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直联式双吸离心泵的设计【7张CAD图纸】【优秀】

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关键词：: 直联式双吸离心泵设计 cad图纸

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直联式双吸离心泵的设计

58页 11000字数+说明书+外文翻译+开题报告+7张CAD图纸【详情如下】

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叶轮(A1).dwg

外文翻译--泵的概述.doc

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泵装配图(A0).dwg

直联式双吸离心泵的设计开题报告.doc

直联式双吸离心泵的设计说明书.doc

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摘要

　　　泵是应用非常广泛的通用机械，可以说是液体流动之处，几乎都有泵在工作。而且，随着科学技术的发展，泵的应用领域正在迅速扩大，根据国家统计，泵的耗电量都约占全国总发电量的1/5,可见泵是当然的耗能大户。因而,提高泵技术水平对节约能耗具有重要意义。 6SHZ—60型水泵是清水泵,在设计问题上,从电机的选择计算、轴的选择计算、叶轮的尺寸以及水泵的外形尺寸的确定,基本上解决了泵的大体结构,在其它部件中,连接法兰、叶轮螺母等都是根据具体位置来计算设计的。传动中的轴、键、泵盖都要经过必需的校核,使它的强度和寿命达到设计要求。

关键词:水泵电机设计

Abstract

Pump is the most widely used general machinery,it can be said that any liquid flows,almost all of the pumps work,With the development of science and technology, pumping application areas are expanding rapidly,According to national statistics.Pump power consumption accounted for a fifth of the country,we can see that the pump is only natural consumption market.Pump technology will increase the level of energy conservation has a very important significance.6SHZ-60 is a water pump,the design issues,from motor choices,the choices of axis,the size of impeller pumps dimensions identification,Largely determine the general structure pump. In other parts, the connecting flanges, Impeller nuts,etc.Are based on the specific location to calculate design.The drive shaft,bond,Pumps are to be built after the necessary verification,so that their strength and life to the design requirements.

　　　Key word:Water pump;Electrical machinery;Design

前言1

1 离心泵的工作原理2

2 水泵的设计3

2.1水泵原始数据参数3

2.2 泵汽蚀余量的计算方法3

2.3 泵的基本参数的确定4

2.3.1 确定泵的进口直径4

2.3.2 确定泵的出口直径5

2.3.3 泵转速的确定5

2.2.4 估算泵的效率6

2.2.5 轴功率和原动机功率7

3 水泵轴的设计9

3.1 轴按外伸梁设计9

3.1.1 扭矩的计算9

3.1.2 根据扭矩计算泵轴直径的初步计算9

3.1.3 画出轴的结构草图如图3-1所示(由已知图纸改进)9

3.1.4 轴的强度计算10

3.2 轴按悬臂梁设计14

3.2.1 扭矩的计算14

3.2.2 根据扭矩计算泵轴直径的初步计算15

3.2.3 画出轴的结构草图如图3-1所示(由已知图纸改)15

3.2.4 轴的强度计算15

4 叶轮结构设计及主要尺寸计算20

4.1 结构设计（选料）20

4.2 叶轮结构型式的确定20

4.3 叶轮轮毂直径的计算21

4.4 叶轮进口直径的计算21

4.5 叶轮外径的计算22

4.6 叶轮出口宽度的计算22

4.7 叶片数的计算和选择23

4.8 精算叶轮外径（第一次）24

4.9 精算叶轮外径（第二次）25

4.10 叶轮出口速度25

4.11 叶轮进口速度26

5 压出室和吸入室的水力设计29

5.1 压出室的水力设计29

5.1.1涡形体的各断面面积29

5.1.2 舌角的计算30

5.1.3 涡室进口宽度31

5.1.4 基圆直径31

5.2 吸入室的水力设计32

5.2.1吸入室的作用32

5.2.2 吸入室的分类32

6 水泵零件的强度计算33

6.1 泵体强度计算33

6.2 泵体法兰强度计算36

6.3 键的强度校核37

6.3.1 叶轮与轴相连处的键37

6.3.2 电动机轴与叶轮轴相连处的键38

6.4 叶轮强度计算38

6.4.1 盖板强度计算39

6.4.2 叶片厚度计算40

6.4.3 轮毂强度计算41

6.5 泵体连接螺栓的强度计算41

6.5.1 计算密封力42

6.5.2 计算螺栓欲紧力和总作用力42

6.5.3 强度校核43

6.6 泵出口法兰的强度校核44

6.7 连接螺栓和连接法兰的强度校核46

6.7.1 连接螺栓的强度校核46

6.7.2 连接法兰的强度计算46

7 泵的轴封设计计算49

7.1 密封端面间液体压力分布规律50

7.2 载荷系数和平衡系数50

结论52

致谢53

参考文献54

　　　毕业设计是对学生在毕业前所进行的一次综合能力的训练,是为给社会培养出合格的工程技术人员必须走过的重要环节。通过这次的毕业设计可以充分提高我们在以前所学的零散的理论知识的基础上结合起来综合的分析问题、解决问题的能力,这对我们以后上了岗位工作有很大的帮助。

　　　我们这次的设计任务是直联式双吸离心泵的基础的设计,是一次专题性的设计,虽然与四年所学知识有一定的偏距,但是为了能把这次的设计搞好,在李新华老师的指导下,我们在设计前努力查阅有关资料,做了必要的准备,我们边设计边查阅资料,给设计奠定了一定的基础,这对我们的设计有很大的帮助。

　　　我们应该从现在做起学好扎实的基础知识,不断丰富自己的专业知识和实际操作能力, 这次设计，李新华老师对我们进行了精心的指导，在此表示感谢，由于我们能力有限，在设计中难免有错误和不足之处。在此，请各位老师评定并提出建议。1 离心泵的工作原理

　　　离心泵之所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前，泵体和进水管必须满水形成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水快速旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。水源的水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已，就可以实现连续抽水。在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则泵体将不能完成吸液，造成泵体发热，震动，不出水，产生“空转”，对水泵造成损坏（简称“气缚”）造成设备事故。 2 水泵的设计

