【正文】 目錄第一章 引言 1 離心泵的發(fā)展前景 1 各種離心泵的的工作環(huán)境 1第二章 泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 3 4 泵汽蝕余量的計算方法 4 泵的基本參數(shù)的確定 5 5 確定泵的出口直徑 6 6 葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計及主要尺寸計算 7 7 葉輪結(jié)構(gòu)型式的確定 8 8 葉輪進口直徑的計算 9 葉輪外徑的計算 10 葉輪出口寬度的計算 10 葉片數(shù)的計算和選擇 11 12 葉輪進口速度 12 葉輪出口速度 14 葉輪強度計算 14 軸的設(shè)計計算 17 扭矩的計算 17 根據(jù)扭矩計算泵軸直徑的計算 18 18 軸的強度計算 18 軸的彎矩圖 21 殼體壁厚計算 21 壓出室和吸入室的水力設(shè)計 22 壓出室的水力設(shè)計 22 渦形體的各斷面面積 22 舌角的計算 24 渦室進口寬度 24 基圓直徑 25 吸入室的選擇 25 吸入室的作用 25 吸入室的分類 25第三章 泵的軸封設(shè)計計算 26 常用的軸封結(jié)構(gòu)及其特點 26 26 軸封結(jié)構(gòu)的特點 26 27 機械密封的基本概念： 27： 27 機械密封的計算 27 27 機械密封摩擦功率 28 機械密封型號的選擇 29 30致謝 31參考文獻 32英語翻譯 33中文翻譯 41第一章 引言 離心泵的發(fā)展前景泵在國內(nèi)是應(yīng)用相當廣泛的能用機械產(chǎn)品，不管是農(nóng)業(yè)機械，還是工業(yè)機械，應(yīng)用都很普通。正是因為泵的應(yīng)用范圍很廣，所以中國每年泵類產(chǎn)品的產(chǎn)值在400億以下，其中全國發(fā)電量的20%25%都要消耗在泵類產(chǎn)品上，全國泵類企業(yè)已達6000 家以上。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人民生活水平的提高，農(nóng)村工業(yè)化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化越來越普遍，越來越多的泵類產(chǎn)品將大批量擁入農(nóng)村市場。隨著泵業(yè)企業(yè)的增多，競爭力 越來越大，將來泵類產(chǎn)品的高科技技術(shù)，優(yōu)秀的售后服務(wù)將成為最有力的競爭手段。做好泵類企業(yè)的廣告宣傳，充分利用可利用的一切資源，特別是網(wǎng)絡(luò)資源，讓更多的用戶了解自己的產(chǎn) 品，讓更多的人有機會接觸自己的產(chǎn)品，泵類行業(yè)的前景發(fā)展還是一片光明的。 各種離心泵的的工作環(huán)境 泵是把原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液體能量的機器。泵用來增加液體的位能、壓能、,對液體做功,使其能量增加,從而使需要數(shù)量的液體,由吸水池經(jīng)泵的過流部件輸送到要求的高度或要求壓力的地方。離心泵的主要工作性能參數(shù)有流量Q,揚程H,轉(zhuǎn)速 n, 功率P,效率,汽蝕余量等. 泵的結(jié)構(gòu)型式有很多，例如單吸單級泵，兩極懸臂泵，雙吸單級泵，分段式多級泵，渦殼式多級泵深井泵，潛水電泵等。單吸單級泵的用途很多一般流量在揚程在范圍內(nèi)都用這種泵。軸封機構(gòu)可以采用機械密封，也可以采用填料密封和浮動密封。兩級懸臂泵用于單級懸臂泵不滿足要求，而采用多級泵的級數(shù)又較少時。這種泵的揚程范圍為流量為。分段式多吸泵實際上等于將幾個葉輪裝在一根軸上，串聯(lián)的工作所以其揚程一般較高。它的流量一般在，揚程在范圍內(nèi)。采用螺旋形壓出室的泵叫做渦殼式多級泵。這種泵一般用與流量較大揚程較高的城市供水，礦山排水和輸油管線等，這種泵的揚程范圍為，流量為如果要把深井的水提到地上來，一般采用深井泵。