双吸离心油泵的结构及其机械密封设计

1、石油大学胜利学院本科生毕业设计杨玉政题目：双吸离心油泵的结构及其机械密封设计学生姓名:学号：201108016216学院：机械与控制工程学院专业班级：2011级机械本科二班马立安指导教师:2015年5月15日中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）摘要离心泵在工业和农业各部分使用非常广泛，双吸单级泵实际上等于将两个相同的叶轮背靠背地装在一根轴上并联地工作这种泵流量大能自动平衡轴向力。双吸离心泵是从叶轮两面进水的离心泵，因泵盖和泵体是采用水平接缝进行装配的，又称为水平中开式离心泵。与普通离心泵相比，效率高、流量大、扬程较高。双吸单级泵一般采用半螺旋形吸入室。运行平稳优化设计的双吸叶轮使轴向力减小

2、到最低限度，且有优异水力性能的叶型，并经精密铸造，泵壳内表面及叶轮表面极其光华具有显著的抗汽蚀性能和高效率。从电机的选择计算、轴的选择计算、叶轮的尺寸以及水泵的外形尺寸的确定，基本上解决了泵的大体结构,在其它部件中,连接法兰、叶轮螺母等都是根据具体位置来计算设计的，根据泵工作的环境和轴经的大小选择机械密封以满足工作要求。轴封可选用机械密封或填料密封，能保证8000小时运行无泄漏。关键词：离心泵；结构；密封中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）AbstractCentrifugalpumpsinvariouspartsofindustryandagricultureiswidelyusedsi

3、ngle-stagedouble-suctionpumpsinfactequivalenttotwoofthesameimpellermountedbacktobacktoworkinaparallelaxisthatcanautomaticallybalancetrafficflowpumpaxialforce.Doublesuctioncentrifugalpumpfromthetwosidesofthewatercentrifugalpumpimpeller,pumpcoverandpumpbodyhorizontalseamisadoptedtoassembly,alsoknownas

4、horizontalsplit-casecentrifugalpump.Comparedwithcommoncentrifugapump,highefficiency,largeflow,highliftSingle-stagedouble-suctionpumpsgenerallyusethesemi-spiralsuctionchamber.Smoothoperationoptimizationdesignofdoublesuctionimpellertominimizetheaxialforce,andhaveexcellenthydraulicperformanceofleaftype

5、,andtheprecisioncasting,pumpshellsurfaceandthesurfaceoftheimpellerisextremelyguanghuahassignificantanticavitationperformanceandhighefficiency.Calculatedfromthemotorofchoice,thechoiceofaxiscalculations,thepumpimpellersizeandshapetodeterminethesize,basicallytosolvethegeneralstructureofthepump,inotherp

6、arts,theconnectionflange,impellernutsareallcalculatedbasedonspecificlocationdesignedtoworkunderthepumpshaftbythesizeoftheenvironmentandselectmechanicalsealtomeetthejobrequirements.Choosemechanicalsealsorpackingsealoftheshaftsealingsystem.Canguarantee8000hoursrunningwithoutleakage.KeywordsCentrifugal

7、pump;Structure;Seal中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）目录第一章引言.11.1 离心泵的发展前景11.2 各种离心泵的的工作环境2第二章泵的结构设计.42.1 简述泵的工作原理和结构设计.4.2.2 估算泵的效率52.3 轴功率和原动机功率62.4 泵的基本参数的确定72.4.1 确定泵的进口直径72.4.2 确定泵的出口直径82.4.3 泵转速的确定82.5 叶轮结构设计及主要尺寸计算 叶轮的材料选择. 叶轮结构型式的确定102.5.3 叶轮轮毂直径dh的计算.112.5.4 叶轮进口直径Dj的计算.5 叶轮外径的计算1.32

8、.5.6 叶轮出口宽度的计算132.5.7 叶轮强度计算1.32.6 轴的设计计算 扭矩的计算.2 根据扭矩计算泵轴直径的计算.3 画出轴的受力简图如图2-9所示1.7.中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）2.6.4 轴的强度计算 轴的弯矩图212.6.6 轴整体结构图212.7 压出室和吸入室的水力设计212.7.1 压出室的水力设计212.7.2 涡形体的各断面面积222.7.3 涡室进口宽度b3232.8 吸入室的选择232.8.1 吸入室的作用232.8.2 吸入室的分类24第三章泵的轴封设计计算253.1 常用的轴封结构

