离心泵的设计及其密封【9张图/9000字】【优秀机械毕业设计论文】
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离心泵
设计
及其
密封
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优良
机械
毕业设计
论文
- 资源描述:
-
文档包括:
说明书一份,30页。9000字。
任务书一份。
外文翻译一份。
图纸共9张,如下所示
A0-装配图.dwg
A2-机械密封.dwg
A2-泵盖.dwg
A2-轴.dwg
A3-叶轮.dwg
A3-旋转环.dwg
A4-弹簧.dwg
A4-弹簧座.dwg
A4-静环.dwg
目录
一 内容摘要……………………………………………………………1
二 离心泵的工作原理以及密封方案选择……………………………2
2.1 离心泵的工作原理………………………………………… 2
2.2 密封方案选择……………………………………………… 2
三 离心泵的设计………………………………………………………4
3.1 离心泵的基本原理………………………………………… 4
3.2 离心泵气蚀余量的计算…………………………………… 5
3.3 离心泵基本参数的确定…………………………………… 6
1 确定泵的进口直径…………………………………………6
2 确定泵的出口直径…………………………………………6
3 泵转速的确定………………………………………………7
4 轴功率和原动机功率确定 ……………………………… 7
3.4 压入室和吸出室的计算…………………………………… 8
1 压出室水力计算………………………………………… 8
2 吸入室的水力设计……………………………………… 8
3.5 轴的计算…………………………………………………… 9
1 扭矩的计算……………………………………………… 9
2 泵轴直径的初步计算…………………………………… 9
3 轴的强度计算……………………………………………19
4 轴的强度校核……………………………………………12
3.6 叶轮结构设计及主要尺寸计算……………………………14
1 结构设计…………………………………………………14
2 叶轮结构型式的确定……………………………………14
3 叶轮轮毂直径 的计算…………………………………14
4 叶轮进口直径 的计算 ……………………………… 15
5 叶轮外径的计算…………………………………………15
6 叶轮出口宽度的计算……………………………………16
7 叶片数的计算和选择……………………………………16
8 精算叶轮外径……………………………………………17
9 叶轮出口速度……………………………………………17
10 叶轮进口速度……………………………………………18
11 叶轮强度计算……………………………………………19
3.7 泵体和键的强度计算………………………………………21
1 泵体强度计算……………………………………………21
2 键的强度校核……………………………………………23
四 离心泵的密封设计及其计算…………………………………… 26
4.1 密封的介绍…………………………………………………26
4.2 端面比压的计算……………………………………………27
五 结论………………………………………………………………29
六 参考文献…………………………………………………………30
七 附录………………………………………………………………31
英文翻译…………………………………………………………31
题目 离心泵的设计及其密封
摘要:在当今社会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。在供给系统中几乎是不可缺少的一种设备。在泵的实际应用中损耗严重,特别是化工用泵在实际应用中损耗,主要是轴封部分,在输送过程中由于密封不当而出现泄漏造成重大损失和事故。轴封有填料密封和机械密封。填料密封使用周期短,损耗高,效率低。本设计使用机械密封。主要以自己设计的离心泵为基础,对泵的密封进行改进,以减少损耗,提高离心泵寿命。本设计其主要工作内容如下,自己设计一台扬程为40m,流量为100m /h的离心泵。电机功率为7.5kw,转速为2900r/min,.在0—80 C工作环境下输送带杂质液体的离心泵的机械密封。
关键词: 泵 填料密封 离心泵 机械密封
Centrifugal pump design and sealing
Abstract: In today's society, the centrifugal pump is applied widely in the national economy, many departments should use it. In the supply system is almost an indispensable equipment. The practical application in pump industry, especially with serious loss in actual application of pump shaft seals, mainly is loss in the process of conveying, due to improper seal leakage caused heavy losses and accidents. Shaft seals have packing seal and mechanical seal. Packing seal use short cycle, the loss is high. Efficiency is low. This design USES mechanical seal. Mainly in their design based on centrifugal pump, and the improved seal pump, in order to reduce loss, improve the centrifugal pump life. This design is the main content of work, design a head for 40 MB, flow 100m/h of centrifugal pump. Electric power is 7.5 kw, speed for 2900r/min, the 0-80 C work environment impurity liquid conveyer belt of centrifugal pump mechanical seal.
