200D多段离心式清水泵结构设计【5张图/18000字】【优秀机械毕业设计论文】

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关键词：: 离心清水泵结构设计优秀优良机械毕业设计论文

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文档包括:
说明书一份,59页,18000字左右.
任务书一份.
开题报告一份.
翻译一份.

图纸共5张:
A0-总装图.dwg
A1-出水段.dwg
A1-叶轮.dwg
A1-中段2.dwg
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目录
摘要……………………………………………………………………Ⅰ
Abstract……………………………………………………………….Ⅱ
一般部分
第1章诸论 ……………………………………………………….1
第2章泵的概述 …………………………………………………..2
2.1 泵及其在国民经济中的应用 …………………………….2
2.2 泵的分类 ………………………………………………….2
2.3 叶片式离心泵的型式 ……………………………………3
2.3.1按主轴方向…………………………………………….3
2.3.2 按液体从叶轮流出的方向…………………………3
2.3.3 按吸入方式………………………………………….3
2.3.4 按级数………………………………………………..3
2.3.5 按叶片安装方法…………………………………….3
2.3.6 按壳体分开方式…………………………………….3
2.3.7 按泵体形式………………………………………….3
第3章离心泵的基本理论知识及主要部件………………..4
3.1 离心泵的结构形式……………………………………… .5
3.2 泵的基本参数……………………………………………..4
3.2.1 流量…………………………………………………4
3.2.2 扬程…………………………………………………5
3.2.3 转速…………………………………………………6
3.2.4 汽蚀余量……………………………………………6
3.2.5 功率和效率…………………………………………6
3.3 泵的各种损失及泵的效率………………………………….7
3.4 离心泵主要零部件及结构型式……………………………9
3.4.1 吸入室及其结构型式 ……………………………...9
3.4.2 叶轮及其结构型式……………………………………10
3.4.3 压出室及其结构型式…………………………………10
3.4.4 轴封机构及其结构型式………………………………11
3.4.5 轴向力平衡机构及其结构型式………………………12
3.4.6 其它零部件…………………………………………….12
第4章离心泵结构设计……………………………………….13
4.1离心泵结构方案的选择 ………………………………………13
4.1.1 原电机的选择……………………………………………13
4.1.2 确定电机转数、比转数和级数…………………………14
4.1.3 初步确定吸入口直径、流速和吐出口直径……………15
4.1.4 确定泵的最小汽蚀余量和汽蚀比转数…………………17
4.2轴径的初步设计 …………………………………………………19
4.3离心泵叶轮的设计 ………………………………………………20
4.3.1 确定叶轮入口直径……………………………………….20
4.3.2 确定叶片入口边直径 …………………………………22
4.3.3 确定叶片入口处绝对速度 ……………………………23
4.3.4 确定叶片入口宽度 …………………………………….23
4.3.5 确定叶片入口处圆周速度.………………………………23
4.3.6 确定叶片数 .………………………………………………23
4.3.7 确定叶片入口轴面速度..…………………………………24
4.3.8 确定叶片入口安放角..……………………………………24
4.3.9 确定叶片厚度.……………………………………………25
4.3.10确定叶片排挤系数.………………………………………26
4.3.11 叶轮包角的确定.…………………………………………27
4.3.12确定叶轮外径.……………………………………………27
4.3.13 确定叶片出口安放角.……………………………………28
4.3.14 确定叶轮出口宽度...……………………………………28
4.3.15 确定叶轮出口绝对速度和圆周速度的夹角.…………30
4.4 径向导叶的设计计算..……………………………………………….32
4.4.1 确定基圆直径..…………………………………………….32
4.4.2 确定导叶入口角…………………………………………...32
4.4.3 确定导叶入口宽度………………………………………...33
4.4.4 确定导叶喉部面积和形状.……………………………….33
4.4.5 确定导叶入口厚度..………………………………………34
4.4.6 确定导叶扩散角..…………………………………………35
4.4.7 确定导叶扩散段长度..……………………………………35
4.4.8 确定反导叶入口角.……………………………………….36
4.4.9 确定反导叶叶片数 .……………………………………..36
4.4.10 确定反导叶出口角……………………………………..37
4.5 吸入室的设计……………………………………………………….37
4.6 平衡装置的设计计算……………………………………………….37
4.6.1 确定平衡盘两侧压差………………………………………38
4.6.2 计算平衡盘半径…………………………………………….39
4.6.3 计算轴向间隙长度和平衡盘外圆半径.…………………39
4.6.4 确定轴向间隙和径向间隙 .……………………………….40
4.6.5 计算径向间隙长度………………………………………….40
4.6.6 计算平衡盘的泄漏量……………………………………….41
第5章离心泵主要零部件的强度计算………………………….43
5.1 叶轮盖板强度计算……………………………………………43
5.2 叶片厚度计算…………………………………………………44
5.3 轮毂的强度计算………………………………………………45
5.4 分段式多级泵中段计算 …………………………………….45
5.5 泵体密封面连接螺栓计算 ………………………………….46
5.6 泵轴的校核 …………………………………………………48
5.7 键的强度校核………………………………………………..…50
第6章离心泵主要通用零部件的选择…………………………….…52
6.1 轴封结构的选择……………………………………………..…52
6.1.1轴封的作用…………………………………………………52
6.1.2填料密封………………………………………………….52
6.2 轴承部件的选择……………………………………………….53
6.3 联轴器的选择………………………………………………….53
第7章离心泵材料的选择…………………………………………..53
7.1 壳体……………………………………………………………53
7.2 轴………………………………………………………………54
7.3 叶轮…………………………………………………………..54
第8章经济分析……………………………………………………...55
8.1泵经济工作条件..………………………………………………55
8.2 技术经济分析的性质………………………………………...55
结论………………………………………………………………………..56
参考文献…………………………………………………………………..57
附录1………………………………………………………………………59
附录2………………………………………………………………………63

摘要
泵作为一种通用机械，在国民经济中各个领域都有广泛的应用。农业的灌溉和排涝，城市的供水和排水都需要泵。在工业的各个部门泵更是不可缺少的。本人此次设计的是200D型离心式清水泵。此类泵是利用叶片和液体相互作用来输送液体的叶片泵的一种，输送清水（含杂质量小1%，颗粒度小于0.1mm），物理化学性质类似于水的其他液体。它输送介质温度小于80 ，适用于矿山排水、工厂和城市给排水等场合。离心泵具有结构简单，系统无需卸压装置，运行安全可靠和性能优良等特点。
本文介绍200D型离心泵的各部分结构和几何参数对泵性能的影响，分段式多级泵的用途比较广泛，产量也比较大，这种泵实际上等于将几个叶轮装在一根轴上，串联的工作，所以扬程一般比较高，每个叶轮均有相应的导叶。

【关键词】离心泵导叶叶轮平衡装置

Abstract
pump is as one kind of general machinery, and all there is the extensive application in each domain in national economy. The agriculture irrigates and draining flooded fields, and the water supply of city and draining off water all needs the pump. Each department pump in industry more cannot lack. What I this time designed is 200D's mould being at odds with the community or the leadership type clear water pump. This kind of pump is using leaf blade and liquid to interact to carry a kind of liquid vane pump, and carries clear water ( keeping in the mouth the miscellaneous quality small 1%, the granulation is smaller than 0.1mm ), similar other liquid in water of physicochemical property. Its transport medium temperature is smaller than 80, occasions such as is suitable in the mine draining off water and factory and city plumbing etc. It is simple that the centrifugal pump possesses the structure, and the system need not the decompression device, the characteristics such as to run safe and reliable(ly) with the function fine etc.
This book is introduced the various part of structure of 200D's mould centrifugal pump and how much influences to the pump function of parameter, extensive, and output is also fairly greatly, in fact this kind of pump is equaled to to load several impellers on an axle, tandem work, so the lift is generally fairly higher, that every impeller all has corresponding(ly) leads.

