑水泵轴的轴承用润滑脂润滑，因此要防止冷却液泄漏到润滑脂造成润滑脂乳化，同时还要防止冷却液的泄漏。如上图水泵防止泄漏的密封措施。密封圈与轴通过过盈配合装在叶轮与轴承之间使密封座紧紧的靠在水泵的壳体上已达到密封冷却液的目的。水泵壳体上还有泄水孔，位于水封之前。一旦有冷却液漏过水封，可从泄水孔泄出，已防止冷却液进入轴承破坏轴承润滑。如果发动机停止后仍有仍有冷却液漏出，则表明水封已经损坏。水泵的驱动，一般由曲轴通过V带驱动。传动带环绕在曲轴带轮和水泵带轮之间，曲轴一转水泵也就跟着转。叶轮由铸铁或塑料制造，叶轮上通常有68个径向直叶片或后弯叶片。水泵的壳体由铸铁或铸铝制成，进、出水管与水泵壳体铸成一体。 因为汽车发动机上的水泵是采用离心式的，所以设计时完全可以按照离心泵的设计方法来设计。1.2 离心泵的基本理论知识离心泵依靠旋转叶轮对液体的作用把原动机的机械能传递给液体。由于离心泵的作用液体从叶轮进口流向出口的过程中，其速度能和压力能都得到增加，被叶轮排出的液体经过压出室，大部分速度能转换成压力能，然后沿排出管路输送出去，这时，叶轮进口处因液体的排出而形成真空或低压，吸水池中的液体在液面压力（大气压）的作用下，被压入叶轮的进口，于是，旋转着的叶轮就连续不断地吸入和排出液体。流量在520000米3/时，扬程在82800米的范围内，使用离心泵是比较合适的。因为在此性能范围内，离心泵具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、性能平稳、容易操作和维修等优点。国内外生产实践表明，离心泵的产值是泵类产品中最高的。 离心泵有其长处，但是也有它的短处。离心水泵的实际使用效率低，还有实际使用时流量随压力而变、对转速要求严格、单级扬程较低、起动前泵内要灌满液体，而且液体黏度对泵性能也有很大的影响，只能用于精度近似于水的液体，对于某一定流量的离心泵，有一个相应的黏度极限，如果液体超过了这个黏度极限，泵的效率会迅速降低，甚至无法工作。121离心泵的主要零部件离心泵结构型式虽然很多，但是由于作用原理相同，所以主要零部件的形状是相近的。其主要部件有以下几种：1叶轮叶轮是将来自原动机的能量传递给液体的零件，液体流经叶轮后能量增加。叶轮一般由前盖板、后盖板叶片和轮毂组成。这种叶轮叫闭式叶轮；如果叶轮没有前盖板，就叫半开式叶轮，如图（1-2）。2吸入室吸入室的作用是使液体以最小的损失均匀地进入叶轮。吸入室主要有三种结构形式：锥形管吸入室、圆环形吸入室和半螺旋形吸入室。3压出室压出室的作用是以最小的损失，将从叶轮中流出的液体收集起来，均匀地引至泵的吐出口或次级叶轮，在这个过程中，还将液体的一部分动能转变成为压力能。压出室主要有以下几种结构类型：螺旋形涡室、环形压出室、径向导叶、流道式导叶和扭曲叶片式导叶等。离心泵的叶轮、吸入室、压出室以及泵的吸入和吐出称为泵的过流部件。过流部件形状和材质的好坏是影响泵性能、效率和寿命的主要因素之一。图 （1-2）4密封环由于叶轮旋转时将能量传递给液体，所以在离心泵中形成了高压区和低压区。为了减少高压区液体向低压区流动，在泵体和叶轮上分别安装了两个密封环。装在泵体上的叫泵体密封环，装在叶轮上的叫叶轮密封环。常用的密封环如图（1-3）。5轴封机构 在泵轴伸出泵体外，旋转的泵轴和固定的泵体之间有轴封机构。离心泵的轴封机构有两个作用：减少有压力的液体流出泵体外和防止空气进入泵体内。