Keywords: pump packing seal centrifugal pump mechanical seal
一、主要内容及基本要求
1、了解离心泵的基本原理和密封在应用中的重要性。
2、设计离心泵的内部零件以及密封部件。用CAD绘图合计2张A0图纸。
3、设计说明书7000字以上,内容完整,计算准确。
4、外文翻译5000字符以上,中文翻译通顺。
二、重点研究的问题
离心泵的工作原理和设计及其机械密封设计。
三、技术指标
主要技术参数:离心泵的扬程40m,流量100m3/h。
机械密封的端面比压 0.58Mpa。









- 内容简介:
-
附录 英文翻译 鞋楦扫描机的控制系统的开发 1 引言 在全球制鞋业中,中国制鞋业可谓异军突起。短短的十多年,中国一跃升为全球 最大的鞋类生产国和出口国。制鞋业的迅猛发展也带动了鞋楦业,鞋子的样式越来越多,就要求鞋楦也要不断翻新,这促成了鞋楦从耐用品变成易耗品。机械鞋楦机采用的是仿形加工的原理,它实现了鞋楦加工的批量生产,带来了鞋楦业的飞速发展。但是机械鞋楦机也有其不可避 免的缺点:首先,从产品角度来讲,它加工出来的鞋楦的鞋帮两侧,总有几道较明显的纵痕,鞋楦很不光滑,这对于要 求越来越高的制鞋业来说,是不能满足要求的;其次,机械鞋楦机在实现鞋楦的缩放时,需要工人凭经验手工调整机器,这对工人要求比较高;再次,也是最重要的,传统的加工方法无法建立工件尺寸的文件,也无法做任何的外形修改。 2 数控鞋楦机的数字化逆向工程系统 数控鞋楦机可以避免机械鞋楦机的缺点。数控鞋楦机采用数字化的逆向工程系统,数字化的逆向工程系统在对鞋楦模型进行三维扫描后,得到模型的三维数据文件,通过处理数据文件(如表面光滑处理,插值处理等),实现对鞋楦模型的缩放,并能改变鞋楦加工表面的螺旋线的螺距,从而改善加工表面 的质量。同时,所得数据文件可以存入电脑,需要时可再调出来,同一类型的鞋楦只需扫描一次,管理非常方便。显然,这样的数字化逆向工程系统才是满足现代鞋楦业的发展的。数控鞋楦机的数字逆向工程流程图如图 1 所示: 图 1 数控鞋楦机的数字逆向工程流程图 国外的数控鞋楦机到目前为止已经 非常完善了,在实际应用中也得到极大肯定。我们国内由于种种原因,起步较晚,所以笔者所在实验室在参考国外机器的前提下,以实际应用作为主要目的,进行数控鞋楦机的研制,为国内在该领域的企业提供一些参考。该数控鞋楦机有两部分组成,一部分是扫描机,它通过扫描得到鞋楦的三维数据,另一部分是刻楦机,它利用扫描得到的三维数据加工出鞋楦。本文主要讨论鞋楦扫描机的控制系统设计,只有扫描得到的数据文件准确,才能保证加工出来的鞋楦的质量,因此鞋楦扫描机是实现鞋楦加工的基础和前提。 3 鞋楦扫描机的扫描原理 首先,简要介绍一下鞋楦扫描 机的扫描原理,如下图 2 所示。 图 2 鞋楦扫描机的扫描原理图 如上图所示, X 轴带动鞋楦的自转, Y 轴为指向鞋楦中心线, Z 轴在鞋楦长度方向移动,即扫描轮移动的方向。鞋楦扫描机采用接触式测量方式,所用测量工具为扫描轮,它安装在 描轮靠在鞋楦上,其后面由气泵顶着,扫描轮 随着鞋子的运动而前后移动,扫描轮后面的光栅尺采集鞋楦数据 。 4 鞋楦扫描机的控制系统概述 鞋楦扫描机采用 作为上位机,利用面向对象的语言 进行软件设计、开发,通过运动控制卡驱动系统并采集三根轴的数据,得到扫描数据文件,以用于加工。上位机作为扫描机的操作界面,完成数据分析、处理以及对执行机构的控制等任务。运动控制卡作为控制核心,完成发送及接收脉冲。伺服电机接受板卡发送的脉冲,驱动各个轴运动,同时,伺服电机编码器反馈给运动控制。整个控制系统简图如下图 3 所示。 图 3 控制系统总框图 下面主要 介绍运动控制卡,伺服电机以及光栅尺的选择及控制 4 1 运动控制卡的选择及控制 在扫描系统中,运动控制卡是整个系统的核心,因此选择合适的运动控制卡是很重要的。 