　　　KS型单级单吸离心泵吸收了KT、SB、ES、IS、XA及国外优秀离心泵系列产品的优点，采用了多项水力设计及工艺方法的发明专利和实用新型专利而研制开发的高新技术系列产品。它广泛用于空调、制冷、冰蓄冷、自来水厂、消防、环保、高层供水和城乡排水等领域，一般输送85摄氏度以下清水或物理化学性质类似清水的液体。通过变换泵的结构及材质可输送高温及腐蚀性介质，可用与化工、冶金等行业。本系列产品产品具有高效率、高性能、高耐压、高可靠性和安装维修方便等特点，其结构参数符合国际标准产品相互替代，承压能力为1.6MPa级，诸项技术经济指标达到国外同类产品先进水平，属于国际接轨的换代产品。

　　　注：单级单吸离心泵为一个叶轮一个进水口的离心泵。

关键词：单级单吸、叶轮、机械密封、安装、故障分析。

Abstract

　　KS-absorption-type single-stage centrifugal pump absorption of KT, SB, ES, IS, XA and abroad outstanding merits of the centrifugal pump series with a number of hydraulic design and technology of the invention patent, and a patent application of a new and high-tech research and development technology products. It is widely used in air conditioning, refrigeration, ice storage, the water plant, fire protection, environmental protection, urban and rural water supply and drainage senior in areas such as transport 85 degrees Celsius below normal water or similar physical and chemical properties of liquid water. Transform pump through the structure and materials can be corrosive and high temperature transmission medium can be used with the chemical, and metallurgical industries. Products in this series of high efficiency, high performance, high pressure, high reliability, and easy installation and maintenance characteristics of the structural parameters in line with international standard products as an alternative, the pressure of 1.6 MPa-capacity, all of the technical and economic indicators have reached abroad Similar Products advanced level of international standards generations. Note: single-stage centrifugal pump for a single suction inlet of an impeller centrifugal pump. Key words: single-stage-to smoke, impeller, mechanical seals, installation, fault analysis.

摘要i

Abstractii

新KS单级单吸离心泵的设计1

1 引言1

2 型号意义示例及名词解释3

2.1 型号名称：KS 125 —100 —2003

2.2 名词解释3

3 离心泵的主要性能参数4

3.1 流量Q(m3/h或m3/s)4

3.2 扬程H(m)4

3.3 效率5

3.4 轴功率N(W或kW)6

4 离心泵的特性曲线7

5 离心泵工作原理8

6 离心泵的主要部件10

6.1 叶轮10

6.2 泵壳（即泵体和泵盖）13

6.3 泵轴15

6.4 轴承17

6.5 悬架17

6.6 机械密封18

6.6.1 装配前注意事项18

6.6.2 机械密封安装、使用技术要领19

6.7填料函20

7 离心泵的参数设计21

7.1泵的主要设计参数21

7.2泵的效率估算21

8 离心泵主要结构部件的设计计算23

8.1轴颈和轮毂尺寸的计算23

8.2 叶轮的设计计算24

9 主要零部件的选择29

9.1 轴承的选择29

9.2 键的选择29

9.3 联接螺栓的选择30

10离心泵主要部件的校核32

10.1 叶轮强度计算32

10.2 泵轴的校核33

11 新KS型单级单吸离心泵的安装36

11.1 离心泵的安装高度Hg计算36

11.2 安装工艺步骤：37

11.3 装配图39

12 离心泵的水泵检验标准40

12.1 水泵检验装置的组成40

12.2 各组成部分的设计要素40

12.2.1 动力源40

12.2.2 传动系统41

12.2.3 测量与控制系统42

12.2.4 辅助系统44

13离心泵的操作程序45

13.1 启动45

13.1.1 启动前的准备工作45

13.1.2 启动46

13.1.3 启动注意事项47

13.2 停车48

14 新KS型单级单吸离心泵间性能的改变和换算49

14.1 输送液体物性的影响及换算49

14.2 转速的影响及换算49

14.3 叶轮直径D2的影响及换算50

结束语51

致谢52

参考文献53

小结54

　　　利用离心力输水的想法最早出现在列奥纳多达芬奇所作的草图中。1689年，法国物理学家帕潘发明了四叶片叶轮的蜗壳离心泵。但更接近于现代离心泵的，则是1818年在美国出现的具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的所谓马萨诸塞泵。1851～1875年，带有导叶的多级离心泵相继被发明，使得发展高扬程离心泵成为可能。

　　　尽管早在1754年，瑞士数学家欧拉就提出了叶轮式水力机械的基本方程式，奠定了离心泵设计的理论基础，但直到19世纪末，高速电动机的发明使离心泵获得理想动力源之后，它的优越性才得以充分发挥。在英国的雷诺和德国的普夫莱德雷尔等许多学者的理论研究和实践的基础上，离心泵的效率大大提高，它的性能范围和使用领域也日益扩大，已成为现代应用最广、产量最大的泵

离心泵的应用是很广泛的，在国民经济的许多部门要用到它。在给水系统中几乎是不可缺少的一种设备，如若把自来水管网当作人身的血管系统，那么离心泵就是压送血液的心脏。

　　　新KS型单级单吸离心泵是在原有的KS型单级单吸离心泵的基础上进行的一种改进，现市面上大多的离心泵，在安装叶轮时，是采用的泵轴的锥度进行定位的，这样的定位，对于轴的加工精度要求很高，在一般的小型加工单位很难达到这样的精度等级，所以通过把锥度轴变为直轴的方法来避免因为加工精度不高而导致的安装不便的弊端，同时在叶轮安装时通过加轴套的方法进行定位，这样的改进在提高轴强度的同时，加工也方便了，且其他部件的制作模具的改动也很少，生产成本也没有增加。

　　　此次设计中以型号KS125-100-200作为数据依据。

　　　　　2 型号意义示例及名词解释

2.1 型号名称：KS 125 —100 —200

KS：符合国际标准的用语空调制冷等领域的单级单吸离心泵。

125：泵吸入口直径（mm）.

100：泵排出口的直径（mm）.

200：叶轮名义直径(mm).

2.2 名词解释

离心泵：通过利用离心力输水的水泵。

单级单吸：单级是指一个叶轮，单吸是指只有一个进水口。

在离心泵系列中还有双级双吸、双级单吸、单级双吸离心泵，至于叶轮和进水口的数量主要是通过考虑到离心泵的功率和性能参数来确定的，其中单级单吸离心泵是功率和性能最简单的一种。3 离心泵的主要性能参数

3.1 流量Q(m3/h或m3/s)

　　　离心泵的流量即为离心泵的送液能力，是指单位时间内泵所输送的液体体积。

　　　泵的流量取决于泵的结构尺寸(主要为叶轮的直径与叶片的宽度)和转速等。操作时，泵实际所能输送的液体量还与管路阻力及所需压力有关。

　　　注意：因为泵安装在特定的管路上，所以管路的特性必然要影响流量的大小。　　?

