【正文】 Scq —— 渦室的當(dāng)量壁厚，可由下式計(jì)算： Scq=sn1545 ++ =++ = S= ScqHQ ? ][?H =?350360063? 250350 = 由于考慮渣槳泵的耐磨性，可以將渦室壁厚取為 10mm . 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核 軸的扭轉(zhuǎn)條件為： T? =TWT = nP? ? [? ]R Mpa 式中 T? —— 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（ Mpa） T —— 軸所受的扭矩（ Nm） WT —— 軸的抗扭截面系數(shù)（ mm3） N —— 軸的轉(zhuǎn)速 （ r/min） P —— 軸傳遞的功率（ Kw） d —— 計(jì)算截面處軸的直徑（ mm） 查 45 號(hào)鋼的許用應(yīng)力 [? ]R=30Mpa 則 T? =TWT = 1480?? = Mpa 30Mpa,所以泵軸滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的要 求。 1?? —— 彎曲疲勞極限， 1?? =275Mpa ?K —— 彎曲疲勞極限綜合影響系數(shù) B圖42 彎矩圖 圖43 扭矩圖 ?? —— 零件的有效應(yīng)力集中系數(shù)，查 得???K = ?? —— 零件的尺寸系數(shù) ?? —— 零件的表面質(zhì)量系數(shù)，查得 ?? = ?? —— 零件的強(qiáng)度系數(shù)，查得 ?? = 則 ?K = ?? —— 零件受循環(huán)彎曲應(yīng)力 特性，對(duì)與碳鋼 ?? =～，此處取 ?? —— 應(yīng)力副， ?? = m? —— 平均應(yīng)力，對(duì)稱循環(huán) m? =0 計(jì)算得 ?S = 對(duì)于 ?S =mK ??????? ??1 式中 1?? —— 扭轉(zhuǎn)疲勞極限，為 155Mpa ?K =??? ??? 1( ? 1)q?1 在剪切情況下，查得???? =， ?? =， q? = 帶入上式計(jì)算得： ?K = 式中 ?? —— 試件循環(huán)切應(yīng)力時(shí)的材料的特性， ?? = ?? ?? —— 剪切應(yīng)力副 ,?? = m? 平均應(yīng)力， m? = 計(jì)算得： ?S = 計(jì)算安全系數(shù)： ?cS =22 ??? ?SS SS ?? =15? S= 所以滿足疲勞強(qiáng)度要求。 T=7200 公斤 ?厘米。但是，如果泵其他零件不能正常工作，就是過(guò)流部件設(shè)計(jì)得再好，材料選用的再好，也不能保證泵的性能和壽命，經(jīng)驗(yàn)表明，泵在運(yùn)行中所產(chǎn)生的問(wèn)題大部分是材料的選用問(wèn)題以及主要零部件的選擇問(wèn)題和精度問(wèn)題。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，泵的品種越來(lái)越多，如果不努力提高離心泵零部件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化程度，就會(huì)使零部件的種類(lèi)越來(lái)越多，批量相對(duì)的越來(lái)越小，這就造成了生產(chǎn)管理的混亂，限制了勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高，而且給使用和維護(hù)也帶來(lái)了很大的困難。因此，在設(shè)計(jì)離心泵時(shí)，應(yīng)盡可能按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選用通用標(biāo)準(zhǔn)零部件。 離心泵 常用的軸封結(jié)構(gòu)有：有骨架的橡膠密封，填料密封，機(jī)械密封和浮動(dòng)環(huán)密封。 常用的填料 用石墨或黃油浸透的棉織填料，用于低壓離心泵輸送常溫清水，小于 40oC 石墨浸透的石棉填料，在中等溫度及壓力下使用。 填料壓蓋厚度 a（毫米） a=（ ～ 1） d＇ 計(jì)算得 a=10mm 式中 d＇ —— 填料壓蓋螺栓直徑 baHhSd D圖 6 — 1 填料密封安裝技術(shù)要求 填料密封安裝技術(shù)要求 切割填料時(shí)，最好將它繞在軸或軸套外徑相同的圓棒上切割，以保證尺寸準(zhǔn)確和切口平行、整齊、無(wú)松散的石棉線頭、并成30o角。 