毕业论文终稿-JDSN150-M9双吸泵设计（送全套CAD图纸 资料打包）

买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑摘要双吸泵作为离心泵的一种重要形式，因其具有扬程高、流量大等特点，在工程中得到广泛应用。这种泵型的叶轮实际上由两个背靠背的叶轮组合而成，从叶轮流出的水流汇入一个蜗壳中。本型泵的主要零件有泵体、泵盖、叶轮、轴、双吸密封环、轴套、轴承等。本文首先调查了双吸泵的研究下现况并分析了JDSN150M9双吸泵的结构特点，通过对这些的分析提出设计方案；接着，对该双吸泵的总体参数进行了计算，及对主要零部件及结构进行了设计；然后，校核了各主要零部件的强度；最后通过AUTOCAD绘图软件绘制了JDSN150M9双吸泵的装配图及主要零件图。通过此次毕业设计熟悉了双吸泵的设计过程，综合考察大学四年所学的专业课，如工程材料、机械制图、机械加工工艺、叶片泵原理及设计等。关键词双吸泵；叶片；轴；设计校核ABSTRACTDOUBLESUCTIONPUMPASANIMPORTANTFORMOFCENTRIFUGALPUMPS,BECAUSEOFITSHEADHIGH,FLOWCHARACTERISTICS,AREWIDELYUSEDINENGINEERINGTHISPUMPIMPELLERISACTUALLYACOMBINATIONOFTWOBACKTOBACKIMPELLERSMADEOFIMPORTEDWATEROUTFLOWFROMTHEIMPELLERINAVOLUTETHEMAINPARTOFTHISTYPEOFPUMPPUMP,PUMPCOVER,IMPELLER,SHAFT,DOUBLESUCTIONSEALRINGS,BUSHINGS,BEARINGSTHISPAPERINVESTIGATEDTHEDOUBLESUCTIONPUMPUNDERSTUDYANDANALYSISOFTHECURRENTSITUATIONJDSN150M9DOUBLESUCTIONPUMPSTRUCTURALCHARACTERISTICS,THEANALYSISOFTHESEPROPOSEDDESIGNSTHEN,THEDOUBLESUCTIONPUMPOFPOPULATIONPARAMETERSWERECALCULATED,ANDFORTHEMAINCOMPONENTSANDSTRUCTUREDESIGNTHEN,CHECKINGTHESTRENGTHOFTHEMAINCOMPONENTSFINALLYDRAWNJDSN150M9DOUBLESUCTIONPUMPASSEMBLYDRAWINGANDTHEMAINPARTDRAWINGBYAUTOCADDRAWINGSOFTWARETHEGRADUATIONPROJECTBYFAMILIARDOUBLESUCTIONPUMPDESIGNPROCESS,ACOMPREHENSIVESTUDYOFTHEUNIVERSITYISFOURCOURSES,SUCHASENGINEERINGMATERIALS,MECHANICALDRAWING,MECHANICALPROCESSING,VANEPUMPSANDOTHERDESIGNPRINCIPLES买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑KEYWORDSDOUBLESUCTIONPUMPBLADEAXISDESIGNVERIFICATION目录摘要IABSTRACTI第一章绪论111概况1111主要用途1112泵型号意义1113使用条件1114结构说明212国内外研究现况2第二章双吸泵的总体设计421设计要求与分析422泵汽蚀余量的计算423基本参数的确定5231确定泵的进口直径5232确定泵的出口直径6233泵转速的确定6234估算泵的效率7235电动机的选择8第三章主要零件及结构的设计931轴的设计9311轴按外伸梁设计9312轴按悬臂梁设计1332叶轮结构设计及主要尺寸计算17321结构设计（选料）17322叶轮结构型式的确定17323叶轮轮毂直径的计算18HD324叶轮进口直径的计算18JD325叶轮外径的计算19326叶轮出口宽度的计算19327叶片数的计算和选择19328精算叶轮外径（第一次）20329精算叶轮外径（第二次）213210叶轮出口速度22买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑3211叶轮进口速度2233轴封设计计算24331密封端面间液体压力分布规律24332载荷系数和平衡系数25第四章压出室和吸入室的水力设计2641压出室的水力设计26411涡形体的各断面面积26412舌角的计算273413涡室进口宽度273B414基圆直径28D42吸入室的水力设计28421吸入室的作用28422吸入