离心泵中常用的轴封机构有四种结构形式：有骨架的橡胶密封、填料密封、机械密封和浮动环密封等。6轴向力平衡机构 泵在运行中由于作用在转子上的力不对称就产生了轴向力。单级泵主要采用平衡孔或者平衡管来平衡轴向力；多级泵一般用平衡鼓或平衡盘平衡轴向力。离心泵除了以上几中主要零部件以外，还有泵轴、中段、轴承体、托架、支架、联轴器等主要零部件。122 离心泵的结构形式离心泵的结构形式基本上可以按轴的位置分为卧式和立式两大类，再根据压出室形式，吸入方式和叶轮级数又分为： 泵的结构型式甚多，现将上表中最常遇到的几种结构型式简述如下：1单吸单级泵单吸单级泵的用途很广泛，在工农业各个部门均有采用，一般流量在5.5300m3/h、扬程在81500m范围内都用这种泵。泵轴的一端在托架内用轴承支承，另一端悬出称为悬臂泵。轴承可以用机油润滑，也可以用黄油润滑。轴封机构可以采用机械密封，也可以采用填料密封和浮动环密封。对于较小的泵还可以采用有骨架的橡胶密封。在叶轮上，一般均有平衡孔以平衡轴向力。这种泵结构简单，工作可靠，零部件少，易于加工，产量也比较大。2双吸单级泵双吸单级泵在工业和农业各部门使用也比较广泛，产量也比较大。双吸单级泵实际上等于将两个相同的叶轮背靠背地装在一根轴上，并联地工作，所以，这种泵不但流量比较大，而且能自动平衡轴向力。双吸单级泵一般采用半螺旋形吸水室，泵体水平中开，大泵一般采用滑动轴承，小泵采用滚动轴承。轴承装在泵的两侧，工作可靠，维修方便，打开泵盖后即可将整个转子取出。我国的双吸单级泵，一般流量在12020000m3/h，扬程在10110m范围内。3涡壳式多级泵采用螺旋形压出室的泵俗称涡壳泵。把几个涡壳泵装在一根轴上，串联地工作，就叫涡壳式多级泵，这种泵一般采用半螺旋形吸水室，每个叶轮均有相应的螺旋形压出室，泵体水平中开，吸入口和吐出口都铸在泵体上，检修时非常方便，不用拆卸吸入和吐出管路，只要把上泵体取下，即可取去整个转子，将备用转子放入即可工作。另一方面，由于叶轮对称布置，自动平衡轴向力，所以一般涡壳式多级泵不需要平衡机构。缺点是：涡壳式多级泵较同性能的分段式多级泵体积大，铸造和加工的技术要求也比较高。这种泵主要用于流量较大扬程较高的城市给水，矿山排水和输油管线等，其性能范围一般流量为4501500 m3/h时，扬程为100150 m。吐出压力高的涡壳式多级泵，压力可达18MPa左右。123离心泵的主要性能参数1流量流量又叫做排量、扬水量，是泵在单位时间内排出液体的数量，有体积单位和重量单位两中表示法。体积流量用Q表示，单位为 米3/秒、米3/时和升/秒等。重量流量用G表示，单位为 吨/小时、千克/秒 等重量流量G和体积流量Q的关系为： G=Q式中 液体重度（kg/m3）2扬程单位重量液体通过泵后所获得的能量俗称为扬程，又叫总扬程或全扬程，用H表示，其单位为 米液柱（m），简称米。对于高压泵，有时也近似地用泵的出口和入口的压力差（P2-P1）表示扬程的大小，此时扬程的表达式为：式中 泵的出口压力 （kg/cm2） 泵的入口压力 （kg/cm2） 3转速 离心泵的转速是指泵轴每分钟的转数，用n表示单位为 r/min。 4功率离心泵的功率是指离心泵的轴功率，即原动机传给泵的功率，用N表示，单位用千瓦，有时也用马力。泵的重量流量和扬程的乘积称为泵的有效功率，以Ne表示，单位（kg*m/s），其表达式为： Ne=GH=QH有效功率的单位以千瓦表示时，上式应改写为： 离心泵的轴功率N与有效功率Ne之差是在泵内损失的功率，其大小可以用效率来衡量。