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含CAD图纸、说明书 150 100 X10 多级 设计 CAD 图纸 说明书

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压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985I 摘摘 要要本次毕业设计是关于 D150-100X10 多级泵的设计。多级泵是输送能力最大的连续输送机械之一。其结构简单、运行平稳、运转可靠、能耗低、对环境污染小、便于集中控制和实现自动化、管理维护方便，在连续装载条件下可实现连续运输。首先对多级泵作了简单的概述；接着分析了多级泵的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的多级泵各主要零部件进行了校核多级泵采用计算机设计和优化处理。目前，多级泵正朝着长距离，低消耗，微小的方向发展，从而可以提高泵使用寿命和降低机组噪音 ，近年来出现的医学多级泵就是其中的一个。在多级泵的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计多级泵过程中存在着很多不足。本次多级泵设计代表了设计的一般过程, 对今后的选型设计工作有一定的参考价值。 关键词：关键词：多级泵 设计准则 校核压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985IIAbstractThis graduation project is about the D150-100X10design of multistage pump. Multistage pump is the transmission capacity of the largest continuous conveying machinery. It has the advantages of simple structure, stable operation, reliable operation, low energy consumption, little pollution to the environment, and is convenient for centralized control and automation, convenient management and maintenance, in the continuous loading condition can realize continuous transportation.The multistage pump is summarized; and then analyzes the multistage pump type selection and calculation methods; and then according to these design criteria and the calculation and selection methods according to the given parameters selection of design; then the choice of multistage pump of main parts and components of the school nucleus. At present, the multi-stage pump are moving towards long distance, low consumption, small direction, which can increase pump life and reduce the noise of the unit pump by computer design and optimize treatment, in recent years the medical pump is one of the. In pump design, manufacture and application, at present our country compared with foreign advanced level still has bigger difference, the domestic in the design of multistage pump process exists many shortcomings.The multistage pump design represents the general design process, the future selection of the design work has a certain reference vKeyKey wordswords: multistage pumpS design rule check压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985III目 录1 绪论.11.1 多级泵的历史.11.2 多级泵的分类.21.3 多级泵的组成.22 吸入与压出口径的确定.42.1 泵的主要参数.43 部分参数的估算与确定.53.1 计算比转数.53.2 估算泵的效率.53.3 求泵轴功率和电机的选择.63.4 轴径和轮毂直径的计算：.74 水力设计.84.1 叶轮.84.1.2 叶轮出口部分尺寸.124.1.3 叶片绘型：.144.2 导叶.274.3. 平衡盘.315.强度校核.345.1 转子零件的强度计算.345.1.1 叶轮的强度计算：.345.1.2 平衡盘的强度与变形量的计算：.345.1.3 键的强度计算：.365.1.4 联轴器的强度计算.385.2 泵体的强度计算.385.3 螺栓联接部分的强度计算.395.3.1 密封凸缘宽度及拉紧螺栓的强度计算：.39压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985IV5.3.2 螺母的强度计算：.435.3.3 拉紧螺栓法兰的厚度计算：.435.4 轴的强度计算.435.5 轴的临界转速计算.45结 论.47感言.48参 考 文 献.49压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985V1 绪论绪论压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098521.1 多级泵的历史多级泵的历史最早的泵是在大约于公元前 300 年左右出现的，阿基米德发明了一种泵，称为阿基米德式螺旋抽水机，至今仍有厂家在生产。