3.2 扬程H(m)

　　　离心泵的扬程又称为泵的压头，是指单体重量流体经泵所获得的能量。

　　　泵的扬程大小取决于泵的结构(如叶轮直径的大小，叶片的弯曲情况等、转速。目前对泵的压头尚不能从理论上作出精确的计算，一般用实验方法测定。

　　　泵的扬程可同实验测定，即在泵进口处装一真空表，出口处装一压力表，若不计两表截面上的动能差(即Δu2/2g=0)，不计两表截面间的能量损失(即∑f1-2=0)，则泵的扬程可用下式计算

注意以下两点：

　　　(1)式中p2为泵出口处压力表的读数(Pa)；p1为泵进口处真空表的读数(负表压值，Pa)。

　　　(2) 注意区分离心泵的扬程(压头)和升扬高度两个不同的概念。

　　　扬程是指单位重量流体经泵后获得的能量。在一管路系统中两截面间(包括泵)列出柏努利方程式并整理可得

　　　?式中H为扬程，而升扬高度仅指Δz一项。　

3.3 效率

　　　离心泵的效率η---反映泵对液体提供的有效能量与原动机提供给泵的能量（轴功率N）之比。

离心泵的能量损失包括以下几项：

3.3.1 容积损失ηv? 各种泄漏、回流，使泵对这部分液体作了无用功，减少了泵的实际输送能量。ηv与泵结构及液体在泵进、出口处的压强差有关。3.3.2 机械损失ηm? 由泵轴与轴承之间、泵轴与填料函之间以及叶轮盖板外表面与液体之间产生摩擦而引起的能量损失。其值一般为0.96—0.99。3.3.3 水力损失ηh? 叶片间涡流造成的损失、液体入泵时的水力冲击损失、液体与泵壳、叶片间的摩擦损失之和。水力损失ηh与泵的结构、流量及液体的性质有关。离心泵的效率反映这三项能量损失的总和，故又称为总效率η，总效率为这三个效率的乘积，即：??????? η=ηvηmηh这里ηv、ηm与流量Q无关。???? 由水力损失图示（右图）可知：额定流量Qs（ηh=0.8--0.9）下hf最小，η最高。一般小型离心泵的效率为50%--70%,大型泵可高达90%。

　　　泵的效率值与泵的类型、大小、结构、制造精度和输送液体的性质有关。大型泵效率值高些，小型泵效率值低些。　　

3.4 轴功率N(W或kW)

　　　泵的轴功率即泵轴所需功率，其值可依泵的有效功率Ne和效率η计算，即　　

泵的效率不是一个独立性能参数，它可以由别的性能参数例如流量、扬程和轴功率按公式计算求得。反之，已知流量、扬程和效率，也可求出轴功率。

4 离心泵的特性曲线　　

　　　泵的各个性能参数之间存在着一定的相互依赖变化关系，可以通过对泵进行试验，分别测得和算出参数值，并画成曲线来表示，这些曲线称为泵的特性曲线。每一台泵都有特定的特性曲线，由泵制造厂提供。通常在工厂给出的特性曲线上还标明推荐使用的性能区段，称为该泵的工作范围。

　　　?泵的实际工作点由泵的曲线与泵的装置特性曲线的交点来确定。选择和使用泵，应使泵的工作点落在工作范围内，以保证运转经济性和安全。此外，同一台泵输送粘度不同的液体时，其特性曲线也会改变。通常，泵制造厂所给的特性曲线大多是指输送清洁冷水时的特性曲线。对于动力式泵，随着液体粘度增大，扬程和效率降低，轴功率增大，所以工业上有时将粘度大的液体加热使粘性变小，以提高输送效率。

　　　特性曲线指H～Q、N～Q及η～Q（也有含△h～Q或hs～Q的）等的关系曲线。

　　　注：特性曲线图见附图图纸

特性曲线的共同特点：

　　　（1）H～Q：Q↑→H↓

　　　（2）N～Q：Q↑→N↑，Q=0，Nmin；

　　　（3）η～Q：先Q↑→η↑，达ηmin后Q↑→η↓，ηmax点——设计点。

其下的H、Q（即Os）、N是最佳工况参数——标于铭牌上。

选择泵时至少应使其在≥92%ηmax下工作。

5 离心泵工作原理　

　　　离心其实是物体惯性的表现.比如雨伞上的水滴,当雨伞缓慢转动时,水滴会跟随雨伞转动,这是因为雨伞与水滴的摩擦力做为给水滴的向心力使然。但是如果雨伞转动加快,这个摩擦力不足以使水滴在做圆周运动,那么水滴将脱离雨伞向外缘运动.就象用一根绳子拉着石块做圆周运动,如果速度太快,绳子将会断开,石块将会飞出.这个就是所谓的离心。

　　　离心泵就是根据这个原理设计的.高速旋转的叶轮叶片带动水转动,将水甩出,从而达到输送的目的。离心泵有好多种.从使用上可以分为民用与工业用泵,从输送介质上可以分为清水泵、杂质泵、耐腐蚀泵等。

　　　单级单吸离心泵的主要过流部件有吸水室、叶轮和压水室。吸水室位于叶轮的进水口前面，起到把液体引向叶轮的作用；压水室主要有螺旋形压水室（蜗壳式）、导叶和空间导叶三种形式；叶轮是泵的最重要的工作元件，是过流部件的心脏，叶轮由盖板和中间的叶片组成。单级单吸离心泵工作前，先将泵内充满液体，然后启动离心泵，叶轮快速转动，叶轮的叶片驱使液体转动，液体转动时依靠惯性向叶轮外缘流去，同时叶轮从吸入室吸进液体，在这一过程中，叶轮中的液体绕流叶片，在绕流运动中液体作用一升力于叶片，反过来叶片以一个与此升力大小相等、方向相反的力作用于液体，这个力对液体做功，使液体得到能量而流出叶轮，这时液体的动能与压能均增大。

　　　启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。

　　注：工作原理图见附图图纸13.1 启动离心泵机组的正确启动、运行与停车是系统安全、经济运行的前题。

　　　13.1.1 启动前的准备工作?

　　　（1）盘车－就是用手转动机组的联轴器，凭经验感觉其转动的轻重是否均匀，有无异常声响。目的是为了检查泵及电动机内有无不正常的现象，例如转动零件松脱后卡住、杂物堵塞、泵内结晶、填料过紧或过松等问题。

　　　初次启动泵或电机大修后应检查电机转向。电机反转会导致泵流量、扬程等达不到要求，严重的会使叶轮松脱卡死，造成重大事故。试转向时不能开动电机带动泵空转，否则将使泵因干摩擦而损坏零件

　　　（2）检查一下各处螺栓连接的完好程度，检查润滑情况，润滑油（脂）是否足够、干净，必要时进行补充或更换

　　　（3）检查冷却填料函水封管、水冷机械轴封、平衡管或平衡盘的冷却管路通畅，填料函和机械密封的密封水压力流量达到规定要求。检查泵填料松紧是否适宜，在更换新填料后开泵必须联系钳工在现场调试处理泵用机械密封应冲洗干净，特别是输送易结晶介质的泵，再次启动前应将密封部位的结晶物彻底清理干净，以免损坏密封面

　　（4）灌泵排气－启动前，全开离心泵入口切断阀，向泵及吸水管中灌冲介质，打开泵排气阀进行排气，以便启动后即能在水泵入口处造成抽吸液体所必须的真空值，同时防止出现气缚和气囊现象，造成泵零件因温度升高而损坏。

　　　（5）暖泵和预冷

　　　在启动前一定要暖泵。一般预热速度每小时不超过50℃；因这类泵是根据高温而设计的，其各零部件的尺寸及相互配合间隙等都不适合在常温下运转，若不预热就启动泵将造成泵的损坏；此外，由于泵体内各零部件的尺寸大小、厚薄不一样，若加热速度过快，小而薄的零件将因升温过快而先膨胀，可能造成各零部件配合不均而产生歪斜、抱轴或轴弯曲等不良后果，所以应采取慢速均匀的预热方式，并应一边预热一边盘车。

　　低温KS泵要在低温条件下试运转。预冷前，打开旁通管路，按工艺要求对管道和泵内腔进行除湿处理；然后全开放空阀门进行泵体预冷，其冷却速度每小时不得大于30

　　?13.1.2 启动泵启动时先关闭出口阀门（除耐酸泵外）使流量为零，其目的是使泵的启动功率最小，减小电动机的启动电流，防止电机瞬时过载而烧毁。但启动时不允许水泵出口阀门长时间关闭运行，封闭运转时间不超过2~3min，以免因泵内液体温度身高而发生汽化，造成泵的部件汽蚀或高温变形损坏。? 缓慢打开出口阀，观察压力表和真空表的数值，当达到要求的数值后检查轴承温度，一般滑动轴承不高于65 ℃，滚动轴承温度不高于70 ℃；检查泵运转平稳，无异常声响，流量和扬程均达到额定要求。泵在正常运转中调节流量时，不能采用减小泵吸入管路阀门开度的方法来减小流量，否则会造成泵吸入口真空度变差而使泵产生汽蚀. 耐酸泵试车启动时，不要关闭出口阀(或泵启动后立即开启出口阀门），以免因酸液在泵壳内搅动升温而加剧对泵的腐蚀。