离心泵的效率即为有效功率Ne与轴功率N之比值，用表示，即： =知道泵的有效功率和效率后，可求出泵的轴功率Ne（千瓦）： 如果轴功率的单位为马力，则上式应改写为：5比转数在离心泵的水力设计中，常常是根据给定的设计参数Q、H、n 来选择模型泵的，两台相似的泵，将在相似工况下的性能参数代入公式： 计算出来的数值是相同的。通常把这个数值称为离心泵的比转数，以表示：有这样的性质，对于一系列几何相似的泵，在相似工况下的值都相等。所以，就可以用最佳工况的值作为这一系列几何相似泵的特征数，或者说判别数。比转数的概念最初在水轮机中应用，为了使离心泵的比转数与水轮机的比转数一致，经过单位换算后，得：显然，=3.65，和在本质上没有区别，只是在数值上相差3.65倍而已。离心泵上习惯用表示比转数。1.2.4 离心泵的汽蚀问题1离心泵中汽蚀现象的发生过程如果泵在运行中产生了噪音和振动，并伴随有流量、扬程和效率的降低，有时甚至不能工作，当检修这台泵时，常常可以发现在叶片入口边靠近前盖板处和叶片入口边附近有麻点或蜂窝状破坏。严重进整个叶片和前、后盖板都有这种现象，甚至叶片和盖板被穿透，这就是由于汽蚀所引起的破坏。在实现运行中，有很多泵是由于汽蚀所损坏的。汽蚀又称为空蚀，它是在一定条件下由于液体和气体的相互作用而引起的。泵通过旋转的叶轮对液体作功，使液体能量(包括动能和压能)增加，在相互作用过程中，液体的速度和压力是变化的。通常，离心泵叶轮入口处是压力最低的地方。如果这个地方液体的压力等于或低于在该温度下液体的汽化压力Pv，就会有蒸汽及溶解在液体中的气体从液体中大量逸出，形成许多蒸汽与气体混合的小气泡。这些小气泡随液体流到高压区时，由于气泡内是汽化压力，而气泡周围大于汽化压力，产生了压差，在这个压差作用下，气泡受压破裂而重新凝结。在凝结过程中，液体质点从四周向气泡中心加速运动，在凝结的一瞬间，质点互相撞击，产生很第一名在局部压力。这些气泡如果在金属表面附近破裂而凝结，则体质点就象无数小弹头一样，连续打击在金属表面上。在压力很大，频率很高的连续打击下，金属表面逐渐因疲劳而破坏，通常把这种破坏称为剥蚀。在所产生的气泡中还杂有一些活泼气体(如氧等)，借助气泡凝结时所放出的热量，对金属起化学腐蚀作用。化学腐蚀与机械剥蚀的共同作用，就更加快了金属损坏速度，这种现象就叫做汽蚀破坏现象。离心泵在严重的汽蚀状态下运转时，发生汽蚀部位很快就被破坏成蜂窝或海绵状。离心泵开始发生汽蚀时，汽蚀区域较小，对泵的正常工作没有明显的影响，在泵的正常工作没有明显的影响，在泵性能曲线上也没有明显的反映。但当汽蚀发展到一定程度时，气泡大量产生，影响液体的正常流动，甚至造成液流间断、发生振动和噪音，同时泵的流量、扬程和效率明显下降，在泵性能曲线上也有明显表现。汽蚀不但使泵的性能下降，产生噪音和振动，而且使泵的寿命缩短，严重时使泵无法工作。所以，研究汽蚀过程的客观规律，提高离心泵抗汽蚀性能，以及研究抗汽蚀破坏的材料，是离心泵技术发展的重要研究项目之一。2吸上真空度Hs对一般中小型卧式离心泵来说，泵轴心线距液面的垂直高度叫几何吸上高度，或称几何安装高度，以Hg表示。泵的几何吸上高度不可能无限制地提高，从离心泵的工作原理可知，泵能把低处液体吸到高处，是因为液体在叶轮离心力的作用下被甩出叶轮，而在叶轮吸入口处造成真空度，贮水池中的液体在液面压力作用下经吸入管路进入泵内。