其使用電機一般為立式電機。其井徑一般在范圍內(nèi)，泵的流量為，揚程為。雙吸單級泵在 工業(yè)和農(nóng)業(yè)各部門使用也較廣，它實際上是等于將兩個相同的葉輪背靠背的裝在一根軸上并聯(lián)的工作，這種泵不但流量較大，而且能平衡軸向力，其流量在，揚程在范圍內(nèi)。軸封機構(gòu)可用機械密封，填料密封等，一般用機械密封。而且它能提高泵的總效率。 泵在國內(nèi)是應(yīng)用相當廣泛的能用機械產(chǎn)品，不管是農(nóng)業(yè)機械，還是工業(yè)機械，應(yīng)用都很普遍?；居猛局饕脕磔斔鸵后w，包括水，油，乳化液，液態(tài)金屬等，也可以輸送液體、氣體混合物。 本課題要采用流量為，揚程為， 的主要參數(shù)同時要使泵有較高的效率，綜和比較各種泵的使用環(huán)境和流量揚程范圍選用單級雙吸式離心泵。 第二章 泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計 水力效率按下式計算式中：——泵流量（m3/s）雙吸泵取 ——泵的轉(zhuǎn)速（r/min） 容積效率可按下式計算該容積效率為只考慮葉輪前密封環(huán)的泄漏的值,對于有平衡孔、級間泄漏和平衡盤泄漏的情況,容積效率還要相應(yīng)降低。則 泵的總效率 泵的理論揚程 泵的理論流量 泵的軸功率原動機功率式中: ——余量系數(shù) 查【《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊》關(guān)醒凡編著】 表710取=(原動機為電動機)——傳動效率 查【《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊》關(guān)醒凡編著】 表711取(直聯(lián))所以選擇45Kw的電動機可滿足要求,查【《機械零件手冊》吳宗澤主編】選擇電動機的型號為Y2252 泵汽蝕余量的計算方法汽蝕余量對于泵的設(shè)計、試驗和使用都是十分重要的汽蝕基本參數(shù)。設(shè)計泵時根據(jù)對汽蝕性能的要求設(shè)計泵,如果給定了具體的使用條件,則設(shè)計泵的汽蝕余量必須小于按使用條件確定的裝置汽蝕余量。欲提高泵的汽蝕性能,應(yīng)盡量減小。——裝置汽蝕余量又叫有效的汽蝕余量?！闷g余量又叫必需的汽蝕余量,是規(guī)定泵要達到的。汽蝕余量必需滿足如下關(guān)系:泵汽蝕余量的計算: 式中: ——托馬汽蝕系數(shù)； ——泵最高效率點下的泵單級揚程； ——最高效率點下的泵汽蝕余量。根據(jù)【《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊》關(guān)醒凡編著，宇航出版社?！?查圖47取=所以 泵的基本參數(shù)的確定泵進口直徑也叫泵吸入口徑,。泵的進口流速一般為3m/s左右，從制造經(jīng)濟行考慮，大型泵的流速取大些，以減小泵體積，提高過流能力。從提高抗汽蝕性能考慮，應(yīng)取較大的進口直徑，以減小流速。常用的泵吸入口徑，流量和流速的關(guān)系如圖所示。對抗汽蝕性能要求高的泵，在吸入口徑小于250mm時，可取吸入口徑流速，在吸入口徑大于250mm時，可取。吸入流速按下式確定。 ；流速。吸入口徑（mm）40506580100150200250單級泵流速（m/s）流量（m3/h）2550100180300500注：此表取自【《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊》關(guān)醒凡編著，宇航出版社?！咳∥肟诹魉?，代入公式得：取泵的吸入口徑為150mm。 確定泵的出口直徑 泵出口直徑也叫泵排出口徑，是指泵排出法蘭處管的的內(nèi)徑。