【Key words】centrifugal pump, impeller, the leaf is led by the leaf, the balance installing

1、一般部分题目：
200D多段离心式清水泵结构设计
流量Q=280m3/h ，扬程H=260m 允许吸上真空度hs=6m。效率70%
2、专题部分题目：
离心泵故障分析
3、工作量具体要求
⑴设计图纸（内容、幅面及其数量）
图纸总量合计三张零号图左右。总装图、叶轮、出水室、轴中段
⑵说明书或论文（主要项目内容及字数要求）
2万字左右，内容包括摘要(中英文)、设计过程、参考文献等。

200D多段离心式清水泵结构设计

内容简介：: 机械 01 毕业设计（论文）任务书学生姓名：张友前毕业设计（论文）任务下达日期： 2005年 3月 14日毕业设计（论文）任务开始日期： 2005年 3月 14日毕业设计（论文）任务完成日期： 2006年 5月 16日 1、一般部分题目： 200流量 Q=280m3/h ，扬程 H=260m 允许吸上真空度 m。效率 70% 2、专题部分题目：离心泵故障分析 3、工作量具体要求设计图纸（内容、幅面及其数量）图纸总量合计三张零号图左右。总装图、叶轮、出水室、轴中段说明书或论文（主要项目内容及字数要求） 2万字左右，内容包括摘要 (中英文 )、设计过程、参考文献等。指导教师（签字）日期教研室主任（签字）日期系主任（签字）日期黑龙江科技学院机械工程学院毕业设计（论文）开题报告题目 200D 多段离心式清水泵结构设计与计算专题离心泵故障分析班级机设 01 学号 10 号姓名张友前指导教师韩建勇黑龙江科技学院学生毕业设计开题报告一、立论依据（包括项目研究的目的和意义，国内外研究现状分析）； 1、项目的研究意义泵，作为一种通用机械，在国民经济各个领域中都得到了广泛的应用。输送清水及物理化学性质类似于水的液体之用。效率高，性能范围广，运转安全平稳，噪声低，寿命长，零件互换性强，使用维护方便，产品规格齐全，覆盖面广。卧式多级分段式离心泵依靠自身的结构可以满足大流量高扬程供水需求。是农业工业中不可缺少的排水设施。因而该泵的性能应用范围是泵业发展所关注的。在密封采用软填料密封，注入液体或循环液体可以即起到密封作用又可以隔离及冷却。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。 2、国内外的科技现状国外泵业发展迅速，高科技应用起了致关重要的作用，如术的应用，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（柔性制造系统（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。国内泵业的发展就近几年来，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 泵内在特性的提升和追求外在特性 2 机电一体化的进一步发展 3 新材料新工艺的加速利用 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 6 产品标准化与模块化二、设计产品的用途和应用领域用途： D 型离心式清水泵供输送清水或物理化学性质类似于水的其他液体。它输送介质的温度小于 80 摄氏度，适用于矿山排水，工厂和城市给、排水等场合。应用领域：（ 1）消防供水（ 2）高楼供水（ 3）工业供水（ 4）农业灌溉和排涝三、设计方案 1、设计目标、研究内容和拟解决的关键问题（分别填写）设计目标：实现大流量，高扬程自吸供水的需求研究内容：卧式离心泵方案的确定，总装图、泵轴、进入段，中段，出口段，叶片的结构及密封装置。解决的关键问题：提高泵效率，延长泵的寿命、改进轴的密封性能以及轴向力平衡问题、轴承在串动中磨损、泵的密封装置的选取 2、设计方案（须有文字和示意简图说明） 1、根据所给参数拟订工况，选择泵型，大体选择各部分材料； 2、确定选择原动机，由转数、比转数选择泵的结构形式； 3、利用相似设计法和速度系数设计法结合模型设计叶轮； 4、轴，压出室、吸入室、托架的设计 5、各通用零部件的选择及各部件的校核； 6、画图。（总图见最后）。 3、题目的可行性分析：就目前的技术完全可以实现卧式多级分段式自吸离心清水泵结构设计。该设计是在原有的基础上，在局部稍微进行了改进，降低了成本，提高了泵的效率，可以大量生产，有一定的市场。从选材上分析，泵的壳体和叶片都可以实现用铸铁通过导叶装置可以实现多级联接从而实现排水扬程大、价格低、结构简单、安装检修方便等优点。 4、本项目的创新之处 1、将密封改造成软填料密封，使其有利于受损修复，而且结构简单，便于安装拆卸。四、指导老师审核意见：指导教师（签字）：年月日五、指导委员会意见审核意见：专家组长（签字）：年月日 2040 毕业设计（或论文）说明书摘要泵作为一种通用机械，在国民经济中各个领域都有广泛的应用。农业的灌溉和排涝，城市的供水和排水都需要泵。在工业的各个部门泵更是不可缺少的。本人此次设计的是 200D 型离心式清水泵。此类泵是利用叶片和液体相互作用来输送液体的叶片泵的一种，输送清水（含杂质量小 1%，颗粒度小于物理化学性质类似于水的其他液体。它输送介质温度小于 80C ，适用于矿山排水、工厂和城市给排水等场合。离心泵具有结构简单，系统无需卸压装置，运行安全可靠和性能优良等特点。本文介绍 200段式多级泵的用途比较广泛，产量也比较大，这种泵实际上等于将几个叶轮装在一根轴上，串联的工作，所以扬程一般比较高，每个叶轮均有相应的导叶。【关键词】离心泵导叶叶轮平衡装置毕业设计（或论文）说明书 is as of is in in of in 00Ds at or of is to to a of in %, is , in of is 0, as is in It is as to is of 00Ds to of is in of is to to on an so is 【 is by 黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 I 目录摘要 . 一般部分第 1 章诸论 2 章泵的概述 .及其在国民经济中的应用泵的分类叶片式离心泵的型式 3 主轴方向按液体从叶轮流出的方向 3 按吸入方式按级数 . 按叶片安装方法按壳体分开方式按泵体形式 3章离心泵的基本理论知识及主要部件 .离心泵的结构形式泵的基本参数 . 流量 4 扬程 5 转速 6 汽蚀余量 6 功率和效率 6 泵的各种损失及泵的效率离心泵主要零部件及结构型式 9 吸入室及其结构型式 . 叶轮及其结构型式 1 0 压出室及其结构型式 10 黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书轴封机构及其结构型式 1 1 轴向力平衡机构及其结构型式 12 其它零部件 4章离心泵结构设计心泵结构方案的选择 13 电机的选择 1 3 定电机转数、比转数和级数 14 步确定吸入口直径、流速和吐出口直径 15 定泵的最小汽蚀余量和汽蚀比转数 17 径的初步设计 19 心泵叶轮的设计 2 0 定叶轮入口直径确定叶片入口边直径 22 定叶片入口处绝对速度 23 定叶片入口宽度确定叶片入口处圆周速度 . 2 3 定叶片数 . 23 定叶片入口轴面速度 . 24 定叶片入口安放角 . 24 定叶片厚度 . 25 定叶片排挤系数 . 26 轮包角的确定 . 27 定叶轮外径 . 27 定叶片出口安放角 . 28 定叶轮出口宽度 . 28 定叶轮出口绝对速度和圆周速度的夹角 . 30 向导叶的设计计算 . 确定基圆直径 . . 32 定导叶入口角 . 确定导叶入口宽度 . 确定导叶喉部面积和形状 . 龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书确定导叶入口厚度 . 34 定导叶扩散角 . 35 定导叶扩散段长度 . 35 定反导叶入口角 . . 36 定反导叶叶片数 . .定反导叶出口角 . 入室的设计衡装置的设计计算确定平衡盘两侧压差 38 算平衡盘半径计算轴向间隙长度和平衡盘外圆半径 . 39 定轴向间隙和径向间隙 . . 40 算径向间隙长度 . 40 算平衡盘的泄漏量 5章离心泵主要零部件的强度计算 . 