因此，泵的吸上高度与泵吸入口处真空度、液面压力、吸入管路的速度、阻力及被抽液体的重度等因素有关。3汽蚀余量h泵的允许吸上真空度Hs是随泵使用地点的大气压，吸入管路中的阻力和流速，以及所抽送液体的性质和温度的不同而变化的。所以使用时不太方便，需引进一个表示泵汽蚀性能的参数，这就是汽蚀余量h。汽蚀余量分为装置汽蚀余量或称为必需的汽蚀余量和泵的汽蚀余量或称为有效的汽蚀余量。装置汽蚀余量的意义表示：泵吸入口处单位重量的液体所具有的超过汽化压力的富余能量。而这富余能量包括压力能和动能，由于动能较小，所以主要是压力能。装置汽蚀余量单位以米液柱高度表示。装置汽蚀余量越大，说明泵吸入处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量越大，这样使泵不容易产生汽化，水泵不会发生汽蚀。装置汽蚀余量并不能表示泵的汽蚀性能的好坏。因为装置汽蚀余量仅指液体从吸水池吸入口处所具有的超过汽化压力的能量，而泵吸入口处的液体压力并不是泵内液体压力的最底处。因为液体自泵的吸入口流到叶轮的过程中还有能量损失，压力还要降低。因而要表示泵的性能需要的是泵的汽蚀余量。4汽蚀比转数c在设计离心泵时，除了考虑水泵的参数（扬程、流量、功率、效率、转速）以外，还需要有一个能表示泵的汽蚀性能，而又与泵的设计参数有联系的综合性参数，作为比较泵汽蚀性能和选择模型泵的依据。最小汽蚀余量的大小与泵入口几何形状及液体流动情况密切有关。利用水力学中相似原理，引出一个新的参数c来表示离心泵的最小汽蚀余量hmin与泵设计参数间的关系：式中 n水泵的转速，转速/分；Q离心泵流量(米3/秒)，对双吸式水泵应以Q/2代入；hmin泵的最小汽蚀余量(米)。5提高离心泵抗汽蚀性能的措施（一）、改进叶轮入口的几何形状（1）采用双吸叶轮（2）采用较低的叶轮入口速度（3）增大叶片入口边宽度b1（4）适当选择叶片数和冲角（2）、采用抗汽蚀材料一般来说，零件表面越光，材料强度和韧性越高，硬度和化学稳定性越高，则材料的抗汽蚀性能也越好。（三）、采用诱导轮提高泵的抗汽蚀性能在离心泵叶轮前加诱导轮能提高泵的汽蚀性能，而且效果很显著。诱导轮是螺旋形的，螺旋外径处的螺旋角较小，内径处的螺旋角较大，以保证螺旋的导程相等。第二章 离心泵的总体结构设计2.1 计算参数及要求和结构形式的确定211设计参数流量：Q=9（m/h）；扬程：H=5.2m 水柱；效率：70% ；转数：n=2000（r/min）；212结构形式的确定1原动机的选取 泵通过皮带由汽车发动机直接驱动，通过发动机上曲轴上的带轮来驱动。2结构方案选择很明显，这台泵是用在汽车上的，所以泵的体积越小越好，只要满足工作要求就行。初步确定为单吸、单级、悬臂式涡壳泵。2.2确定吸入口径泵吸入口径的确定主要取决于吸入管内的流速。根据国内外管路经济流速分析和有关标准规定，吸入管内最大流速一般不超过5m/s，常用为3m/s左右，低压时水泵吸入口径（D）=吐出口径（D）。从提高汽蚀性能的角度来看，希望泵的吸入口的流速慢些，但流速慢了管径就要取得大些，又不经济。因此，要根基具体情况来综合分析比较。计算过程如下：由离心泵设计基础P110 表41，选=1.77m/s。（m）根据计算出的直径选用标准值取D=50mm，则管内流速为： 1.3（m/s）2.3 轴径的初步计算离心泵轴选用45Mn2号钢。