為保證填料函的密封性能，對(duì)填料函應(yīng)進(jìn)行水封，一般用自來(lái)水或從泵吐出口引水即可，如果輸送的是衣帽間高壓油品，則 密封液體應(yīng)該用常溫中性密封油，每個(gè)填料函的密封油量一般為～ 米 3時(shí)，密封油壓力應(yīng)比所在側(cè)填料函前的壓力高 ～ 公斤 /厘米 2。 總的來(lái)說(shuō)，滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)缺點(diǎn)，所以逐漸在各種機(jī)器中廣泛采用。如果轉(zhuǎn)速較高，功率較大或被輸送液體的 溫度超過(guò) 80oC時(shí)，一般用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。 裝軸承處的軸表面最好進(jìn)行淬火處理，以避免拆卸時(shí)將軸擦傷。潤(rùn)滑油一般采用 20號(hào)機(jī)油。 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的注意事項(xiàng) 泵應(yīng)安放在牢固的基礎(chǔ)上，以承受泵的全部重量消除震動(dòng)，擰緊全部地腳螺栓。 管路和閥門(mén)應(yīng)分別支撐，進(jìn)出水管要有 支架，以免將管路的重量都?jí)涸诒蒙?，出水管與水泵間應(yīng)裝閘閥，內(nèi)徑不得小于管子內(nèi)徑，垂直輸送時(shí)應(yīng)加止回閥（水平輸送時(shí)有無(wú)均可），在泵的進(jìn)水管處應(yīng)裝配一段可拆卸的短管，其長(zhǎng)度應(yīng)足以拆開(kāi)泵殼和更換易損件，便于泵的檢修。當(dāng)填料箱上裝有 常壓水冷卻水管管接頭時(shí)，應(yīng)接通水管引入常壓冷卻水。定期檢查軸承組件運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，開(kāi)始時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)若軸襯發(fā)熱，則可停泵待軸襯冷卻后再次進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，若軸襯仍嚴(yán)重發(fā)熱，溫度持續(xù)上升，則須拆檢軸襯組件，檢查原因。 維護(hù)和保養(yǎng) 軸封的維護(hù) 背葉片在軸封時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查常壓冷卻水管中是否始終保持一定水量通過(guò)，采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑的應(yīng)定期往油杯注油，以潤(rùn)滑其停車(chē)密封的填料。泵性能隨著葉輪與護(hù)板間隙的增大而發(fā)生變化，效率有所降低，故應(yīng)及時(shí)調(diào)整葉輪與前護(hù)板的間隙，以保持泵能在高效率的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)泵磨損到不能滿足系統(tǒng)需要時(shí)，應(yīng)更換易損件。 在可能的情況下，應(yīng)在泵輸送渣漿泵前用清水啟動(dòng)泵，打開(kāi)進(jìn)水管閥門(mén)，開(kāi)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，檢查進(jìn)出口壓力和流量，檢查填料處泄露量，若填料發(fā)熱，可先松填料壓蓋螺栓，使泄露量大些，待填料與軸跑合后再調(diào)節(jié)泄露量至規(guī)定值。管子應(yīng)無(wú)漏氣現(xiàn)象，法蘭連要嚴(yán)密，防止空氣進(jìn)入。 檢查電機(jī)轉(zhuǎn)向，要保證泵按泵殼上所標(biāo)出的箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)，注意不允許反向轉(zhuǎn)動(dòng)，否則葉輪螺紋會(huì)脫扣，以致造成泵的損壞。 第 6 章 渣漿泵裝配及運(yùn)轉(zhuǎn)的注意事項(xiàng) 裝配時(shí)的注意事項(xiàng) 裝配時(shí)用油煮預(yù)熱軸襯，溫度不允許超過(guò) 100oc ,軸襯內(nèi)圈必須緊靠軸肩，軸襯采用脂潤(rùn)滑時(shí)，注意在裝配時(shí)加入適量的軸襯潤(rùn)滑脂，軸襯潤(rùn)滑脂采用鋰基潤(rùn)滑脂 2 號(hào)或者 3號(hào)。 與外圈配合的軸承體可采用過(guò)渡配合。 