中国历史上南北朝时期出现的方板链泵作为一种链泵（Chain pump）是泵类机械的一项重要发明。1475 年，意大利文艺复兴时期的工程师弗朗西斯科迪乔治马丁尼（Francesco Di Giorgio Martini）在论文中提出了离心泵原始模型。 大约在 1590-1600 年，齿轮泵被发明。1650 年，德国马德堡市市长奥托冯格里克发明第一台空气泵，不断改进后于1654 年设计出真空泵。 1680 年，约旦出现简单的离心泵。1720 年，在伦敦城市的供水系统中开始使用柱塞泵。 1870 年，英国人威廉汤姆森提出了射流泵的设计。1880 年，英国 Frizzle 设计气举泵。 1890 年，美国麻省 Warren 公司制造了第一台双螺杆泵。1900 年，哈里斯（Harris）制造出空气压力泵。1960 年，美国拜伦杰克逊公司制造了于地下液化石油气存储设施中应用潜水式电机泵。 19 世纪 70 年代，Kobe 公司制造出商用旋喷泵.2000 年，美国 HMD 公司制造出屏蔽磁力驱动泵，是一种无泄漏泵。2000 年，台湾羿辰科技设计出微型电磁轴驱动泵原型，是一种类磁浮等压式泵。世界主要泵公司。AITT 公司属下的瑞典 Flight 公司 B 日本 EBARA 公司 C 丹麦 Granados 公司 D 美国Flowserve 公司 E 瑞士 SULZER 公司 F 英国 WEIR 公司 G 德国 KSB 公司 H德国 WILO 公司 I 美国 ROPERINDUSTRIES 公司 J 德国 PUTZMEISTER 公司 K11.台湾 LOOPEK 公司压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098531.2 多级泵的分类多级泵的分类按泵的结构可分为单级泵和多级泵；动力式泵分为离心泵和漩涡泵两种，输送型式为低压大流量；在临床医学上有胰岛素泵、尾气泵；依对流体施加压力的方式，可将泵分为容积式泵、动力式泵、电磁泵三类；按泵的用途可分为热泵、计量泵、化工流程泵、试压泵、真空泵、钛升华泵等；按所输送流体的性质可分为水泵、油泵、气泵、酸泵、碱泵、清水泵、污水泵、泥浆泵、硫磺泵、磷酸泵等；按泵的驱动方法可分为手动泵、蒸汽泵、电动泵、气动泵、水轮泵、电磁泵、汽轮机泵、柴油机泵等；按泵工作的机械部分命名可分为齿轮泵、螺杆泵、柱塞泵、隔膜泵等。除此之外，还有利用辅助液体（气体）与被输送的流体间的摩擦力运输的喷水抽气泵、蒸汽喷射泵、扩散泵、分子泵。以及用不同材料制造的钛泵，塑料泵，氟塑料泵，玻璃泵，有机玻璃泵等。1.3 多级泵的组成多级泵的组成多级泵主要由定子、转子、轴承和轴封四大部分组成： (1)多级泵定子部分主要由吸入段、中段、吐出段和导叶等组成，有拉紧螺栓将各段夹紧，构成工作室。 D 型泵一般水平吸入，垂直向上吐出；用于是油田注水时，泵进出口均垂直向上。 DG 型多级泵出、入口均垂直向上。 (2)多级泵转子部分主要由轴、叶轮、平衡盘和轴套等组成。轴向力由平衡盘平衡。 (3)多级泵轴承主要由轴承体、轴承和轴承压盖等组成，轴承用油脂或稀油润滑。 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 119709854(4)多级泵轴封采用软填料密封，主要由进水段和尾盖上的密封函体、填料、挡水圈等组成。 D 型泵水封水来源于泵内的压力水。 DG 型泵水封水来源于外部供水。 2 吸入与压出口径的确定吸入与压出口径的确定压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098552.1 泵的主要参数泵的主要参数流量单级扬程级数转速效率必需气蚀余量150hm/100m10 级2950minr%704.8m取吸入口速度3则吸入口径为：0)8 . 05 . 0(vsvsmsD0.133m3785. 03600/150785. 0 .ssvQD取离心泵系列中的标准口径=0.15m=150，此时泵吸入口流速为：sDsv2785. 0ssDQv 215. 0785. 03600/150 =2.36/m s对于多级泵，取泵出口直径与进口直径相同，则压出口径为：Dy0.15sDyDm3 部分参数的估算与确定部分参数的估算与确定压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098563.1 计算比转数计算比转数=69.54365. 3HQnns431003600150295065. 3泵的气蚀比转数为=104343438 . 43600/150295062. 562. 5rhQnC计算所得的气蚀比转数是可以达到的，因此所确定的转速是合适的。3.2 估算泵的效率估算泵的效率容积效率：v （3-1）961. 05 .6968. 01168. 0113232svn水力效率h：865. 029503600/150lg0835. 01lg0835. 0133nQh机械效率m：904. 05 .6905.151105.15116767smn总效率： vhm 0.961 0.865 0.9040.751压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 119709857总效率大于所要求的效率 70。3.3 求泵轴功率和电机的选择求泵轴功率和电机的选择泵的单级轴功率Pi为：360070. 0100015010098061000iiQHP =58.3KW根据 GB565985 中规定，电机的功率N电KPPKPiPi （其中KP为系数） 。查阅泵专业标准汇编第 268 页图 1，得系数KP；各级泵的电机选择如表 31，选用的电机参照上海电机厂提供的样本。表 31 电机的选用级数i轴功率（kW）系数KPKPP（kW）选用电机型号电机功率（kW）电机额定电压（v）105831.1641.3Y4501-271060003.4 轴径和轮毂直径的计算：轴径和轮毂直径的计算：泵的计算功率：PdKmaxP取K1.2 Pd1.2583 700kW扭矩Mt：压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 119709858mN 2266295070095509550nPMdt装联轴器处轴径 d：泵轴材料采用 40Cr，许用剪应力663707350 N/cm2。