2.1水泵原始数据参数

　　　流量：

　　　扬程：H=70mm

　　　转速：n=2900r/min

　　　比转数: ns=69

　　　泵汽蚀比转数；=920 7 泵的轴封设计计算

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，材料选用的再好，也不能保证泵的性能和寿命。经验表明，离心泵在运行时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。纯属泵方面的问题仅占事故中的10.6％，其他都属于选用问题，因此可见，正确地选用离心泵主要零部件是保证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多，轻者离心泵不能工作或使离心泵烧毁，重者能引起严重的人身设备事故（如易燃、易爆、有毒液体由轴封部件漏出，引起火灾，爆炸和中毒事故）。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。

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不大，但泵是否能正常运行，却和轴封密切有关。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。

　　　离心泵中常用的轴封结构有：有骨架的橡胶密封，填料密封，机械密封和浮动环密封。

　　　该泵的轴采用机械密封，密封选用152a型机械密封，此机械密封件为外装、外流、单端面、多弹簧结构，其弹簧被一特制聚四氟乙烯套所保护，动环靠由剖分式压紧环加紧的聚四氟乙烯波纹管传动，安装方便。

7.1 密封端面间液体压力分布规律

　　　密封介质在液体的情况，端面摩擦副的最佳工作状态是半液体摩擦，液体处于全部接触面积中，并认为摩擦副间隙内液体流动的阻力沿径向不变。这样间隙内的压力按线性变化，压力分布为直角三角形，如图7-1所示

图7-1 压力分布图

　　　实际上间隙内部液体质点由于绕轴旋转作用有惯性力，当该力方向与液体流动方向相反时（内流式），其压力分布呈内凹形式；当惯性力方向与液体流动方向一致时（外流式），其压力分布呈外凸形式。液体的粘度对压力分布也有影响，低粘度液体（液态丙烷、丁烷、氨）压力分布是外凸的，高粘度液体（重润滑油）压力分布是内凹的。泄漏量对压力分布也有影响，泄漏量极少时压力分布呈凹形，较大时呈凸形。