43 叶轮盖板强度计算 43 叶片厚度计算 44 轮毂的强度计算 45 分段式多级泵中段计算泵体密封面连接螺栓计算泵轴的校核 4 8 键的强度校核 . 50 第 6 章离心泵主要通用零部件的选择 . 52 轴封结构的选择 . 52 封的作用 52 料密封 . 52 承部件的选择轴器的选择 7章离心泵材料的选择 . 壳体 53 轴 54 黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书叶轮 . 8章经济分析 .经济工作条件 . 55 术经济分析的性质 .论 . 考文献 .录 1 59 附录 2 63 黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 1 附录 1 离心泵的故障分析摘要离心泵故障按其产生的原因可以分成泵本身的机械故障、泵和管道组成的工艺系统存在的缺陷导致的泵出现异常振动、噪声等故障。后类故障原因比较隐蔽，不易查明。通过工作中遇到的几个实例，对工艺和管路系统设计问题导致的离心泵故障进行了分析，并提出了相应的对策。 to be of to a in to of of 关键词：离心泵机械故障分析真空度 1 离心泵吸入管路进气由于气体密度远小于液体，气体通过叶轮流道时，所能得到的压头远小于液体通过叶轮流道时所得到的压头。在叶轮流道中的不同位置，压力分布不同，当液体中混有气体时，气泡在这种不均匀的压力作用下，先膨胀后压缩，产生了类似汽蚀的冲击，最后有可能会被压溃或破灭。叶轮受到激振力作用会剧烈振动并发出噪声泵出口压在密闭系统中与液体一起循环流动，无法排出系统，如果系统中夹带的气体的量比较多，泵就会出现异常振动。密闭系统中气体来源主要有两个方面 : (l)系统本身设计不合理存在难以排气的死角，每次向系统中注入液体时这些死角区域残留有大量空气，而在循环时这些空气有可能被带入泵中。黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 2 (2)系统工作液体在长期工艺循环中产生不凝性气体由于系统缺少气液分离、排放措施不凝性气体在系统中积聚。如加热系统中的热媒等有机物在长期循环使用中会因氧化等原因产生气态物质。在密闭系统中出现上述两种情况时，首先要尽快想办法排放系统中的气体，其次要准确判断气体的来源杜绝气体在系统中的存在 ;不能杜绝的，要在系统中增加气液分离装置并定期进行排放。显然对于密闭循环系统，在系统的合适部位装设气体收集 (存系统压力转低点、和 (或、排放装置 (如系统管路的最高点 )加强巡检对系统进行定期排气是必不可少的某干燥转鼓热媒加热系统 (如图 l)中的 1 台 H M 0506 卫型屏蔽泵在试车中发现泵体振动严重噪声大出口压力剧烈波动。排除泵本身有机械和电气故障后对整个热媒系统进行研究，发现该系统中的锦轮转鼓 (设备 l)无排气口系统充注热媒时，转鼓加热夹套中的空气排不出来。开车时，空气被吸入屏蔽泵中造成故障。于是在锦轮转鼓上加装排气阀，在系统补加热媒时进行高位排气再起动屏蔽泵泵运转正常。。对于开放式循环系统，系统中产生的气体可以直接排入大气气体在系统中不会积聚。所以进入泵中的气体主要是由泵的进口管路从外界吸入的。因此发生这类故障时应着重对吸入管路进行检查。如某冷冻水循环系统是一个开放系统，如图 2 所示其中的循环泵 (型号151 50 一 125 一 400，扬程为 45m，流量为 190m3/h)是 1 台单级单吸离心泵。运行中发现泵刚起动时并无异常起动约开始出现周期性振动，出口压力表指针大辐摆动，严重时系统管架也随之晃动。经多次试验，均重复出黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 3 现同样现象。经检查该泵运转部件没有问题。而且该泵供水的冷冻水箱液位高于泵体，吸入管路上水力损失很小，泵不会发生气蚀。排除诸因素后，考虑可能是泵运行中吸入了气体，遂对泵吸入管路进行重点检查，检查冷冻水箱时发现水箱回水管管口正好位于泵吸入管管口上方，吸入管管口速冲入池中的回水从液面夹带大量空气直冲泵吸入口，使泵吸入大量空气，造成泵体振动。为此采取将泵吸入管向池内延伸 1 开水池回水口，结果消除了故障。 2 离心泵出口管路存在的气堵在循环管路系统中，管路的较高处或较大的工艺阀门上部易产生气体的聚集。离心泵运行时在这些部位会形成气囊，液体流经这些区域时流动阻力增大，局部压力升高，压缩气体，气体体积减小，又使局部压力下降，周而复始，造成液体压力剧烈波动形成系统管路水击导致泵体振动。这类故障多出现于系统刚开始运行，系统排气不充分的时候。合理地设计系统管路可以减少产生气堵。 3 工艺参数变化与泵的汽蚀常见的引起泵汽蚀的因素主要有泵的安装福度不合理、吸入管路的阻力损失太大或泵选型可适当、工作点不合理等。但在复杂的工艺系统中一台原本选型正确、工作稳定的离心泵也会因跳工艺参数的极端变化发生汽蚀。 3 1 吸入压力变化引发汽蚀从泵的吸入液面到叶轮流道低压区列伯努利方程，可以看到当吸入液面上的压力减小时，叶轮入口的压力就降低，反之则上升。也就是说泵的抗汽蚀能力随液面压力增大而提高，随液面压力减小而降低。黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 4 由表 1 可以看出临界循环系统在制冷系数、制热系数均偏低的前提下，调 +热水祸合系统方案与传统工质空调系统 +电热水器方案相比全年总耗电量减少了年综合性能系数提高了 47 4 结论 (l)临界循环空调 +热水祸合系统结构紧凑，而且能够满足制冷、制冷 +热水、热水、制热、制热 +热水 5 种工况需求，可以有效提高系统利用率 ; (2)该祸合系统可以回收和利用临界循环的排气热量，系统总体性能较高，在能源利用、环境安全和经济运行等方面都具有优势和潜力，具有广阔的应用前景。黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 5 附录 2 数控技术先进制造技术中的一个最基本的概念是数字控制（在数控技术出现之前，所有的机床都是人工操纵和控制的。在与人工控制的机床有关的很多局限性中，操作者的技能大概是最突出的问题。采用人工控制时，产品的质量直接与操作者的技能有直接的关系。数字控制代表了从人工控制机床做出来的第一步。数字控制技术意味着采用预先录制的、存储的符号指令，控制机床和其他制造系统。一个数控技师的工作不是去操纵机床，而是编写能够发出机床操纵指令的程序。对于一台数控机床，其上必须有一个被称为阅读机的界面装置，用来接受和解译编程指令。发展数控技术是为了克服人类操作者的局限性，而且它确实完成了这项工作。数字控制的机器比人工操纵的机器的精度更高、生产零件的一致性更好、生产速度更快、而且长期的工艺装备成本更低。数控技术的发展导致制造工艺中其他几项新发明的产生。电火花加工技术激光切割电子束焊接数字控制还使得机床比他们采用人工操纵的前辈们的用途更为广泛。一台数控机床可以自动产生很多种类的零件，每个零件都可以有不同和复杂的加工过程。数控可使生产厂家承担那些对于采用人工控制的机床和工艺来说，在经济上是不划算的产品的生产任务。与许多先进技术一样，数控诞生于麻省理工学院的实验室中。数控这个概念是 20 世纪 50 年代初在美国空军的资助下提出来的。在其最初阶段，数控机床可以经济和有效地进行直线切割。然而，曲线轨迹成为机床加工的一个问题，在编程时应采用一系列的水平与竖直的台阶来生成曲线。构成台阶的每个线段越短，曲线就越光滑。台阶中的每个线段都必须经过计算。在这个问题促使下，与 1959 年诞生了自动编程工具（言。这是个专门适用于数控的编程语言，使用类似于英语的语句来黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 6 定义零件的几何形状，描述切削刀具的形状和规定必要的运动。的一大进步。最初的数控系统与今天应用的数控系统是有很大差别的。在那时的机床中，只有硬线逻辑电路。指令程序写在穿孔纸带上（后来它被塑料纸带所取代），采用带阅读机将写在纸带或磁带上的指令给机器翻译出来。所有这些共同构成了机床数字控制方面的巨大进步。然而，在数控发展的这个阶段还存在着许多问题。一个主要问题是穿孔纸带的易损坏性。在机械加工过程中，载有编程指令信息的纸带断裂和被撕坏是常见的事情。