参考文献

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4.机械设计课程设计卢颂峰王大康主编北京工业大学出版社 1993年第一版

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6.机械设计课程设计（修订版）鄂中凯王金田世新刘孔钧主编东北工业大学出版社 1990年5月第一版

7.机械设计课程设计指导书龚溎义罗圣国李平林张力乃黄少颜编龚溎义主编高等教育出版社 1990年4月第二版

8、机械设计课程设计图册龚溎义潘沛霖陈秀严国良编龚溎义主编（哈尔滨工业大学）高等教育出版社 1989年5月第三版

9.《机械设计与制造工艺简明手册》　许毓潮等　中国电力出版社 1992年7月第二版

10.《实用机械加工工艺手册》　陈宏钧主编　　机械工业出版社1987年5月第二版

泵的特性曲线.gif

泵体.gif

泵轴.gif

工作原理图.gif

新KS型单级单吸离心式泵设计.gif

悬架.gif

叶轮.gif

内容简介：: 河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）中期检查表指导教师：张海职称：副教授所在院（系）：机械与动力工程学院教研室（研究室）：机械设计教研室题目新KS型单级单吸离心泵设计学生姓名赵胜会专业班级07机设1班学号0720040061一、选题质量：（主要从以下四个方面填写：1、选题是否符合专业培养目标，能否体现综合训练要求；2、题目难易程度；3、题目工作量；4、题目与生产、科研、经济、社会、文化及实验室建设等实际的结合程度）1、该选题为离心式水泵的改进设计，可以对我们大学四年所学知识进行一次全面的练习。2、这将对我们以后深造学习和工作起到十分有效的帮助，也能达到一个综合训练的效果，又加强了实际的动手动脑能力。3、题目的难易程度适中，对我们既是一个挑战也是一个很好的锻炼提高过程。4、题目的工作量：要求完成3张以上的A0图纸，40页左右的说明书一份。5、选题不但能紧密的结合生产和实践，而且在我们所学课程的范围之内，对我们以后不管是科研还是从事实际的工作都有很大的帮助。二、开题报告完成情况：在老师指导和同学们的帮助之下，我顺利的开始本次毕业设计。查阅过一些相关研究资料的后，我慢慢地理出头绪,摸索出了设计思路。由于我们这次是离心式水泵的改进设计，以前接触这方面的知识较少，所以在刚开始不是很顺利，甚至感到有些无从下手，但是经过和指导老师的提导、与本组同学的商量、在工厂实习观看实物之后，我逐渐找到设计的切入点，顺利的完成了开题报告。并有了一定的成果和进行了一些前期的工作，并使本次设计有了一个良好的开始。在查阅了一些资料后，已经进行了计算设计，正在整理说明书,并进行初步绘制草图.我将继续努力，认真完成这次毕业设计。三、阶段性成果：1、通过对离心式水泵工作原理的学习，在加上老师的仔细讲解，我收集了大量的资料和文献，为改进设计的顺利完成打下了坚实的基础。2、在老师的指导和同学的帮助下找到了改进设计的基本方法，开始了一些基本的设计计算，并取得了一定成果。3、完成了开题报告。4、对整个设计有了一个总体的方案,并进行了前期的一些工作和设计.四、存在主要问题：由于在离心式水泵工作原理及机械原理的理解不够深入,实际经验不足,而且这方面参考资料有限,所以随着设计的逐渐进行中我遇到了许多新的和更加复杂的问题，这些问题使我充分认识到了自己在以前学习中的不足和自己与一些同学在专业知识方面的差距，所以我要以本次设计为契机加强自己在学习上薄弱环节，争取使我的毕业设计能够取得好的成绩，也能够使我所学的知识能够在以后的工作中发挥更大的作用。五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语指导教师：（签名） 2011年 5 月 2 日3Centrifugal pump question solution 1. to design the brand-new installment balance axial force Balancing unit request to design “the dense palace type damping flow channel pressure chamber” from pump delivery chamber design flow channel direct introduction high pressure Shui Daoxin, establishes one to be possible to change the pressure chamber intensity of pressure the installment dynamical equilibrium axial force.Entire design diagram as shown in Figure 5. Figure 6.5 dense palace type positive Nepal flow channel pressure chamber 1. Pump body 2. guide pulley 3. impeller 4. high pressure water population 5. axle sleeves 6.Protect plate 7, lO. axial seal the 8.U shape balance disc 9. water outlets2. Axial force balancing unit principle of workDirects the high-pressured water from the water pump delivery chamber the fixed restricting, enters the pressure chamber through the restricting flow channel, the pressure chamber which rotates together along with the axis is composed by the fixed protection plate and the u shape balance disc, high pressure liquid effects Yu Uxing the balance disc surface, is opposite with the axial force direction, counterbalances mutually, balanced axial force. Releases the liquid from the damping flow channel which flows to return to the pump the entrance.The work impeller, the u shape balance disc and the main axle are the fixed relations, the government leader directive force is big, the entire wrap equipment towards left moves, causes the dense palace type flow channel cross section to reduce, the resistance enlarge releases the current capacity to reduce, causes the pressure chamber pressure enlarge, causes the balance force enlarge by the balanced axial force. The government leader directive force is small, works the impeller, the u shape balance disc and the main axle towards left moves few, the dense palace type flow channel overflow cross sectional area is big, the resistance reduces releases the current capacity to increase, the pressure chamber intensity of pressure reduces, the balance force reduces.The balance force changes along with the axial force change, causes two strength to be balanced throughout, guaranteed on the axis the impeller and the pump body, protect the plate and the balance disc not axial attrition.3. Designs the dense palace type damping flow channel shape control pressure chamber pressure the size Dense palace type damping flow channel shape, the size size must consider the intensity of pressure the change process carries on the design, as shown in Figure 6 the resistance flow channel to divide into two parts. Figure 6.6 the resistance flow channel schematic drawing 1.Ring-like slit damping flow channel 2. has the ascent damping flow channel(1) Ring-like slit damping flow channel end motion small its damping change is not big, may regard as the constant.