室的分类28第五章零件的强度计算2951泵体强度计算29511壳体壁厚29512强度校核2952泵体法兰强度计算3153键的强度校核32531叶轮与轴相连处的键32532电动机轴与叶轮轴相连处的键3254叶轮强度计算33541盖板强度计算33542叶片厚度计算34543轮毂强度计算3555泵体连接螺栓的强度计算35551计算密封力36552计算螺栓欲紧力和总作用力360P553强度校核3656泵出口法兰的强度校核3857连接螺栓和连接法兰的强度校核39571连接螺栓的强度校核39572连接法兰的强度计算39总结41参考文献42致谢43买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑第一章绪论买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑11概况泵是应用非常广泛的通用机械，同时又是耗能“大户”，凡有液体流动之处，几乎都有泵在工作。此外，尚存在着应当用泵而没有用泵的地方，因此，新领域用泵也不断出现。“十一五”期间，大量核电、火电、三大化工、南水北调、西气东输、煤化工和海水淡化等项目的实施，需要大量高技术含量的高性能泵。而双吸泵结构简单，不动进出水管路，打开上泵盖可吊出转子，因而检修十分方便轴向力自行平衡，轴承的可靠性高。因为不存在平衡装置泄漏，两侧叶轮共用一个压水室，只有两个盖板表面，所以双吸泵的效率比相同比转速的单吸泵效率高。由于双吸泵有这些优点，所以在水厂、电厂、钢厂、市政和建筑等部门获得非常广泛的应用。JDSN系列单级双吸、卧式中开离心泵是在消化、吸收国外同类产品先进技术基础上研制的第四代中开式双吸泵新产品。111主要用途供输送清水及物理化学性质类似于水的液体，液体最高温度一般不得超过100。广泛适用于城市给排水、城镇供水；钢铁冶金企业、石化炼油厂、造纸厂、油田、热电厂、机场建设、化纤厂、纺织厂、糖厂、化工厂、电站的给排水；工厂、矿山的消防系统给水、空调系统供水；集中供热系统给水；农田排涝灌溉及各种水利工程112泵型号意义例如JDSN250M4503F反时针旋转顺时针无标注规格代码名义比转数的1/10M标准叶轮，N改型叶轮泵进口直径为250MM新一代中开式双吸式离心泵单位简称江苏大学113使用条件转速990，1480和2960R/MIN买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑电压380V，6KV或10KV进出口径150600MM流量范围683975M3/H扬程范围6200M温度范围液体最高温度800C，特殊配置可达1150C，环境温度一般400C允许进口压力一般不超过06MPA，特殊配置可达1016MPA允许输送介质清水或物理化学性质类似于清水的其他液体密封水管部件进口压力003MPA时不安装结构设计单级双吸水平中开蜗壳离心泵，卧式安装，驱动机（电动机或内燃机）可根据需要设置在泵的左侧或右侧（即面向出口，驱动机在左侧为逆时针旋转，在右侧为顺时针旋转）。114结构说明该系列泵为卧式结构，泵壳水平中开而分为泵体、泵盖，泵的吸入口与吐出口均在水泵轴心线下方泵体上，与轴线垂直呈水平方向，检修时勿需拆卸进水、排出管路及电动机（或其他原动机），只须揭开泵盖，即可方便地进行检修、更换零件。从联轴器向泵的方向看去，水泵为顺时针方向旋转。根据需要也可提供逆时针旋转的泵，但订货时应明确提出。由于转子尾端轴承采用止动垫圈加圆螺母固定，避免停机反转造成轴上螺母松动，现场改变旋向时勿需变换任何零件，只须拆下叶轮，即可按需重装。泵体与泵盖构成叶轮的工作室，中高扬程泵的压水室为双蜗室，泵的径向力得到基本平衡，双吸密封环用以减少水泵压水室的水从叶轮处漏回吸水室，在进、出水法兰上制有安装真空表和压力表的管螺纹孔，进出水法兰的下部制有放水的管螺纹。叶轮经过静平衡校验，双吸叶轮的轴向力利用其叶片的对称布置达到平衡。本型泵的主要零件有泵体、泵盖、叶轮、轴、双吸密封环、轴套、轴承等。除轴的材料为优质碳素钢外，其余多为铸铁制成，根据用户需要，也可变换零件材质。12国内外研究现况我国早期的双吸泵是在前苏联的基础上发展而来的，虽然性能比较稳定，效率买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑基本达标，但是系列化水平不高，性能范围窄。经过多方面的努力，通过对传统双吸泵产品机型改良和改型，开发出了系列化的产品，同时关注到了效率、气蚀、压力脉动等多种运行性能和紧凑、便于维修和安装的结构型式。双吸中开泵的设计遵循一般离心泵的设计方法，目前仍主要采用一元方法设计，三元方法性能校正。在设计方面，假定流道内部速度均匀分布，以半理论半经验方法进行设计。双吸中开泵的一个重要难点是叶片的绘行。在低比转速离心泵的叶轮设计优化和绘行方面，严敬做出了极大的贡献。提出了一系列优化设计的数学模型和叶轮叶片绘行的方案思路。