查机械设计手册45Mn2号钢材料许用应力 =56.5 MPa；231泵轴计算1按离心泵设计基础公式（24）计算泵轴的功率KW计算轴径时，用的计算功率较轴功率稍大一些。因为轴功率是设计工况下的功率，而泵运行时的最大流量所对应的功率大于轴功率N泵的计算功率可按离心泵设计基础公式（4-5）计算：KW（注：以下所用到公式以及图象均来源于离心泵设计基础设计所用公式；用上标“” 标注，以后不再重复注明；如果不是出自离心泵设计基础的将注明出处！）2按公式（46 ）和（47 ）计算，泵轴所传递的扭矩M为： (kg .cm)=0.0974（N.m）根据设计的情况，取d=16 mm。图（2-1）第三章 离心泵水力设计计算3.1 叶轮的设计计算叶轮的机构形式如图所示： 叶轮设计时要考虑到泵的汽蚀性能，计算时有些参数要取较的值，设计计算步骤如下：311确定叶轮入口边直径D0 确定前先用下式确定叶轮入口速度（m/s）。 则通过叶轮的流量为： m 3/s代入公式（511 ）中 式中 轮毂直径：可按下式计算得： =K 装叶轮处的直径为16mm。 K经验系数 取K=1.35 =1.3516=22mmmm 取=64mm312确定叶片入口边直径当=（100200）时 0.8取 =0.8 =51.2 mm 取=52 mm313确定叶片入口边缘绝对速度 根据设计 要求泵有一定的抗汽蚀性能 =0.77=0.771.7=1.361.31 m/s314确定叶片入口宽度 代入公式： mm取 =15mm315确定叶片入口圆周速度U1带入公式（513 ）U1=U1=5.44m/s316确定叶片数Z现在尚无确定叶片数的准确方法，一般采取经验法对=60到250的泵一般取6片。也可以用下列经验公式进行估计取叶片为6片。 Z=（1.11.5）式中 叶轮外径 单位cm 一般取=1.9=122mm Z=1.5=5.23所以取六片符合要求。317确定叶片入口轴面速度=式中 叶片入口排挤系数。 =1.251.31=1.64 m/s3.1.8确定叶片入口安放角1液体进入叶轮相对速度的液流角,如图 2-1所示 图（3-2）叶片入口安放角首先确定液流角， 代入公式得代入数据： 解得：。取冲角=5 代入公式（517 ），可得到叶片安放角1： 冲角示意图：图（3-3） 叶片冲角319确定叶片厚度此处暂取叶片厚度S1=3 mm， 在强度计算部分再核算叶片厚度。3110确定叶片入口排挤系数 代入公式（520 ），得：式中 t1叶片节距，t1= 0.02 叶片在圆周方向厚度，=此处计算的叶片排挤系数与假设的值相近。3.2 叶片的确定321确定叶片包角暂时取=95，在绘制时在根据具体情况做适当的修改。322确定叶片安放角一般取值范围为（1640）；通常用（2030）。 取=25第4章 径向力、轴向力及平衡41 作用在叶轮上的径向力及平衡在计算轴和轴承时，必须考虑作用在叶轮上的径项力，因为泵不会总在设计流量下工作，在启动和停车时甚至要在零流量下工作。离心泵的径向力，可按以下经验公式计算式中 P作用在叶轮上的径向力（N）； 设计流量； Q实际工作流量； H泵的扬程（米）； 叶轮出口总宽度（包括前后盖板）（米）； 叶轮外径（米）； 液体重度（千克/米）（水的重度为1000千克/米）。 = 由计算可知径向力非常小，对泵工作过程中的影响非常小，而且泵的叶轮与轴之间的装配是过盈配合能自动平衡掉这一部分径向力，所以不用附加平衡装置。