取66370 N/cm26.37107 N/m2， 3370.222660.0562 m 56.2mm0.2 6.37 10tMd取 d60根据结构确定叶轮处轴径：dy70 确定轮毂直径 dh：采用一般平键传递扭矩，叶轮轮毂直径 dh为：dh(1.201.40) dy(1.201.25)708487.5取 首级叶轮为 dh85次级叶轮为 dh904 水力设计水力设计压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098594.1 叶轮叶轮4.1.14.1.1 叶轮进口部分尺寸叶轮进口部分尺寸A.首级叶轮：1）颈部当量直径：0D （4-1）（其中：5 . 40 . 4 0300knQkD因为对气蚀有一定的要求，取：k04.4，则： 106.4mmm 0.1052 2950150/36004.430 D2）叶轮进口直径Dj：mm2 .136854 .10622220hjdDD取 Dj140 mm3）确定叶片入口边直径D1：由于比转数ns69.5，40 ns 100取：D10.85Dj120mm4）确定叶片入口处绝对速度v1：由于首级叶轮对汽蚀性能有一定的要求，故取：v10.8v0 （4-2）2004 DQvvQQ 其中：2220hdjDD压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985102240 hdjDvQvm/s46. 42085. 02140. 0961. 00417. 04v10.84.463.57m/s5）定叶片入口宽度b1： 11111vDQvDQbv = 57. 3120. 0961. 00417. 0 mm2 .32m0322. 0 取 b132 mm6）定叶片入口处圆周速度u1：m/s53.18602950120. 06011nDu7）定叶片数z：试取 z58）定叶片入口处轴面速度vm1：vm11.183.574.21m/s9）定叶片入口安放角1：先确定液流角1：2272. 053.1821. 4tg111uvm取：12010）叶片厚度s1：试取s14 mm压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 119709851111）计算叶片入口排挤系数1：18. 120sin5004. 0120. 0120. 0sin11111zsDD取11.18，12）确定叶片包角）确定叶片包角：试取包角为 100B.次级叶轮：1）颈部当量直径：0D0 . 45 . 3 0300其中：knQkD取：k03.6，则：mm780.087m 29500.04176 . 330D2）叶轮进口直径 Dj：mm17.125908722220hjdDD取 Dj127 mm3）确定叶片入口边直径D1：由于比转数ns69.5，40 ns 100取：D10.95Dj120 mm4）确定叶片入口处绝对速度v1：取：v10.9v0压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985122240 hdjDvQv m/s88. 62090. 02127. 0961. 00417. 04v10.96.886.2m/s5）叶片入口宽度b1： 11111vDQvDQbv mm5 .18m0185. 0 取b119 mm6）定叶片入口处圆周速度u1：m/s54.18602950120. 06011nDu7）定叶片数z：试取 z58）定叶片入口处轴面速度vm1：vm11.136.27.01 m/s9）定叶片入口安放角：先确定液流角：3779. 054.1801. 7tg111uvm取安放角 910）叶片厚度s1：试取s14 mm压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 119709851311）计算叶片入口排挤系数： （4-3）13. 129sin5004. 0120. 0120. 0sin11111zsDD12）确定叶片包角：试取包角为 100 4.1.2 叶轮出口部分尺寸叶轮出口部分尺寸1）初算叶轮出口直径D2：322 nQkD 21210035. 9 snk其中：mm 2712. 029500417. 01005 .6935. 93212D2）叶轮的出口宽度b2：由于比转数在 4080 之间，所以 (4-2)ngHCnbbs280222310030. 1 sbnC其中mm 8 .12m 0128. 029501008 . 921005 .6930. 1805 .692232b取b216 mm压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985143）叶轮的出口安放角2b：初取2b30，具体在作方格网时修改4）校核叶轮出口直径D2： （4-4）yvughbyvyvnDuhmbm11222222tg2tg260 ，0 60 a) 111uvnDu入室，由于该泵采用环形吸其中：；，而对于次级叶轮故0 0 0 11111uuuvuvvu； 865. 0 b)h y 为有限叶片数修正系数 sin21 c)2bzky7339. 030sin9413. 059 . 01y2222 d)bDvQmv9413. 0016. 02712. 0961. 00417. 0 m/s38. 3 7339. 00865. 0100806. 930tg7339. 0238. 330tg7339. 0238. 3295060 22Dm 282. 0 由于算得的D2值与初算值相差较大，采用逐次逼近法计算令D20.282 再次计算：9436. 0282. 030sin005. 05127332. 030sin9436. 059 . 01y压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985152 mv943. 0016. 0282. 0961. 00417. 0 m/s25. 3 7332. 00865. 0100806. 930tg7332. 0225. 330tg7332. 0225. 