在双吸中开泵的叶轮流道解析设计方面，钟绍湘、班允吉等人提出了叶轮周面流线分点的一些解析方法，使得叶片包角变换法绘形有了理论依据。同时，汪建华、李治滨等人分别在叶轮轴面流道面积计算和轴面流道中线的计算方面做了许多工作，这些都是用现代设计方法设计和绘制叶轮叶片必不可少的工作。钟绍湘教授还在离心泵叶轮分流面的研究中，通过对流场的测试，发现轴面速度的流量值沿过流断面的大致呈抛物线规律分布，以此为基础进行轴面流道的划分，但其他工作还是沿用传统的一元方法。自吴仲华教授提出两类流面通用理论之后，很多学者对此进行了研究和计算，离心泵叶轮内部的数值预测有了阶段性飞跃。鉴于全三维粘性湍流数值模拟的准确性和一致性，能准确模拟流道内部流场分布，预测泵的性能参数和进行优化设计。现阶段，随CFD商业化软件的开发和完善。整个中开双吸泵的设计周期大大缩短。吸入室是单级中开离心双吸泵的引水部件。它对单级中开离心双吸泵的能量性能起着重要的作用。吸入室设计的好坏，直接影响着单级中开离心双吸泵的叶轮的进口流场，从而直接影响叶轮的性能。虽然吸入室本身引起的能量损失不大整机的百分之一，但是良好的设计与精确的加工能大大提高整机的效率。半螺旋型吸入室结构复杂，目前没有特别的软件进行造型和网格划分。只能通过三维造型的通用软件UG进行造型。而且现阶段，还没有研究人员对吸入室进行结构化网格划分。叶轮的设计与开发可以通过ANSYSWORKBENCH里面集成B1ADEGEN来辅助参数化设计。极大的缩短了叶轮的优化设计周期，同时通过这款软件能更好的绘制出理想的叶轮。叶轮是单级双吸中开离心泵的核心部件。叶轮设计的好坏直接制约着整体的性能。叶轮可以通过ANSYSICEM进行绘制。蜗壳是单级双吸中开离心泵的出水部件。蜗壳的造型和网格划分都是蜗壳优化设计过程中的难点。目前对于中开双吸买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑泵的蜗壳的隔舌的造型以及蜗壳的网格划分的研究相对较少，也没有蜗壳通用的网格划分软件。蜗壳设计的好坏对整体蜗壳性能的影响很大。因此，对蜗壳的优化设计也是单级中开双吸泵优化设计的一个重要思路。第二章双吸泵的总体设计21设计要求与分析要求设计JDSN150M9双吸泵，流量160M3/H；扬程51M；转速2960R/MIN。JDSN150M9名义比转数的1/10，即90M标准叶轮，N改型叶轮泵进口直径为150MM新一代中开式双吸式离心泵单位简称江苏大学通过以上设计参数及型号要求可知JDSN150M9双吸泵的技术参数如下流量160M3/H扬程51M转速2960R/MIN泵进口直径150MM叶轮标准叶轮名义比转数9022泵汽蚀余量的计算汽蚀余量对于泵的设计、试验和使用都是十分重要的汽蚀基本参数。设计泵时根据对汽蚀性能的要求设计泵，如果用户给定了具体的使用条件，则设计泵的汽蚀余量必须小于按使用条件确定的装置汽蚀余量。欲提高泵的汽蚀性能，RNPSHANPSH应尽量减小。泵试验时，通过汽蚀试验验证，这是确定唯一RRRNPS可靠的方法。它一方面可以验证泵是否达到设计的值。另一方面，考虑一个R安全余量，得到许用汽蚀余量，作为用户确定几何安装高度的依据可见，NPSH买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑正确地理解和确定汽蚀余量是十分重要的。为了深入理解汽蚀的概念，应区分以下几种汽蚀余量（1）装置汽蚀余量又叫有效的汽蚀余量。是由吸入装置提供的，ANPSH越大泵越不容易发生汽蚀。A（2）泵汽蚀余量又叫必需的汽蚀余量，是规定泵要达到的汽蚀性R能参数，越小，泵的抗汽蚀性能越好。RNPSH（3）试验汽蚀余量，是汽蚀试验时算出的值，试验汽蚀余量有任T意多个，但对应泵性能下降一定值的试验汽蚀余量只有一个，称为临界汽蚀余量，用表示。CPS（4）许用汽蚀余量，这是确定泵使用条件如安装高度用的汽蚀NH余量，它应大于临界汽蚀余量，以保证泵运行时不发生汽蚀，通常取NPSH或K，K是安全值。CPS51CNPS这些汽蚀余量有如下关系ARCHHN泵汽蚀余量的计算PSRHNR式中托马汽蚀系数；泵最高效率点下的泵单级扬程；最高效率点下的泵汽蚀余量。RPS根据【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】查图47取0035所以785103HNPSR23基本参数的确定买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑231确定泵的进口直径泵进口直径也叫泵吸入口径，是指泵吸入法兰处管的内径吸入口径由合理的进口流速确定。泵的进口流速一般为3M/S左右，从制造经济行考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵体积，提高过流能力。从提高抗汽蚀性能考虑，应取较大的进口直径，以减小流速。