9、及其特点253.1.1 常用的轴封结构 轴封结构的特点253.2 机械密封的概念组成及其工作原理.1 机械密封的基本概念：273.2.2 机械密封的组成： 机械密封的工作原理27.3.3 机械密封的计算283.3.1 端面比压的计算和弹簧比压的选择 机械密封型号的选择283.3.3 机械密封的材料选择例表3-229总结.31致谢.32中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）参考文献.33中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）第一章引言1.1 离心泵的发展前景泵在国内是应用相当广泛的能用机械产品，不管是农业机械，还是工业机械，应用都

10、很普通。离心泵是广泛应用于化工产业系统的一种通用流体机械。它具有性能适应范围广（包括流量、压头及对输送介质性质的适应性）、体积小、结构简单、操纵轻易、操纵用度低等诸多优点。随着国内工业各项设施的基本完善以及水电事业的快速发展，使得国内不锈钢离心泵市场需求也在不断上升，产业发展也到了一个热火朝天的状态。相比于传统的铸铁泵，不锈钢离心泵更是以其卓越的质量和技术深的下游市场亲睐。由于新进入企业不断增多，我国离心泵行业面临新的发展形势，上游原材料价格持续上涨，导致行业利润降低，因此我国离心泵行业市场竞争也日趋激烈。面对这一现状，离心泵行业业内企业要积极应对，注重培养创新能力，不断提高自身生产技术，加强

11、企业竞争优势，于此同时离心泵行业内企业还应全面把握该行业的市场运行态势，不断学习该行业最新生产技术，了解该行业国家政策法规走向，掌握同行业竞争对手的发展动态，只有如此才能使企业充分了解该行业的发展动态及自身在行业中所处地位，并制定正确的发展策略以使企业在残酷的市场竞争中取得领先优势。随着科学技术的发展，泵业企业的增多，竞争力越来越大，将来泵类产品的高科技技术，优秀的售后服务将成为最有力的竞争手段。做好泵类企业的广告宣传，充分利用可利用的一切资源，特别是网络资源，让更多的用户了解自己的产品，让更多的人有机会接触自己的产品，泵类行业的前景发展还是一片光明的。中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）

12、1.2 各种离心泵的的工作环境泵是把原动机的机械能转换成液体能量的机器。泵用来增加液体的位能、压能、动能。原动机通过泵轴带动叶轮旋转，对液体做功，使其能量增加，从而使需要数量的液体，由吸水池经泵的过流部件输送到要求的高度或要求压力的地方。离心泵的主要工作性能参数有流量Q,扬程H,转速n,功率P,效率,汽蚀余量等。泵的结构型式有很多，例如单吸单级泵，两极悬臂泵，双吸单级泵，分段式多级泵，涡壳式多级泵深井泵，潜水电泵等。单吸单级泵的用途很多一般流量在5.5-300m）h扬程在8-150m范围内都用这种泵。轴封机构可以采用机械密封，也可以采用填料密封和浮动密封。两级悬臂泵用于单级悬臂泵不满足要求，而

13、采用多级泵的级数又较少时。这种泵的扬程范围为70-240m流量为5-100m3/h。分段式多吸泵实际上等于将几个叶轮装在一根轴上，串联的工作所以其扬程一般较高。它的流量一般在5-720m3/h,扬程在100-650m范围内。采用螺旋形压出室的泵叫做涡壳式多级泵。这种泵一般用与流量较大扬程较高的城市供水，矿山排水和输油管线等，这种泵的扬程范围为100-500m,流量为450-1500m3rh如果要把深井的水提到地上来，一般采用深井泵。具使用电机一般为立式电机。其井径一般在100-500mm范围内，泵的流量为8-900m3/h,扬程为10-150m。双吸单级泵在工业和农业各部门使用也较广，它实际上

14、是等于将两个相同的叶轮背靠背的装在一根轴上并联的工作，这种泵不但流量较大，而且能平衡轴向力，其流量在120-20000m3h,扬程在10T10m范围内。轴封机构可用机械密封，填料密封等，一般用机械密封。而且它能提高泵的总效率。中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）泵在国内是应用相当广泛的能用机械产品，不管是农业机械，还是工业机械，应用都很普遍。基本用途主要用来输送液体，包括水，油，乳化液，液态金属等，也可以输送液体、气体混合物。中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）第二章泵的结构设计2.1简述泵的工作原理和结构设计因本次毕业设计是结合实习所在单位石油工艺上使用的离心油泵，双吸式离心油泵与普

