开题报告-马亚军-装备0905.doc

本科毕业设计（论文）开题报告题 目：扭曲叶片设计分析及高比转数清水泵设计 学生姓名： 马亚军 院 （系）： 机械工程学院 专业班级： 装备0905 指导教师： 王长安 完成时间： 2013年 3 月 10 日 1.课题的意义泵：一指改变容积内流体的压力或输送流体的机器，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。在化工和石油部门的生产中，原料、半成品和成品大多是液体，而将原料制成半成品和成品，需要经过复杂的工艺过程，泵在这些过程中起到了输送液体和提供的压力流量的作用，此外，在很多装置中还用泵来调节温度。在农业生产中，泵是主要的排灌机械。我国农村幅员广阔，每年农村都需要大量的泵，一般来说农用泵占泵总产量一半以上。在矿业和冶金工业中，泵也是使用最多的设备。矿井需要用泵排水，在选矿、冶炼和轧制过程中，需用泵来供水等。在电力部门，核电站需要核主泵、二级泵、三级泵、热电厂需要大量的锅炉给水泵、冷凝水泵、循环水泵和灰渣泵等。在国防建设中，飞机襟翼、尾舵和起落架的调节、军舰和坦克炮塔的转动、潜艇的沉浮等都需要用泵。高压和有放射性的液体，有的还要求泵无任何泄漏等。总之，无论是飞机、火箭、坦克、潜艇、还是钻井、采矿、火车、船舶，或者是日常的生活，到处都需要用泵，到处都有泵在运行。正是这样，所以把泵列为通用机械，它是机械工业中的一类主要产品。 泥浆运输是许多行业日常作业的一个必不可少的一道工艺，如矿山、选矿、灰渣的搬运以及轧钢等，这些行业对泥浆泵的要求很高，尤其是在由磨损引起的维修和维护方面发生的费用很高。在这个系列的水泵中，所有的磨损件都采用硬质高铬铸铁制成，从而提供安全磨损保护。 另外泥浆泵是在钻探过程中，向钻孔输送泥浆或水等冲洗液的机械。泥浆泵是钻探机械设备的重要组成部分。它的主要作用是在钻进过程中将泥浆随钻头钻进注入井下，起着冷却钻头，清洗钻具、固着井壁、驱动钻进，防止井喷，并将打钻后岩屑带回地面的作用。在常用的正循环钻探中， 泥浆泵是将地表冲洗介质清水、泥浆或聚合物冲洗液在一定的压力下，经过高压软管、水龙头及钻杆柱中心孔送入钻头的底端，以达到冷却钻头、将切削下来的岩屑清除并输送到地表的目的。常用的泥浆泵是活塞式或柱塞式的，在吸入和排出阀的交替作用下，实现压送与循环冲洗液的目的。 泥浆泵的工作条件十分恶劣，它们所输送的介质泥浆比重大，粘度高，磨砺性强，腐蚀性强，并且在较高的压力下连续运转，受到交变载荷的作用，一年四季野外露天作业，零部件极易损坏。而且随着工作要求的增加以及泵压裂之类高压技术的应用，对性能更好的泵的需求正与日俱增。使用泥浆泵钻井已有100多年历史。早期泥浆泵的功能仅在于循环泥浆、冷却井底、携带岩屑和井壁形成泥饼。在40年代末, 采用了喷射式钻井以及后来的井下动力钻具钻井, 利用高压泥浆的冲蚀力辅助破碎岩石可以加快钻井速度, 利用泥浆的动力驱动井下涡轮钻具也可以代替转盘钻井, 从而扩大了泥浆泵的功能与使用范围, 同时也要求泥浆泵的功率与压力不断提高。从70年代到80年代, 先后出现了许多深井与超深井, 也对泥浆泵的功率与压力提出了更高的要求。就提高泥浆泵的性能方面来说还存在问题，为迅速解决这些问题，急切需求实际的知识。2.国内外研究现状中国泵行业是在新中国成立以后发展起来的，特别是改革开放以来，泵行业得到了快速发展。除少数的特殊泵类产品外，现有的产品品种和数量基本能满足国民经济各部门的需要。泵行业主要产品有各类离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵、回转式容积泵、往复式容积泵和水环真空泵等。在这些泵类产品中，按台数计算，离心泵约占70%，回转式容积泵和往复式容积泵约占18%。随着各行业尤其是流程工业的快速发展，中国的泵行业也经历了高速的发展。同时，水处理行业、石化行业、石油天然气行业、电力行业继续保持较高的景气度。泵是企业不可缺少的重要设备之一，受工作条件影响，经常出现腐蚀、气蚀、冲刷、磨损等现象，导致设备失效。企业只能投入大量的资金购入新泵，而报费大量的部件，造成资金的大量浪费。 