對于低揚程泵，排出口徑可與吸入口徑相同；對于高揚程泵，為減小泵的體積和排出管路直徑，可取排出口徑小于吸入口徑，一般取 式中：——泵的排出口徑 ——泵的吸入口徑根據(jù)該泵的特性，由于該泵的流量大，考慮排水管路的經(jīng)濟性取 ：，泵的體積越小，重量越輕，據(jù)此應(yīng)選擇盡量高的轉(zhuǎn)速；，而比轉(zhuǎn)數(shù)和效率有關(guān)，所以轉(zhuǎn)速應(yīng)該和比轉(zhuǎn)數(shù)結(jié)合起來確定；，從汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)公式 式中： ——泵的轉(zhuǎn)速（r/min） ——泵流量（m3/s）雙吸泵取可知：轉(zhuǎn)速和汽蝕基本參數(shù)及有確定的關(guān)系，如得不到滿足，將發(fā)生汽蝕。二．泵的轉(zhuǎn)速計算：選 ,，則 根據(jù)汽蝕要求，泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)小于，從實際選定的電機來看泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)為。故滿足條件。計算比轉(zhuǎn)數(shù)由此可知這樣的比轉(zhuǎn)速不能達到預(yù)定的要求修正得由故設(shè)計成雙吸泵。 葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計及主要尺寸計算葉輪是離心泵傳遞能量的主要部件，通過它把電能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能和動能，因此，要求葉輪具有足夠的機械強度和完好的葉片形狀，在材料上，除了考慮介質(zhì)腐蝕，磨損外，由于它是旋轉(zhuǎn)部件，故還應(yīng)考慮離心力作用下的強度。通常，用于葉輪的材料有鑄鐵，青銅鑄件，不銹鋼，鉻鋼等。當葉輪圓周速度超過30m/s，考慮鑄鐵強度不能承受這樣大的離心力的作用，則需改用青銅作材料，由于本設(shè)計泵屬于中小型泵，其圓周速度遠小于30m/s，在考慮到材料來源的難易，鑄造上的方便與否，同時考慮到泵的效率和抗汽蝕性能的要求，故選灰口鑄鐵，雖然它的強度不高，但它的生產(chǎn)工藝簡單，價格低廉，易于熔化，澆鑄性能好，冷凝的收縮性小，而且，其切削性能好，便于加工，減振性好，可以減輕由于水力沖擊造成的振動，而HT200又是在灰口鑄鐵中這些性能更為突出的，所以，本設(shè)計中葉輪的材料選用HT200作為原材料，熱處理采用退火，許用應(yīng)力為[amp。]2535MPa 葉輪結(jié)構(gòu)型式的確定葉輪一般可分為單吸式和雙吸式兩種。單吸式葉輪為單邊吸水葉輪前蓋板不對稱，雙吸式葉輪為雙邊吸水前蓋板對稱。一般大流量離心泵多采用雙吸式葉輪。葉輪按形狀可分為畢式，開式，半畢式。本設(shè)計選用閉式葉輪。閉式葉輪由前蓋板，后蓋板，葉片和輪轂組成。葉輪主要尺寸的確定有三種方法：相似換算法、速度系數(shù)法、葉輪外徑或葉片出口角的理論計算。此處葉輪的計算采用速度系數(shù)法設(shè)計，速度系數(shù)法是建立在一系列相似泵基礎(chǔ)上的設(shè)計，利用統(tǒng)計系數(shù)計算過流部件的個部分尺寸。 葉輪輪轂直徑必須保證軸孔在開鍵槽之后有一定的厚度，使輪轂具有足夠的強度，通常，在滿足輪轂結(jié)構(gòu)強度的條件下，盡量減小，則有利于改善流動條件。取軸直徑～，根據(jù)設(shè)計要求，取葉輪所在的軸的直徑為45，所以。取 葉輪進口直徑的計算以為直徑的圓面積等于葉輪進口去掉輪轂的有效面積，即。按下式確定 式中：——泵流量（m3/s）對雙吸泵?。弧棉D(zhuǎn)速（）——系數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計資料選取兼顧效率和汽蝕 取 葉輪外徑的計算 取 葉輪出口寬度的計算因為兩個葉輪設(shè)計在一起，所以葉輪出口寬度 葉片數(shù)的計算和選擇葉片數(shù)對泵的揚程、效率、汽蝕性能都有一定的影響。選擇葉片數(shù)，一方面考慮盡量減小葉片的排擠和表面的摩擦；另一方面又要使葉道有足夠的長度，以保證液流的穩(wěn)定性和葉片對液體的充分作用。