滾動(dòng)軸承安裝時(shí)的問(wèn)題 與內(nèi)圈一起旋轉(zhuǎn)的軸，一般采用過(guò)盈配合。 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑及軸承結(jié)構(gòu) 滾動(dòng)軸承是否能正常工作與軸承潤(rùn)滑情況密切相關(guān)。根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)的不同，可分為滾動(dòng)軸承及滑動(dòng)軸承兩大類(lèi)。 在安裝時(shí)應(yīng)注意使填料環(huán)對(duì)準(zhǔn)水封孔，以免填料堵死水封孔，使水封失去作用。 金 屬箔包石棉芯子填料，適用于輸送石油產(chǎn)品和水，允許工作壓力為 25 Mpa， 最高溫度為 400oC ，設(shè)計(jì)時(shí)選用石墨浸透的石棉填料作為密封材料。填料密封的合理泄露是：液體從填料函中滲漏出來(lái)，成滴狀，每分鐘潺潺量為 60 滴左右。高溫、高壓、高速泵所占泵的行業(yè)的比重逐年增大，經(jīng)驗(yàn)表明，泵的溫度越高，壓力越大，軸封，潤(rùn)滑和冷卻問(wèn)題也顯得重要。以 F 型的耐腐蝕性泵為例，共有 30 個(gè)型號(hào)，但只有 6 個(gè)托架，即平均 5 個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品公用一個(gè)托架。由此可見(jiàn)，正確的 選用泵主要零部件是保證泵正常運(yùn)行的重要條件。 鍵的擠壓切應(yīng)力的計(jì)算 擠壓可以 按下式計(jì)算得 ： M? [ p? ] 式中 h — 鍵高（ mm） [ p? ] —— 許用擠壓應(yīng)力（公斤 /厘米 2），可取鑄鐵的許用擠壓 應(yīng)力， [ p? ]=1100 公斤 /厘米 2 l —— 鍵長(zhǎng) M —— 鍵的傳遞扭矩（公斤 ?厘米） 計(jì)算得： T=3600 公斤 ?厘米， M=? 3600 所以鍵滿足擠壓應(yīng)力要求。 軸的剛度校核計(jì)算 軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角 ? 來(lái)表示，階梯軸的轉(zhuǎn)角為： ? =?104 LG1 ??zi iiiIplT1 式中 Ti —— 軸所受的扭矩 (N?mm) G — — 軸 的 材 料 剪 切 彈 性 模 量 (Mpa) 對(duì) 于 剛 才G=?108Mpa Ip —— 軸截面的極慣性矩， mm4,對(duì)于圓軸 Ip= 4d? 階梯軸 L —— 階梯軸受扭矩作用的長(zhǎng)度 (mm) Z —— 階梯軸受扭矩作用的段數(shù) Ti , il —— 分別代表階梯軸第 i 項(xiàng)所受的扭矩和長(zhǎng)度 軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為： ? ? [? ] o/m 式中 [? ]—— 軸每米長(zhǎng)的允許扭轉(zhuǎn)角，一般為 ～ 1 o/m ? =?104 LG1 ??zi iiiIplT1 =8?106 故軸的剛度滿足要求。 T=?m ? T=?=?m 根據(jù)作出的總彎矩圖 4— 2和扭矩圖 4— 3，求出計(jì)算彎矩。所以，對(duì)吐出壓力大于 50（公斤 /厘米 2）的泵，很少采用鑄鐵泵體，一般采用高強(qiáng)度鑄鐵、鑄鐵或者是合金剛鑄造。 渦室壁厚的計(jì)算方法：渦室是離心泵中較大的零件，并承受高壓 液體作用。目前，鑄鐵的葉輪的最小葉片的厚度為 3 到 4 毫米，鑄鋼葉片的最小厚度為 5 到 6 毫米，葉片也不可以選擇的太厚，葉片太厚降低效率，惡化泵的汽蝕性能。在計(jì)算的過(guò)程中可以把葉輪簡(jiǎn)化為一個(gè)圓盤(pán)（即將葉片對(duì)葉輪概板的影響忽略不計(jì)）。在工作過(guò)程中，離心泵零件受外力的作用，使零件產(chǎn)生變形和破壞，而零件依靠自身的尺寸和材料性能來(lái)反抗變形和破壞。用背葉片平衡軸向力的公式同樣是如此，也是建立在 許多假設(shè)和經(jīng)驗(yàn)的公式上的，同樣不能精確的描述背葉片平衡軸向力的真實(shí)情況。該功率值與背葉片外徑的平方成正比，與背葉片的平均寬度成正比。第二種法是在后蓋板上加背葉片，當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，用背葉片減小葉輪和泵體間腔室內(nèi)的壓力。 