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摘 要
本次设计的炼油厂水循环泵采用螺旋离心式泵，螺旋离心泵是一种具有极好地无堵塞、无缠绕与损伤少的新型杂质泵。主要应用于冶金、矿山、煤炭、电力、石化、食品、造纸等工业部门以及污水处理、港口河道疏浚等行业。
本文根据选定的水循环泵的参数及要求。首先，通过对泵的现况及类型原理进行了分析并拟定设计方案，选定本次设计的炼油厂水循环泵采用螺旋离心式泵；接着，对主要零件包括，叶轮、泵壳、泵轴和通用件等进行了设计与选择计算；然后，对主要零部件的强度进行了校核；最后，绘制系统二维装配图和主要零件图。
关键字：水循环泵；叶轮；轴；设计
Abstract
The design of the oil refinery water cycle pump using spiral centrifugal pump, spiral centrifugal pump is a kind of excellent without clogging, no winding and less damage to the new type of impurity pump. Mainly used in metallurgy, mining, coal, electric power, petrochemical, food, paper and other industrial sectors, as well as sewage treatment, port dredging and other industries.
In this paper, according to the parameters and requirements of the selected water circulating pump. First of all, through the pump status and the principles are analyzed and develop design, selected the design of refinery circulating water pump adopts the screw centrifugal pump; then, the main parts including, the impeller, the pump casing, pump shaft and commonality etc. Design and selection and calculation; then, the main parts of the strength is checked. Finally, rendering system of 2D assembly drawings and part drawings.
Key words: Water circulation pump; Impeller; Shaft; Design
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪 论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2国内外研究形状 1
1.2.1国外研究现状 1
第二章 总体设计 3
2.1设计要求 3
2.2 方案设计 3
2.2.1结构方案选择 3
2.2.2结构特点及工作原理 3
2.3原动机的选择 4
2.4水力设计 5
第三章 主要零件的设计与选择计算 6
3.1叶轮设计 6
3.1.1叶轮主要参数的确定 6
3.1.2背叶片的设计 13
3.2泵轴的设计 13
3.3压水室设计 15
3.3.1涡形体各断面面积内的平均速度 15
3.3.2舌角的计算 15
3.3.3 基圆直径 16
3.3.4叶片厚度的确定 16
3.4主要通用零部件的选择 17
3.4.1轴封结构的选择 17
3.4.2轴承部件的选择 17
3.4.3联轴器的选择 18
第四章 主要零件的强度计算 19
4.1泵体的强度计算 19
4.2叶轮强度计算 19
4.2.1盖板强度计算 19
4.2.2叶片厚度计算 20
4.2.3轮毂强度计算 20
4.3泵轴的强度校核 21
4.3.1泵轴的强度计算 21
4.3.2泵轴的刚度校核 21
4.4键的校核 21
4.4.1键的选择 21
4.4.2键联接强度计算 21
4.5轴承的校核 22
总 结 24
参考文献 25
致 谢 26
第一章 绪 论
1.1研究背景及意义