葉輪葉片數(shù)：對于低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵葉輪，則式中： ——葉輪進口直徑——葉片進口直徑——葉輪外徑——葉片進口角 取——葉片出口角 取低比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪取大值通常采用葉片數(shù)，取該葉輪葉片數(shù)為6與假定值接近，不再進行計算。 葉輪進口速度進口分點半徑為式中: ——所分的流道數(shù) ——從軸線側(cè)算起欲求的流線序號如圖所示,中間的流線序號為,所分的流道則:(假定) 葉輪出口速度（由上述計算得） 2. 出口圓周速度3. 出口圓周分速度4. 無窮葉片數(shù)出口圓周分速度由軸面投影圖假設(shè),與假設(shè)相近. 葉輪強度計算一、蓋板強度計算蓋板中的應(yīng)力主要由離心力造成的，半徑越小的地方應(yīng)力越大，：：：： ：式中：——出口圓周速度系數(shù) 根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù)查《葉片泵設(shè)計手冊》圖53得:，蓋板任意直徑處的厚度按下式計算式中：——材料密度（） ——許用應(yīng)力 對鋼，對鑄鐵——材料的屈服強度——材料的抗拉強度該蓋板符合要求二、葉片厚度計算根據(jù)葉片工作面和背面的壓力差，可近似得出下面計算葉片厚度的公式：式中：——泵的揚程——葉片數(shù)——葉輪外徑A——系數(shù)，與比轉(zhuǎn)數(shù)和材料有關(guān)，查【《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊》關(guān)醒凡編著，宇航出版社。】表199取A=根據(jù)實際情況和鑄造工藝要求取為合適。三、輪轂強度計算對一般離心泵，葉輪和軸是采用過盈配合，為了使輪轂和軸的配合不松動，運轉(zhuǎn)時離心力產(chǎn)生的變形應(yīng)小于軸與輪轂配合的最小公盈。離心力在輪轂中產(chǎn)生的應(yīng)力亦可用下式計算，即軸與輪轂的配合：孔 軸最大間隙：最小間隙：式中：——輪轂平均直徑——材料的彈性模量輪轂中的應(yīng)力為裝配應(yīng)力（有過盈時）和停泵后輪轂和軸心溫差應(yīng)力之和溫差應(yīng)力：安全系數(shù)： 軸的設(shè)計計算 扭矩的計算式中: ——扭矩()——計算功率 取 根據(jù)扭矩計算泵軸直徑的計算式中: ——材料的許用切應(yīng)力() 查【《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊》關(guān)醒凡編著】 表712取現(xiàn)取泵軸的最小軸徑取,泵軸的最大尺寸取 葉輪的左邊用螺母鎖緊,右邊用軸套定位,軸套內(nèi)徑取45mm,外徑取60mm。 軸的強度計算（1）葉輪所受徑向力的計算()式中: ——泵揚程 ——葉輪外徑 ——包括蓋板的葉輪出口寬度() ——試驗系數(shù) 查【《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊》關(guān)醒凡編著】 圖1730取則 （2）葉輪所受徑向不平衡離心力的計算(N)式中: ——最大半徑處的殘余不平衡質(zhì)量(g)取——葉輪的最大半徑() 則（3）水平總的受力: 垂直總的受力: （4）計算水平面支承反力： 計算垂直面支承反力：（5）計算水平面彎矩： 計算垂直面彎矩： （6）計算合成彎矩： （7）計算當量彎矩查【《機械設(shè)計》吳宗澤主編】表27 由插入法得 葉輪中線截面處：電動機第一軸承處：（8）校核軸徑①葉輪中線截面處：②電動機第一軸承處： 軸的截面形狀是影響軸剛度的重要因素，當將實心軸改為外徑為原直徑的2倍的空心軸，并使空心軸的質(zhì)量為原實心軸質(zhì)量的2倍時，剛度提高到實心軸剛度的13倍，所以該空心軸符合要求。 軸的彎矩圖 殼體壁厚計算因渦殼幾何形狀復(fù)雜,且受力不均,故難以精確計算,