15、通离心泵相比，效率高、流量大、扬程较高，运行平稳，抗汽蚀能力强，密封性能好。所以在我们石化单位应用广泛，已成为石化企业不可缺少的重要装置。通过平时对单机双吸式离心泵的观察分析，对其工作原理有了深刻认识，其工作时入口液体同时进入叶轮中心区域，高速旋转的叶轮在离心力的作用将液体甩出，叶轮中心就形成低压区，入口液体在大气压作用下，源源不断的流向低压区，即进入叶轮中心后又被甩出的循环过程。本课题要采用流量Q为150m3/h,扬程H为60m,比转速ns=60为主要参数，泵基本长度为740mms度为490mm进口直径为130mm出口直径为100mm具有较高的效率，综和比较各种泵的使用环境和流量扬程范围选用

16、单级双吸式离心泵。下图所示为该泵的实体结构图，从而得出设计的流程。图2-1双吸式离心泵中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）其泵体的整体剖面结构图如下所示：图2-2泵体剖面图1-泵体2-.泵盖3-叶轮4-泵轴5-密封环6-轴套8-机械密封10-水封管11-压盖12-轴套螺母13-固定螺栓14-轴承架15-轴承体16-向心球轴承18-联轴器20-轴承盖21-双头螺栓22-键2.2估算泵的效率1.水力效率，按下式计算cQs0150h=10.0835lg3=10.0835lg3n290036002:0.82=82%,、，3Q式中：Qs泵流重（m/s）该公式中流重QsM一（Q为所设计泵流重2值为15

17、0吊/h）n泵的转速（r/min）（在这n取普通转速2900r/min）中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）2.容积效率上、可按下式计算r11v-210.68ns3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。贝（Jv=1-=12:.0.9696%10.68nsmi.0.6860%3.机械效率nm11m-1-0.077-1-0.0770.87-87%ns:60；6泵的总效率J00；1100J=hvm=82%96%87%:71%泵的理论扬程Ht=且=73.2mh0.82泵的理论流量Qt=Q=15_156.75m3/hv0.962.3

18、 轴功率和原动机功率gQH10009.815060,泵的轴功率PKw=34.5Kw100010000.713600K1.1原动机功率PP34.5Kw:37.9Kw9t1.0式中：K余量系数查文献2表7-10取K=1.1（原动机为电动机）中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）“t传动效率查文献2表7-11取=1.0（直联）所以选择45Kw的电动机可满足要求，查文献10选择电动机的型号为Y225-22.4 泵的基本参数的确定2.4.1 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.吸入口主要取决于流速。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

19、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250m耐，可取吸入口径流速Vs=1.01.8m/s,在吸入口径大于250mm时，可取Vs=1.42.2m/s。吸入流速按下式确定。Ds=4Q;流速，流量与吸-Vs入口径的关系如表2-1。吸入口径(mm40506580100150200250单流速(m/s)1.3751.772.12.763.532.832.652.83级(nVh)6.2512.52550100180300500泵表2-1注：此表取自参考文献2已知流量Q=150iVh

20、,根据上表取吸入口流速Vs=3m/s,代入公式得:Ds=0.1283m4Q二4150；Ns-二36003中国石油大学胜利学院本科毕业设计(论文)为方便计算，取泵的吸入口径为130mm2.4.2 确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Dd=(10.7)Ds式中：Dd泵的排出口径，Ds泵的吸入口径根据该泵的特性，由于该泵的流量大，考虑排水管路的经济性取Dd=100mmDd=0.8Ds=0.8130mm=104mm故泵的进出口外形图如下:图2-3泵进出口

21、2.4.3 泵转速的确定.影响泵转速的因素: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；中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）3 .泵的转速受到汽蚀条件的限制，从汽蚀比转数公式5.62n、QC=一二NPSHr4式中：n泵的转速（r/min）Q泵流量（m/h）双吸泵取Q2可知：转速n和汽蚀基本参数NPSHr及C有确定的关系，如得不到满足，将发生汽蚀。二.泵的转速计算:选C=1150,NPSHr=2.10,Q=0.0416m3/s3CNPSHr45.62椁311502.1042475r/min5

22、.62.0.0208根据汽蚀要求，泵的转速应小于2475r/min,从实际选定的电机来看泵的转速应为2470r/min。故满足条件。计算比转数ns=3.65n3&=66由此可知这样的比转速不能达s33H4604到预定的要求修正得ns=3.65n3Q=60由故设计成双吸泵。H%2.5叶轮结构设计及主要尺寸计算2.5.1 叶轮的材料选择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中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）的强度。通常，用于叶轮的材料有