在單級(jí)離心泵內(nèi)，通常采用下述兩種方法之一來(lái)減小或者是消除軸向推力，第一種方法是在單吸葉輪后蓋板上也設(shè)密封環(huán)，這樣在葉輪背面形成一個(gè)平衡室，室內(nèi)壓力通過(guò)后蓋板上的平衡孔或者專用的回水管與葉輪入口壓力平衡，平衡孔總面積或卸荷管斷面應(yīng)比密封環(huán)間隙面積大四倍。因此，必須設(shè)法平衡或者消除作用在葉輪上的軸向力，否則，它將使轉(zhuǎn)子竄動(dòng)甚至與固定零件接觸，造成零部件損壞，如果止推軸襯能可靠地受軸向推力，這將是最有效的解決方法。二是由于液體流入葉輪吸入口及從葉輪出口流出，其 速度大小及方向均不同，液體動(dòng)量的軸向分量發(fā)生了變化。 軸向力產(chǎn)生的原因是由于葉輪在液流內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，沿每個(gè)葉片的兩邊產(chǎn)生壓力差，所以，葉輪和液流產(chǎn)生力的相互作用。 離心泵是泵產(chǎn)品中及其重要的一種，約占各種泵的 70%，其作用范圍是相當(dāng)?shù)拇螅覒?yīng)用面較廣，既然泵在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著如此巨大的作用，那么保證泵的順暢運(yùn)行就顯得尤為重要了，但根據(jù)對(duì)離心泵的調(diào)查，離心泵故障停機(jī)檢修多半是由軸封失效和軸承損壞所至，而軸封和軸承壽命均與泵的軸向力的大小有密切的關(guān)系，因此，泵的軸向力的研究具有十分重要的價(jià)值，只有準(zhǔn)確的了解泵的軸向力的大小并掌握其變化規(guī)律，以致最終做到對(duì)軸向力大小的控制，才能恰當(dāng)?shù)倪x擇軸承和密封，使泵的運(yùn)行可靠性得以 提高，從而減少泵的故障停機(jī)檢修，延長(zhǎng)泵的壽命，提高泵的利用率，這無(wú)疑具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 在計(jì)算軸和軸承時(shí)，必須考慮作用在葉輪上徑向力，因?yàn)楸貌粫?huì)總是在設(shè)計(jì)流量下工作在起動(dòng)和停車(chē)時(shí)甚至要在流量下工作。流體從渦室前端流到渦室后斷的過(guò)程中，不斷受到撞擊，不斷增加壓力，致使渦室里壓力的分布曲線成為逐漸上升的形狀。 在設(shè)計(jì)流量時(shí)，渦室內(nèi)的流體流動(dòng)速度和流體流出葉輪的速度基本是一致的，因此從葉輪流出的流體能平順地流入渦室，所以在葉輪周?chē)黧w的流動(dòng)速度和壓力是分布均勻的，此時(shí)沒(méi)有徑向力，在小于設(shè)計(jì)流離時(shí)，渦室內(nèi)的流體流動(dòng)速度一定減慢。值得注意的是，陶瓷材料作為耐磨材料近年來(lái)獲得了廣泛的應(yīng)用。另外，液流中固體顆粒的含量增加時(shí)磨損也會(huì)增加。二是由于流道壁面附近的許多固體顆粒的長(zhǎng)期反復(fù)沖擊而造成的疲勞損傷。水泵中由于流體的機(jī)械作用而造成的磨損可以分為三類(lèi)：一是流體中所含固體顆粒的沖擊造成的摩擦損傷，二是汽蝕損傷，三是損傷和腐蝕共同作用而造成的損傷。為了保證泵的性能，隨著要求輸送濃度的增加，護(hù)套斷面的尺 寸應(yīng) 加大，以減小護(hù)套的流速和阻力，如果護(hù)套的寬度不變，需要加大徑向尺寸，加大量又所輸送的渣漿性質(zhì)定，渣漿的腐蝕性越強(qiáng)，徑向尺寸越大，反之越小。 圖 2— 2 泵體斷面圖 螺旋形渦室斷面尺寸標(biāo)注法： 圖 2— 3 螺旋形渦室斷面 （ 6） 護(hù)套的設(shè)計(jì) 護(hù)套的 斷面形狀：由于葉輪出口處較寬、前后蓋板厚度較大，加之有背葉片，也就決定了護(hù)套的進(jìn)口寬度較大。 作擴(kuò)散管部分。 在軸面上依次作出第 Ⅶ 、 Ⅵ 、 Ⅴ 、 Ⅳ 、 Ⅲ 、 Ⅱ 、 Ⅰ 斷面，方法同上，在作圖時(shí)應(yīng)使渦室各斷面的徑向高度和修圓的半徑有規(guī)律的變化 。 做出軸面圖的寬度，并以此寬度作梯形，使等腰 梯形面積大于 VⅧ 斷面面積。 （ 5） 螺旋形渦室的繪圖 計(jì)算完以上的尺寸后，就可以繪制圖紙了，在繪型時(shí)，既要考慮計(jì)算時(shí)所選定的尺寸，又要考慮結(jié)構(gòu)安排的可能性。 （ 3） 隔舌安放角的設(shè)計(jì)： 隔舌不僅對(duì)泵的性能，而且對(duì)護(hù)套的抗磨性有顯著的影響。 （ 5）背葉片的寬度： 背葉片的寬度取 6mm 。 （ 2）背葉片的片