在机床上每加工一个零件，都需要将载有指令的纸带放入阅读机中重新运行一次。因此，这个问题变得很严重。如果需要制造 100 个某种零件，则应该将纸带分别通过阅读机 100 次。、易损坏的纸带显然不能承受严酷的车间环境和这种重复使用。这就导致了一种专门的塑料磁带的研制。在纸带上通过采用一系列的小孔来载有编程指令，而在塑料带上通过采用一系列的磁点来载有编程指令。塑料带强度比纸带强度要高很多，这就可以解决常见的撕坏和断裂问题。然而，它仍然存在着两个问题。其中最重要的一个问题就是，对输入带中的指令进行修改是非常困难的，或者是根本不可能的。即使对指令程序进行最微小的调整，也必须中断加工，制作一条新带。而且带通过阅读机的次数还必须与需要加工的零件个数相同。幸运的是，计算机技术的实际应用很快解决了数控技术中与穿孔纸带有关的问题。在形成直接数字控制（个概念之后，可以不再采用纸带或塑料带作为编程指令的载体，这样就解决了与之有关的问题。在直接数字控制中，几台机床通过数据传输线路连接到一台主计算机上。操纵这些机床所需要的程序都存储在这台主计算机中。当需要时，通过数据传输线路提供给每台机床。直接数字控制是在穿孔纸带和塑料带基础上的一大进步。然而，它也有着与其他依赖于主计算机的技术一样的局限性。当主计算机出现故障时，由其控制的所有机床都将停止工作。这个问题促使了计算机数字控制技术的产生。微处理器的发展为可编程逻辑控制器和微型计算机的发展做好了准备。这两种技术为计算机数控的发展打下了良好的基础。采用术后，每台机床上都有一个可编程逻辑控制器或者微机对其进黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 7 行数字控制。这可以使得程序被输入和存储在每台机器内部。它还可以在机床以外编制程序，并且将其下载到每台机床中。计算机数控解决了主计算机发生故障所带来的问题，但是它产生了另一个被称为数据管理的问题。同一个程序可能要分别装入十个相互之间没有通信联系的微机中。这个问题正在解决之中，它是通过采用局部区域网络将各个微机连接起来，以利于更好地进行数据管理。数控是可编程自动化技术的一种形式，通过数字、字母和其它符号来控制加工设备。数字。字母和符号用适当格式编码为一个特定工件定义指令程序。当工件改变时，指令程序就改变。这种改变程序的能力使数控适合于中，小批量生产，写一段新程序远比对加工设备做大的改动容易得多。控机床有两种基本形式：点控制和连续控制。点控制机床采用异步电动机，因此，主轴的定只能通过完成一个运动或一个电动机的转动来实现。这种机床主要用于直线切削或钻孔、镗孔等场合。图 20明了一个点位控制运动从 X、 Y、 Z 坐标 2,0,0(点 a)到 0,1,3(点 d)的典型顺序。在本倒中，三个伺服电动机同时式作，当到达各自轴的适当位置时，就分别停机。运动从坐标 2,0,0(点 a)开始，三个电动机一起动作，将主轴带到 1,1,1(点 b)符近，此时 y 轴电动机停转。主轴续运动到 0,1,2(点c)此时轴 x 电动机停转。最后，主轴在轴电动机带动下运动到0,1,3(点 d),完成运动便宜的。图 20点位控制运动和连续控制运动进行了比较。在连续控制时，三个电动机按一定的速度比倒连续运转，形成从 A 到 D 的一条直线。连续控制的数控机床通常由计算机控制。数控系统由下列组件组成：数据输入装置，带控制单元的磁带阅读机，反馈装置和切削机床或其它形式的数控设备。数据输入装置，也称“人机联系装置”，可用人工或全自动主法向机床提供数据，人工方法作为输入数据唯一方法时，只限于少量输入，人工输入装置有键盘、拨号盘，按钮，开关或拨轮选择开关，黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 8 这些都位于机床附近的一个控制台上。拨号盘通常到一个同步解析器或电位订的模拟装置上。在大多数情况下，按钮、开关、和其他类似的旋钮是数据输入元件。人工输入需要操作者控制每个操作，这是一个既慢又单调的过程，除了简单加工场合或特殊情况，已很少使用。几乎所有情况下，信息都是通过卡片、穿孔纸带或磁带自动提供给控制单元。在传统的数控系统中，八信道空孔纸带是最常用的数据输入形式，纸带上的编码指令由一系列称为程序块的空孔组成。每一个程序块代表一种加工功能、一种操作或两者的组合。纸带上的整个数控程序由这些连续数据单元连接而成，带有程序的长带子像电影胶片一样绕在盘子上，相对较短的带子上的程序可通过将纸带两端连接形成一个循环而连续不断地重复使用。带子一旦安装好，就可反复使用而无需进一步处理。此时，操作者只是简单地上、下工件。穿孔纸是在带有特制穿孔符件的打字机或直接连到计算机上的纸带穿孔装置上做成的。纸带制造很少不出错，错误可能由编程、卡片穿孔或编码、纸带穿孔时的物理损害等开成。通常，必须要试走几次来排除错误，才能得到一个可用的工作纸带。虽然纸带上的数据自动进给的，但实际编程却是手工完成的，在编码纸带做前，编程者经常要和一个计划人员或工艺工程师一起工作，选择合适的数控机床，决定加工材料，计算切削速度和进给速度，决定所需刀具类型，仔细阅读零件图上尺寸，定下合适的程序开始的零参考点，然后定出程序清单，其上记载有描述加工顺序的编码数控指令，机床按顺序加工工件到图样要求。控制单元接受和储存编码数据，直到形成一个完整的信息程序块，然后解释数控指令，并引导机床得到所需运动。为更好理解控制单元的作用，可将它与拨号电话进行比较，即每拨一个数字，就储存一个，当整个数字拨好后，电话就被激活，也就完成了呼叫。装在控制单元里的纸带阅读机，通过其内的硅光二极管，检测到穿过移动纸带上的孔漏过的光线，将光束转变成电能，并通过放大来进一步加强，然后将信号送到控制单元里的寄存器，由它将动作信号传到机床驱动装置。有些光电装置能以高达每秒 1000 个字节的速度阅读，这对保持黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 9 机床连续动作是必须的，否则，在轮廓加工时，刀具可能在工件上产生划痕。阅读装置必须要能以比控制系统处理数据更快的速度来阅读数据程序块。反馈装置是用在一些控设备上的安全装置，它可连续补偿控制位置与机床运动滑台的实际位置之间的误差。装有这种直接反馈检查装置的数控机床有一个闭环系统装置。位置控制通过传感器实现，在实际工作时，记录下滑台的位置，并将这些信息送回控制单元。接受到的信号与纸带输入的信号相比较，它们之间的任何偏差都可得到纠正。在另一个称为开环的系统中，机床仅由响应控制器命令的步进电动机驱动定位，工作的精度几乎完全取决于丝杠的精度和机床结构的刚度。在这个系统中，没有信息反馈到控制单元的自矫正过程。出现误动作时，控制单元继续发出电脉冲。比如，一台数控铣床的工作突然过载，阻力矩超过电机转矩时，将没有响应信号送回到控制器。因为，步进电机对载荷变化不敏感，所以许多数控系统设计允许电机停转。然而，尽管有可能损坏机床结构或机械传动系统，也有使用带有特高转矩步进电机的其他系统，此时，电动机有足够能力应付系统中任何偶然事故。最初的数控系统采用开环系统。在开、闭两种系统中，闭环更精确，一般说来更昂贵。起初，因为原先传统的步进电动机的功率限制，开环系统几乎全部用于轻场合，最近出的电液步进电动机已越来越多地用于较重的加工领域。 ne of in of is 龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 10 (to C; of of is to to of of of of to a to be it be a as a to of it C to of in 1. 2. 