3295060 22Dm 0.281 为保险起见，取：D20.285 m285 mm4.1.3 叶片绘型：叶片绘型：采用保角变换绘型法进行叶轮的叶片绘型 （1）轴面投影图的绘型和检查：根据求出的尺寸D2、b2、Dj和dh，参考相近ns的叶轮图纸，绘制叶轮的轴面投影图图 4-1 叶轮轴面投影图检查轴面液流过流断面面积的变化,首级叶轮和次级叶轮轴面过流断面面积变化表分别见表 41 和压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098516表 42，变化图见图 42 和图 43图4-2 首级叶轮轴面过流断面面积变化图02000400060008000100001200014000160000102030405060708090100 110流道长度断面面积图4-3 次级叶轮轴面过流断面面积变化图02000400060008000100001200014000160000102030405060708090100 110流道长度断面面积压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098517表 4-1 首级叶轮轴面过流断面面积变化表表 4-2 次级叶轮轴面过流断面面积变化表位置L (mm) ri (mm)ri (mm)F (mm2)位置L (mm) ri (mm)ri (mm)F (mm2)进口0.00 13.75 56.25 9719.30 进口0.00 9.25 54.25 6305.96 15.37 14.00 56.50 9940.00 14.81 9.40 54.53 6441.30 29.33 14.50 57.00 10386.11 28.62 9.51 55.37 6617.06 312.08 15.00 57.50 10838.49 320.62 9.50 61.50 7341.90 414.42 15.50 58.05 11306.91 426.47 9.30 66.10 7724.93 从叶轮轴面液流过流断面面积变化曲线可知，首级叶轮与次级叶轮的轴面形状良好，符合要求。作叶片的进口边。 （2）绘轴面液流的流线：首级叶轮作中间流线和前后盖板处的流线共三条，次级叶轮作前后盖板处的流线两条。对于首级叶轮的中间流线，在距离出口不远处与流道中线重合，对于不重合的部分须列表计算：RRbRbAARb2221 式中 R 形成线上原与分点至轴中线的半径bb 列表计算如下：压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098518（3）.在轴面投影图上对各条流线进行分点：均取 5图 4-4 首级流道分点序号bRbRbRbR(bR-bR)/2R112.0963.96773.2815.4150.21773.74-0.2357.91212.9364.06828.4216.3550.07818.694.8658.01315.0566.09994.8617.9455.71999.66-2.4061.15414.5369.631011.6316.2262.031005.912.8665.92513.1074.16971.1514.3369.72998.99-13.9271.88612.0379.04951.1612.6275.97958.68-3.7677.35711.2785.39962.5211.6483.14968.10-2.7984.10810.5393.40983.3310.5492.01969.796.7792.4999.82101.30994.789.82100.26984.984.90100.62压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098519图 4-5 次级流道分点（4.）计算流线上叶片的进口安放角：1111tgumvuvvcmbRQv1111211121Rzsu111sinssu111sintgtg1) 首级叶轮：出口角为 30设三条流线进口角分别为：1a1630，1b2030，1c2430a-a流线：压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985201a1630，s1a4 mm由图 4-4 中量得：1a51，Rc10.057 m，R1a70.62mmaaa1111sintgtg51sin3016tg1tg 13 mm 78.1713sin41aus7996. 062.70278.17511am/s 74. 47996. 0032. 0057. 02961. 00417. 01amvm/s 81.216029501412. 0 011aauuv2171. 081.2174. 4tg111aamauv15122171. 0tg11a冲角415b-b流线：1b2030，s1b4 mm由图 5-4 中量得：1b69，Rc10.060m，R1b61.37mmbbb1111sintgtg69sin3020tg1tg 1519 mm 13.121519sin41sbu8427. 037.61213.12511b压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098521 m/s 27. 48427. 0032. 0060. 02961. 00417. 01bmv m/s 95.186029501227. 0 011bbuuv2253. 095.1827. 4tg111bbmbuv42122253. 0tg11b冲角748计算所得冲角值在一般选用范围(315)内。 c-c流线：1c2430，s1c4 mm由图 5-4 中量得：1c96，Rc10.060m，R1c51.33mmccc1sin1tg1tg196sin3024tgtg 12424 mm 68. 92424sin41scu8500. 033.51268. 9511cm/s 23. 48500. 0032. 0060. 02961. 00417. 01cmvm/s 86.156029501027. 0 011ccuuv2667. 086.1523. 4tg111ccmcuv55142667. 01tg1c冲角935压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985222)次级叶轮：出口角为 30设二条流线进口角分别为：1a 1b30213027a-a流线：1a，s1a4 mm3021由图 5-5 中量得：1a73，Rc10.0615 m，R1a67.2mmaaa1sin1tg1tg173sin3021tg1tg 6320 mm37.116320sin41aus8654. 