42 作用在叶轮上的轴向力及平衡单吸叶轮不具备像双吸叶轮那样的对称性，由于作用在叶轮两侧的压力不等，故有轴向力存在。半开式叶轮的形状与比转数有关。通常叶片倾角与比转数有关。作用在半开式叶轮上的轴向力可以近似用下列经验公式计算； 式中 K轴向力系数 取K=0.8； 圆心在叶片进口边上并与叶轮轮廓相切的圆的直径，圆心处的半径就是r (米)。 =同理，由计算可知径向力非常小，对泵工作过程中的影响非常小，而且泵的叶轮与轴之间的装配是过盈配合能自动平衡掉这一部分径向力，所以不用附加平衡装置。第五章 主要零部件的强度计算5.1 叶轮的强度计算根据使用条件和设计要求，参考机械设计手册（第四版第一卷）叶轮的材料选用MT-4。5.1.1 叶轮盖板的强度计算叶轮的圆周方向应力为式中 rm叶轮材料密度，铸铁叶轮 rm =7300 (kg/m3)铸钢叶轮 rm =7800 (kg/m3)铜叶轮 rm =8800 (kg/m3) u2叶轮圆周速度(m/s) g重力加速度MPa查机械设计手册（第四版第一卷）材料MT-4，b=175 MPa；比较可知道：，故在n=2000r/min时，叶轮盖板是安全的，此时叶轮盖板厚度由结构和工艺要求确定。由表8-2知，可选叶轮盖板厚度为4mm。5.1.2 叶片厚度计算叶片厚度可按下式计算；式中 K经验系数，与材料和比转数有关，由表8-3. ，取K=4.5。 D2叶轮外径 Hi单级扬程 Z叶片数取叶片厚度S=3mm，与计算时所选取的厚度相符。5.2 泵体强度校核5.2.1 涡室壁厚的校核 可按下式计算；式中 S涡室壁厚（cm）； 许用应力 铸铁为250kg/cm; 涡室的当量壁厚，可下式计算；= = =22.4所以 =0.04（cm）=0.4mm第六章 离心泵主要通用零部件的选择61 正确选用离心泵主要通用零部件的重要性正确地设计过流部件和选用材料是保证离心泵性能和寿命的重要条件。但是，如果离心泵其他零件不能正常工作，就是过流部件设计的再好，材料选用最好，也不能保证泵的性能和寿命。经验表明，离心泵在运行中所产生的问题，大部分是材料选用问题。主要零部件的选择问题和制造精度问题。对耐磨蚀泵运行中的事故进行分析表明，纯属泵性能方面的问题仅占总事故的10.6%，其他都属于材料的选用问题、主要零部件的选用问题制造精度问题。由此可见，正确地选用离心泵主要零部件是保证泵正常运行的重要条件。在泵的所有零部件中，在运转中最容易发生问题的是轴封部件，轴承润滑部件和冷却部件。如果对这些部件选用不当，轻者离心泵不能工作或离心泵烧毁；重者能引起严重的人身设备事故。另一方面，随着技术的发展，高温、高压、高速泵所占比重逐年增大，经验表明，泵的温度越高，压力越高，轴封、润滑和冷却问题也越显得重要。因此，本章着重介绍轴封部件，轴承润滑部件的选用，在选用时，应尽可能按国家标准和行业标准选用通用标准零件。6.2 轴封结构的选择旋转的泵轴和固定的泵体间的密封简称轴封。轴封的作用主要是防止高压液体从泵中漏出和防止空气进入泵内，尽管轴封在离心泵中所占的位置并不大，但泵是否能正常运转却和轴封密切相关。如果轴封选用不当，不但在运转中需要经常维修，漏损很多被输送的液体，而且可能由于泄漏出的易燃、易爆和有毒液体引起火灾、爆炸和中毒事故，后果不堪设想。因此，必须合理选用轴封结构，才能保证离心泵安全运行。离心泵常用的轴封结构有：有骨架的橡胶密封、填料密封、机械密封和浮动环密封。