参考文献

【1】《机械设计》吴宗泽主编北京：高等教育出版社，2001

【2】《离心泵与轴流泵》丁成伟著南宁：机械工业出版社，1985

【3】《现代泵技术手册》关醒凡著北京：宇航出版社，1995

【4】《机械设计手册》（第二卷）机械设计手册编委会编著

　　　北京：机械工业出版社，2004.8

【5】《机械设计标准应用手册》（第二卷）汪凯著北京：机械工业出版社，1997.8

【6】《中国机械设计大典》(第三卷) 南昌:江西科学技术出版社,2002.1

【7】《材料力学》宋子康蔡文安著北京:同济大学出版社,1993.8

【8】《机械制图》(第五版) 大连理工大学工程画教研室编北京:高等教育出版社,2003.8

【9】《工程流体力学》侯国祥等编北京:机械工业出版社,2006.7

【10】《机械设计基础课程设计》陈立德主编北京：高等教育出版社，

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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：李新华职称：讲师所在院（系）：机械工程与动力学院教研室（研究室）：机设题目直联式双吸离心泵的设计学生姓名杨安园专业班级 07机设1班学号0720190054一、选题质量所选的题目来源于生产实践中的真实课题，选题符合机械制造专业的培养目标，设计任务难易程度适中，并且该题目由该同学单独完成，工作量适中。所选题目在实际的应用中比较广泛，对学生的专业素质要求较高，综合训练的要求也得到充分的体现二、开题报告完成情况：该同学开题报告已完成。该题目选题的目的明确，具有很好的现实意义，设计过程所用的方法正确，查阅了机械设计，离心泵与轴流泵，现代泵技术手册，机械设计手册，叶片泵设计手册，等相关参考文献，开题报告完成质量较高。二、阶段性成果：1、对本次设计进行了方案确定，即水泵的设计、水泵轴的设计，电动机的选择、叶轮结构设计及主要尺寸计算，基本达到了设计目的。2、目前为止，已经形成了整体的设计思路。3、对于直联式双吸离心水泵的设计，已经有了初步的确定，设计的整体思路基本确定。四、存在主要问题：一是资料的查找比较困难，关于离心水泵的资料非常复杂和繁琐二是其中牵扯到许多专业知识，许多地方都是在课堂上没有接触过的，还有一些牵扯到实际中的情况，一些设计细节也是以前在课本上没见过的三设计中出现很多公式和参数，需要在设计手册中查找，具有一定的迷惑性。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）年月日4附录：外文资料与中文翻译外文资料：Pumps outlineThe pump is the application very widespread general machinery, may say that is place of the fluid flow, nearly has the pump in the work. Moreover, along with sciences and technologys development, pumps application domain is expanding rapidly, according to the over-all state statistics, pumps power consumption approximately composes the national total output of electrical energy 1/5, obviously the pump is natural consumes energy the wealthy and powerful family. Therefore, raises the pump technical level to save the energy consumption to have the important meaning.First. Centrifugal pumps principle of workThe drive leads impeller revolving through the pump spindle to have the centrifugal force, under the centrifugal action of force, the liquid is flung along the leaf blade flow channel to the impeller export, the liquid sends in after the volute collection the eduction tube. The liquid obtains the energy from the impeller, causes the pressure energy and the speed can increase, and depends upon this energy the hydraulic transport to the operating location. while the liquid is flung which exports to the impeller, the impeller eye center has formed the low pressure, has had the differential pressure in the imbibition pot and between the impeller center liquid, in the imbibition pots liquid under this differential pressure function, after inhales the pipeline and pumps suction chamber unceasingly enters in the impeller. Second, centrifugal pumps structure and main spare part A centrifugal pump mainly by the pump body, the impeller, the packing ring, the rotation axis, the axis seals parts and so on box to be composed, some centrifugal pumps are also loaded with the guide pulley, the inducer, the balance disc and so on. 1. Pump body: Namely pumps shell, including suction chamber and delivery chamber. Suction chamber: Its function is enables the liquid to flow in evenly the impeller.Delivery chamber: Its function collects the liquid, and sends in it the subordinate impeller or guides the eduction tube, at the same time reduces the liquid the speed, causes the kinetic energy to further turn the pressure energy. The delivery chamber has the volute and the guide vane two forms. 2. Impeller: It is in the centrifugal pump transmits the energy for the liquid only part, the impeller with the bond fixation on the axis, leads revolving along with the axis by the prime mover, passes to through the leaf blade prime movers energy the liquid.Impeller classification: According to liquid inflow classification: Single suction impeller (in impellers one side has an entrance) and double attracts the impeller (liquid from impellers lateral symmetry liudao impeller passage). Is opposite according to the liquid in centerlines flow direction classification: Runoff type impeller, axial-flow propeller and interflow type impeller. According to impellers structural style classification: Shrouded impeller, open type impeller and semi-opened impeller. 