(2) Ras ascent damping flow channel its axial displacement definitely to be possible to obtain the slit closure the most major applied pressure, has the biggest reacting force.4.Balance disc area of influence design Old style balance disc dependence support, the balanced axial force does not consider the area of influence the size, but the new style balancing unit must estimate the area of influence the size.After experiments and calculates: When introduces intensity of pressure when affects the intensity of pressure consistently with on the final level impeller after wheel disk, the balance disc area of influence with the impeller area is consistent.Third, design installment test result Experiment object for the multistage high-pressured centrifugal pump, the model is: DG155-67?7.The test result is: (1) Reduces obviously with other water pump movement comparison noise, the vibration reduces.(2)Exports pressure gauge reading 4MPa, reduces about 8% compared to the original water pump.(3) Ampere meter reading interphase current is 400A, compared to reduces about originally 20%.(4) Has slightly from the water outlet observation current capacity reduces, but is not obvious.(5) Main axle in axial has the slight fluctuation, is at the dynamical equilibrium condition.(6) After moves for half year, lends the balancing unit observation not axial to wear, oneself attains successfully. 1. Water pump working condition change analysis Passes through a period of time movement water pump to be in the main parameter current capacity, the intensity of pressure which the steady state displays has the drop, the power dissipation drops similarly.Its biggest merit was the new balancing unit had guaranteed the work impeller, the bearing, the balancing unit and so on the vulnerable long-term use, the service, the maintenance, the management cost straight line dropped.2. High-pressured centrifugal pump overall effectiveness index, volumetric efficiency analysisThe water pump overall effectiveness index may divide into the mechanical efficiency, the volumetric efficiency and the hydraulic efficiency, after because new design balancing unit contact friction elimination, mechanical efficiency enhancement.Uses the new balancing unit work impeller the front wheel cap no longer the wheel cap and the pump substrate has the gap with the pump substrate friction before, has divulging under the differential pressure function, simultaneously enters in the work impeller after wheel disk similar existence gap high pressure Water Classic axle sleeve gap to the pressure chamber in. Moreover to the pressure chamber in finally returns to the pump from the water pump exportation introduction high-pressured water the entrance.Increased front wheel disk divulging from the divulging angle new style balancing unit, establishes the pressure chamber to need the high-pressured water therefore causes the volumetric efficiency drop.3. Promotion volumetric efficiency measure multistage high pressure centrifugal pump divulging quite many, after uses the new balancing unit to have to use the packing assembly seal to the work impeller front wheel cap spot, may establish the dense palace type seal packing collar to reduce divulging.The new balancing unit resistance flow channel design, the pressure chamber area of influence size design affects the backflow quantity size, the backflow quantity smaller volumetric efficiency is higher. The reasonable design and the good material quality as well as the precise processing manufacture may cause the backflow quantity control in the ideal scope.Fourth, conclusionOperates the flow channel from the delivery chamber to direct the high-pressured water directly to protect in the pressure chamber which the plate and the u shape balance disc forms, produces the reverse thrust and the axial force direction are opposite, the reverse thrust size the resistance size decided by “the dense palace type flow channel”, the resistance is big, the reverse thrust is big; The resistance is small, the reverse thrust