23、铸铁，青铜铸件，不锈钢，铭钢等。当叶轮圆周速度超过30m/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HT200Z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乍为原材料，热处理采用退火，许用应力为&25-35MR2.5.2 叶轮结构型式的确定叶轮

24、一般可分为单吸式和双吸式两种。单吸式叶轮为单边吸水叶轮前盖板不对称，双吸式叶轮为双边吸水前盖板对称。一般大流量离心泵多采用双吸式叶轮。如图：图2-4叶轮叶轮按形状可分为闭式，开式，半毕式。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。10中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）图2-5叶轮构造图1.轮毂2.前盖板3.后盖板4.叶片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d2或叶片出口角外的理论计算。此处叶轮的计算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。2.5.3 叶轮轮毂直径dh的计算图2-6叶

25、轮示意图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11中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）够的强度，通常dh=（1.21.4乩，在满足轮毂结构强度的条件下，尽量减小金，则有利于改善流动条件取！=500105Pa-Mn211.1轴直径di=33.:5=0.0276m=27.6mm：28mm-0.2I.I0.2500105根据叶轮轮毂直径应取1.21.4倍的轴直径，根据设计要求，取叶轮所在的轴的直径为28mm,所以dh=1.3父28=36.4mm。取dh=40mm2.5.4 叶轮进口直径Dj的计算以Do为直径的圆面积等于叶轮进口去掉轮毂的有效面积，即2Do按下式确定DO二D

26、j-dh-4一4Do=KoQDj=ydO+dhnQ式中：q泵流量（m/s）对双吸泵取Q；2n泵转速（r/min）Ko系数，根据统计资料选取兼顾效率和汽蚀Ko=4.04.5=4.11503600224700.081m=81mmDj=DOd=V812402：90mm取Dj-90mm12中国石油大学胜利学院本科毕业设计(论文)1=9.359.6,D2=9.3 叶轮外径的计250.2-256.4mm取D2=252mm2.5.6 叶轮出口宽度的计算55nnsVQ660下I150b2=(0.640.7)13-=(0.640.7),黑21100)Yn1100，33

27、600x2470二(10.411.4mm因为两个叶轮设计在一起，所以叶轮出口宽度b2=22mm2.5.7叶轮强度计算一、叶片厚度计算根据叶片工作面和背面的压力差，可近似得出下面计算叶片厚度的公式：八H60S=AD2-=2.5mm式中：H泵的扬程Z叶片数D2叶轮外径A系数，与比转数和材料有关，查文献2表19-9取A=3.1根据实际情况和铸造工艺要求取S=4mm为合适。叶轮基本设计图如下13中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）图2-7叶轮二、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，叶轮简图如上图2-7所示。1 .叶轮外径：D2=0.252m2 .

28、材料密度：P=7800Kg/m33 .叶轮简图：Dx=0.09m切=P=55000=260.5rad/sMn211.14 .叶轮出口圆周速度U2的值按下式计算：U2=Ku2.2gH=1.03.29.860=35.3m/s式中：Ku2出口圆周速度系数根据比转数查叶片泵设计手册图5-3得KU2=1.035 .在dj和Dx处的应力近似用下式计算：二二0.825：%；=0.825780040.3214中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）=10451KPa二LT-4800040000KPa6 .按等强度设计盖板，盖板任意直径处的厚度Dx按下式计算一囱D*|ej780026020.25220.092|

29、=0.0042.71828-2541074二4mm式中：材料密度（Kg/m3）h】一一许用应力对钢b=,对铸铁b=。3- 45-6二s材料的屈服强度Pa入一一材料的抗拉强度Pa该盖板符合要求三、轮毂强度计算1 .叶轮轮毂和轴配合的选择对一般离心泵，叶轮和轴是采用过盈配合，为了使轮毂和轴的配合不松动，运转时离心力产生的变形应小于轴与轮毂配合的最小公盈。离心力在轮毂中产生的应力亦可用下式计算，即22二=0.825u=0.825780040.3=10451KPa轴与轮毂的配合：孔。奇必轴黑59最大间隙：；max=0.059mm15中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）最小间隙：，min=0.018