02 .67237.11511am/s 83. 68654. 0019. 00615. 02961. 00417. 01amvm/s 76.206029501344. 01 01auauv3290. 076.2083. 6111tgauamva12183290. 01tg1a冲角318计算所得冲角值在一般选用范围(315)内，假设的 s1b2130是可行的。b-b流线：1b2730，s1b4 mm压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098523由图 4-5 中量得： s1b98，Rc10.060m，R1b56.42mmbbb1sin1tg1tg198sin3027tgtg 12827 mm 68. 82827sin41sbu8776. 042.56268. 8511b m/s 73. 68776. 0019. 00615. 02961. 00417. 01bmv m/s 42.176029501128. 0 011bbuuv3863. 042.1773. 6tg111bbmbuv 7213863. 0tg11b冲角623计算所得冲角值在一般选用范围(315)内，假设的1b2730是可行的。(5).作流线方格网并在方格网上进行绘型：首级叶轮叶片在方格网上的展开图如图 4-6，叶片出口角度为30，a、b、c流线叶片进口角度分别为 1630、2030、2430，叶片包角为 110压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098524图 4-6 首级叶轮展开图次级叶轮叶片在方格网上的展开图如图，叶片出口角度为 30，a、b流线叶片进口角度分别为 2130、2730，叶片包角为 100图 4-7 次级叶轮展开图(6).作叶片的轴面截线：首级叶轮的轴面截线参见图 4-4，次级叶轮的轴面截线参见图 4-5压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098525(7).叶片加厚：叶片的厚度在进口边为 4mm，逐渐变为 6mm, 首级叶轮叶片加厚列表计算，次级叶轮叶片加厚列表计算，在叶片加厚过程中，均沿轴面截线双面加厚。（8）. 验算wL曲线和vurL曲线：首级叶轮只验算b-b流线。首级叶轮流线b-b的wL曲线和vuL曲线验算，计算值如表所示，曲线如图所示；次级叶轮流线的wL曲线和vuL曲线验算，计算值如表所示，曲线如图所示。在表 44、表 46 中：biilLsinniiLL0sintgtgbsinssurzsu21vmAQvbmvwsin602 rnubtgmuvuv压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985260.002.004.006.008.0010.0012.000.0020.0040.0060.0080.00100.00120.00140.00160.00180.00200.00w (m/s)vur (m2/s)图 4-8 首级 wL 和 vuL 曲线0.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.000.0050.00100.00150.00200.00w (m/s)图 4-9 次级 wL 和 vuL 曲线4.2 导叶导叶（1）导叶的基圆直径D3：压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098527D3（13）+D2(13)+285286288 mm取：D3287 mm（2）导叶进口宽度b3：b3(1.151.25) b2(1.151.25)1618.420 mm取：b320 mm（3）导叶的进口角3： tg3 . 11 . 1tg23222tgumvv sin1222222DzsbDQvvm22 ugHvtum/s 02.44602950285. 06022nDum61.115865. 0100htHHm/s 75.2502.4461.115806. 92uv首级叶轮与次级叶轮：230m/s 208. 3285. 030sin005. 051961. 0016. 0285. 00417. 02mv1246. 075.25208. 3tg222umvv 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098528tg3(1.11.3)0.12460.13710.16203748912由算得的3值的范围，取：39（4）导叶的叶片数zd及喉部高度a3：由叶片泵设计手册图 533 查得：K30.422m/s 69.18100806. 92422. 0233gHKv6 . 569.18020. 00417. 02323vbQzd取zd8，而叶轮的叶片数z5，与之互为质数，故zd8 可取。m 014. 0020. 06 .1880417. 0333bvzQad取a30.018 m18 mm（5）扩散段：v4(0.40.5)v3(0.40.5)18.68 7.449.3 m/s取：v47.5 m/s流道采取双面扩散，出口断面a4b4：m 0263. 05 . 780417. 0444vzQbad取：a4b40.030 m30 mm扩散角：710扩散段长度：压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098529mm 76.11043.772107tg18302tg2234FFL取：L90 mm（6）导叶外径D4：D4(1.31.5)D3(1.31.5)287373.1430.5 mm取：D4420 mm，（7）反导叶部分设计：1) 反导叶进口直径D5：根据正导叶绘型结果取：D5340 mm2) 反导叶进口宽度b5：mm 6 .281 .2615. 105. 13015. 105. 145bb取：b527 mm3) 反导叶进口角5：反导叶进口液流角5：555tgumvv9 . 05 5555试取bDQmvm/s61. 19 . 0027. 034. 00417. 05mvm) 17. 05 m 186. 04( 4545RRuvRRuv，)264( 4cos44vuvm/s 38. 