621机械密封的组成机械密封又称端面密封，其结构如图（6-1），主要零部件由下列三部分组成： 图（6-1）机械密封结构图1主要密封元件：由动换（旋转环）、静环（固定环）组成。动换和静环一般均用不同材料制成，一个硬度交底（一般用石墨或石墨加其他充填料），一个硬度较高（可以用刚、刚堆焊硬质合金、陶瓷等）。也可以根据具体情况将两个环用同一种材料制成。 2辅助密封元件：由动换密封圈、静环密封圈和其他适合的垫片组成。辅助密封元件除了应具有密封能力外，还应有一定的弹性，以便吸收对密封面有不良影响的震动，辅助密封元件常用橡胶或塑料制成。3压紧元件和其他元件：如弹簧、卡箍防转销等，以及为保证动环和静环工作所必须的其他零件，都属于这一类元件。622机械密封的优缺点优点：与填料密封相比，机械密封的密封的蜜蜂性能好，寿命长，泄漏少，消耗功率少，在运转中可以达到几乎不漏的程度，所以应用十分广泛。缺点：制造复杂，价格较贵，损坏时不易更换。此外安装精度对机械密封工作情况有很大的影响，安装得不好则会增大泄露量和降低寿命。尽管有这些缺点，但机械密封的应用还是日趋增加，结构形式和材料组合不断增加。可输送各种液体，如：清水、海水、油类、酸、碱、盐溶液及其他有机溶液。要求液体不含悬浮颗粒。623作用在密封面上的力 机械密封是借助于动环和静环的密切配合而进行密封的。动环是可沿轴向移动的，工作时，动环受液体压力和弹压力的作用，密封面上单位面积上的作用力叫密封面比压如不考虑密封面间的液膜压力和密封环摩擦力，则可以以下式表示：式中 密封面单位面积上的弹簧压力（kg/cm）; 密封面单位面积上的液体压力（kg/cm）.再机械密封中，一般弹簧压力较液体压力要小得多，所以可以将弹簧力忽略不计。由于所密封的是同一直径的轴，所以相等。即： =0密封是平衡行的。624密封面间的液膜机械密封工作时，再动环与静环之间有一层液膜，液膜必须保持一定的厚度，才能使机械密封摩擦和散热情况良好。液膜太厚，泄露量增加；液膜太薄，动环和静环可能有干摩擦，能导致机械密封烧毁。在其他参数不变的情况下，密封面比压增大，则液膜厚度迅速下降。密封面圆周速度增加时，液膜厚度增加，但是当密封面比压和圆周速度同时增加时，液膜厚度增长速度仍显著下降。625机械密封的安装通常泵用机械密封安装方法中，动环装在泵体内，弹簧在液体中转动。动环和弹簧装在泵体的外侧。装机械密封的泵，其轴向串动不允许超过毫米。如有轴套时，不允许轴套有轴向移动。安装机械密封的轴或轴套的径向跳动允许如下表所示，安装机械密封的轴或轴套要求光洁度为1.6，装配后的端面跳动允许差为0.06毫米表6-1。表6-1装配机械密封的轴或轴套的径向跳动允许轴或轴套直径1628 3060658085100径向跳动允许0.060.080.100.12626机械密封的冷却和冲洗由于机械密封工作条件复杂，工作时，在动环和静环密封面不断产生摩擦热，致使洞缓和静环之间的液膜汽化，某些零件老化、发焦、变形、这些都影响使用寿命。因此，在选择密封机构时，还必须注意选择合适的冷却和冲洗方式，已带走摩擦热并防止机械密封中杂务积聚。离心泵用机械密封时，可以用泵所输送的液体来进行冷却和冲洗，也可以用外来的冷却系统进行冲洗，用所输送的液体来冷却和冲洗时，必须加过滤器，防止杂物进入机械密封。本次设计采用最简单的冷却方式。