3. Axis: Is transmits the mechanical energy the important components, the prime movers torque passes to the impeller through it. The pump spindle is the pump rotors major parts, on the axis is loaded with components and so on impeller, axle sleeve, balance disc. The pump spindle depending on the both sides bearing supporting, makes the high speed rotation in the pump, thus the pump spindle in a big way wants the bearing capacity, to be wear-resisting, to be anti-corrosive. Pump spindles material selects the carbon steel or the alloy steel and after the quenching and retempering treatment generally.4. Packing ring: Is installs in the rotation impeller and the static pump housing (center-section and guide vanes assembly) between packing assembly. It is function is through controls between the two gap method, increases in the pump between the high and low pressure cavity the fluid flow resistance, reduces divulging. 5. Axle sleeve: The axle sleeve is uses for to protect the pump spindle, causes it not to corrode and the attrition. When necessity, the axle sleeve may replace. 6. Axis seals: The pump spindle and around packing box between end covers installs short for axis to seal, mainly prevents in pumps liquid divulging and the air enters in the pump, achieves seals and prevents the air admission to cause the pump cavitation goal. the axis seals form: Namely has skeletons rubber seal, the packing seal and the mechanical seal.7. axial force balancing unit. Third. Centrifugal pumps prime task parameter 1. Current capacity: Namely the pump in unit of time discharges the liquid quantity, usually indicated with the Unit of volume that mark Q, the unit has m3/h, m3/s, l/s and so on, 2. Lifting: The transportation unit weights liquid (pump suction flange) (pump discharge flange) from the pump inlet place to the pump exit, its energys increment, indicated with H, the unit is m. 3. Rotational speed: Pumps rotational speed is the pump each minute revolving number of times, expressed with N. Electrical machinery rotational speed N generally about 2900 n/min. 4. Net positive suction head: Centrifugal pumps net positive suction head is expressed that pumps performances main parameter, uses the symbolic representation. 5. Power and efficiency: Pumps power input is shaft power P, is also electric motors output. Pumps output is the active power. Fourth, pump proper energy loss Pump mechanical energy which obtains from the prime mover, has a part to transform into the liquid energy, but another part because in the pump consumes loses. In the pump all losses may divide into the following several items: 1. Hydraulic loss by the liquid in pump impact, the turbulent flow and the surface friction creates. The impact and the eddy current loss are because the liquid flow change direction produces. The liquid flows through the flow channel general meeting which contacts to present the surface friction, from this produces the energy loss is mainly decided by flow channels length, the size, the shape, the surface roughness, as well as liquid speed of flow and characteristic. 2. Volumetric loss: volumetric loss was already obtained the energy liquid to have a part to flee the result which in the pump the class and leaked outward. Pumps volumetric efficiency is 0.930.98 generally. Improves the packing ring and the seal structure, may reduce the leakage, raises the volumetric efficiency. 3. Mechanical loss mechanical loss refers to the impeller lap side and the pump housing friction loss between the liquid, namely the disc loses, as well as pump spindle when packing, bearing and balancing unit and so on mechanical part movement friction loss, generally before primarily. Fifth, pumps speed change-Proportionality law 1. Centrifugal pumps speed change: A centrifugal pump, when its rotational speed change, its rated flow, lifting and the shaft power will have the change according to the certain proportion relations. At present, uses the frequency conversion velocity modulation electrical machinery to realize centrifugal pumps speed change, is a new important energy conservation way. 2. proportionality