3. C a of an of to of an so NC in of 龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 11 C in 950s by In NC to a to be to a of to a is up is in to be to 959 of is a C to of PT a in C C on to be by A to on of a in of a of C at in A of It to or a by a on a to be If it to 00 of a it to 龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 12 00 of a of to of a as a of in as a of of it of it or to on To in a of it to a It to as as to be a C Te of a as by as In a to a in to as a it is to as on a to of 黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 13 of of of a or a to be at It to be at of it as be in no is in of by n/c) is a of in is by of in an to a of a or of is to is ( of be of a or is of or or a of a ,0,0(龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 14 A),1,3()as it at ,0,o()to ,1,1(),y , 1, (), x ,1,3() of . A of to is at A be by , or , be to or by as of to a of of or on a e to a or In It is a is in or in In is 龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 15 to by or by is of , a or a of , is In on or in to a is be by in or or as a of to to an on is be a or a , of to be of on to a to is of is to to to 黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 16 a of It of be by it to of a as is it is is in on as it in to is to to in to of at up 000 to be by on be of at a A is a on 黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 1 一般部分第 1 章诸论我的设计题目是 200D 多段离心式清水泵结构设计。根据指导教师给的设计参数的具体分析，我设计的多段离心式清水泵需要的流量是每小时 280 立方米，扬程是 260 米水柱，工作效率为 70%，转速为每分钟 1470 转，液体重度为每立方米 1000 千克。多段离心式清水泵，它属于 D 型泵。 D 型离心式清水泵是单吸多级分段式离心泵，供输送清水及物理化学性质类似于水的液体之用。具有效率高，性能范围广，运转安全平稳，噪声低，寿命长，零件互换性强，使用维护方便，产品规格齐全，覆盖面广等优点。卧式多级分段式离心泵依靠自身的结构可以满足大流量高扬程供水需求。往往是农业工业中不可却少的排水设施。因而该泵的性能应用范围是泵业发展所关注的。在密封采用软填料密封，注入液体或循环液体可以即起到密封作用又可以隔离及冷却。该泵价格底，结构简单、安装检修方便，因此可以隔离及冷却适用于工厂、城市、矿山、农村的给排水等，分段式多级泵的用途比较广泛，产量也比较大，它应用领域也在不断地扩大，具有广泛的研究意义。 D 型离心式清水泵在国内外有了很大的发展。在国民经济的各个领域都有应用，无论是农业、城市、矿山，还是工业的各个部门都有它的存在。总之，无论是尖端的科学技术，还是日常的生活，到处都需要泵，到处都有泵在运行。只要有泵的地方就有离心泵的存在，其发展前景是可观的。在我国泵业发展庞大。从单级到多级，对泵的研究机理已经达到了国际水准。离心泵是泵中的一个分支。我国的离心泵研究合理，基本上满足从农业到工业跨领域性应用。离心泵是一种用量最大的水泵，在给水及农业工程、固体颗粒液体输送工程、石油及化学工业、航空航天和航海工程、能源工程和车辆工程等国民经济各个部门都有广泛的应用。黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 2 第 2 章泵的概述泵及其在国民经济中的应用泵是应用非常广泛的通用机械，在国民经济各部门中，泵是不可缺少的机械设备，输送各种液体都离不开它。例如在火力发电厂中，向锅炉送水的给水泵；向汽轮机凝汽器送冷却水的循环水泵；排出凝汽器中凝结水的凝结水泵；在几级加热器之间增加水流压力的中继水泵；排除热力系统各处疏水的疏水泵；向热力网系统补充水的补给水泵以及向热力系统中补充软化水的水泵等。这些泵都是火力发电厂的重要辅助设备。此外，还有用来输送各种润滑油、药液以及排除锅炉灰渣的特殊用途的泵。而且随着科学技术的发展，其应用范围正在迅速扩大。据 1984 年统计，泵耗电量占全国用电量的 20%，耗油量占全国总用油量的 5%。可见，提高泵类产品的技术指标，对节约能源，加速四个现代化建设具有重要意义。泵的分类泵的类型复杂，品种规格繁多。按其工作原理可分为以下三大类：叶片式泵：是利用叶片和液体相互作用来输送液体 ,叶片式泵是由装在主轴上的叶轮的作用，给液体以能量的机器。按其作用原理可分为以下几类：它主要是包括离心泵和轴流泵、混流泵。离心泵主要是由离心力的作用，给叶轮内液体以压力能和速度能，进而，在壳体或导叶内，将其一部分速度能转变为压力能，进行抽送液体的泵。离心泵是叶片泵的一种，它具有转速高、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：离心泵的产值在泵类产品中是最高的。这也是我的设计的目的，了解其结构和特点。还有容积泵包括往复泵和转达子泵。由于我主要研究的是离心泵在这里就对其它的泵不多作介绍了。叶片式离心泵的型式叶片式泵按其结构型式，可详细分类如下：主轴方向轴水平放置；轴垂直放置；黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 3 轴倾斜放置；按液体从叶轮流出的方向体主要在与主轴垂直的平面上流出；体主要在与主轴为中心轴的圆锥面上流出；体主要在与主轴同心的圆柱上流出；按吸入方式轮只在一面有吸入口；轮在两面有吸入口；按级数体通过一个叶轮的结构；体通过同一轴上的两个以上叶轮的结构，称为 2级；按叶片安装方法轮的叶片安放角度可以调节；轮的叶片安放角度是固定的；按壳体分开方式体按与主轴垂直的平面分开；分段式多级泵中，每一级壳体都是分开的；体在通过轴心线的平面上分开；中开式中分开面是水平的；中开式中分开面是垂直的；中开倾斜的式中分开面是按泵体形式轮压出侧具有带蜗室的壳体；轮压出侧具有带两个轴心对称的蜗室的壳体；导叶的离心泵；壳体外装有圆筒状的耐压壳体筒式泵之外的双层壳体；黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 4 第 3章离心泵的基本理论知识及主要部件离心泵的结构形式离心泵结构形式虽然很多，但由于作用原理相同，所以主要零部件的形状是相近的。离心泵的主要零部件有以下几种：叶轮，吸入室，压出室，密封环，轴封机构，轴向力平衡机构。泵的主要过流部件有吸水室、叶轮和压水室，其中还包括导叶。泵的吸水室位于叶轮前面，其作用是把液体引向叶轮、有直锥形、弯管形和螺旋形三种形式。压水室位于叶轮外围，其作用是收集从叶轮流出的液体，送入排出管。压水室主要有螺旋形压水室、矩形形压水室两种形式。叶轮是泵最重要的工作元件，是过流部件的心脏。叶轮由盖板和中间的叶片组成，根据液体从叶轮流出的方向不同，叶轮分为径流式、混流式和轴流式三种型式。径流式叶、混流式叶轮、轴流式叶轮泵的基本参数表示泵的主要性能的参数有以下几个：流量 Q、扬程 H、转速 n、汽蚀余量 h、功率效率流量流量是泵在单位时间内输送出去的流体量（体积或质量），其中，体积流量用 Q 表示，单位是： m3/s、 m3/h、 L/s 等，质量流量用位是： t/h、 kg/s 等。质量流量和体积流量的关系为 Q 式中流体的密度（ kg/t/常温清水 1000kg/ 液体重度随温度变化，而压力变化对其影响较小。所以，在计算中可根据实际情况由表查出。黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 5 扬程扬程是泵所抽送的单位重量的液体从泵进口处（泵进口法兰）到泵出口处（泵出口法兰）能量的增值。也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。其单位是 N m/=m，即泵抽送液体的液柱高度，习惯简称为米。根据定义，泵的扬程可以写为式中泵出口处单位重量流体的能量（ m）泵进口处单位重量流体的能量（ m）单位重量流体的能量在水力学中称为水头，通常由压力水头gP(m)、速度水头m)、位置水头 Z（ m）三部分组成，即 22， 22因此 )(222式中泵出品、进口处液体的静压力泵出品、进口处液体的速度黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 6 泵出品、进口到任选的测量基准面的距离转速转速是泵轴单位时间的转数，用符号 n 表示，单位是 r/与所用的原动机形式有关，如采用电作为动力源的可以选择电机直接驱动，也可以选择加入一个变速器，来改变转数；也可以选择采用汽油机、柴油机驱动；还可以采用汽轮机驱动。汽蚀余量汽蚀余量是表示汽蚀性能的主要参数。把泵入口的全水头和液体饱和蒸气压力水头差，作为发生汽蚀的大致标准。汽蚀余量国内曾用 h 表示。 2211 式中泵入口处的静压力泵入口处的平均流速功率和效率泵的功率通常指输入功率，即原动机传到泵轴上的功率，故又称轴功率，用 N 表示。泵的有效功率又称输出功率，用示。它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。有效功率为：（或 10001000 e （式中泵输送液体的密度（ kg/ 黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 7 泵输送液体的重度（ N/ Q 泵的流量（ m3/s） H 泵的扬程（ m） g 重力加速度（ m/ 若液体重度的单位 Q、 H 的单位与上式相同，则 102（轴功率 N 和有效功率差为泵内的损失功率，其大小用泵的效率来计量。泵的效率为有效功率和轴功率之比，用表示，即，也可以用下式表示式中 m 机械效率 v 容积效率 k 水力效率泵的各种损失及泵的效率机械损失和机械效率：原动机传到泵轴上的功率又称轴功率，首先要花费一部分去克服轴承和密封装置的摩擦损失，剩下来的轴功率用来带动叶轮旋转。但是叶轮旋转的机械能并没有全部传给通过叶轮的液体，其中一部分消耗于克服叶轮前、后盖板表面与液体和盖板表面与泵腔中液体之间的摩擦，这部分损失称为圆盘摩擦损失。而机械损失效率 m 由轴承损失功率、密封损失功率和圆盘损失功率大小表示。 N 式中轴承损失功率密封损失功率圆盘损失功率机械损失输入水力功率输入水力功率用来对通过叶轮的液体作功，因而叶轮出口处液体黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 8 的压力高于进口压力。出口和进口的压差，使得通过叶轮的一部分液体从泵腔经叶轮密封环间隙向叶轮进口逆流。这样，通过叶轮的流量称泵的理论流量，并没有完全输送到泵的出口。其中泄漏量 q 这部分液体把从叶轮中获得的能量消耗于泄漏的流动过程中。即从高压液体（出口压力）变为低压（进口压力）液体。所以容积损失的实质也是能量损失。容积损失的大小用容积效率v来计量。容积效率为通过叶轮除掉泄漏之后的液体（实际的流量 Q）的功率和通过叶轮液体（理论流量率（输入水力功率）之比，即式中泵的理论流量；泵的理论扬程，它表示叶轮传给单位重量流体的能量 q 泄漏量多级泵有级间泄漏。另外，泵平衡轴向力装置、密封装置等的泄漏量也应算在泵的容积损失之中。这些都是我应该注意的问题。通过叶轮的液体从叶轮中接收的能量并没有完全输送出去，因为液体在泵过流部分和冲击、脱流、速度方向及大小变化都会引起水力损失，从而要消耗掉一部分能量。单位重量液体在泵过流部分流动中损失的能量称为水力损失，用 h 来表示。由于存在水力损失，单位重量流体经过泵增加的能量 H，要小于叶轮传给单位重量液体的能量。泵的水力损失的大小用泵的水力效率来计量。水力效率为去掉水力损失液体的功率和未经水力损失液体功率之比，即黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 9 总效率为有效输出功率之比，即变化为即泵的总效率等于机械效率、容积效率和水力效率之乘积。离心泵主要零部件及结构型式我将按液流从泵入口至出口所经过部件的先后顺序，来讨论和介绍各个主要部件及其结构型式。吸入室及其结构型式吸入室的作用是将吸入管路中的液体以最小的损失均匀地引向叶轮。吸入室对液体进入叶轮的流动情况有很大的影响，所以吸入室形状的好坏能影响离心泵的汽蚀性能。对于泵的设计来说也是非常重要的。 1. 锥形管吸入室锥形管吸入室，这种型式的吸入室的结构简单，制造方便，能在叶轮入口前产生不大的加速度，使叶轮前流速均匀，液体在锥形管吸入室中损失很小。但是，它主要用于悬臂式结构，其它结构形式的泵中很少采用。所以并不是我所选的吸入室。 2. 圆环形吸入室圆环形吸入室，这种型式的吸入室的优点是机构简单轴向尺寸较短，缺点是液体进入叶轮时有冲击和旋涡损失：在叶轮前，液流分布也不太均匀。但是，由于多级泵的扬程、吸入室中的水力损失所占比黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 10 重不大，故在多级泵中广泛使用。由于毕业设计需要我也采用了圆环形吸入室。符合设计要求。 3. 半螺旋形吸入室半螺旋形吸入室，这种型式的吸入室的优点是液体进入叶轮时流动情况比较好，速度比较均匀，但液体进入叶轮前有预旋，多少要降低离心泵的扬程对比转数较小的泵的影响还不太明显，对转数较大的泵的影响就很显著了。我国的中开式泵都采用半螺旋形吸入室，也有个别悬臂泵采用这种形式。也不在考虑之内。叶轮及其结构型式叶轮的功用是将原动机的机械能传递给液体，使液体的压力能和动能均有所提高的零件。叶轮是影响离心泵性能的主要零件。叶轮一般由前盖板、叶片、后盖板和轮毂所组成。叶轮的材料要求有高强度、抗腐蚀、抗冲刷的性能，因此一般采用铸铁、磷青铜或黄铜制成。而大型给水泵和凝结水泵则一般采用不锈钢。其结构有开式、半开式和闭式。压出室及其结构型式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为压力能。 1. 螺旋形涡室它一般用于单级泵，不在考虑之内。 2. 环形压出室由于环形压出室内的各个断面面积相等，所以，各处的流速不相等，因此，无论是否在设计工况下工作，在环形压出室中总是有冲击损失的。所以具有环形压出室泵的效率较高而具有螺旋形压出室的泵效率低，由于我设计的是清水泵，所以环形压出室，也不考虑。 3. 径向导叶径向导叶：导叶与涡室的作用相似，可以把导叶看作在叶轮周围安放的几个涡室（也可以把涡室看作是只有一个叶片的导叶）。导叶的作用是以最小损失，把由叶轮流出的高速液体收集起来，并把液体的一部分动能变为压能，还要通过反导叶以最小损失把液体均匀得引向黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 11 次级叶轮。 4. 流道式导叶流道式导叶：流道式导叶的特点是液体丛导叶入口到反导叶出口都在导叶流道内流动，所以速度变化比较均匀。目前，我国的分段式多级泵一般很少采用流道式导叶。符合设计要求，压出室我选择扭曲径向导叶。 5. 扭曲叶片式导叶扭曲叶片式导叶：扭曲叶片式导叶引导液流和能量转换的效果虽然没有径向导叶好，但是，扭曲叶片式导叶径向尺寸比较小，所以深井泵、潜水泵、作业面潜水泵和一部分混流泵由于泵的外径受到限制而采用扭曲叶片式导叶。扭曲叶片式导叶收集液体和能量转换工作全部在导叶流道内进行。轴封机构及其结构型式在泵轴伸出泵体处，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外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，但泵是否正常运转却和轴封密切有关。 1. 有骨架的橡胶密封有骨架的橡胶密封：在这种密封中，密封碗是主要密封元件，它利用橡胶的弹力和弹簧压力将密封碗紧压在轴（轴套）上。