726cos5 . 717. 0186. 05uv2182. 038. 761. 15tg18125压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098530)1510( 5518271822151018125取：5254) 反导叶出口角6：66080取：6785) 反导叶叶片数z：取：zzd86) 反导叶出口直径D6：取：D6110 mm7) 反导叶出口宽度b6：b6(0.91)b5(0.91)2724.327 mm试取：b624 mm作图得：a642 mmm/s 17. 5024. 0042. 080417. 0666bzaQv而次级叶轮的入口速度v06.2 m/sv6 v0故b624 mm 可用4.3. 平衡盘平衡盘平衡盘设计计算部分全部参考离心泵设计基础 。 （1）应该以最少的级数来计算平衡盘尺寸，在泵只有 6 级时平衡盘两压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098531侧压差为：iHkHpp10取：k0.6，得：Pa254956098061006 . 016000 pp取平衡盘两侧压差为：Pa1402258254956055. 0%5500pppp（2）计算轴向力：取：k0.6首级叶轮：N70.8086045. 008. 098061006 . 022221hwirrkHF次级叶轮：N6 .5972045. 00725. 098061006 . 022222hwirrkHF级数最少时总轴向力F为：FF13F28086.703 5972.6026004.50N令平衡力A等于F，取，代入公式，得：25. 00rL压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098532mm 2 . 18m0812. 025. 025. 0341114022585 .26004045. 0341120002rLrLppFrrh取：r88 mm （3）平衡盘的轴向间隙宽度L0和平衡盘外圆直径r为：mm2225. 08800rLrL取：L022 mmrrL08822110mm（4）取轴向间隙：b00.125 mm（5）根据结构安排，取：b0.175 mm由 32020hrLLrbb 得：0230LrrbbLhmm78.15228845125. 0175. 023L取：L100 mm压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098533（6）应该在级数最多的情况下计算平衡盘的泄漏量q，在 10 级时，平衡机构两侧压差为： （取：k0.6）iHkHpp10Pa.pp9413760980610060110000Pa5177568941376055. 00%550pppp Pa42361925177568941376000pppppp/hm6 . 4360098064236192806. 92000175. 010. 002. 025. 1045. 0000175. 023600202. 025. 123ppgbLbrqh%1 . 31506 . 4Qq泄漏量q约占泵流量的 3.1%左右，说明此设计结果可用压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985345.强度校核强度校核校核部分参考了叶片泵设计手册与离心泵设计基础 （其中第四、第五部分参考后者） ，由于这两书出版较早，书中公式所用单位并非全为国际标准单位，但为使用书中公式，故在以下计算中，使用的单位均与书中一致。5.1 转子零件的强度计算转子零件的强度计算5.1.1 叶轮的强度计算：叶轮的强度计算：叶轮盖板强度计算：叶轮圆周速度为：smnDu02.4460285. 029506022经验表明，铸铁叶轮的圆周速度 u2 最高可达 60m/s，此叶轮圆周速度并未超过上述范围，根据结构和工艺上的要求，盖板厚度取 6mm 是可行的。5.1.2 平衡盘的强度与变形量的计算：平衡盘的强度与变形量的计算：平衡盘受着两种力：一是水推力，近似地认为是均布载荷 p，一是盘旋转的离心力；均在盘的轮毂处产生最大的应力，在外缘产生最大的挠度。现分别计算如下：1.应力计算：压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985351）由于水推力产生的弯曲应力： (5-1)22hRpKww式中：Rw 平衡盘外半径（110cm） ；h 平衡盘根部厚度（3cm） ；p 液体作用在平衡盘上的压力，22hwrRFp其中：F 平衡盘所受的轴向力，F1 首级叶轮所受轴向力（8086.70N825.2kg） ；F2 次级叶轮所受轴向力（5972.60N609.5kg） ；rh 平衡盘根部半径（4.5cm） 。K 系数，查叶片泵设计手册中图 1018，当rh/Rw4.5/110.41 时，K1.6222kg/cm94.195 . 4115 .60992 .825 p222kg/cm 42931194.196 . 1w2）由于离心力引起圆周方向的应力:)(kg/cm 33128322222hhwurrRg式中： 材料的泊松系数，对 45 号钢，0.3；压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098536 材料的重度，对 45 号钢， 0.00785kg/cm3； 平衡盘的旋转角速度rad/s92.3086029502602n将已知各值代入上式：22222kg/cm97.785 . 43 . 033 . 0315 . 41126 .98092.30800785. 083 . 03u对于塑性材料 45 号钢，折算应力为：d22222kg/cm5 .39597.7842997.78429uwuwd45 号钢的2500(kg/cm2)，安全。d2.挠度计算： (5-2)(cm) 34maxEhpRKyw式中：K 系数，查叶片泵设计手册,h/Rw4.5/110.41 时，K0.15；E 弹性模量，45 号钢 E2.1106 kg/cm2，取 E2.1106 kg/cm2。mmcmy0772. 000772. 03101 . 21194.1915. 0364max挠度小于平衡盘间隙（b00.125mm）。