law expression: In the formula, Q, H, N- pumps rated flow, lifting and shaft power The subscript 1,2 express the different rotational speed separately n- rotational speed Sixth, centrifugal pumps ratio rotation Compared to the rotation is the comprehensive parameter which derives by the law of similarity, it is the operating mode function, to a pump, the different operating mode has differently compared to the rotation, for ease of carries on the comparison to the different type pumps performance and the structure, the application optimum condition (the peak efficiency spot) the ratio rotation represents this pump. When chooses the pump, may according to job requirement Q, H and unifies electrical machinerys rotational speed, calculates the ns number, determines pumps type approximately. At that time, used the positive displacement pump generally, at that time, used the centrifugal pump, the interflow pump, the axial flow pump and so on. Seventh,centrifugal pumps cavitation andinspirationcharacteristic 1.Cavitation phenomenons The pumping station transportation mediums liquid condition and the gas are can transform mutually, the transformed condition is the pressure and the temperature. Under certain temperature, the liquid starts the critical pressure which vaporizes for the vaporization pressure. The temperature is higher, the liquid vaporization pressure is higher. Pump when revolution, if its overflow part local region (for example impeller blade import later somewhere), the liquid absolute pressure drops when pulled out delivers the liquid at that time under the temperature vaporization pressure, the liquid then in this place starts to vaporize, the bubble formation (air bubble internal pressure approximately was equal to vaporization pressure). When these air bubbles along with liquid flow forward motion to high pressure region, down to around the air bubble high-pressured liquid causes the air bubble to reduce suddenly congeals. While air bubble vanishing, the liquid particle by the high speed packing hole, occurs hits mutually forms the intense pressure surge, causes the overflow part to receive the corrosion and the destruction. The above process is called the cavitation. 2. Cavitation will cause serious results: (1). has the vibration and the noise. (2). is influential to pumps operating performance: When the cavitation develops the certain extent, the steam bubble produces massively, will stop up the flow channel, will cause pumps current capacity, lifting, the efficiency and so on obviously to drop. (3). will have the destruction to flow channels material quality: Is mainly nearby the leaf blade entrance the metal weary disintegration. 3. centrifugal pumps inspiration characteristic: (1). Pump has the cavitation basic condition is: Under leaf blade entrance lowest liquid flow pressure Pump not cavitation = The pump starts the cavitation 泵不汽蚀 = 泵开始汽蚀泵严重汽蚀 (5).对于一台泵,为了保证其安全运行而不发生汽蚀,对于泵的必须汽蚀余量还应加一个安全裕量,于是,泵的允许汽蚀余量为: = 4.提高离心泵抗汽蚀性能的方法有: (1).改进机泵结构,降低,属机泵设计问题。 (2).提高装置内的有效汽蚀余量.最主要最常用的方法是采用灌注头吸入装置. 此外，尽量减少吸入管路阻力损失，降低液体的饱和蒸汽压，即在设计吸入管路时尽可能选用管径大些，长度短些，弯头和阀门少些，输送液体的温度尽可能低些等措施，都可提高装置的有效气蚀余量。5.轴向力的平衡装置 (1).轴向力的产生原因叶轮前后两侧因流体压力分布情况不同(轮盖侧压力低,轮盘压力高)引起的轴向力A1,其方向为自叶轮背侧指向叶轮入口。流体流入和流出叶轮的方向和速度不同而产生的动反力A2,其方向与A1相反,所以总轴向力A=A1-A2,方向一般与A1相同(一般A2较小)。 (2).轴向力的平衡采用双吸式叶轮:叶轮两侧对称,流体从两端吸入,轴向力自动抵消而达到平衡。开平衡孔或装平衡管: A:在叶轮轮盘上相对于吸入口处开几个平衡孔。 B:为避免开平衡孔后,因主流受扰动而增加水力损失,可设平衡管代替平衡孔,即采用一小管引入口压力至轮盘背侧。采用平衡叶片:在叶轮盘背面铸几条径向筋片,筋片带动叶轮背面间隙内的流体加速旋转,增大离心力,从而使叶轮背面压力显著降低。利用止推轴承承受轴向力。一般小型的单吸泵中止推轴承可以承受全部的轴向力，防止泵轴窜动。八、离心泵的操作方法 1.离心泵启动前的检查 (1)电机检修后，在连接联轴器前，先检查电机的转动方向是否正确。 (2)检查泵出入口管线及附属管线，法兰，阀门安装是否符合要求，地脚螺栓及地线是否良好，联轴器是否装好。 (3)盘车检查，转动是否正常。 (4)检查润滑油油位是否正常，无油加油，并检查润滑油（脂）的油质性质。 (5)打开各冷却水阀门，并检查管线是否畅通。注意冷却水不宜过大或过小，过大会造成浪费，过小则冷却效果差。一般冷却水流成线状即可。 (6)打开泵的入口阀，关闭泵的出口阀，并打开压力表手阀。 (7)检查机泵的密封状况及油封的开度。注意：热油泵在启动前要均匀预热。 2.离心泵的启动 (1)全开入口阀，关闭出口阀，启动电机。(2)当泵出口压力大于操作压力时，检查各部运转正常，逐渐打开出口阀。(3)启动电机时，若启动不起来或有异常声音时，应立刻切断电源检查，消除故障后方可启动。 (4)启动时，注意人不要面向联轴器，以防飞出伤人。 3.离心泵的停泵操作 (1)慢慢关闭泵的出口阀。 (2)切断电机的电源。 (3)关闭压力表手阀。 (4)停车后，不能马上停冷却水，应泵的温度的降到80度以下方可停水。 (5)根据需要，关闭入口阀，泵体放空。 4.离心泵操作时的注意事项 (1)离心泵在运转时避免空转。 (2)避免在关闭出口阀时长时间运转。 (3)严禁用水冲电机。 (4)离心泵要在关闭出口阀的情况下启动。1919河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）开题报告题目名称直联式双吸离心泵的设计学生姓名杨安园专业班级07机设1班学号0720190054一、选题的目的和意义：泵是将原动机的机械能或其他能源的能量传递给泵所输送的液体，是液体的能量增加的机械。双吸离心泵机构具有如下特点：1结构紧凑外形美观，稳定性好，便于安装。2.运行平稳优化设计的双吸叶轮使轴向力减小到最低限度，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其光华具有显著的抗汽蚀性能和高效率。3.轴承保证运行平稳，噪音低，使用寿命长。4. 轴封选用机械密封或填料密封。能保证8000小时运行无泄漏。5. 安装形式装配时不需调整，可根据现场使用条件。分立式或卧式安装。6. 加装自吸装置，可实现自动吸水，即不需安装底阀，不需真空泵，不需倒灌，泵可以启动。双吸离心泵供输送清水或物理化学性质类似于水的液体，适合工厂/矿山 /城市/电站在给排水，农田排捞灌溉和各种水利工程。且该泵价格底，结构简单、安装检修方便，适用于工厂、城市、矿山、农村的给排水等，随着它应用领域的不断地扩大和先进技术的不断发展，具有广泛的研究意义。二、国内外研究综述：离心泵是一种量大面广的机械设备。国外泵业发展迅速，高科技应用起了致关重要的作用，如CAD/CAM技术的应用，推动了泵的设计多样化，生产朝多品种，小批量发展。制造技术的提高给泵业的发展注入了新的力量，80年代中后期以来，国外泵业在制造技术方面的主要特点是采用数控机床和加工中心日益普及，并且正在过渡到采用柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS）。与此同时各种新材料的开发和应用也是推动泵技术发展的一个重要因素，不锈钢、塑料、陶瓷等新型材料正逐步取代老材料，使泵的应用领域得到扩大。密封技术是近几年来的一颗新星。由合成纤维、陶瓷及聚四氟乙烯等材料制成的低摩擦压缩填料和石棉填料相比，在多方面显出优势，显示了新的生命力。国内外学者对泵性能预测进行的大量研究也取得了不少成果,归纳起来主要有流场分析法,水力损失法和神经网络法。相对发达国家而言，我国水泵行业起步较晚。但近几年来，发展也很迅速，生产能力已具相当大规模，在原有的基础上开发研究新产品，引进国外的工艺及技术。如泵计算机辅助设计CAD系统，中国泵制造业与相关行业信息计算机运程通讯系统等新技术的设计和开发促进了我国泵业技术水平的提高。总的来说，泵的发展主要体现在以下几个方面： 1新材料新工艺的加速利用 2泵内在特性的提升和追求外在特性 3 机电一体化的进一步发展 4 产品多元化 5 泵设计水平的提升和制造技术优化的有机结合三、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AutoCAD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.吴宗泽.机械设计吴宗泽.北京：高等教育出版社，20012.丁成伟.离心泵与轴流泵.南宁：机械工业出版社，19853.关醒凡.现代泵技术手册.北京：宇航出版社，19954.机械设计手册编委会编著.机械设计手册（第二卷）.北京：机械工业出版社，2004.85. 沈天耀.离心叶轮的内流理论基础.杭州:浙江大学出版社.19877. 宋子康，蔡文安.材料力学. 北京:同济大学出版社,1993.88. 大连理工大学工程画教研室.机械制图(第五版). 北京:高等教育出版社,2003.89. 侯国祥等.工程流体力学. 北京:机械工业出版社,2006.710. 陈立德.机械设计基础课程设计.北京：高等教育出版社，2006.7五、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论文摘要泵是应用非常广泛的通用机械，可以说是液体流动之处，几乎都有泵在工作。而且，随着科学技术的发展，泵的应用领域正在迅速扩大，根据国家统计，泵的耗电量都约占全国总发电量的1/5,可见泵是当然的耗能大户。因而,提高泵技术水平对节约能耗具有重要意义。 6SHZ60型水泵是清水泵,在设计问题上,从电机的选择计算、轴的选择计算、叶轮的尺寸以及水泵的外形尺寸的确定,基本上解决了泵的大体结构,在其它部件中,连接法兰、叶轮螺母等都是根据具体位置来计算设计的。传动中的轴、键、泵盖都要经过必需的校核,使它的强度和寿命达到设计要求。关键词:水泵电机设计AbstractPump is the most widely used general machinery,it can be said that any liquid flows,almost all of the pumps work,With the development of science and technology, pumping application areas are expanding rapidly,According to national statistics.Pump power consumption accounted for a fifth of the country,we can see that the pump is only natural consumption market.Pump technology will increase the level of energy conservation has a very important significance.6SHZ-60 is a water pump,the design issues,from motor choices,the choices of axis,the size of impeller pumps dimensions identification,Largely determine the general structure pump. In other parts, the connecting flanges, Impeller nuts,etc.Are based on the specific location to calculate design.The drive shaft,bond,Pumps are to be built after the necessary verification,so that their strength and life to the design requirements.Key word:Water pump;Electrical machinery;Designi目录前言11 离心泵的工作原理22 水泵的设计32.1水泵原始数据参数32.2 泵汽蚀余量的计算方法32.3 泵的基本参数的确定42.3.1 确定泵的进口直径42.3.2 确定泵的出口直径52.3.3 泵转速的确定52.2.4 估算泵的效率62.2.5 轴功率和原动机功率73 水泵轴的设计93.1 轴按外伸梁设计93.1.1 扭矩的计算93.1.2 根据扭矩计算泵轴直径的初步计算93.1.3 画出轴的结构草图如图3-1所示(由已知图纸改进)93.1.4 轴的强度计算103.2 轴按悬臂梁设计143.2.1 扭矩的计算143.2.2 根据扭矩计算泵轴直径的初步计算153.2.3 画出轴的结构草图如图3-1所示(由已知图纸改)153.2.4 轴的强度计算154 叶轮结构设计及主要尺寸计算204.1 结构设计（选料）204.2 叶轮结构型式的确定204.3 叶轮轮毂直径的计算214.4 叶轮进口直径的计算214.5 叶轮外径的计算224.6 叶轮出口宽度的计算224.7 叶片数的计算和选择234.8 精算叶轮外径（第一次）244.9 精算叶轮外径（第二次）254.10 叶轮出口速度254.11 叶轮进口速度265 压出室和吸入室的水力设计295.1 压出室的水力设计295.1.1涡形体的各断面面积295.1.2 舌角的计算305.1.3 涡室进口宽度315.1.4 基圆直径315.2 吸入室的水力设计325.2.1吸入室的作用325.2.2 吸入室的分类326 水泵零件的强度计算336.1 泵体强度计算336.2 泵体法兰强度计算366.3 键的强度校核376.3.1 叶轮与轴相连处的键376.3.2 电动机轴与叶轮轴相连处的键386.4 叶轮强度计算386.4.1 盖板强度计算396.4.2 叶片厚度计算406.4.3 轮毂强度计算416.5 泵体连接螺栓的强度计算416.5.1 计算密封力426.5.2 计算螺栓欲紧力和总作用力426.5.3 强度校核436.6 泵出口法兰的强度校核446.7 连接螺栓和连接法兰的强度校核466.7.1 连接螺栓的强度校核466.7.2 连接法兰的强度计算467 泵的轴封设计计算497.1 密封端面间液体压力分布规律507.2 载荷系数和平衡系数50结论52致谢53参考文献54前言毕业设计是对学生在毕业前所进行的一次综合能力的训练,是为给社会培养出合格的工程技术人员必须走过的重要环节。通过这次的毕业设计可以充分提高我们在以前所学的零散的理论知识的基础上结合起来综合的分析问题、解决问题的能力,这对我们以后上了岗位工作有很大的帮助。我们这次的设计任务是直联式双吸离心泵的基础的设计,是一次专题性的设计,虽然与四年所学知识有一定的偏距,但是为了能把这次的设计搞好,在李新华老师的指导下,我们在设计前努力查阅有关资料,做了必要的准备,我们边设计边查阅资料,给设计奠定了一定的基础,这对我们的设计有很大的帮助。