泵是化工、石油部门的关键设备之一。在化工、石油部门生产中液体比较特殊，有的液体易挥发、易燃、易爆或有毒；有的为强腐蚀或高粘性的；有的要求在高温、高压或低温、低压下进行输送等。离心泵是一种消耗量大、应用面广的通用机械产品，该产品的市场需求量占泵类产品总需求的80%，因此针对如此量大面广的离心泵展开设计并力求对现有产品进行改造和技术升级意义重大。在过去的几年内，应该看到我国泵行业的技术发展趋势越来越与世界泵业技术发展趋向一致，但总体技术水平较低，在高、精、尖技术含量高的产品领域，泵产品供不应求，我国泵行业发展是存在很大空间的，据预测“十一•五”期间，我国泵行业将以25%的平均速度发展。泵产品国内市场占有率，“十一•五”期间预计可达到92%。由于国家注重重大工程国产化率的提高，因此，火电、核电和“三大化工”中的重点产品市场占有率预计可达80%～85%。所以对于我国泵行业，虽然存在巨大的挑战，同时也存在极大的发展潜力，相信随着我国泵行业不断深入的发展，泵行业将取得不断的进步，最终走向世界。
1.2国内外研究形状
1.2.1国外研究现状
20 世纪60 年代初，为了解决秘鲁沿岸鱼类加工厂活鱼保鲜输送问题，瑞士工程师Martin Sthale发明了带有螺旋型叶轮的泵，由于该泵融合了螺旋泵和离心泵两者的优点，所以被称为水循环泵。此泵先后获得秘鲁、美国和西德等国的专利，随之马丁先生又建立了瑞士海斯特股份有限公司并任集团总裁。此后，马丁先生便致力于离心泵的进一步开发研究，在泵送活鱼的应用基础上，将其由原来的鱼泵发展为多品种、多系列离心泵，并不断扩大其应用领域，目前，该系列产品已成为复杂介质泵送领域的重要输送设备。德国Hidrostal Gmbh和KSB 公司也已经开发出该泵的系列产品。
英国Sigmund、日本荏原、久保田、太平洋机工、石川岛播磨重工业等公司都相继开发出这种泵的系列产品。由于水循环泵用途与结构的特殊，直到20 世纪80 年代才见到国外公开发表的研究成果，目前国外已有成熟的产品，德国、美国、日本和英国的公司已相继开发出这种泵的系列产品。但其中关于他们的文章大多都是产品介绍，而有关泵的研究和设计方面的文章很少见[2]。
随着现代工业生产和科学技术不断地发展，泵类产品也向着大型化、高速化和特殊化发展。近年来，国外大型泵发展较多，如1500mm口径的潜水泵、叶轮直径7m的轴流泵、2000KW的屏蔽泵、流量为2000t/h的船用螺杆泵等。随着汽蚀问题、材料问题的不断解决，泵的转速越来越向高速化方向发展。泵的大型高速画的经济效果颇为显著，既缩小体积，有减轻重量。国外船用锅炉给水泵的转速已达23000r/min，石油化工行业已用34000r/min的调整泵，22000r/min的轴向柱塞泵和30000r/min的旋转活塞泵亦相继出现。随着工业生产的发展，对泵的要求越来越多，条件也越来越特殊。
1.2.2国内研究现状
现如今泵的应用是越来越广泛，特别是在石油.化工方面，所以掌握泵的特性是非常必要的。选择离心泵的课题设计不仅仅是对所学专业的一次真正的练兵，从市场前景分析，离心泵是一种消耗量大、应用面广的通用机械产品，该产品的市场需求量占泵类产品总需求的80%，因此针对如此量大面广的离心泵展开设计并力求对现有产品进行改造和技术升级意义重大。在过去的几年内，应该看到我国泵行业的技术发展趋势越来越与世界泵业技术发展趋向一致，但总体技术水平较低，在高、精、尖技术含量高的产品领域，泵产品供不应求，我国泵行业发展是存在很大空间的，据预测“十一•五”期间，我国泵行业将以25%的平均速度发展。泵产品国内市场占有率，“十一•五”期间预计可达到92%。由于国家注重重大工程国产化率的提高，因此，火电、核电和“三大化工”中的重点产品市场占有率预计可达80%～85%。所以对于我国泵行业，虽然存在巨大的挑战，同时也存在极大的发展潜力，相信随着我国泵行业不断深入的发展，泵行业将取得不断的进步，最终走向世界[1]。
第二章 总体设计
2.1设计要求
本次设计的炼油厂水循环泵选定的主要参数如下：
（1）出口：80mm；
（2）入口：125mm；
（3）流量：90m3/h；
（4）扬程：H=15m；
（5）转速：1450r/min；
（6）轴功率：6.33kW。
2.2 方案设计
2.2.1结构方案选择
此次设计的水循环泵，在设计结构上采用单级单吸悬臂卧式螺旋离心泵结构，其主要结构是装有背叶片的具有特殊的三维螺旋叶片的叶轮，叶片型线为空间对数螺旋线，采用液固两相流理论进行水力设计。
该水循环泵在结构上主要有三大部分组成，分别为泵头部分，轴封部分以及传动部分，分别叙述其结构特点。
（1）泵头部分
泵头部分由泵体和泵盖组成。前，后盖板的直径大于叶轮直径，叶轮可由前或后拆卸，叶轮为螺旋离心叶轮，叶轮的后盖板带有背叶片以减少泄露，提高泵的寿命及效率。
（2）轴封部分
本次设计的轴封采用填料轴封，填料轴封结构简单，维修方便，但需使用轴封水，还需配备供应轴封水的泵。
（3）传动部分
传动部分包括托架和轴承组件，轴承根据传动的功率不同选择单列向心圆锥滚子轴承，能够承受泵的最大轴向及径向载荷，轴承采用干油润滑，轴承体两端有密封端盖，并且有两道密封圈，能有效的防止污物进入轴承，保证轴承安全运行，具有较高的使用寿命。
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