压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985375.1.3 键的强度计算：键的强度计算：级数 10 级时，叶轮的扭矩Mt2266（Nm）23122.4（kgcm）(1)轴器内键的强度计算：1）挤压应力：2kg/cm 4dhlMtj式中；d 联轴器内轴径（6cm） ；h 键的高度（1.1cm） ；l 键的有效长度（10cm）2kg/cm 4 .1401101 . 164 .231224j材料为 45 号钢，6j15002000 kg/cm2，j6，强度符合要求。2）切应力：)(kg/cm 22dblMt 2kg/cm2 .428108 . 164 .231222键材料为 45 钢，6600900 kg/cm2，3038 范围内的键为叶轮用的键，即叶轮键尺寸bh108.65.1.4 联轴器的强度计算联轴器的强度计算由于在此设计方案中，选用的联轴器为厂用标准件，故在此处不作校核计算。压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985385.2 泵体的强度计算泵体的强度计算倒数第二级的中段受着最大的内压力：)(kg/cm 84.918 . 9100100021iHp把中段当作受内压力p的圆筒，中段的材料选用 QT500-7。中段的壁厚按薄壁容器考虑，壁厚为： cm 2ppD式中：p 中段所受的内压力(91.84kg/cm2)；D 中段的内径(42cm)；6 材料的许用拉应力，对 QT500-7，b5000kg/cm2，因此65000/51000kg/cm2cm 02. 284.91100024284.91考虑中段在加工时有足够的刚性而不至于发生变形，取中段外径Dy480mm,这时壁厚30mm压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985395.3 螺栓联接部分的强度计算螺栓联接部分的强度计算5.3.1 密封凸缘宽度及拉紧螺栓的强度计算：密封凸缘宽度及拉紧螺栓的强度计算：（1）根据强度条件选择密封凸缘的最小宽度b及拉紧螺栓最小直径d1：1) 选择b： cm 4maxmaxmpDpbj式中：D 密封凸缘内径（42cm） ；pmax 泵最大工作压力（100kg/cm2） ；6j 许用挤压应力，对 QT500-7，6j9001500 kg/cm2，取6j900kg/cm2； m 密封垫的垫料系数，查叶片泵设计手册中表1015，密封垫为青壳纸，m1.4。代入上式得：cm774. 01004 . 11500410042b考虑到结构方面的需要，取b1.5cm，这时密封凸缘外径D245cm。2) 选择拉紧螺栓直径d1：拉紧螺栓数z8 根，当b1.5cm15mm 时， zDbdj21式中：6 许用应力，拉紧螺栓材料为 45 钢，62500kg/cm2。cm 35. 42500815005 . 14221d取拉紧螺栓直径d14.8 cm，螺栓两端螺纹为 M483。(2)泵工作时拉紧螺栓上的最大拉力：压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098540(kg) tmyFFFF泵工作时，液体作用于拉紧螺栓的拉力:(kg) 412pDFykg 13854410042412yF最大密封力，即出水段与中段密封面上的密封力:mdmmpbDF式中：Dm 密封垫的平均直径，DmD2-bd；bd 密封垫的有效宽度，当b1cm 时，；bbd10316. 0kg 235644 . 110015316. 015316. 045mF由于泵的工作介质温度为常温，中段和拉紧螺栓的温差可以忽略不计：Ft0。拉紧螺栓的最大拉力:FFyFmFt138544235640162108kg(3)拉紧螺栓上的最大拉应力：最大拉应力：2221kg/cm 112088 . 441621084zdF对 45 钢，62500kg/cm2，6，安全。(4)第一级中段密封面上的挤压应力：222122121kg/cm88115316. 015316. 0451042416210810316. 010316. 0441bbDpDFbbDpDFbDFFdddmyj对中段材料 QT500-7，许用挤压应力6j9001500 kg/cm2，j 6j，安全。 (5)装配时拉紧螺栓的预紧力、搬手上的力矩、拉紧螺栓应力及螺母转角：压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985411）预紧力：(kg) 1ymyuFFKF式中：K 安全系数，K1.01.4，取K1.1； 1 拉紧螺栓的柔度系数，； 1111AEl2 中段的柔度系数，；222AEll1 拉紧螺栓的有效长度（132.1cm） ；l 拉紧螺栓和中段组的平均长度，l(l1l2)/2；l2 中段组的有效长度（94.5cm） ；E1 拉紧螺栓材料的弹性模量（2.1106kg/cm2） ；E2 中段材料的弹性模量（2.02106kg/cm2） ；A1拉紧螺栓断面面积)2(cm 8 .144828 . 44241zdAA2 中段断面面积 22cm 2055 . 15 . 142DAcm/kg 104344. 08 .144101 . 21 .132661cm/kg 102736. 02051002. 225 .941 .1326623864. 0102736. 04344. 0102736. 066预紧力： kg 1194323864. 01138544235641 . 1yuF2）搬手上的力矩：压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098542 （5-1）cm)(kg 1dkFzMyu式中：k 螺母垫圈表面情况系数，取k0.2；d 拉紧螺栓螺母的直径（4.8cm） 。cm)(kg 143328 . 41194322 . 081M3）拉紧螺栓应力：装配时拉紧螺栓上的拉应力：)(kg/cm 82588 . 4411943242221zdFyuy装配时拉紧螺栓上的扭矩：cm)(kg 21fdtdFzMmmyut式中：dm 拉紧螺栓螺纹中径，dm46.051mm4.6051cm；t 螺距，t2mm0.2cm；f 螺纹摩擦系数，取f0.3。cm)(kg 107883 . 06051. 42 . 026051. 411943281tM扭矩在拉紧螺栓中引起的切应力：2331kg/cm 4888 . 42 . 0107882 . 0dMt拉紧螺栓中的当量应力：22222kg/cm 118048838253y拉紧螺栓材料为 45 钢，s3000，安全系数：，安全。