常用的泵吸入口径，流量和流速的关系如图所示。对抗汽蚀性能要求高的泵，在吸入口径小于250MM时，可取吸入口径流速，在SMVS/810吸入口径大于250MM时，可取。选定吸入流速后，按下式确定，SMVS/241SD在该设计中，JDSN150M9为清水双吸离心泵。SSVQD吸入口径（MM）40506580100150200250流速（M/S）137517721276353283265283单级泵流量（M3/H）6251252550100180300500注此表取自【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】取吸入口流速，代入公式得SVS/，取泵的吸入口径为150MM。MQDS定泵的出口直径泵出口直径也叫泵排出口径，是指泵排出法兰处管的的内径。对于低扬程泵，排出口径可与吸入口径相同；对于高扬程泵，为减小泵的体积和排出管路直径，可取排出口径小于吸入口径，一般取SDD701式中泵的排出口径DD泵的吸入口径S买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑根据该泵的特性，由于该泵的流量大，考虑排水管路的经济性MDSD10570取MDD10233泵转速的确定确定泵转速应考虑以下因素（1）泵的转速越高，泵的体积越小，重量越轻，据此应选择尽量高的转速；（2）转速和比转数有关，而比转数和效率有关，所以转速应该和比转数结合起来确定；（3）确定转速应考虑原动机的种类（电动机、内燃机、汽轮机等）和传动装置（皮带传动、齿轮传动、液力偶合器传动等）；（4）转速增高，过流部件的磨损加快，机组的振动、噪声变大；（5）提高泵的转速受到汽蚀条件的限制，从汽蚀比转数公式43265RNPSHQNC式中泵的转速（R/MIN）N泵流量（M3/S）双吸泵取Q2可知转速和汽蚀基本参数及有确定的关系，如得不到满足，将发RPSC生汽蚀。对既定得泵汽蚀比转数值为定值，转速增加，流量增加，则增加，RNPSH当该值大于装置汽蚀余量时，泵将发生汽蚀。ANH选，150C7851RPSSMQ/043则IN/9278620343RNR根据汽蚀要求，泵的转速应小于，而实际转速为I/MIN/2960R234估算泵的效率（1）水力效率水力效率按下式计算HH买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑78502362901LG83501LG08351NQH式中泵流量（M3/S）双吸泵取泵的转速（R/MIN）N（2）容积效率容积效率可按下式计算VV326801SVN该容积效率为只考虑叶轮前密封环的泄漏的值，对于有平衡孔、级间泄漏和平衡盘泄漏的情况，容积效率还要相应降低。则79609680168013232SVN（3）机械效率M9201907176767SN泵的总效率285MVH泵的理论扬程HHT970泵的理论流量HQVT/46153235电动机的选择泵的轴功率KWGHP1529360721089原动机功率KWKTG5式中余量系数查【现代泵技术手册关醒凡编著】表710取11原动机为电动机传动效率查【现代泵技术手册关醒凡编著】表711T买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑取直联01T所以选择37KW的电动机可满足要求，查【机械零件手册吴宗泽主编】选择电动机的型号为Y200L2。第三章主要零件及结构的设计31轴的设计本次设计的JDSN150M9双吸离心泵将轴设计为空心轴和电机轴相联，泵无需底座，所以直接用电动机支起泵来工作的，当电机轴和空心轴联成一体时，可看作是刚性连接，这时按一根轴来计算，但在其受力分析时，我们找不到电机的原始材料，为了保证这根轴符合要求，我们最后按外伸梁和悬臂梁两种方法分析计算，只有这样才能保证计算的准确度。311轴按外伸梁设计（1）扭矩的计算MNNPNMCN251439607521950式中扭矩NMN计算功率取CPPC21（2）根据扭矩计算泵轴直径的初步计算MMDN0243152043353式中材料的许用切应力查【现代泵技术手册关醒凡编著】PA表712取PA510值的大小决定轴的粗细，轴细可以节省材料，提高叶轮水力和汽蚀性能轴粗能增强泵的刚度，提高运行可靠性故泵轴的最小轴径取，泵轴的最大尺MD301买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑寸取M90（3）画出轴的结构草图如图所示由已知图纸改进3027148801955叶轮的左边用螺母锁紧，右边用轴套定位，轴套内径取45MM，外径取60MM，轴经过处圆角统一取R2MM特殊要求除外（4）轴的强度计算（A）叶轮所受径向力的计算321089BHDKFRN式中泵扬程HM5叶轮外径2D632包括盖板的叶轮出口宽度B032052试验系数查【现代泵技术手册关醒凡编