这种密封结构的优点是，结构简单、体积小、密封效果比较显著；缺点是密封碗内孔尺寸容易超差。因此，将轴压得太紧，造成消耗功率太大。这种密封结构安装要求较严，寿命比较短，所以在小泵上用得还比较多，在大泵上很少采用。 2. 填料密封填料密封：是一般离心泵中最常用的密封结构，一般由填料套、填料环、填料、填料压盖、长扣双头螺栓和螺母组成，靠填料和轴（或轴套）的外圆表面接触来实现密封的。轴封的严密性可以用松紧填料压盖的方法来调节。填料密封的合理泄漏量是液体从填料函中渗漏出来，成滴状，每分钟泄漏量为 60 滴左右。根据计算和资料我采用了此密封。黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 12 3. 机械密封机械密封：主要密封原件、辅助密封原件、压紧原件和其他辅助原件组成。优点是密封性好、寿命长、泄漏少、功率消耗少，在运转中可以达到几乎不泄漏的程度，所以广泛应用于输送高温、高压和强腐蚀性的液体的离心泵。缺点是制造复杂、价格较贵、损坏时不易更换，另外主要密封原件和其他辅助密封原件的材料不好选择。 4. 浮动环密封浮动环密封：浮动密封是籍浮动环端面和浮动套端面的接触来实现轴向密封的，径向密封是籍轴套外圆表面与浮动环内圆表面形成的狭窄缝隙以产生节流来密封的。浮动密封的优缺点是结构简单、泄漏量介于机械密封和填料密封之间，运转可靠，但争购向尺寸略大于其他密封机构。轴向力平衡机构及其结构型式多级泵一般用平衡鼓或平衡盘平衡轴向力。因为，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。由于轴向力的存在，泵的转动部分必然在轴向力的推动下发生串动，转子与泵体发生研磨，使泵不能正常工作。其它零部件离心泵除上述主要零部件以外，还有泵轴、中段、轴承体、托架、支架、联轴器等零部件。黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 13 第 4章离心泵结构设计设计题目：多级离心式清水泵结构设计与计算设计参数：流量 Q=280 m3/h 扬程 H=260 m 效率 =70% 转速 n= 1470 r/体重度 =1000 kg/心泵结构方案的选择电机的选择选择原电机时应该综合考虑动力来源、价格、投资和维护管理费用等。由于电源比较方便，一般均采用电机驱动。所以本设计采用电机直接驱动。离心泵轴功率的计算： 102 4 1 式中：泵的有效功率离心泵的效率清水的重度 =1000kg/ 离心泵的流量 Q=280m3/h H 离心泵的扬程 H=260m 查“离心泵总效率”图 4 =： 102 33 60 00 1 02 2 602 801 00 0 黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 14 图 4级离心泵总效率则计算功率： 4“机械设计手册”选电机型号为定电机转数 n、比转数级数 i 由于本泵是采用电机直接驱动的形式，所以电机转数确定，满载转数n=1470r/ 根据比转数计算公式： 4/ 式中： n s 比转数 n 泵的转数 n=1470r/ 泵的流量 Q=280m3/h H 泵的扬程 H=260m i 多级泵的级数将上述数值带入上式可得如下关黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 15 642803 . 6 5 1 4 7 03600 8 8 . 64 3 . 3 3 分别带入级数 i=3、 4、 5、 6、 7、 8 级，分别求出相应的比转数值，见表 4 2 级数 i 与比转数系表表 4 2 级数 i 与比转数系表级数 i 3 4 5 6 7 8 比转数 35 167 197 226 256 283 由上表以及查阅了“离心泵总效率”图 4合考虑，确定级数为i=6 级，比转数 26。在确定比转数时应考虑下列因素：（ 1） 210120的效率最高， 60 （ 2）采用单吸叶轮，之，采用双吸改为单吸式；（ 3）比转数和泵的级数有关，级数越多，式泵一般不超过 10 级，立式深井泵和潜水泵级数多达几十至几百级。但目前的趋势是尽量提高转速，减小级数，以提高泵运行的可靠性。步确定吸入口直径 D、流速吐出口直径 D 泵吸入口径的确定主要看吸入管内的流速，根据国内资料看外管路经济流速分析和有关规定，吸入管内最大流速一般不超过 5 米 /秒，最常用的流速为 3 米 /秒左右，管径大时，流速可适当慢些，但流速慢了管径就要大些，又不经济。因此，必须根据具体情况作综合分析比黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 16 较。常用的泵吸入口径、流量和流速的关系见表 4 3。表 4 3 泵吸入口径、流量和流速的关系吸入口径（ 50 65 80 100 150 200 250 300 400 多级泵流速 m/s 量 m3/s 5 46 85 155 280 450 720 1500 对汽蚀性能要求较高的泵（汽蚀比转数 C1000），在吸入口径小于250 毫米时，建议取吸入口流速 .8 m/s；在吸入口径大于 250毫米时，建议取吸入口流速 .2 m/s。根据上述分析取吸入口流速 .4 m/s，则由公式： D= 4 4 式中， Q 流量， Q=280m3/s 吸入口流速， m/s 则， D= m 由上表可圆整为， D=m=200 吸入口流速公式： 4 4 5 可得： 4=s 黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 17 由吐出口流速公式： D =D=200 4 6 定泵的最小汽蚀余量泵的允许吸上真空度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，故引入了一个表示泵汽蚀性能的参数，这就是汽蚀余量。在设计离心泵时，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。故引入一个汽蚀比转数 C 来表示离心泵的最小汽蚀余量与泵设计参数间的关系。取， C=680 n=1470 r/ Q=280 3m /h =(n Q C) 3/4 =m 由“清水的汽化压力与温度的关系曲线”在泵的设计手册上第四章第四小节可查得，常温下清水的汽化压力根据计算公式： 1010m i a x 47 式中：标准大气压 kg/v 温下清水的汽化压力 kg/ 最小汽余量 =3.2 m 吸入口流速 .5 m/s 将上述数值带入上式可得：黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 18 1010m i a x m 根据汽蚀比转数计算公式： 4 8 式中： Q=280 m3/h n=2950 r/=m 将上述数值带入上式可得： =802 汽蚀比转速是在入口几何相似，运动相似和动力相似的条件下推导出来的，所以对一组入口相似的泵，在相似的工况下，他们的 C 值相同。因此， C 值可以作为叶轮入口和吸入室几何相似的判别数。泵的最小汽蚀余量越小，汽蚀比转速越大，所以 C 值可以作为在考虑汽蚀性能时选取模型泵的一个参数。允许吸上真空度为：为了安全，最大吸入口真空度常减去允许吸上真空度。 m a x m 汽蚀比转速是在入口几何相似，运动相似和动力相似的条件下推导出来的，所以对一组入口相似的泵，在相似的工况下，他们的 C 值相同。因此， C 值可以作为叶轮入口和吸入室几何相似的判别数。泵的最小汽蚀余量越小，汽蚀比转速越大，所以 C 值可以作为在考虑汽蚀性能时选取模型泵的一个参数。黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 19 径的初步设计从机械零件书中可知，可按下式计算泵轴所传递的扭力矩 M M=9 式中： M 泵轴所传递的扭力矩 N m 计算功率 W n 泵转数 n=1470 r/上述数值带入公式 4 9 得： M=N m 按扭矩初步计算的最小轴径 d 为： d=3 10 式中材料的许用应力（ d 最小轴径（ m）机械手册上查“泵轴常用材料的许用切应力”，本泵选择 45 调质处理 00 =550 510 则最小轴径 d： d=3 M=3 1 2 3 8 . 5 5 8 . 90 . 