35 . 154. 211803000sn4）装配时螺母的转角：压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098543(rad) 2tFyu4260(rad) 06. 15 . 010708. 0119432265.3.2 螺母的强度计算：螺母的强度计算：由于是标准螺母，只要螺栓满足了强度要求，就可以不进行螺母的强度校核。5.3.3 拉紧螺栓法兰的厚度计算：拉紧螺栓法兰的厚度计算：拉紧螺栓的法兰在进水段和出水段各一个，由于两个法兰是通过拉紧螺栓联接在一起，作用在其上的力是拉紧螺栓的总拉力。拉紧螺栓法兰的厚度： （5-2） (cm) 311DDDFhm式中：F 拉紧螺栓总拉力，162108kg；D1 拉紧螺栓孔中心直径，550cm；Dm 密封垫平均直径，43.7 cm；6 出水段材料的许用弯曲应力，对于 QT500-7， 65000/51000kg/cm2。cm 64. 51000557 .43551621083h实际进水段拉紧螺栓法兰厚度为 15cm，出水段拉紧螺栓法兰厚度为17.5cm，可见拉紧螺栓法兰厚度足够，因此是安全的。压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 11970985445.4 轴的强度计算轴的强度计算(1)取级数最多时的轴校核，轴的受力情况如图 51 所示，图 61 中各代号的数值见表 51。 图 51 轴的受力图表 51 G Gi i、L Li i各代号的值标号i12345678910111213ZGi（kg）1810101010101010101010962Li（mm）150388.5105105105105105105105105105151306.51)校核强度：求支点 A 的支反力RA：kg 102 1 .179)6 .89621 .1791815.1391065.1281015.1181065.1071015.971065.861015.761065.651015.561065.451065.309(AR多级泵在两支承中间处的弯矩最大，取第 6 个叶轮处，弯矩为：压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098545cmkg 5720 35.9110275. 162 5 .101021105 .311042105 .521035.10618M当量弯矩Mdx为：22tdxMMM式中：M 弯矩（5720kgcm） ； 考虑到弯曲应力和扭转应力情况差异的校正系数，对离心泵的轴，0.570.61，取0.61；Mt 计算断面的扭矩（2266Nm23122.4kgcm） ；cmkg 189434 .2312261. 0572022dxM弯曲应力6b：233kg/cm 3 .55271 . 0189431 . 0dMdxb对 40Cr：6b850 kg/cm2b 6b，轴的强度足够。2)校核刚度：计算轴的细长比：0391. 0179170ld细长比满足对多级泵的要求：0.0350.04ld故泵轴是可以采用的。5.5 轴的临界转速计算轴的临界转速计算采用行业中常用的经验公式估算轴的临界转速经验公式：第一临界转速：压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098546 （5-3）(r/min) 594. 13111GlJEQKnmcr第二临界转速： （5-4）(r/min) 594. 13222GlJEQKnmcr式中：K1 无阶梯轴的第一转速系数；K2 无阶梯轴的第二转速系数；Q1 有阶梯轴的第一转速修正系数；Q2 有阶梯轴的第二转速修正系数；E 轴材料的弹性模量（kg/cm2） ；Jm 圆盘部分轴断面的惯性矩（cm4） ；G 转子的总重量（kg） ；l 轴承跨距（cm） 。系数K1、K2可按叶片泵设计手册中图 106 上给出的曲线，根据和的数值查得。yZGGll1修正系数Q1、Q2可按叶片泵设计手册中图 107 上给出的曲线，根据、和的数值查得。pmJJll2yZGG其中各符号的意义和单位是：Jm 轴径为dm的轴断面的惯性矩（cm4） ，；464mmdJJp 轴径为dp的轴断面的惯性矩（cm4） ，；464ppdJdm 圆盘部分的轴径（cm） ；dp 阶梯部分的轴径（cm） ；GZ 轴承间的轴重量（kg） ；Gy 圆盘的总重量（kg） ；l1 最外端两圆盘重心之间的距离（cm） ；l2 阶梯段轴的平均长度（cm） ，两段阶梯段长度不相等时，取其平均值；压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098547这两个经验公式适用于五个以下等重量均布圆盘的两支点转子，对于多于五个圆盘的转子，可以近似按五个圆盘的曲线进行计算。在本方案中，轴为近似为等直径的无阶梯轴，故Q11，Q21。由于本方案级数为 10 级，因此对各级的临界转速分别计算，并列表级数345678910l105.6116.1126.6137.1147.6158.1168.6179.1l137.948.458.969.479.990.4100.9111.4l1/l0.35890.41690.46520.50620.54130.57180.59850.6220GZ32.235.338.441.544.647.750.853.9Gy39495969798999109GZ / Gy0.82560.72040.65080.60140.56460.53600.51310.4945圆盘数4567891011K115801600162016401660168017001720K277007400730071007100720072007200G90103116129141154167180ncr138583168265522611960171215111347ncr217339146521196397888383733864005639压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,Q 197216396 或 1197098548结结 论论多级泵是最常用的液体连续输送机，广泛应用于国民经济的各行各业中。本设计的内容包括：多级泵的历史、分类、发展状况、工作原理、结构、布置方式、及；多级泵的主要定子、转子、轴承和轴封。零部件的常规设计