著】RK图1730取0R则NBHDFR32189N98102653（B）叶轮所受径向不平衡离心力的计算NRNGRNGFCCC2929812式中最大半径处的残余不平衡质量G取CGG3叶轮的最大半径RM53则NRNFCC84215290198010982买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑（C）水平总的受力NFCR3819241503垂直总的受力C3（D）计算水平面支承反力NFFQRR463598702315982231RQR0332（E）计算垂直面支承反力NFFRR428359185928331RR232（F）计算水平面C和D处的弯矩考虑到C和D处可能是危险截面MNNFMRCH21803462831MND173454635（G）计算垂直面C处和D处的弯矩NNFRCV2802348231MMD54915（H）计算合成弯矩C点合成弯矩D点合成弯MNCVH19752280122矩MNMDVHD8054973222（I）计算C和D处当量弯矩查【机械设计吴宗泽主编】表27由插入法得321B310B591B601B买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑MNTMC234210619752222D180780（J）校核轴的强度根据弯矩大小及轴的直径选定C和D两截面进行强度校核，由【机械设计吴宗泽主编】表25，当45钢，按表27用插值法得MPAB640MPAB591C截面当量弯曲应力BCCPAMND因C截面有键槽，考虑对轴强度削弱影响，故D乘以095）D截面当量弯曲应力BDDMPAMND此C和D两截面均安全（K）校核轴径在叶轮中心截面处NC2341在电动机第一轴承处MTM263710622212在电动机中间截面处N9453722223MDB4559104103MB62733122MDB5859040331轴的截面形状是影响轴刚度的重要因素，当将实心轴改为外径为原直径的2倍的空心轴，并使空心轴的质量为原实心轴质量的2倍时，轴的强度提高到实心轴强度的65倍，刚度提高到实心轴刚度的13倍，所以该空心轴符合要求。买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑FR31RMN2R3F12Q轴受力简图水平面受力R1R2垂直面受力水平面弯矩图垂直面弯矩图8002买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑312轴按悬臂梁设计1扭矩的计算MNNPNMCN251439607521950式中扭矩MN计算功率取CPC212根据扭矩计算泵轴直径的初步计算MMDN043152043353式中材料的许用切应力查【现代泵技术手册关醒凡编著】PA表712取PA5值的大小决定轴的粗细，轴细可以节省材料，提高叶轮水力和汽蚀性能轴粗能增强泵的刚度，提高运行可靠性故泵轴的最小轴径取，泵轴的最大尺MD301寸取M903画出轴的结构草图如图所示由已知图纸改进买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑3027148801955叶轮的左边用螺母锁紧，右边用轴套定位，轴套内径取45MM，外径取60MM，轴经过处圆角统一取R2MM特殊要求除外4轴的强度计算（A）叶轮所受径向力的计算321089BHDKFRN式中泵扬程M51叶轮外径23062包括盖板的叶轮出口宽度B03052试验系数查【现代泵技术手册关醒凡编著】RK图1730取2R则NBHDFR31089N98103265（B）叶轮所受径向不平衡离心力的计算NRNGRNGFCCC29298101082式中最大半径处的残余不平衡质量G取GC3叶轮的最大半径RM53则NRNFCC84215290198010982（C）水平总的受力NFC3843垂直总的受力CR53（D）计算水平面支承反力买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑NFQR3897063819231计算垂直面支承反力FR121（E）计算水平面弯矩MNNFMRDH5433892283计算垂直面弯矩MRDV13（F）计算合成弯矩MNNMDVH87694543222（G）计算当量弯矩查【机械设计吴宗泽主编】表27由插入法得321B310B591B60B叶轮中线截面处MNTMC126021062电动机第一轴承处MND1482687942222（H）校核轴径叶轮中线截面处MDBC57591063311电动机第一轴承处MMDBD3295104863312轴的截面形状是影响轴刚度的重要因素，当将实心轴改为外径为原直径的2倍的空心轴，并使空心轴的质量为原实心轴质量的2倍时，轴的强度提高到实心轴强度的65倍，刚度提高到实心轴刚度的13倍，所以该空心轴符合要求。