在扫描过程中,运动控制卡需要控制 Z 轴和 X 轴的伺服电机,运动控制卡不仅要发送脉冲给电机驱动器,同时接受伺服电机编码器反馈的脉冲数。运动控制卡还接受光栅尺反馈信号。由于是采集鞋楦三维的数据,采样点越密集,加工出来的产品越光滑。在本系统中,设定鞋楦转一圈需要采样几百个点,因此对运动控制卡的驱动输出脉冲要求比较高,对编码器输入频率也有一定要 求,控制轴数要求三轴。综合考虑各种性能以及经济性等 ,选择深圳雷赛公司的 列运动控制卡。 本系统的运动控制卡是基于 线的高性能运动控制卡,可控制多达四轴步进或伺服电机。此系列具有即插即用、最高 4冲频率、 S 曲线减振功能、编码器反馈、随时变速等高级功能。 本运动控制卡的每一轴的两个信号输出口 用来输出脉冲和方向信号,这两个输出口可以由程序设成正脉冲 +反脉冲(双脉冲)模式或脉冲 +方向模式(单脉冲)。本系统采用脉冲 +方向形式,并设定脉冲为差分输出方式,在差 分输出模式下,每一个信号可以被差分成一对相异的信号。使用差分输出方式可有效的减少传输中的干扰,提高可靠性。X 轴和 Z 轴的伺服电机驱动器接收来自运动控制卡的脉冲和方向信号。 本运动控制卡可同时控制四根轴,每一轴都有三对差分的 A 相、 B 相和 Z 相输入信号, 号用来进行位置计算, 号用作原点索引信号。每一轴都有一个原点开关信号,通过机械原点信号输入来查找该轴的原点,可通过软件设定原点开关模式。每一轴都有两个位置限位信号 正向限位)和 向限位),可通过软件设定限位开关模式。在本系统中, X 轴和 Z 轴的伺服电机编码器反馈的脉冲信号都接入运动控制卡。由于每根轴运动初始有个起始位,因此需要用原点信号,软件通过搜索原点信号来确定起始位。 X 轴为旋转方向,不需要正反限位,只采用一个原点信号。 Z 轴除了原点信号外,还接入正负两个位置限位信号,两个限位起保护作用。通用数字输入输出口也可用来接一些开关信号。 对于单轴运动,按照运动距离来分 ,本运动控制卡有定长运行模式和连续运行模式。按照运动速度来分,本运动控制卡有梯形速度运行模式和 S 曲线运行模式。 S 曲线运行模式用来让一根轴以 S 曲线速度运行指定脉冲数, S 曲 线运行模式可以有效消除并改善加减速时的振动,使运动非常平滑。如下图 4 所示 : 图 4 S 曲线速度及加速度 由于 S 曲线运行模式较于梯形速度运行模式的优点,本系统中均采用 S 曲线运行模式。在扫描开始前,为了测量鞋楦的底板直长,需要将鞋楦转过一定角度,这时采用定长运行模式。 在扫描过程中, Z 轴和 X 轴执行同时但独立的运动,并且是连续运动。同时保证这两根轴以一定的比例速度运动。实际情况证明,本运动控制卡能满足本系统的要求,实现鞋楦数据的三维扫描,从而得到鞋楦三维据文件。 4 2 伺服电机的选择及控制 由于本控制系统对实时性要求比较高,运动控制卡发送脉冲给电机驱动器,要求电机立即发脉冲,不得延迟,不得有误。因此本控制系统不能采用步进电机,而必须采用伺服电机系统。同时伺服电机具有控制精度高,较强的过载能力,速度响应性能好,运行性能可靠等一系列优点。在本系统中,我们选用 数字式交流伺服驱动器 置的伺服电机为 动器所带电机的额定输出功率为 转编码器为增量型 2500P/r,输入电源为 3 相 220V,额定速度为 2000r/m。 本系统中要求到位比较准确迅速,由于在鞋楦转一圈(即 X 轴转动一圈)需要采样几百个点,因此对伺服系统的响应要求比较高。同时,伺服电机的参数对扫描质量也有一定影响。在系统采用的控制模式下,将伺服电机的参数调整到比较好的情况,主要是以下几个参数。 1参数 一位置环增益)定义位置控制的响应曲 线,增益设定越高,定位时间越快。 2参数 一速度环增益)和参数 起获得伺服系统的总响应曲线。尽可能设定高增益。 3参数 度前馈)设定位置控制中速度前馈量。在电机恒速运转时,若将此值设为 100,位置偏差几乎为零。此值设定得较高,可在较小的位置偏差获得较快反应,但可能会导致超调。 