我们应该从现在做起学好扎实的基础知识,不断丰富自己的专业知识和实际操作能力, 这次设计，李新华老师对我们进行了精心的指导，在此表示感谢，由于我们能力有限，在设计中难免有错误和不足之处。在此，请各位老师评定并提出建议。1 离心泵的工作原理离心泵之所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前，泵体和进水管必须满水形成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水快速旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。水源的水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已，就可以实现连续抽水。在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则泵体将不能完成吸液，造成泵体发热，震动，不出水，产生“空转”，对水泵造成损坏（简称“气缚”）造成设备事故。原理图如图1-1：图1-1 离心泵原理图2 水泵的设计2.1水泵原始数据参数流量：扬程：H=70mm 转速：n=2900r/min比转数: ns=69 泵汽蚀比转数；=920 2.2 泵汽蚀余量的计算方法汽蚀现象如图2-1所示：图2-1 气蚀原理图汽蚀余量指泵入口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头之差，单位用米（水柱）标注，用（NPSH）表示，具体分为如下几类： NPSHa装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，越大越不易汽蚀； NPSHr泵汽蚀余量，又叫必需的汽蚀余量或泵进口动压降，越小抗汽蚀性能越好； NPSHc临界汽蚀余量，是指对应泵性能下降一定值的汽蚀余量； NPSH许用汽蚀余量，是确定泵使用条件用的汽蚀余量，通常取NPSH=（1.11.5）NPSHc。以上汽蚀余量关系如下：泵汽蚀余量的计算: 式中: 托马汽蚀系数；泵最高效率点下的泵单级扬程；最高效率点下的泵汽蚀余量。根据文献【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】查图4-7取=0.035，所以：2.3 泵的基本参数的确定2.3.1 确定泵的进口直径泵进口直径也叫泵吸入口径,是指泵吸入法兰处管的内径.吸入口径由合理的进口流速确定。泵的进口流速一般为3m/s左右，从制造经济行考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵体积，提高过流能力。从提高抗汽蚀性能考虑，应取较大的进口直径，以减小流速。常用的泵吸入口径，流量和流速的关系如图所示。对抗汽蚀性能要求高的泵，在吸入口径小于250mm时，可取吸入口径流速，在吸入口径大于250mm时，可取。选定吸入流速后，按下式确定取吸入口流速，代入公式得：根据【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】文献查的如表2.1所示：吸入口径（mm）40506580100150200250单级泵流速（m/s）1.3751.772.12.763.532.832.652.83流量（m3/h）6.2512.52550100180300500表2.1 吸入口径与流速流量的选择取泵的吸入口径为150mm。2.3.2 确定泵的出口直径泵出口直径也叫泵排出口径，是指泵排出法兰处管的的内径。对于低扬程泵，排出口径可与吸入口径相同；对于高扬程泵，为减小泵的体积和排出管路直径，可取排出口径小于吸入口径，一般取式中：泵的排出口径泵的吸入口径考虑排水管路的经济性，所以：取2.3.3 泵转速的确定确定泵转速应考虑以下因素：1.泵的转速越高，泵的体积越小，重量越轻，据此应选择尽量高的转速；2.转速和比转数有关，而比转数和效率有关，所以转速应该和比转数结合起来确定；3.确定转速应考虑原动机的种类（电动机、内燃机、汽轮机等）和传动装置（皮带传动、齿轮传动、液力偶合器传动等）；4.转速增高，过流部件的磨损加快，机组的振动、噪声变大；5.提高泵的转速受到汽蚀条件的限制，从汽蚀比转数公式式中：泵的转速（r/min）泵流量（m3/s）双吸泵取可知：转速和汽蚀基本参数及有确定的关系，如得不到满足，将发生汽蚀。对既定得泵汽蚀比转数值为定值，转速增加，流量增加，则增加，当该值大于装置汽蚀余量时，泵将发生汽蚀。选 ,，则根据汽蚀要求，泵的转速应小于，而实际转速为2.2.4 估算泵的效率1.水力效率水力效率按下式计算式中：泵流量（m3/s）双吸泵取泵的转速（r/min）2.容积效率容积效率可按下式计算该容积效率为只考虑叶轮前密封环的泄漏的值,对于有平衡孔、级间泄漏和平衡盘泄漏的情况,容积效率还要相应降低。则 3.机械效率泵的总效率泵的理论扬程泵的理论流量 2.2.5 轴功率和原动机功率泵的轴功率原动机功率式中: 余量系数查【现代泵技术手册关醒凡编著】表7-10取=1.1(原动机为电动机)传动效率查【现代泵技术手册关醒凡编著】表7-11取(直联)所以选择60Kw的电动机可满足要求,查【机械零件手册吴宗泽主编】选择电动机的型号为JZR-103 水泵轴的设计直联式双吸离心泵6SHZ-60是将轴设计为空心轴和电机轴相联,泵无需底座,所以直接用电动机支起泵来工作的,当电机轴和空心轴联成一体时,可看作是刚性连接,这时按一根轴来计算,但在其受力分析时,我们找不到电机的原始材料,为了保证这根轴符合要求,我们最后按外伸梁和悬臂梁两种方法分析计算,只有这样才能保证计算的准确度。3.1 轴按外伸梁设计3.1.1 扭矩的计算式中: 扭矩()计算功率取3.1.2 根据扭矩计算泵轴直径的初步计算式中: 材料的许用切应力() 查【现代泵技术手册关醒凡编著】表7-12取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.故泵轴的最小轴径取,泵轴的最大尺寸取3.1.3 画出轴的结构草图如图3-1所示(由已知图纸改进)图3-1 轴的结构草图叶轮的左边用螺母锁紧,右边用轴套定位,轴套内径取46mm,外径取60mm,轴经过处圆角统一取R=2mm(特殊要求除外).3.1.4 轴的强度计算（1）叶轮所受径向力的计算()式中: 泵扬程叶轮外径包括盖板的叶轮出口宽度() 试验系数查【现代泵技术手册关醒凡编著】图17-30取则（2）叶轮所受径向不平衡离心力的计算(N)式中: 最大半径处的残余不平衡质量(g)取叶轮的最大半径() 则（3）水平总的受力: 垂直总的受力: （4）计算水平面支承反力（5）计算垂直面支承反力（6）计算水平面C和D处的弯矩(考虑到C和D处可能是危险截面)（7）计算垂直面C处和D处的弯矩（8）计算合成弯矩C点合成弯矩： D点合成弯矩：（9）计算C和D处当量弯矩查【机械设计吴宗泽主编】表2-7 由插入法得（10）校核轴的强度根据弯矩大小及轴的直径选定C和D两截面进行强度校核，由【机械设计吴宗泽主编】表2-5，当45钢，按表2-7用插值法得C截面当量弯曲应力：（因C截面有键槽，考虑对轴强度削弱影响，故d乘以0.95）D截面当量弯曲应力：因此：C和D两截面均安全（11）校核轴径在叶轮中心截面处：在电动机第一轴承处：在电动机中间截面处：所以该空心轴符合要求。轴的受力如图3-2所示，弯矩分布如图3-3所示：图3-2 轴的受力图图3-3 轴的轴的弯矩分布图3.2 轴按悬臂梁设计3.2.1 扭矩的计算式中: 扭矩()计算功率取3.2.2 根据扭矩计算泵轴直径的初步计算式中: 材料的许用切应力() 查【现代泵技术手册关醒凡编著】表7-12取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.故泵轴的最小轴径取,泵轴的最大尺寸取3.2.3 画出轴的结构草图如图3-1所示(由已知图纸改)图3-1 轴的结构草图叶轮的左边用螺母锁紧,右边用轴套定位,轴套内径取46mm,外径取60mm,轴经过处圆角统一取R=2mm(特殊要求除外).3.2.4 轴的强度计算（1）叶轮所受径向力的计算()式中: 泵扬程叶轮外径包括盖板的叶轮出口宽度() 试验系数查【现代泵技术手册关醒凡编著】图17-30取则（2）叶轮所受径向不平衡离心力的计算(N)式中: 最大半径处的残余不平衡质量(g)取叶轮的最大半径() 则（3）水平总的受力: 垂直总的受力: （4）计算水平面支承反力：计算垂直面支承反力：（5）计算水平面弯矩：计算垂直面弯矩：（6）计算合成弯矩：（7）计算当量弯矩查【机械设计吴宗泽主编】表2-7 由插入法得叶轮中线截面处：电动机第一轴承处：（8）校核轴径叶轮中线截面处：电动机第一轴承处：所以该空心轴符合要求。轴的受力如图3-4所示，弯矩分布如图3-5所示：图3-4 轴的受力图图3-5 轴的弯矩分布图4 叶轮结构设计及主要尺寸计算4.1 结构设计（选料）叶轮是离心泵传递能量的主要部件，通过它把电能转换为液体的压力能和动能，因此，要求叶轮具有足够的机械强度和完好的叶片形状，在材料上，除了考虑介质腐蚀，磨损外，由于它是旋转部件，故还应考虑离心力作用下的强度。通常，用于叶轮的材料有铸铁，青铜铸件，不锈钢，铬钢等。当叶轮圆周速度超过30m/s，考虑铸铁强度不能承受这样大的离心力的作用，则需改用青铜作材料，由于本设计泵属于中小型泵，其圆周速度远小于30m/s，在考虑到材料来源的难易，铸造上的方便与否，同时考虑到泵的效率和抗汽蚀性能的要求，故选灰口铸铁，虽然它的强度不高，但它的生产工艺简单，价格低廉，易于熔化，浇铸性能好，冷凝的收缩性小，而且，其切削性能好，便于加工，减振性好，可以减轻由于水力冲击造成的振动，而HT200又是在灰口铸铁中这些性能更为突出的，所以，本设计中叶轮的材料选用HT200作为原材料，热处理采用退火，许用应力为&25-35MPa4.2 叶轮结构型式的确定本设计选用闭式叶轮。