买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑水平面弯矩图543轴受力简图水平面受力垂直面受力FR3FR1R1FR3R3FR1FR1Q302714880190455买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑32叶轮结构设计及主要尺寸计算321结构设计（选料）叶轮是离心泵传递能量的主要部件，通过它把电能转换为液体的压力能和动能，因此，要求叶轮具有足够的机械强度和完好的叶片形状，在材料上，除了考虑介质腐蚀，磨损外，由于它是旋转部件，故还应考虑离心力作用下的强度。通常，用于叶轮的材料有铸铁，青铜铸件，不锈钢，铬钢等。当叶轮圆周速度超过30M/S，考虑铸铁强度不能承受这样大的离心力的作用，则需改用青铜作材料，由于本设计泵属于中小型泵，其圆周速度远小于30M/S，在考虑到材料来源的难易，铸造上的方便与否，同时考虑到泵的效率和抗汽蚀性能的要求，故选灰口铸铁，虽然它的强度不高，但它的生产工艺简单，价格低廉，易于熔化，浇铸性能好，冷凝的收缩性小，而且，其切削性能好，便于加工，减振性好，可以减轻由于水力冲击造成的振动，而HT200又是在灰口铸铁中这些性能更为突出的，所以，本设计中叶轮的材料选用HT200作为原材料，热处理采用退火，许用应力为2535MPA322叶轮结构型式的确定本设计选用闭式叶轮。闭式叶轮由前盖板，后盖板，叶片和轮毂组成，闭式叶轮多用于清水泵。叶轮主要尺寸的确定有三种方法相似换算法、速度系数法、叶轮外径或2D叶片出口角的理论计算。2叶轮采用速度系数法设计，速度系数法是建立在一系列相似泵基础上的设计，利用统计系数计算过流部件的个部分尺寸。323叶轮轮毂直径的计算HD买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑叶轮轮毂直径必须保证轴孔在开键槽之后有一定的厚度，使轮毂具有足够的强度，通常，在满足轮毂结构强度的条件下，尽量减小，则有利于IHDD412HD改善流动条件。取PA50轴直径MMDN3240152743353根据叶轮轮毂直径应取1214倍的轴直径，根据设计要求，取叶轮所在的轴的直径为45，所以。取MH843DH6324叶轮进口直径的计算JD因为有的叶轮有轮毂（穿轴叶轮），有的叶轮没有轮毂（悬臂式叶轮），为从研究问题中排除轮毂的影响，即考虑一般情况，引入叶轮进口当量直径的概念。以OD为直径的圆面积等于叶轮进口去掉轮毂的有效面积，即。OD422HJD按下式确定3NQKDO2HOJDD式中泵流量（M3/S）对双吸泵取；Q2泵转速（）NI/R系数，根据统计资料选取OK主要考虑效率0453OK兼顾效率和汽蚀主要考虑汽蚀OMNQKDO38029603143DHJ8022买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑取MDJ10325叶轮外径的计算3213212960069506935NQSM1取D362326叶轮出口宽度的计算365365229601107410764NQBSM因为两个叶轮设计在一起，所以叶轮出口宽度MB2327叶片数的计算和选择叶片数对泵的扬程、效率、汽蚀性能都有一定的影响。选择叶片数，一方面考虑尽量减小叶片的排挤和表面的摩擦；另一方面又要使叶道有足够的长度，以保证液流的稳定性和叶片对液体的充分作用。叶轮叶片数2SIN131ERZM对于低比转数离心泵叶轮，21R12E则SIN23SIN1321121ERZI56I56212212D60SIN70SIN112JDK53式中叶轮进口直径J买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑叶片进口直径1D叶轮外径2叶片进口角取1012叶片出口角取26低比转数叶轮取大值071K通常采用叶片数，取该叶轮叶片数为675Z328精算叶轮外径（第一次）1理论扬程MHHT5987012修正系数936021560123有限叶片数修正系数根据经验有限叶片数修正系数，此处取45P40P4无穷叶片数理论扬程MPHTT698015915叶片出口排挤系数960SIN21306SIN1222CTGCTGDZ6出口轴面速度SMBQVVM/31296020364227出口圆周速度138263212002TGTGHTTGUTMMS/38买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑8出口直径MNUD24809636022与假定不符，进行第二次计算，取52329精算叶轮外径（第二次）1叶片出口排挤系数950SIN2612536SIN1222CTGCTGDZ2出口轴面速度SMBQVVM/832967052054223出口圆周速度138263282002TGTGHTTGUTMMS/834叶轮外径MNUD2560296836022与假定值接近，不再进行计算。