通过对 数的设置,可以很方便的与各种频率的指令脉冲相匹配,以达到理想的控制分辨率 (角度 /脉冲 )。二者的值差异过大会造成控制精度下降。所以推荐 :电子齿轮比 )为: 1/50电子齿轮比 20。 4 3 光栅尺的选择及控制 在本控制系统中,光栅尺用于采集 Y 轴数据,它安装在扫描轮的后面,在扫描过程中,扫描轮不断前后移动,从而带动光栅尺移动,光栅尺采集到的脉冲信号反馈到运动控制卡。结合实际应用情况,考虑精度、可靠性、经济性等各种因素,我们选用 性光栅尺。它采用的玻璃镀铬刻度栅距为 20度为 5辨率为 1输出信号为差动 号,输出信号周期 “T”为 4大速度为 60m/于在本系统中,光栅尺需要不停前后移动,而该光栅尺读数头移动采用滚动轴承,可最小限度减小磨损,大大提高使用寿命,该光栅尺的移动寿命超过 9000 馈系统提供的电信号是通过镀刻在直尺上的铬线栅格,通过光电处理转换成电信号。 馈系统用红外线发光二极管作为光源,这种光源具有安全、可靠和寿命长的特点。 为在测量中提供一个绝对参考点,在线性光栅尺临近反馈刻线的某些位置提供参考点标记信号。此标记信号是由特定的刻线产生的一个脉冲,当运行通过该点时能确定机床的绝对位置,这主要是为防止数 控机床掉电后轴意外移动而产生误差。 性光栅尺每隔 50o。此标记产生的信号,是和反馈信号同步的,目的是为保证可靠的测量重复精度。实际情况证明, 性光栅尺能够满足本系统的控制要求。 5 结束语 如上,运动控制卡,伺服系统和光栅尺构成了鞋楦扫描机的数字控制系统。实际证明,整个控制系统运作非常稳定,将扫描得到的数据文件用于鞋楦刻楦机加工,加工出来的产品很光滑,完全避免了机械鞋楦机的缺点,能够满足市场的需求。 参考文献: 1许智钦 孙长库 编著 3D 逆向工程技术 中国计量出版社 2深圳雷赛 制板硬件手册 3深圳雷赛 制板软件手册 4 流伺服电机驱动器 系列使用说明 5 栅尺使用说明 In s A 0 to s of by to is it of of it by of as it is to in of of to to of do to 2 of NC be of in of D of by as a of of of At be in to of is of to is of NC of C so in ue to a of in of as C in to of C of be it by is a D D by by to by of of is 3 a to as . As of is at in of it in on by of 4 C as a C + + of by in PC as a of as a t to of . of In is of a is In to to to at it is In to of of is of a a A of as as as as of is on CI up or of a as at of of of be UL IR be to (+ or in o. of .1 o. 1of o. 1o. 0a be a of be an to to of of , B of EA B Z a of to of be L + (L-( by In of is a it to to to X do a or I be to of to of to to a at be to so is in a at of in of in to to In at of an is at a of of of of 4.2 is to to be be At of a of In we C .5 r, 320 V, 000 r / m. to as in of of At on of a in be to of a 1. of of 2. to As as 3. to i
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