由泵入口端引入输送液体，直接冲洗密封面，随后流入屏腔内，在密封腔内液体不断的流动，带走由于密封摩擦产生的热量。627机械密封的材料选择材料的选择是保证机械密封安全不漏、长期运行的关键要素之一，特别是动环和静环的材料选用更为重要。现将常用的材料选用列表如下：6.3 轴承部件的选择轴承是支承离心泵转子的部件，轴承径向和轴向载荷。根据轴承结构的不同，可以分为滚动轴承和滑动轴承两大类。本次设计的轴承采用的是轴联轴承。即轴承和轴是一体的，相当于把原来的轴承和轴之间的配合简化了，原来是轴承的内圈和轴之间相配合内圈和轴一起转动。现在是相当于把内圈去掉，滚动体直接靠在轴的外径上和轴一起转动。原理和滚动轴承是一样的，完全可以按照滚动轴承来设计计算和选取。滚动轴承的优点是：轴承摩擦小，轴或转子不会因轴承磨损而下沉很多；轴承间隙小，能保证轴的对中性；互换性好，维修方便；摩擦系数小，泵的启动动力矩小；轴承的轴向尺寸小。滚动轴承的缺点是：负担冲击的能力较差，在高速时易有噪音；安装要求准确；滚珠的工作能力随滚珠分离圈线速度的增加而减少。总的来说，滚动轴承的优点远远超于缺点，所以逐渐在各种机器中广泛使用。不承受轴向力或承受部分轴向力，转速一般在2950转/分以下，轴径在100毫米以下的轴承一般都采用滚动轴承。631滚动轴承的润滑和轴承结构滚动轴承是否能正常工作与轴承润滑情况密切相关。一般来说，被输送液体的温度在80以下，转速在2950转/分以下的小型泵，可以用润滑脂润滑。如果转速较高，功率较大或被输送的液体的温度超过80度时，一般均采用用润滑油润滑。本次设计采用圆柱滚子轴承和深沟球轴承一起使用。圆柱滚子轴承不能承受轴向载荷但能承受较大的径向载荷，也可以允许泵转子作小量的轴向串动。深沟球轴承可以平衡一部分轴向力，再转数高时可用来承受纯轴向载荷。选用这两个轴承相配合使用，可以互相弥补缺陷提高使用寿命。根据机械设计手册第四版第二卷第二章查得，选用轴承型号为RNU204E型无内圈圆柱滚子轴承和型号为61904型深沟球轴承。632滚动轴承安装时应当注意的问题1 因为滚动体不经过内圈直接与轴相接触，所以装轴承处的轴的表面质量一定要好，而且滚动体直接与轴进行摩擦，轴表面一定要进行淬火处理已提高耐磨性。2 与外圈配合的轴承体采用过盈配合。3 轴承的寿命在很大程度上取决于润滑油的质量和安全油的位置。油位太高会引起轴承发热，一般油室的油面不高于最下部的滚珠中心附近。经济分析市场调研泵是国民经济发展中十分重要的一种机械装备，随着科学技术的飞速发展，现代制造业的不断发展机动设备已经布满世界的各个角落。尤其是交通运输行业更是发展迅速。由几十年前的人扛马拉发展到现在的货车集装箱运输，大大提高了效率。现在的运输行业中的中型装载货车比较常用。由于社会竞争节奏的不断加快，要求生产效率的不断提高，致使对运输的重量和速度也不断的提高。这就要求装载货车要有很大的动力来源，加大发动机的功率。这样一来，发动机将会产生相当大的热量，温度迅速上升，着就要安装一种冷却装置，现在使用的基本上都是由发动机带动水泵带动水循环的冷却方式。这种类型泵，由于其独特的，简单、坚固的结构、方便的安装、较小的占地面积及优越的性能，被现代汽车领域广泛使用。随着现代汽车制造业的发展，各式各样汽车类型的出现，这种水泵的应用空间回越来越广泛，市场也会越来越大。可行性分析 本次设计的发动机上的冷却泵与以往的最大不同之处在于泵中所有的零件之间的装配关系全是过盈配合。选用这样的方法可以减少零