3210叶轮出口速度（1）出口轴面速度（由上述计算得）9502SMV/83（2）出口圆周速度SSNDU/268/60295602（3）出口圆周分速度买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑SMSUGHVT/23/26387902（4）无穷叶片数出口圆周分速度SSGTU/453/2638109223211叶轮进口速度（1）叶轮进口圆周速度进口分点半径为22HJIRNR式中所分的流道数N从轴线侧算起欲求的流线序号如图所示，中间的流线序号为，I2I所分的流道4则MRRHJA84530453432222HJB102222MRRHJC3643542222SSNDUAA/91/60986011BB/52/24111SMNDUCC/1/60932601买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑（2）叶片进口轴面液流过水断面面积2210130452MBRFACA8679B22143CC（3）C流线处叶片进口角假定01CSMSFQVCMLC/736/94209651371CLUTG187C1348C75（4）校核C12111SINCCCTGDZ290I75362T8940由轴面投影图假设，与假设相近。1C901C33轴封设计计算正确地设计过流部件和选用材料是保证离心泵性能和寿命的重要条件。在泵的所有零部件中，在运转中最容易发生问题的是轴封部件，轴承润滑部件，和冷却部件，旋转的泵轴和固定的泵体间的密封简称轴封。必须合理选用轴封结构才能保证离心泵安全运行。离心泵中常用的轴封结构有有骨架的橡胶密封，填料密封，机械密封和浮动环密封。该泵的轴采用机械密封，密封选用152A型机械密封，此机械密封件为外装、外买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑流、单端面、多弹簧结构，其弹簧被一特制聚四氟乙烯套所保护，动环靠由剖分式压紧环加紧的聚四氟乙烯波纹管传动，安装方便。331密封端面间液体压力分布规律密封介质在液体的情况，端面摩擦副的最佳工作状态是半液体摩擦，液体处于全部接触面积中，并认为摩擦副间隙内液体流动的阻力沿径向不变。这样间隙内的压力按线性变化，压力分布为直角三角形。实际上间隙内部液体质点由于绕轴旋转作用有惯性力，当该力方向与液体流动方向相反时（内流式），其压力分布呈内凹形式；当惯性力方向与液体流动方向一致时（外流式），其压力分布呈外凸形式。液体的粘度对压力分布也有影响，低粘度液体（液态丙烷、丁烷、氨）压力分布是外凸的，高粘度液体（重润滑油）压力分布是内凹的。泄漏量对压力分布也有影响，泄漏量极少时压力分布呈凹形，较大时呈凸形。332载荷系数和平衡系数（1）载荷系数K8021D密封端面接触面积效面积动环承受介质压力的有（2）平衡系数201K密封端面接触面积减荷面积平衡系数表示介质产生的比压，在接触端面上的减荷程度，通过改变可使端面比压控制在合适的范围内，以扩大密封使用的压力范围。买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑第四章压出室和吸入室的水力设计41压出室的水力设计压出室的作用在于（1）将叶片中流出的液体收集起来并送往下一级叶轮或管路系统。（2）降低液体的流速，实现动能到压能的转化，并可减小液体流往下一级叶轮或管路系统的损失。（3）消除液体流出叶轮后的旋转运动，以避免由于这种旋转运动带来的水力损失。本设计采用的压出室是蜗形体，即螺旋形涡室。买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑411涡形体的各断面面积涡室断面面积对泵的性能影响很小，对同一叶轮，如果涡室断面面积过小，则流量杨程曲线变陡，最高效率点向小流量方向移动，效率降低，如果涡室断面过大，则流量杨程曲线比较平坦，最高效率点向大流量方向移动，效率也降低，但在数值上要比涡室面积过小时降低值要少。涡室断面面积的大小，由所选取的涡室流速决定，涡室各断面面积内的平均速度相等且为3VGHK23式中速度系数查【现代泵技术手册关醒凡编著】图810当3时，60SN48泵的扬程HM7代入上式SV/819203根据取涡室隔舌安放角，共分8个断面，通过最大断面8的流6SN50量为SMSQ/043/43601360388断面的面积为222384CMVF其余各断面面积按下式计算8F式中断面包角买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑各断面面积计算见下表412舌角的计算3舌角是在涡室第8断面的0点（即涡室螺旋线的起始点）处，螺旋线的切线与基园切线间的夹角。