is small.But “the dense palace type flow channel” the resistance size and the axial force size is proportional. Government leader directive force great time causes the pump spindle, increases to the induction port traverse, the dense palace type flow channel cross sectional area reduces, the resistance enlarge, the pressure chamber pressure increases the reverse thrust to increase.But the government leader directive force small time main axle reduces to the induction port travel motion, the dense palace type flow channel resistance reduces, the pressure chamber pressure reduces, the reverse thrust reduces. pump spindle directive force follow the relations, or said is along with changes the relations, the axial force increases the reverse thrust to increase, causes the reverse thrust to be equal to the axial force throughout, self-balancing axial force.Observes the pump main axle in the pump practical work in axial to have certain about migration (fluctuation), It reflects the reverse thrust and the axial force in the dynamic balance process.After moves half year about time dismantles the new balance disc and the equalizing ring the observation, in the axial non-contact friction, works the impeller no longer with organism contact friction. 离心泵问题的解决方案1设计全新装置平衡轴向力平衡装置要求从泵的压出室设计流道直接引入高压水到新设计的“密宫式阻尼流道压力室”，建立一个可改变压力室压强的装置来动态平衡轴向力。整个设计简图如图5所示。图6.5密宫式阻尼流道压力室 1.泵体 2.导轮 3.叶轮 4.高压水入口 5.轴套 6.保护盘 7、10.轴向密封 8.U形平衡盘 9.出水口2轴向力平衡装置工作原理把高压水从水泵的压出室引到固定保护套，通过保护套的流道进入到压力室，压力室由固定的保护盘和随轴一起回转的u形平衡盘组成，高压液体作用于u形平衡盘表面，与轴向力方向相反，相互抵消，平衡轴向力。从阻尼流道泄流出来的液体返回泵的入口处。工作叶轮、u形平衡盘与主轴是固定关系，当轴向力大的时候，整套装置向左移动，使密宫式流道断面减小，阻力加大泄流量减小，导致压力腔压力加大，使平衡力加大以平衡轴向力。当轴向力小的时候，工作叶轮、u形平衡盘与主轴向左移动少，密宫式流道过流断面面积大，阻力减小泄流量增加，压力室压强降低，平衡力减小。平衡力随着轴向力的变化而改变，始终使二力平衡，保证轴上的叶轮与泵体、保护盘与平衡盘无轴向的磨损。3设计密宫式阻尼流道形状控制压力室压力的大小密宫式阻尼流道形状、尺寸大小要考虑压强的变化过程来进行设计，如图6所示阻力流道分为两部分。图6.6 阻力流道示意图 1.环形缝隙阻尼流道 2.有斜度的阻尼流道 (1)环形缝隙阻尼流道轴向移动小其阻尼变化不大，可看成常数。(2)有斜度的阻尼流道其轴向位移完全可以把缝隙关闭获得最大的作用压力，产生最大反作用力。4平衡盘作用面积设计老式平衡盘依靠支撑，平衡轴向力不考虑作用面积的大小，而新式平衡装置必须估算作用面积的大小。经过试验与计算得：当引入的压强与最后级叶轮的后轮盘上作用压强一致时，平衡盘的作用面积跟叶轮的面积一致。三、设计装置试验结果试验对象为的多级高压离心泵，型号为：DG155-677。试验结果为：(1)与其他台水泵运行比较噪声明显降低，振动减小。(2)出口压力表读数4MPa，比原水泵降低8左右。(3)电流表读数相电流为400A，比原来降低20左右。(4)从出水口观测流量略有降低，但不明显。(5)主轴在轴向有轻微浮动，处于动态平衡状态。(6)运行半年后，拆出平衡装置观察无轴向磨损，己获成功。1水泵工作情况变化分析经过一段时间的运行水泵处于稳定状态表现出来的主要参数流量、压强有所下降，功率消耗同样下降。其最大的优点是新平衡装置保证了工作叶轮、轴承、平衡装置等易损件的长期使用，维修、维护、管理成本直线下降。2高压离心泵总效率、容积效率分析水泵的总效率可分为机械效率、容积效率和水力效率，新设计的平衡装置因接触摩擦消除后，机械效率提高。采用新型平衡装置工作叶轮的前轮盖不再与泵基体摩擦前轮盖与泵的基体有间隙，在压差的作用下产生泄漏，同时在工作叶轮的后轮盘同样存在间隙高压水经轴套间隙进入到压力室中。另外从水泵出口引入的高压水到压力室中最后返回泵的入口。从泄漏的角度新式平衡装置增加了前轮盘的泄漏，建立压力室需要高压水因此引起容积效率的下降。3提升容积效率的措施多级高压离心泵泄漏点比较多，采用新型平衡装置后对工作叶轮的前轮盖部位要采用密封装置密封，可设置密宫式密封圈减少泄漏。新型平衡装置阻力流道的设计，压力室作用面积大小的设计影响到回流量的大小，回流量越小容积效率越高。合理的设计和良好的材质以及精密的加工制造可使回流量控制在理想的范围内。四、结论从压出室直接开流道引高压水到保护盘与u形平衡盘所形成的压力室中，产生的反推力与轴向力方向相反，反推力的大小由“密宫式流道”阻力的大小决定，阻力大，反推力大；阻力小，反推力小。而“密宫式流道”阻力的大小与轴向力的大小成正比。当轴向力大的时候使泵轴，向吸入口方向移动增大，密宫式流道的断面面积减小，阻力加大，压力室的压力增大反推力增大。而当轴向力小的时候主轴向吸入口移动量减少，密宫式流道阻力降低，压力室压力减小，反推力减小。在这样的结构设计中，反推力与泵轴向力是跟随关系，或者说是随变关系，轴向力增大反推力增大，始终使反推力等于轴向力，自动平衡了轴向力。在泵的实际工作中观察到泵主轴在轴向有一定的左右的移动(浮动)，它反映出反推力与轴向力在动态的平衡过程中。经过运行半年左右的时间把新型的平衡盘和平衡环拆下观察，在轴向无接触摩擦，工作叶轮不再与机体接触摩擦。河南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告题目名称新KS型单级单吸离心式泵设计学生姓名赵胜会专业班级07机设1班学号0720040061一、选题的目的和意义：目的:无论是电力高压锅炉的给水、循环水、冷凝水、水力清渣、城市给水排水、采矿的坑道排水、水力采矿、施工中的基坑排水及水力施工、石油及天然气管道输送工程、石油的注水、城市地下注水，还是医疗卫生、国防建设、交通运输、化工、冶金，特别是农业的灌溉和排水，都离不开水泵站，可以毫不夸张地说水泵与水泵站对于抗御旱涝渍等自然灾害，改善生产生活条件，提高劳动生产率，确保高产高效，促进四个现代化，都起到了不可估量的重要作用，随着社会的发展和人类的进步，水泵与水泵站将起着越来越大的作用。简称“离心泵”。它是一种利用水的离心运动的抽水机械。由泵壳、叶轮、泵轴、泵架等组成。起动前应先往泵里灌满水，起动后旋转的叶轮带动泵里的水高速旋转，水作离心运动，向外甩出并被压入出水管。水被甩出后，叶轮附近的压强减小，在转轴附近就形成一个低压区。这里的压强比大气压低得多，外面的水就在大气压的作用下，冲开底阀从进水管进入泵内。冲进来的水在随叶轮高速旋转中又被甩出，并压入出水管。叶轮在动力机带动下不断高速旋转，水就源源不断从低处被抽到高处。意义: 通过毕业设计，能从各个方面综合考查大学四年所学过的专业知识。能代表机械选型设计的一般过程。可以开阔视野，提高我们的解决问题和分析问题的能力，以及提高综合运用理论知识的能力；通过此次毕业设计，更能激发学习和探索问题的兴趣，为未来的学习和工作打下良好的基础；通过此次的毕业设计，我们可以把学过的课本知识在设计工作中综合地加以应用，使这些知识得到巩固和发展；通过毕业设计，能够初步培养我们对机械设计的独立工作能力，为以后进行设计工作打下良好的基础；通过毕业设计，我们能够熟练应用有关参考资料、计算图表、手册；熟悉有关的国家标准和部颁标准，以完成一个工程技术人员在机械设计方面所必须具备的基本技能训练。二、国内外研究综述：泵是伴随着工业发展而发展起来的。19世纪时，国外已有了比较完整的泵的型式和品种，并得到了广泛的应用。据统计，在1880年左右，一般用途的离心泵产量占整产量的90以上，而动力装置用泵、化工泵、矿山用泵等特殊用途的泵，仅占整个泵产量的10左右。到1960年，一般用途的泵只占45Y002Ea，而特殊用途的泵已占55o2Ea。据目前发展趋势，特殊用途的泵，会比一般用途的泵所占比例还要提高。早在20世纪初，潜水污水泵由美国首先研制成功，用它来代替深井泵。随后，西欧各国也相继进行研制，并且不断加以改进，逐步完善。如德国的莱茵褐煤矿，使用各种潜水污水泵2500多台，容量最高的达1600kW、扬程410m。