30、mm-DeE104510000.0459128109=0.0036mmD=0.0036mm：二0.018mm式中：De轮毂平均直径E材料的弹性模量2.轮毂强度计算轮毂中的应力为装配应力（有过盈时）和停泵后轮毂和轴心温差应力之和温差应力：:2HtE=11.110206109=45732KPa安全系数：n=口240000=5.25.n5457322.6轴的设计计算2.6.1 扭矩的计算轴按悬臂梁简化其受力情况如图5.3所示P1.2P1.245Mn=9550=9550=9550=198.2Nmnn2970式中：Mn扭矩（Nm）PC计算功率取Pc=1.2P2.6.2根据扭矩计算泵轴直径的计算d=3Mn

31、=3198.20.2!0.2500105=0.0245m式中：材料的许用切应力（Pa）查文献2表7-12取1-500105Pa16中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）现取泵轴的最小轴径取d1=30mm,泵轴的最大尺寸取90mm。泵轴设计如下图：图2-8泵轴2.6.3 画出轴的受力简图如图2-9所示FR3Fri轴受力简图XFr3Fri水平面受力FR3FriFqFR3垂直面受力Fri图2-9叶轮的左边用螺母锁紧，右边用轴套定位。轴套内径取45mmt卜径取17中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）60mm如图:图2-10轴套2.6.4 轴的强度计算(1)叶轮所受径向力的计算F=9.81KrHD

32、2B2103(N)式中：H泵扬程H=60mD2叶轮外径D2=252mm=0.252mB2包括盖板白叶轮出口宽度(m)B2=20.0050.022-0.032mKr试验系数查文献2图17-30取Kr=0.02则F=9.81KrHD2B2103N=9.810.02600.3060032103N=150N(2)叶轮所受径向不平衡离心力的计算Fc-1.129.810Gcn2R-10.9810第Gcn2R(N)18中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）式中：Gc最大半径处白残余不平衡质量(g)取Gc=3gR叶轮白最大半径(mm)R=126mm则Fc=10.9810Gcn2R=10,9810，32900

33、2126N=42.38Ncc(3)水平总、的受力:Fr=FFc=15042.38N=192.38NR3c垂直总的受力：FR3=FFC=15042.38N=192.38N(4)计算水平面支承反力：FR1=Fr3Fq-192.38706N-898.38N计算垂直面支承反力：Fr1=Fr3=192.38N(5)计算水平面弯矩：_,_MDH=283Fr3=283192.38Nmm=54443.54Nmm如图5,4所示计算垂直面弯矩：Mdv-283FR3=283192.38Nmm-54443.54Nmm如图5.4所示(6)计算合成弯矩：M=mDhMDv=254443.542Nmm=76994.8Nmm如

34、图5.4所示(7)计算当量弯矩查口表2-7由插入法得t1b-213.30b=101.3t4b-5919中国石油大学胜利学院本科毕业设计(论文)化I:0.6二0bI叶轮中线截面处:MC=:T2=0.6211100Nmm=126660Nmm电动机第一轴承处:MD=M2=T2=.76994.820.62111002Nmm=148226Nmm(8)校核轴径不皿以盛沙不以MC-126660叶轮中线截面处：d1=3f3=3*=27.8mm45mm丫0.1卜00.159电动机第一轴承处:=29.3mm:55mm“一Md31482262-0.1!二b厂0.159轴的截面形状是影响轴刚度的重要因素，当实心轴为外

35、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，轴的强度提高到实心轴强度的6.5倍，刚度提高到实心轴刚度的13倍，则该空心轴符合要求。20中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）2.6.5轴的弯矩图水平面弯矩图54443.5454443.54垂直面弯矩图图2-112.6.6轴整体结构图图2-12泵轴2.7压出室和吸入室的水力设计2.7.1 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21中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）叶轮或管路系统的损失。3 .消除液体流出叶

36、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。4 .7.2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V33相等且为：V3=K32gH式中：K3速度系数查2图8-10当ns=80时，K3=0.48sH泵的扬程H-60m代入上式V3=0.4829.86048

37、.8ms根据ns=60取涡室隔舌安放角%=15=,共分8个断面，通过最大断面8的流量为:Q8360-oQ360360-15330.045m/s=0.043m/s3608断面的面积为:Q80.0432m18.8=0.0023m2-23cm222中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）其余各断面面积按下式计算:中F：=F88式中：断面包角各断面面积计算见下表2-2断面12345678包角中31560105150195240285330回积“(cm)14.27.310.513.616.719.923表2-22.7.3涡室进口宽度b3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，

38、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：b3=B20.05D2=300.05252mm=42.6mm式中：B2包括前后盖板的叶轮出口宽度B2=4222=30mmD2叶轮外径实际绘型时b3-44mm2.8吸入室的选择2.8.1 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23中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）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。