闭式叶轮由前盖板，后盖板，叶片和轮毂组成，闭式叶轮多用于清水泵。叶轮主要尺寸的确定有三种方法：相似换算法、速度系数法、叶轮外径或叶片出口角的理论计算。叶轮采用速度系数法设计，速度系数法是建立在一系列相似泵基础上的设计，利用统计系数计算过流部件的个部分尺寸。原理如图4-1所示：图4-1 叶轮结构型式4.3 叶轮轮毂直径的计算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，通常，在满足轮毂结构强度的条件下，尽量减小，则有利于改善流动条件。取轴直径根据叶轮轮毂直径应取1.21.4倍的轴直径，根据设计要求，取叶轮所在的轴的直径为46，所以。取4.4 叶轮进口直径的计算因为有的叶轮有轮毂（穿轴叶轮），有的叶轮没有轮毂（悬臂式叶轮），为从研究问题中排除轮毂的影响，即考虑一般情况，引入叶轮进口当量直径的概念。以为直径的圆面积等于叶轮进口去掉轮毂的有效面积，即。按下式确定式中：泵流量（m3/s）对双吸泵取；泵转速（）系数，根据统计资料选取主要考虑效率兼顾效率和汽蚀主要考虑汽蚀取4.5 叶轮外径的计算取4.6 叶轮出口宽度的计算因为两个叶轮设计在一起，所以叶轮出口宽度4.7 叶片数的计算和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，一方面考虑尽量减小叶片的排挤和表面的摩擦；另一方面又要使叶道有足够的长度，以保证液流的稳定性和叶片对液体的充分作用。叶轮叶片数：对于低比转数离心泵叶轮，则式中：叶轮进口直径叶片进口直径叶轮外径叶片进口角取叶片出口角取低比转数叶轮取大值通常采用叶片数，取该叶轮叶片数为64.8 精算叶轮外径（第一次）1.理论扬程2.修正系数3.有限叶片数修正系数根据经验有限叶片数修正系数，此处取4.无穷叶片数理论扬程5.叶片出口排挤系数6.出口轴面速度7.出口圆周速度8.出口直径与假定不符，进行第二次计算，取4.9 精算叶轮外径（第二次）1.叶片出口排挤系数2.出口轴面速度3.出口圆周速度4.叶轮外径与假定值接近，不再进行计算。4.10 叶轮出口速度1.出口轴面速度（由上述计算得） 2. 出口圆周速度3. 出口圆周分速度4. 无穷叶片数出口圆周分速度4.11 叶轮进口速度1.叶轮进口圆周速度进口分点半径为式中: 所分的流道数从轴线侧算起欲求的流线序号如图所示,中间的流线序号为,所分的流道则:2.叶片进口轴面液流过水断面面积3.C流线处叶片进口角(假定) 4.校核由轴面投影图假设,与假设相近.5 压出室和吸入室的水力设计5.1 压出室的水力设计压出室的作用在于：1.将叶片中流出的液体收集起来并送往下一级叶轮或管路系统。2.降低液体的流速，实现动能到压能的转化，并可减小液体流往下一级叶轮或管路系统的损失。3.消除液体流出叶轮后的旋转运动，以避免由于这种旋转运动带来的水力损失。本设计采用的压出室是蜗形体，即螺旋形涡室。5.1.1涡形体的各断面面积涡室断面面积对泵的性能影响很小，对同一叶轮，如果涡室断面面积过小，则流量-杨程曲线变陡，最高效率点向小流量方向移动，效率降低，如果涡室断面过大，则流量-杨程曲线比较平坦，最高效率点向大流量方向移动，效率也降低，但在数值上要比涡室面积过小时降低值要少。涡室断面结构如图5-1所示：图5-1 涡室断面结构图涡室断面面积的大小，由所选取的涡室流速决定，涡室各断面面积内的平均速度相等且为：式中：速度系数查【现代泵技术手册关醒凡编著】图8-10当时，泵的扬程代入上式根据取涡室隔舌安放角，共分8个断面，通过最大断面8的流量为：8断面的面积为：其余各断面面积按下式计算：式中：断面包角各断面面积计算见表5.1断面12345678包角1560105150195240285330面积1457911.414.718.121.625表5.1 断面面积计算数据表5.1.2 舌角的计算舌角是在涡室第8断面的0点（即涡室螺旋线的起始点）处，螺旋线的切线与基园切线间的夹角。式中：理论扬程叶轮出口圆周速度舌角5.1.3 涡室进口宽度可以用叶轮出口宽度加叶轮前后盖板厚度，再按结构需要加必要的间隙即可，涡室入口宽度对泵性能没有明显的影响，但取的微宽些可改善叶轮和涡室的对中性。一般取：式中：包括前后盖板的叶轮出口宽度叶轮外径实际绘型时5.1.4 基圆直径基圆直径不易太大，如果过大，叶轮与隔舌间隙就大，初增大泵的尺寸外，还将使泵的效率降低，但如果基园取得太小，在大流量工况时在泵舌处容易产生汽蚀，引起振动。取5.2 吸入室的水力设计5.2.1吸入室的作用吸入室是指泵的吸入法兰到叶轮入口前泵体的过流部分，吸入室的作用是将吸入管中的液体以最小的损失均匀地引向叶轮。吸入室中的水力损失要比压出室的水力损失小的多，因此，与压出室相比，吸入室的重要性要小的多，尽管如此，吸入室仍是水泵不可缺少的部件，它直接影响着叶轮的效率和泵的汽蚀性能。5.2.2 吸入室的分类吸入室有以下四类：直锥形吸入室、环形吸入室、半螺旋形吸入室、双吸泵螺旋形吸入室1.直锥形吸入室常用于单级悬臂式泵中，它能保证液流逐渐加速而均匀地进入叶轮。2.环形吸入室又叫同心吸入室，在接近入口处设有许多导向径，以防止液体在其中打转而产生预旋，常用于杂质泵和多级泵。3.半螺旋形吸入室主要用于单级泵中和水平式开式泵等,能保证在叶轮进口得到均匀的速度场。本次设计泵采用双吸泵螺旋形吸入室。这种结构的吸入室水力性能好，结构简单，制造方便，液体在双吸泵螺旋形吸入室内流动速度递增，使液体在叶轮进口能得到均匀的速度，液体在双吸泵螺旋形吸入室水力损失很小，汽蚀性能也比较好。6 水泵零件的强度计算6.1 泵体强度计算61.1 壳体壁厚因涡壳几何形状复杂,且受力不均,故难以精确计算,下面可以用来估计壁厚式中: 泵扬程(m)泵流量() 许用应力(Pa) (铸铁)当量壁厚,按下式计算则6.1.2 强度校核用鲁吉斯方法进行校核,本方法假定最大应力发生在尺寸最大的轴面上,角度为处，如图6-1所示：图6-1 轴面图 1.轴面应力2.圆周应力3.径向应力（符合条件）4.轴向变形6.2 泵体法兰强度计算泵体法兰中作用着三个力,如图6-2所示图6-2 泵体法兰受力分析(1)由泵体内介质压力形成的力F,力F使法兰的结合分开,作用在距内壁处,其近似值认为等于式中：t把合螺栓间距（m）D泵体法兰内径P泵体内压力（2）结合密封力Q，力Q按直线分布，到aa截面终止。因此，aa截面是紧密配合的截面。力Q作用在离法兰外边缘处，最危险的断面是过螺栓中心孔的断面。弯曲应力是：法兰厚度为：对铸铁6.3 键的强度校核6.3.1 叶轮与轴相连处的键结构如图6-3所示图6-3 叶轮与轴相连处键端面图叶轮键尺寸：轴径：扭矩：工作面的挤压应力：aa断面的剪切应力：则该键符合要求。6.3.2 电动机轴与叶轮轴相连处的键结构如图6-4所示图6-4 电动机与叶轮轴相连键的端面图键尺寸：轴径：扭矩：工作面的挤压应力：aa断面的剪切应力：则该键符合要求。6.4 叶轮强度计算6.4.1 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，叶轮简图如图6-5所示：图6-5 叶轮简图1.叶轮外径：2.材料密度：3.叶轮简图： 4.叶轮出口圆周速度的值按下式计算：式中：出口圆周速度系数根据比转数查叶片泵设计手册图5-3得5.在和处的应力近似用下式计算:6.按等强度设计盖板，盖板任意直径处的厚度按下式计算式中：材料密度（）许用应力对钢，对铸铁材料的屈服强度材料的抗拉强度该盖板符合要求6.4.2 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：式中：泵的扬程叶片数叶轮外径A系数，与比转数和材料有关，查【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】表19-9取A=3.1根据实际情况和铸造工艺要求取为合适。6.4.3 轮毂强度计算1.热装叶轮轮毂和轴配合的选择对一般离心泵，叶轮和轴是间隙配合，但锅炉给水水泵等有时采用过盈配合，为了使轮毂和轴的配合不松动，运转时离心力产生的变形应小于轴与轮毂配合的最小公盈。离心力在轮毂中产生的应力亦可用下式计算，即轴与轮毂的配合：孔轴最大间隙：最小间隙：式中：轮毂平均直径材料的弹性模量2.轮毂强度计算轮毂中的应力为装配应力（有过盈时）和停泵后轮毂和轴心温差应力之和温差应力：安全系数：6.5 泵体连接螺栓的强度计算6.5.1 计算密封力为了保证接缝的密封性,螺栓里力除了抵消工作力之外,还有一部分保证接缝的紧密结合,这部分力称为密封力或残余欲紧力。此力和接缝垫片性质有关，可以写成：式中：接缝处密封压力被密封介质压力垫片系数查【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】表19-12 取（纸垫）垫片的有效宽度：密封力：式中：泵接触的实际宽度密封面（垫片）的中径垫片有效宽度6.5.2 计算螺栓欲紧力和总作用力螺栓欲紧力: 总作用力: 式中：安全系数取基本载荷系数对金属垫片取对非金属垫片取6.5.3 强度校核在装配条件下螺栓的强度计算1.螺栓上的力矩（扳手力矩）式中：螺栓外径螺栓数与螺母、垫圈表面状态有关，查【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】表19-13，取2.螺栓上的应力拉应

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