我国的潜水污水泵是20世纪60年代，发展起来的，其中作业面潜水电泵在南方早已用于农田的灌溉，且中小容量的潜水电泵已形成系列，并批量投入了生产。大容量高电压的潜水电泵、潜水电动机也相继面世，5001200kw的大型潜水电泵均已在矿山投入运行。通常把用来抽吸液体、输送液体和使液体增加压力的机器统称为泵。从能量观点来说，泵是一种转换能量的机器，它把原动机的机械能转化为被输送液体的能量，使液体的流速和压力增加。泵一般是用来将液体从地势较低的地方抽吸上来，沿管路输送到地势较高的地方去。例如，我们日常见到的，用泵把河流，池塘中的水抽上来往农田里灌溉；又如把地下深井里的水抽吸上来并送到水塔上去等。由于液体经过泵后压力可以提高，所以泵的作用也可以用来将液体从压力较低的容器中抽吸出来，并克服沿途的阻力输送到压力较高的容器中或其他需要的地方，例如，锅炉给水泵从低压水箱中抽吸水往压力较高的锅炉汽包内给水。泵的性能范围很广，巨型的泵流量可大达几十万inh以上；而微型的泵流量则在几十mLh以下。其压力可从常压一直高达l000MPa以上。它输送液体的温度最低可到200C以下，最高可达800C以上。泵输送液体的种类很多，它可以输送水(清水、污水等)、油液、酸碱液、乳化液、悬浮液和液态金属等。三、毕业设计（论文）所用的主要技术与方法：1 毕业设计所用的方法是：类比设计、优化设计、经验设计以及数据计算法等方法。在资料和信息获取过程中进行了实地考察和调研。2在绘图过程中运用计算机绘图（包括proe绘图）。3在外型设计中运用了人机工程学方法，以使人机环系统协调，相互适应。四、主要参考文献与资料获得情况：1水泵变频调速的节电量计算及系统设计王剑华.哈尔滨工业大学出版社 20082矿山机械李炳文、王启广 . 中国矿业大学出版社 20073实用机械设计手册吴相宪、王正为. 中国矿业大学出版社 2004.4机械设计及理论李柱国、许敏. 科学出版社 20035煤矿地质学杨孟达、刘新华、王瑛. 煤炭工业出版社 2000 6矿井地下水害与防治王志荣，石明生. 黄河水利出版社 20037安全生产管理郑希文. 北京工业大学出版社 1990.五、毕业设计（论文）进度安排（按周说明）第57周毕业实习，收集资料，完成开题报告。第810周完成实习报告，总体方案设计，初步完成设计计算，外文翻译。第1113周完成总装图和零件图的绘制和设计说明书。第1415周修改和完善，准备毕业答辩。六、指导教师审批意见：指导教师：（签名）年月日河南理工大学万方科技学院本科毕业设计摘要KS型单级单吸离心泵吸收了KT、SB、ES、IS、XA及国外优秀离心泵系列产品的优点，采用了多项水力设计及工艺方法的发明专利和实用新型专利而研制开发的高新技术系列产品。它广泛用于空调、制冷、冰蓄冷、自来水厂、消防、环保、高层供水和城乡排水等领域，一般输送85摄氏度以下清水或物理化学性质类似清水的液体。通过变换泵的结构及材质可输送高温及腐蚀性介质，可用与化工、冶金等行业。本系列产品产品具有高效率、高性能、高耐压、高可靠性和安装维修方便等特点，其结构参数符合国际标准产品相互替代，承压能力为1.6MPa级，诸项技术经济指标达到国外同类产品先进水平，属于国际接轨的换代产品。注：单级单吸离心泵为一个叶轮一个进水口的离心泵。关键词：单级单吸、叶轮、机械密封、安装、故障分析。Abstract KS-absorption-type single-stage centrifugal pump absorption of KT, SB, ES, IS, XA and abroad outstanding merits of the centrifugal pump series with a number of hydraulic design and technology of the invention patent, and a patent application of a new and high-tech research and development technology products. It is widely used in air conditioning, refrigeration, ice storage, the water plant, fire protection, environmental protection, urban and rural water supply and drainage senior in areas such as transport 85 degrees Celsius below normal water or similar physical and chemical properties of liquid water. Transform pump through the structure and materials can be corrosive and high temperature transmission medium can be used with the chemical, and metallurgical industries. Products in this series of high efficiency, high performance, high pressure, high reliability, and easy installation and maintenance characteristics of the structural parameters in line with international standard products as an alternative, the pressure of 1.6 MPa-capacity, all of the technical and economic indicators have reached abroad Similar Products advanced level of international standards generations. Note: single-stage centrifugal pump for a single suction inlet of an impeller centrifugal pump. Key words: single-stage-to smoke, impeller, mechanical seals, installation, fault analysis.目录摘要iAbstractii新KS单级单吸离心泵的设计11 引言12 型号意义示例及名词解释32.1 型号名称：KS 125 100 20032.2 名词解释33 离心泵的主要性能参数43.1 流量Q(m3/h或m3/s)43.2 扬程H(m)43.3 效率53.4 轴功率N(W或kW)64 离心泵的特性曲线75 离心泵工作原理86 离心泵的主要部件106.1 叶轮106.2 泵壳（即泵体和泵盖）136.3 泵轴156.4 轴承176.5 悬架176.6 机械密封186.6.1 装配前注意事项186.6.2 机械密封安装、使用技术要领196.7填料函207 离心泵的参数设计217.1泵的主要设计参数217.2泵的效率估算218 离心泵主要结构部件的设计计算238.1轴颈和轮毂尺寸的计算238.2 叶轮的设计计算249 主要零部件的选择299.1 轴承的选择299.2 键的选择299.3 联接螺栓的选择3010离心泵主要部件的校核3210.1 叶轮强度计算3210.2 泵轴的校核3311 新KS型单级单吸离心泵的安装3611.1 离心泵的安装高度Hg计算3611.2 安装工艺步骤：3711.3 装配图3912 离心泵的水泵检验标准4012.1 水泵检验装置的组成4012.2 各组成部分的设计要素4012.2.1 动力源4012.2.2 传动系统4112.2.3 测量与控制系统4212.2.4 辅助系统4413离心泵的操作程序4513.1 启动4513.1.1 启动前的准备工作4513.1.2 启动4613.1.3 启动注意事项4713.2 停车4814 新KS型单级单吸离心泵间性能的改变和换算4914.1 输送液体物性的影响及换算4914.2 转速的影响及换算4914.3 叶轮直径D2的影响及换算50结束语51致谢52参考文献53小结54 54新KS单级单吸离心泵的设计1 引言利用离心力输水的想法最早出现在列奥纳多达芬奇所作的草图中。1689年，法国物理学家帕潘发明了四叶片叶轮的蜗壳离心泵。但更接近于现代离心泵的，则是1818年在美国出现的具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的所谓马萨诸塞泵。18511875年，带有导叶的多级离心泵相继被发明，使得发展高扬程离心泵成为可能。尽管早在1754年，瑞士数学家欧拉就提出了叶轮式水力机械的基本方程式，奠定了离心泵设计的理论基础，但直到19世纪末，高速电动机的发明使离心泵获得理想动力源之后，它的优越性才得以充分发挥。在英国的雷诺和德国的普夫莱德雷尔等许多学者的理论研究和实践的基础上，离心泵的效率大大提高，它的性能范围和使用领域也日益扩大，已成为现代应用最广、产量最大的泵。离心泵的应用是很广泛的，在国民经济的许多部门要用到它。在给水系统中几乎是不可缺少的一种设备，如若把自来水管网当作人身的血管系统，那么离心泵就是压送血液的心脏。新KS型单级单吸离心泵是在原有的KS型单级单吸离心泵的基础上进行的一种改进，现市面上大多的离心泵，在安装叶轮时，是采用的泵轴的锥度进行定位的，这样的定位，对于轴的加工精度要求很高，在一般的小型加工单位很难达到这样的精度等级，所以通过把锥度轴变为直轴的方法来避免因为加工精度不高而导致的安装不便的弊端，同时在叶轮安装时通过加轴套的方法进行定位，这样的改进在提高轴强度的同时，加工也方便了，且其他部件的制作模具的改动也很少，生产成本也没有增加。此次设计中以型号KS125-100-200作为数据依据。