39、2.8.2 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，液体在叶轮进口能得到均匀的速度，液体在吸入室水力损失很小，汽蚀性能也较好。24中国石油大学胜利学

40、院本科毕业设计（论文）第三章泵的轴封设计计算3.1 常用的轴封结构及其特点3.1.1 常用的轴封结构旋转的泵轴和固定的泵体间的密封简称轴封。轴封的作用主要是防止高压液体从泵中漏出和防止空气进入泵内。尽管轴封在离心泵中所占的位置不大，但泵是否能正常运行，却和轴封密切有关。如果轴封选用不当，不但在运转中需要经常维修，漏损很多被输送的液体，而且可能由于漏出的易燃，易爆和有毒液体引起火灾，爆炸和中毒事故。后果不堪设想。因此，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。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

41、。经验表明，离心泵在运行时所产生的问题大部分是材料选用问题，主要零部件的选择问题和制造精度问题。对耐磨蚀泵运行中的事故进行分析表明。纯属泵方面的问题仅占事故中的10.6%,其他都属于选用问题，因此可见，正确地选用离心泵主要零部件是保证正常运行的重要条件。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，另一方面，随着技术的发展，高温，高压，高速泵所占比重逐年增大。经验表明，泵的温度越高、压力越高、轴封、润滑和冷却问题也越显得重要。3.1.2 轴封结构的特点有骨架的橡胶密封的结构特点是结构简单，体积小，密封效果比较显著；缺点是密封碗内孔尺寸容易超差。25中国石油大

42、学胜利学院本科毕业设计（论文）软填料密封结构特点是比较简单成本低，缺点是密封状态不稳定，泄漏量很大，使用寿命短。机械密封的特点是机械密封可靠，在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100;机械密封使用寿命长；摩擦功率消耗小机械密封的摩擦功率仅为软填料密封的10险50%轴或轴套基本上不受摩损；维修周期长端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修；抗振性好对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；适用范围广机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。但其缺点有：机械密封结构较复杂，对制造加

43、工要求高；机械密封安装与更换比较麻烦，并要求工人有一定的安装技术水平；发生偶然性事故时，机械密封处理较困难；机械密封一次性投资高。本泵的轴封机构采用机械密封，如下图所示：图3-1轴封26中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）3.2 机械密封的概念组成及其工作原理3.2.1 机械密封的基本概念：机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。补偿环的辅助密封为金属波纹管的称为波纹管机械密封。3.2.2 机械密封的组成：主要有以下四类部件。a.主要密封件：动环和静环；b.辅助密封件：密封圈；c.

44、压紧件：弹簧、推环；d.传动件：弹箕座及键或固定螺钉。其结构如下图所示：l一紧定螺钉；2弹簧座；3-弹簧；4推环；5一动环密封圈；6一动环；7静环;8静环密封圈；9-防转销图3-2机械密封3.2.3 机械密封的工作原理机械密封又称端面密封（MechanicalSeal）,是旋转轴用动密封。机械密封是靠一对或几对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持接合并配以辅助密封而达到的阻漏的轴封装置c27中国石油大学胜利学院本科毕业设计(论文)3.3 机械密封的计算3.3.1 端面比压的计算和弹簧比压的选择密封环接触端面平均压力Pp=PL=0.340.5017MPap密封环

45、接触端面液膜推开力R=(D22-D12)Pp=1090N4 p总的弹簧力Fs=D22-D12Ps=1283N4密封腔内介质作用力Fl=D22-d02PL-3209N动环所受的合力F=FLFs-R=3209128340902402端面比压PC=F=0.5MPac二224D22-D12dg轴径；mmDi密封环接触端面内径；mmD2密封环接触端面外径；mmpL密封腔介质压力；MPaps弹簧比压；MPa根据密封型式，介质与条件可选取ps=0.2MPa经计算可知由它确定的PC在0.30.6范围内，满足条件。3.3.3 机械密封型号的选择根据轴径的大小和泵的工作情况该泵机械密封选用1527型机械密封，此机械密封件内装、单端面、单弹簧、非平衡型、并圈弹簧传动，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。28中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）图3-31527型机械密封1 .结构特点：内装、单端面、单弹簧、非平衡型、并圈弹簧传动2 .应用范围温度：-20204C压力：1Mpa线速度：3000r/min介质：油类、水和一般腐蚀性液体1527机械密封的安装尺寸如下表3-1所示型号MODELDD1D2D3LL11527-909011410511574.315.7表3-13.3.4 机械密封的材料选择例表3-2