2 5 5 0 m=60 于电机与泵轴之间采用凸缘联轴器，这种联轴器结构简单，工作可靠，装拆方便，刚性好，传递转矩大。但当两轴对中精度较低时，将引起较大的附加载荷，适用于对中精度良好的一般传动。所以选用该类型联轴器。选择联轴器，根据联轴器将最小轴径圆整为d=60 固定转子的零件螺纹直径为： d=72 安装轴承和叶轮处的直径为： 5 龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 20 由于叶轮和轴通常是用键联结的，因此，轮毂要有一定强度，轮毂的直径按下列经验公式计算。确定轮毂处的直径： 1、 4 11 式中： k 经验系数，一般取 k=里去 k=1.4 安装叶轮处的轴的直径 5 ： dh=75=105 轴在运行中，除了承受扭矩外，还承受由皮带传动所引起的径向力、转子自重及由不平衡所引起的离心力等，这些力都会使轴产生弯曲；而轴向力会使轴产生拉伸或压缩。在轴径初步计算中，合理选择许用应力，除可节省材料外，对泵来说还有其特殊意义：如果轴的许用应力取得小，轴就粗，叶轮入口尺寸就要加大，这就恶化了吸入条件，降低了离心泵效率；反之，如果许用应力取得大，轴就细，对泵的吸程和效率都有好处，但必须保证轴的安全可靠。因此，必须合理选择许用应力，充分发挥材料的效能。心泵叶轮的设计叶轮是将来自原动机的能量传递给液体的零件，液体流经叶轮能量增加。叶轮一般由前盖板、后盖板、叶片和轮毂组成。如果叶轮没有前盖板，就是半开式叶轮，没有前盖板、也没有后盖板的叶轮叫开式叶轮，开式叶轮在一般情况下很少应用。叶轮主要几何参数有叶轮进口直径片进口直径轮轮毂直径片进口宽度片进口角 1、叶轮出口直径轮出口宽度片出口角 2、叶片数 z 、叶片包角等。叶轮进口几何参数对汽蚀性能有重要的影响，叶轮出口几何参数对性能具有重要影响，两者对泵的效率均有影响。分段式多级泵的第一级叶轮，因为要考虑到泵的汽蚀性能，需要特殊设计，故以次级叶轮为例，设计设计算步骤如下：定叶轮入口直径于泵要求效率比较高，而多级泵的次级叶轮入口已有一定压力，黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 21 故可将泵入口速度系数尽可能取得高些。先确定叶轮入口速度，可用公式 00 412 式中：0 叶轮入口速度系数 H 泵的单级扬程由图 4 3“离心泵叶轮的速度系数”表图 4 3 离心泵叶轮的速度系数由上图可以查到叶轮入口速度系数0的单级扬程60/6=龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 22 所以： m/s 通过叶轮的流量用公式： 4 13 式中： v 泵的容积效率查图离心泵的设计基础 4 4 可得流量等于 38m3/h 的容积效率，根据比转数可查得v=： 6 0 0/38 叶轮入口的直径可根据公式： 20044 14 h 2200 取 0 确定叶片入口边直径叶轮流道入口边上取圆心，做流道的内切圆，内切圆圆心到轴心线距离的两倍即为叶轮入口边直径。确定叶片入口边直径，一般与比转数有关，由于本设计的比转数 67 在 100 200 之间，所以般入口边平行于轴心线；对流量较小的泵，可取 0;对流量较大的泵，也可将入口边伸入吸入口，但是应注意铸造造型的工艺性。黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 23 取 1 0=150 m 确定叶片入口处绝对速度般取 1v =0v，对汽蚀性能要求高的泵，取 1v =( 1v =15 1v =m/s 确定叶片入口宽度心泵叶轮入口尺寸0D，入口宽度和入口边直径除影响泵的抗汽蚀性能影响很大。 111 4 16 1b /112 8 0 / 0 . 9 8 303 6 0 0 3 . 1 4 3 . 0 8 0 . 1 5Q 定叶片入口处圆周速度 1u 计算 1u 用公式： 6011 4 17 则： 1u 1 3 . 1 4 0 . 1 5 1 4 7 0 1 1 . 5 4 /6 0 6 0Dn 定叶片数 Z 泵的效率跟叶片数的多少有直接关系。叶片数多，泵的效率就能得到提高，这是因为叶片数增加后，叶片间流道的扩散程度减弱，液流的扩散损失减小，泵的效率上升，但叶片数过多的时候，叶片与液黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 24 流的摩擦损失增加，结果反而导致泵的效率下降。对 25060 6 片；对低比转速的泵可以取 9 片，但应注意勿使入口流道堵塞；对高比转数的泵可以去 4 5 片。在一般情况下，增加叶片数可以改善液体流动情况，适当提高泵的扬程，但叶片数增加后将增加叶片摩擦损失，减少流道过流面积。取 z=6 片定叶片入口轴面速度1 11 1V 4 18 式中 1 为叶片入口排挤系数 , 在设计离心泵时先选取排挤系数 1 进行试算，待叶片厚度和叶片入口安放角确定后，在来校核 1 值。在估算时一般取这里取 1 = 则： 11 1V 4 19 =m/s 定叶片入口安放角 1 叶片入口安放角就在叶片入口处，叶片工作面的切线与圆周切线间的夹角，如图 4。假设液体是无旋流入叶轮内，则由速度三角形知：黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 25 1/1 1m 4 20 式中： 1 液体进入叶轮相对速度的液流角。 11u 前面已经计算过。则： 1/114 1 1 ,250 叶轮入口安放角比相对速度角增大了一个角度，这个角度叫冲角，用表示，叶片入口安放角 1 为： 1 /1 4 21 一般冲角取 = 153 ，叶片入口安放角 1 ,4010 00 则叶片入口安放角： 1 = 030 选择一个冲角的原因是：液体在进入叶轮前，已受吸入室、轴或叶轮的影响而旋转运动，增加冲角就是考虑了预选的影响，以减少液体冲击损失；取正冲角后，叶片入口处排挤系数减小了，几增大叶片入口积，改善了液体流动情况，可以提高泵的汽蚀性能。冲角对泵抗汽蚀性能有一定的影响。定叶片厚度水力性能的角度考虑，叶片应尽量薄，这样一方面可以减少叶片对液流的排挤，提高泵的扬程，同时还可以减小叶片前缘处的尾流损失，提高效率。而从强度方面的要求考虑，则叶片应有一定的厚度。在确定叶片厚度时应注意：对较小的泵，要考虑到铸造的可能性，对黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 26 铸铁叶轮，叶片最小厚度为 43 毫米；对铸钢叶轮，叶片最小厚度为65 毫米。对大泵应适当增加叶片厚度，以使叶片有足够的刚度。我选用了铸钢材料的叶轮，故叶片厚度 0 确定叶片排挤系数 1 叶片排挤系数是叶片厚度对流道入口过流断面面积影响的系数。它等于流道入口叶片厚度的过流面积与考虑叶片厚度过流面积之比值： 111111111 t 22 式中 1t 叶片节矩，如图 4按： 1t = 4 23 1 叶片在圆周方向上的厚度，如图 4 按公式： 1 =114 24 1s 入口处的叶片实际厚度（严格的说是液面上的厚度）将上述 4 22、 4 23、 4 24 三个式子联立可得：黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 27 111114 25 式中，叶片入口边直径叶片厚度 Z 叶片数目 1 叶片入口安放角则，片包角的确定叶片包角就是入口边与圆心的连线和出口边与圆心连线间的夹角。包角越大、叶片间流道越广，则叶片单位长度负荷小，流道扩散程度越小，有利于叶片与液流的能量交换。如叶片包角太大，则叶片与液体的摩擦损失增加，铸造工艺性差，所以包角大小应适当选取。对 22060般取 = 00 15075 。取 = 0150 定叶轮外径 2D 由公式： 1111 013 . 1 4 1 5 0 1 . 1 8663 . 1 4 1 5 0s i n 3 0s i 黑龙江科技学院毕业设计（或论文）说明书 28 22 604 26 式中， 2u 叶轮出口圆周速度， m/s，可按下式计算： 2u = 24 27 式中，2叶轮出口圆周速度系数，由图 4 3 选取 2 H 多级泵的单级扬程则， 2u = 2= 0 . 3 8 2 9 . 8

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