2 型号意义示例及名词解释2.1 型号名称：KS 125 100 200KS：符合国际标准的用语空调制冷等领域的单级单吸离心泵。125：泵吸入口直径（mm）.100：泵排出口的直径（mm）.200：叶轮名义直径(mm).2.2 名词解释离心泵：通过利用离心力输水的水泵。单级单吸：单级是指一个叶轮，单吸是指只有一个进水口。在离心泵系列中还有双级双吸、双级单吸、单级双吸离心泵，至于叶轮和进水口的数量主要是通过考虑到离心泵的功率和性能参数来确定的，其中单级单吸离心泵是功率和性能最简单的一种。3 离心泵的主要性能参数3.1 流量Q(m3/h或m3/s) 离心泵的流量即为离心泵的送液能力，是指单位时间内泵所输送的液体体积。泵的流量取决于泵的结构尺寸(主要为叶轮的直径与叶片的宽度)和转速等。操作时，泵实际所能输送的液体量还与管路阻力及所需压力有关。注意：因为泵安装在特定的管路上，所以管路的特性必然要影响流量的大小。3.2 扬程H(m)离心泵的扬程又称为泵的压头，是指单体重量流体经泵所获得的能量。泵的扬程大小取决于泵的结构(如叶轮直径的大小，叶片的弯曲情况等、转速。目前对泵的压头尚不能从理论上作出精确的计算，一般用实验方法测定。泵的扬程可同实验测定，即在泵进口处装一真空表，出口处装一压力表，若不计两表截面上的动能差(即u2/2g=0)，不计两表截面间的能量损失(即f1-2=0)，则泵的扬程可用下式计算注意以下两点：(1)式中p2为泵出口处压力表的读数(Pa)；p1为泵进口处真空表的读数(负表压值，Pa)。(2) 注意区分离心泵的扬程(压头)和升扬高度两个不同的概念。扬程是指单位重量流体经泵后获得的能量。在一管路系统中两截面间(包括泵)列出柏努利方程式并整理可得式中H为扬程，而升扬高度仅指z一项。3.3 效率离心泵的效率-反映泵对液体提供的有效能量与原动机提供给泵的能量（轴功率N）之比。离心泵的能量损失包括以下几项：3.3.1 容积损失v 各种泄漏、回流，使泵对这部分液体作了无用功，减少了泵的实际输送能量。v与泵结构及液体在泵进、出口处的压强差有关。3.3.2 机械损失m 由泵轴与轴承之间、泵轴与填料函之间以及叶轮盖板外表面与液体之间产生摩擦而引起的能量损失。其值一般为0.960.99。3.3.3 水力损失h 叶片间涡流造成的损失、液体入泵时的水力冲击损失、液体与泵壳、叶片间的摩擦损失之和。水力损失h与泵的结构、流量及液体的性质有关。离心泵的效率反映这三项能量损失的总和，故又称为总效率，总效率为这三个效率的乘积，即： =vmh这里v、m与流量Q无关。由水力损失图示（右图）可知：额定流量Qs（h=0.8-0.9）下hf最小，最高。一般小型离心泵的效率为50%-70%,大型泵可高达90%。泵的效率值与泵的类型、大小、结构、制造精度和输送液体的性质有关。大型泵效率值高些，小型泵效率值低些。3.4 轴功率N(W或kW)泵的轴功率即泵轴所需功率，其值可依泵的有效功率Ne和效率计算，即泵的效率不是一个独立性能参数，它可以由别的性能参数例如流量、扬程和轴功率按公式计算求得。反之，已知流量、扬程和效率，也可求出轴功率。4 离心泵的特性曲线泵的各个性能参数之间存在着一定的相互依赖变化关系，可以通过对泵进行试验，分别测得和算出参数值，并画成曲线来表示，这些曲线称为泵的特性曲线。每一台泵都有特定的特性曲线，由泵制造厂提供。通常在工厂给出的特性曲线上还标明推荐使用的性能区段，称为该泵的工作范围。泵的实际工作点由泵的曲线与泵的装置特性曲线的交点来确定。选择和使用泵，应使泵的工作点落在工作范围内，以保证运转经济性和安全。此外，同一台泵输送粘度不同的液体时，其特性曲线也会改变。通常，泵制造厂所给的特性曲线大多是指输送清洁冷水时的特性曲线。对于动力式泵，随着液体粘度增大，扬程和效率降低，轴功率增大，所以工业上有时将粘度大的液体加热使粘性变小，以提高输送效率。特性曲线指HQ、NQ及Q（也有含hQ或hsQ的）等的关系曲线。注：特性曲线图见附图图纸特性曲线的共同特点：（1）HQ：QH（2）NQ：QN，Q=0，Nmin；（3）Q：先Q，达min后Q，max点设计点。其下的H、Q（即Os）、N是最佳工况参数标于铭牌上。选择泵时至少应使其在92%max下工作。5 离心泵工作原理离心其实是物体惯性的表现.比如雨伞上的水滴,当雨伞缓慢转动时,水滴会跟随雨伞转动,这是因为雨伞与水滴的摩擦力做为给水滴的向心力使然。但是如果雨伞转动加快,这个摩擦力不足以使水滴在做圆周运动,那么水滴将脱离雨伞向外缘运动.就象用一根绳子拉着石块做圆周运动,如果速度太快,绳子将会断开,石块将会飞出.这个就是所谓的离心。离心泵就是根据这个原理设计的.高速旋转的叶轮叶片带动水转动,将水甩出,从而达到输送的目的。离心泵有好多种.从使用上可以分为民用与工业用泵,从输送介质上可以分为清水泵、杂质泵、耐腐蚀泵等。单级单吸离心泵的主要过流部件有吸水室、叶轮和压水室。吸水室位于叶轮的进水口前面，起到把液体引向叶轮的作用；压水室主要有螺旋形压水室（蜗壳式）、导叶和空间导叶三种形式；叶轮是泵的最重要的工作元件，是过流部件的心脏，叶轮由盖板和中间的叶片组成。单级单吸离心泵工作前，先将泵内充满液体，然后启动离心泵，叶轮快速转动，叶轮的叶片驱使液体转动，液体转动时依靠惯性向叶轮外缘流去，同时叶轮从吸入室吸进液体，在这一过程中，叶轮中的液体绕流叶片，在绕流运动中液体作用一升力于叶片，反过来叶片以一个与此升力大小相等、方向相反的力作用于液体，这个力对液体做功，使液体得到能量而流出叶轮，这时液体的动能与压能均增大。启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。注：工作原理图见附图图纸6 离心泵的主要部件单级单吸离心泵的基本构造是由七部分组成的，分别是：叶轮，泵体（即泵体和泵盖），泵轴，轴承，悬架，机械密封，填料函。两个主要部分构成：一是包括叶轮和泵轴的旋转部件；二是由泵壳、填料函和轴承组成的静止部件。6.1 叶轮6.1.1叶轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。叶轮的作用是将原动机的机械能直接传给液体，以增加液体的静压能和动能(主要增加静压能)。叶轮室是泵的流部件的核心,泵通过叶轮对液体的作功，使其能量增加。叶轮按液体流出的方向分为三类：（1）径流式叶轮（离心式叶轮）液体是沿着与轴线垂直的方向流出叶轮。（2）斜流式叶轮（混流式叶轮）液体是沿着轴线倾斜的方向流出叶轮。（3）轴流式叶轮液体流动的方向与轴线平行的。叶轮按吸入的方式分为二类：（1）单吸叶轮（即叶轮从一侧吸入液体）。（2）双吸叶轮（即叶轮从两侧吸入液体）。叶轮按盖板形式分为三类：（1）封闭式叶轮。（2）敞开式叶轮。（3）半开式叶轮。其中封闭式叶轮应用很广泛，前述的单吸叶轮双吸叶轮均属于这种形式。注；叶轮图见附图图纸叶轮加工的工艺步骤：工序号工序名称工序内容车间设备1粗车夹住右端台阶外圆校正流道及修正内孔。金工C6140车左端止口平面以流道中心为基准到图纸尺寸。车左端止口（配泵体端）留光刀余量2mm。车左端弧面光出即可。车孔平面深度达到图纸要求。2粗车夹住左端止口校正。金工C6140车右端止口（配泵盖端）留余量。车右端孔外台阶、内止口和锥孔留余量。车右侧弧面光出即可。车大外圆对图。3精车夹住左端外台阶，找正大外圆跳动允差0.05金工C6140右端面到总厚。车锥孔对图。车右侧内外止口及平面对图。R车出即可。4精车上锥度芯棒找正夹头处芯轴外圆跳动允差0.01。金工C6140车左侧止口到图纸尺寸。静平衡达到规定要求。5插插键槽对图。金工插床6钳钻孔及去毛刺。金工钻床7检检验。6.1.2 固定叶轮的螺母的加工工艺步骤：工序号工序名称工序内容车间设备1车车大外圆46；34.6到图纸要求金工C6140圆球R11.5到图纸要求倒角钻攻M20*1.5螺纹，挖退刀槽2铣铣六角到图纸要求金工铣床3检检验6.2 泵壳（即泵体和泵盖）6.2.1泵体作用是将叶轮封闭在一定的空间，以便由叶轮的作用吸入和压出液体。泵壳多做成蜗壳形，故又称蜗壳。由于流道截面积逐渐扩大，故从叶轮四周甩出的高速液体逐渐降低流速，使部分动能有效地转换为静压能。泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置。注：泵体图见附图图纸泵体加工的工艺步骤：工序号工序名称工序内容车间设备1车车右端平面和内止口。校正木耳边。金工立车车内孔及其内孔平面到图纸尺寸2车以止口为基准压紧车左端进水口外径金工立车车平面保证总厚对图。达到图纸要求。3钳划镗加工线4镗以右端止口平面为基准压紧，车底脚平面保证到中心距离金工镗床达到图纸要求。5镗转过1800压紧，车顶面出水口平面保证总高度与图纸相金工镗床符。车外圆平面对图。6钳划右端机盖联接孔钻模十字对准线。金工划顶端出水口法兰联接孔钻模十字对准线。划左端进水口法兰钻模十字对准线。划底脚联接孔钻加工线。划放水孔钻加工线。7钻对图钻以上各孔锪平到图纸要求。金工钻床8钳打磨。金工9钳与泵盖同做2.4MPa水压试验，持续时间不少于5分钟，金工不得有漏水冒汗等现象。10检检验。6.2.2 泵盖的加工工艺步骤：工序号工序名称工序内容车间设备1粗车粗车各部分留2MM余量2精车夹住右侧外圆校正左侧止口金工车床车大平面止口、止口台阶及其平面对图。车叶轮处内台阶、台阶平面到图纸尺寸。3车自制车模，以已加工止口为基准，压紧。金工车床车右端面总厚到图纸尺寸。车内止口止口平面及止口台阶。车内孔到图纸尺寸。4钳划钻加工线。金工5钻钻法兰孔对图。金工钻床钻止口联接孔对图。钻填料盖联接孔对图。钻攻各孔对图。6检检验。注:泵盖图见附图图纸6.3 泵轴泵轴的作用是支持叶轮等回转件，带动叶轮在确定的工作位置作高速旋转并传递驱动功率的元件,所以它是传递机械能的主要部件。离心泵的轴在工作时以一定的转速作旋转运动，承受较大的弯矩和转矩。轴要有足够的强度和几何精度，将对密封性能的不良影响减到最小限度，最大限度地减少擦磨损和伤的危险性。注：泵轴图见附图图纸泵轴的加工工艺步骤：工序号工序名称工序内容车间设备1粗车一夹一顶两次装夹粗车两端台阶，外径留4mm、台阶留金工C61403mm余量。2热热处理。