SMUGHVT/236387902式中理论扬程TH叶轮出口圆周速度2U舌角712802383ARCTGARCTG413涡室进口宽度B可以用叶轮出口宽度加叶轮前后盖板厚度，再按结构需要加必要的间隙即可，涡室入口宽度对泵性能没有明显的影响，但取的微宽些可改善叶轮和涡室的对中性。一般取MDBB64250305223式中包括前后盖板的叶轮出口宽度MB302叶轮外径2实际绘型时MB43414基圆直径D基圆直径不易太大，如果过大，叶轮与隔舌间隙就大，初增大泵的尺寸外，还将使泵的效率降低，但如果基园取得太小，在大流量工况时在泵舌处容易产生汽蚀，断面12345678包角1560105150195240285330面积F2CM1427310513616719923买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑引起振动。MD250813081326759取M342吸入室的水力设计421吸入室的作用吸入室是指泵的吸入法兰到叶轮入口前泵体的过流部分，吸入室的作用是将吸入管中的液体以最小的损失均匀地引向叶轮。吸入室中的水力损失要比压出室的水力损失小的多，因此，与压出室相比，吸入室的重要性要小的多，尽管如此，吸入室仍是水泵不可缺少的部件，它直接影响着叶轮的效率和泵的汽蚀性能。422吸入室的分类吸入室有以下四类直锥形吸入室、环形吸入室、半螺旋形吸入室、双吸泵螺旋形吸入室1直锥形吸入室常用于单级悬臂式泵中，它能保证液流逐渐加速而均匀地进入叶轮。2环形吸入室又叫同心吸入室，在接近入口处设有许多导向径，以防止液体在其中打转而产生预旋，常用于杂质泵和多级泵。3半螺旋形吸入室主要用于单级泵中和水平式开式泵等，能保证在叶轮进口得到均匀的速度场。本次设计泵采用双吸泵螺旋形吸入室。这种结构的吸入室水力性能好，结构简单，制造方便，液体在双吸泵螺旋形吸入室内流动速度递增，使液体在叶轮进口能得到均匀的速度，液体在双吸泵螺旋形吸入室水力损失很小，汽蚀性能也比较好。第五章零件的强度计算51泵体强度计算511壳体壁厚买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑因涡壳几何形状复杂，且受力不均，故难以精确计算，下面可以用来估计壁厚59806CMHQSD式中泵扬程MH泵流量QSM/3许用应力PA铸铁AKP147098当量壁厚，按下式计算DS2708415SSDN66453则980HQSD140567836245MC13512强度校核用鲁吉斯方法进行校核，本方法假定最大应力发生在尺寸最大的轴面上，角度为处MAKP80M026R174012R15740买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑1720664021750714242KRADM316052312（1）轴面应力KPAPU18950721585215233140631P150172405172572803KPA1436KPAPU486891（2）圆周应力316520PU331725017280897KA43322410P3231750471578KPA6245PAKPU6916422（3）径向应力KA8025买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑KPAAUD35488025341（符合条件）175820DBN（4）轴向变形0212EP0261285793M17952泵体法兰强度计算泵体法兰中作用着三个力，如图所示1由泵体内介质压力形成的力F，力F使法兰的结合分开，作用在距内壁处，其近似值认为等于2NNTPDF3104801230式中T把合螺栓间距（M）D泵体法兰内径P泵体内压力（2）结合密封力Q，力Q按直线分布，到AA截面终止。因此，AA截面是紧密配合的截面。力Q作用在离法兰外边缘处，最危险的断2NM面是过螺栓中心孔的断面。买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑弯曲应力是26BDTFN法兰厚度为MT23510401366对铸铁65B53键的强度校核531叶轮与轴相连处的键叶轮键尺寸91407HBL轴径MD45扭矩NMN21工作面的挤压应力DHLMLFNJ42PA70905124KPAKJ1963437AA断面的剪切应力PADBLFN70140522KPAKPJ865940,169则该键符合要求。532电动机轴与叶轮轴相连处的键买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑键尺寸1067HBL轴径MD5扭矩NMN21工作面的挤压应力DHLMLFNJ42PA07105KPAKJ1963493AA断面的剪切应力DBLMFN070522APAJ8260594,684则该键符合要求。54叶轮强度计算541盖板强度计算盖板中的应力主要由离心力造成的，半径越小的地方应力越大，叶轮简图如下买文