国内的泵的设计和制造基本上还是遵守“金属”思想，即采用不锈钢、碳钢材料作为主要的泵体材料，面对高腐蚀、强冲刷的环境，就需要高镍合金，甚至采用钛、锆、钽等优良的耐腐蚀材料，这些稀有金属材料价格昂贵且价格浮动大，并且制造成本高和制造工艺复杂等原因造成此类泵的价格昂贵，一般几万到几百万不等，也就造成了此类泵的采购成本高。伴随着国际先进泵体研究的发展和新材质泵体的应用，国内科研机构借鉴西方发达国家对泵体研究的发展思路，国内少数企业机构开始研制无机非金属材料如陶瓷、玻璃钢、石墨和碳素制品以及合成有机高分子材料如塑料、玻璃纤维或碳纤维增强的工程塑料等。这些国内的泵类的发展趋势迎合了国际趋势，并且很快在国内取得了良好的使用效果。世界先进的美国福世蓝抗腐蚀、气蚀及耐磨技术，材料自身所具备的优越性能外，与金属相比较，金属的耐磨靠的是硬度，是常量。而材料性能本身是变量，由于它的特殊分子结构赋予的高弹性，适应交替变形和温度的变化等性能，确保材料的吸震性、耐磨性的提高。其高密度的分子量及光滑表面，不但提高抗气蚀的能力，还可以提高泵效 6-7%。而材料自身具有的抗腐蚀性，更好的弥补了金属被弱酸腐蚀的弱点，避免金属被腐蚀后磨损再腐蚀再磨损的恶性循环，从而提升设备的使用寿命。即使经过长时间使用后出现了泵体腐蚀、侵蚀、气蚀后，仍然可以应用高分子复合材料修复继续使用，使其继续像新泵一样使用，实现良性循环，避免了重复性采购新泵带来的采购成本压力。正是通过像此类细节问题的有效解决，才实现了欧美日韩企业生产成本低，竞争力强的优势。国内企业在不断引进先进设备、高薪聘请管理人员的同时，却忽略了此类日常设备管理细节，只是片面的通过降低工人工资、减少福利待遇等措施来降低成本，造成工人劳动积极性低、管理混乱的状况也就在所难免。正如汪中求先生所倡导的“细节决定成败”，阐述的就是此类道理。再看美国福世蓝高分子复合材料的强大优势：施工工艺简单无论是对新泵的提前保护还是对因腐蚀冲刷而报废的旧泵，只需四路即可完成，无需特殊工具和专业技术人员，简单易学、操作方便。1表面处理，在气焊枪灼烧泵体表面除油污和潮气，酒精擦拭去酸碱残液。2调和材料。3涂抹材料，将调和好的材料均匀涂抹至泵体。4等待固化。显而易见，此类材料的使用极大降低了生产费用，无需采购高价值金属，无需特殊设备和专业人员制作，而且使用效果良好、寿命更长、修复更简单，其巨大优势绝非国内泵体材料能比。正是基于此种原因，国内部分创新意识较强的企业已与我们合作，并在几十台大型、巨型泵体上得到应用，极大降低了泵体材料费用和维修维护费用，数十台泵已远销欧美、中亚、东南亚等。3.毕业设计（论文）的主要内容设计一种效率高，性能好的单级离心式水泵。设计参数： 输送介质：清水 流 量：600 m3/h 扬 程：25m 效 率： 必需汽蚀余量：（1）完成泵的水利设计和主要的结构设计； （2）完成泵轴的强度校核； （3）完成毕业设计说明书一份； （4）完成不少于3张零号图纸的绘图工作量，其中手绘图纸的工作量不少于1张1号图纸； （5）完成外文翻译一份。外文资料的长度应不少于15000字符； （6）完成开题报告一份，长度不少于1000个汉字4.设计方法：1.主要研究方法：（1）泵的总体设计；（2）根据水的介质，选择合适的材料；（3）合理设计叶轮与压出室，减小体积；（4）选择合适的密封结构，提高容积效率；（5）泵体选用高强度材料，提高超载能力；（6）选择合适的耐磨材料，提高使用寿命。 2.设计方案（须有文字和示意简图说明）：（1）采用卧式结构；（2）采用离心式叶轮结构；（3）示意简图如下：5.离心泵设计步骤 1. 阅读收集技术文献资料（其中期刊、会议论文不少于6篇），理解设计任务。2. 确定泵型，计算比转数，计算功率，选择电动机。3. 完成叶轮设计、吸入室、压出室设计及计算。4. 完成轴向力、径向力计算，确定平衡措施。5. 完成密封设计，确定润滑方式，选择轴承、联轴器。6. 完成轴的强度、临界转速计算。7. 完成设计说明书一份（30页左右）。8. 绘制设计图，图幅合计6张A1（包括总图及零部件）。6阶段进度计划第一阶段：第1至第2周，熟悉题目，检索国内外文献资料，了解国内外研究现状，做外文文献翻译，写开题报告。第二阶段：第3至第4周，结构设计，选材论证。第三阶段：第5至第8周，各种相关计算。第四阶段：第9至第11周，书写毕业设计论文。第五阶段：第12至第14周，完成设计图纸。第六阶段：第15至第16周，答辩。7参考文献1 丁成伟. 离心泵与轴流泵M.北京：机