外协3车车总长修整中心孔。金工C6140两顶尖夹住叶轮端，车悬架端各外径留0.3mm-0.4mm磨量对图。R、倒角。调头夹住联轴器端车叶轮端各台阶对图，磨量留0.3mm-0.4mm，车外锥、螺纹到图纸尺寸。割槽、R、倒角。4铣铣两端键槽对图键槽中心对称度达0.08mm。外协铣床5磨磨各台阶、外锥到图纸要求。外协磨床6检检验。6.4 轴承离心泵的推力轴承有滚动轴承和滑动轴承两类。其中滚动轴承有单向推力球轴承、双向推力球轴承、推力短圆柱滚子轴承、推力圆锥滚子轴承等，角接触轴承也可承受轴向载荷。推力滑动轴承有实心式、单环式、空心式、多环式等固定的推力轴承和可倾扇面推力轴承。滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为2/33/4的体积太多会发热，太少又有响声并发热！滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的,加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出并且漂*，太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85度一般运行在60度左右，如果高了就要查找原因（是否有杂质，油质是否发黑，是否进水）并及时处理轴承衬用的材料有铸铁、巴氏合金、铜合金、铝合金、陶质金属和非金属材料。6.5 悬架悬架轴承部件支撑着泵的转子部分，滚动轴承受泵的径向力和轴向力。注：悬架图见附图图纸悬架加工工艺步骤：工序号工序名称工序内容车间设备1车夹住小头校正中心车止口到尺寸车止口平面。金工C630大外圆光出即可。车两轴承孔及平面到图纸要求。2车调头夹住大外圆车平面到总长尺寸对图。车支架连接平面金工C630到图纸尺寸。3钳划与泵体连接孔钻加工线；两头轴承盖连接孔钻加工线。金工划悬架支架连接孔钻加工线；及管牙钻加工线。4钻钻以上各孔对图，并锪平管牙至图纸要求。金工钻床5钳打磨。金工6检检验。6.6 机械密封机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。6.6.1 装配前注意事项（1）、按工况条件与主机情况正确选择适宜型号的机械密封与材料组合; （2）、安装机械密封的泵或其它类似的旋转机械在工作时，转子轴向串动量0.3mm （3）、安装机械密封部位的轴(或轴套)的台阶处必须有310的倒角，并且圆滑过渡，其粗糙度Ra1.6。（4）、安装机械密封部位的轴(或轴套)的表面粗糙度Ra1.6、跳动公差0.04mm、尺寸公差为h6。（5）、安装机械密封静环的密封端盖与辅助密封圈接触部位的表面粗糙度Ra1.6、尺寸公差为H8、定位端面对轴的垂直度0.04mm。（6）、机械密封安装时，必须将轴(或轴套)的密封腔体、密封端盖及机械密封件本身清洗干净, 以防止任何杂质进入密封部位。（7）、在安装静止环时，尤其是碳石墨环必须格外小心压入。（8）、当输送介质温度过高，过低或含有杂质颗粒、易燃、易爆、有毒等情况时，按API682标准采取相应的阻封、冲洗、冷却、过滤等措施。（9）、按安装使用说明书或样本，保证机械密封的安装尺寸。（10）、由弹簧传动的机械密封，应合理选择弹簧旋向，一般从电机端向叶轮端看，转轴为顺时针时，应选右旋弹簧，反之则为左旋弹簧。（11）、双端面机械密封工作时，隔离流体的压力比密封腔内介质压力高0.050.2MPa。6.6.2 机械密封安装、使用技术要领（1）、设备转轴的径向跳动应0.04毫米，轴向窜动量不允许大于0.1毫米；（2）、设备的密封部位在安装时应保持清洁，密封零件应进行清洗，密封端面完好无损，防止杂质和灰尘带入密封部位；（3）、在安装过程中严禁碰击、敲打，以免使机械密封摩擦付破损而密封失效；（4）、安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油，以便能顺利安装；（5）、安装静环压盖时，拧紧螺丝必须受力均匀，保证静环端面与轴心线的垂直要求；（6）、安装后用手推动动环，能使动环在轴上灵活移动，并有一定弹性；（7）、安装后用手盘动转轴、转轴应无轻重感觉；（8）、设备在运转前必须充满介质，以防止干摩擦而使密封失效；（9）、对易结晶、颗粒介质，对介质温度80oC时，应采取相应的冲洗、过滤、冷却措施，各种辅助装置请参照机械密封有关标准。（10）、安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油，要特别注意机械油的选择对于不同的辅助密封材质，避免造成O型圈侵油膨胀或加速老化，造成密封提前失效。6.7填料函填料函主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流不流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空！当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却！保持水泵的正常运行。所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意！在运行600个小时左右就要对填料进行更换。7 离心泵的参数设计7.1泵的主要设计参数泵的扬程 H=60m 流量 Q=450 泵的级数 i=1 泵的效率 70% 泵必需的汽蚀余量 NPSHr=5m 轴功率 P=315.0kw 配电机 P=400.0kw 叶轮直径泵重 G=750kg 均质清洁液体，介质密度=1000kg/ （1）：确定转速为n=1480r/min （2）：比转速的确定： = （4-1）其中i=1根据已知条件，则有得到故此离心泵为中比转速类型，即在30到90之间。一般情况下尺寸比为2：3。7.2泵的效率估算（1）：水力效率水力效率按下式计算 (4-2) 式中 Q泵流量（） n泵转速（r/min）由已知条件可（4-3）得到水力效率。（2）：容积效率可按下式计算（4-4）将数据代入公式（4-4）得得0.98 （3）：机械效率（4-5）则得8 离心泵主要结构部件的设计计算8.1轴颈和轮毂尺寸的计算泵轴的直径应按其承受的外载荷（拉、压、弯、扭）和刚度及临界转速条件确定。因为扭矩是泵轴最主要的载荷，所以在开始设计时，可按扭矩确定泵轴的最小直径（通常是联轴器处的直径）。同时应根据所设计泵的具体情况，考虑影响刚度和临界转速的大概因素，可对粗算的轴径作适当的修改，并圆整到标准直径。待泵转子设计完成后，再对轴的强度、刚度和临界转速进行详细的校核。按扭矩计算泵轴径的公式（m）（4-6）式中T泵轴受到的扭矩(); （4-7）式中Nc计算功率,可取=1.2N;材料的许用切应力(Pa),选泵轴材料为45钢,作调质处理，HBS=241302MPa。取HBS=250MPa另=(637735)取=700又，得；则 T=9550所以（m）此算出来的轴径是连接联轴器处轴的最小轴径,又考虑到开键槽的影响,为安全起见,一般在此处加4%的裕量。即 d1=(1+4%)d 得d1=0.0581m 取d1=0.058m因为该尺寸是轴的最小处直径,考虑到轴肩的影响,一般轴肩的梯度是510 mm。故取d1=0.060m 根据轴各段的结构和工艺要求,确定装叶轮处的轴径，其中和轮毂直径dh。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。值得注意的是，在安装叶轮,联轴器，轴套和轴承的地方,一定要选用标准尺寸，而螺纹采用细牙螺纹,其内径应大于螺纹前轴段的直径。叶轮与轴之间用键连接，为了确保叶轮根部有足够的强度,则通常dh=(1.21.4)ds。一般大泵取小值,小泵取大值。因此可以取dh=1.3ds,得dh=0.078m,取标准dh=0.080m。 8.2 叶轮的设计计算离心泵是通过叶轮对液体做功的。叶轮的好坏将直接影响到泵的性能。所以在整个设计过程中叶轮的设计是非常重要的。用于离心泵的叶轮形式很多。本设计中选用较常见的单吸式封闭叶轮。其大致结构如下：叶轮叶轮主要几何参数有叶轮进口直径 D0 、叶轮轮毂直径dh、叶片进口角1、叶轮出口宽度 b2、叶片出口角2 和叶片数 Z 。叶轮进口几何参数对汽蚀具有重要影响，叶轮出口几何参数对性能（H、Q ）具有重要影响，而两者对效率均有影响。由离心泵轴的设计可得轮毂的直径。在此基础上可以对叶轮各尺寸进行设计。（1）：确定叶轮入口直径D0 （4-8）式中通过叶轮的设计流量，m3/s, =; 泵容积效率，由效率计算得为98%；叶轮入口速度，m/s, ；入口速度系数，单级泵叶轮查得=0.175（见表4.1），单级扬程（根据已知的=60m）; 叶轮轮毂直径，选=0.080m;则可以得到泵叶轮，将各个数据代入公式（4-8）得得叶轮：取=0.183m。（2）：确定叶轮入口宽度（4-9）式中叶片入口直径，一般情况下选取；叶片入口边绝对速度，一般情况下选；得所以将数据代入公式（4-9）得；取。（3）：确定叶轮外径（4-10）式中叶轮出口圆周速度，根据速度系数表4.1查得；则将数据代入公式（4-10）得取经过计算恰好就是给出的已知数据，故设计合理（4）：确定叶片数Z根据公式 (4-11)将数据代入得，取Z=6 （5）：确定叶片出口宽度已知（4-12）式中：叶片出口处厚度，选=0.006m；叶片出口处安放角，选叶轮出口轴向速度，;叶轮出口轴面速度系数，由表4.1查得；由此可得。将各数据代入公式（4-12）得取叶轮速度系数表根据各数据得叶轮示意图如下：9 主要零部件的选择9.1 轴承的选择由于要受到径向力和轴向力，故选取圆柱滚子轴承较为合理。选取GB283-64标准系列轴承2个。轴承型号为：2320其图为：圆柱滚子轴承各代号所表示的数据分别为：D=215mm d=100mm B=73mm9.2 键的选择由于泵轴各段需要装键的部分都在一个范围内（大于58而小于等于65）。故键的选择是基本尺寸相同，只是长度系列的不同。采用

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