【正文】 計(jì)的高速旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片帶動(dòng)水轉(zhuǎn)動(dòng)將水甩出從而達(dá)到輸送的目的。啟動(dòng)后，葉輪由軸帶動(dòng)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片間的液體也必須隨著轉(zhuǎn)動(dòng)?？梢?，只要葉輪不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，液體便會(huì)不斷地被吸入和排出。葉輪上的內(nèi)外表面要求光滑，以減少水流的摩擦損失。（3）軸流式葉輪液體流動(dòng)的方向與軸線平行的。（2）敞開式葉輪。泵殼多做成蝸殼形狀，故又稱蝸殼。離心泵泵軸工作時(shí)要以一定的轉(zhuǎn)速作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，承受較大的彎矩和轉(zhuǎn)矩。5）密封裝置：為了保泵的正常工作，應(yīng)防止液體外露和內(nèi)漏，或外界空氣吸入泵內(nèi)，因此必須在葉輪和泵殼間、軸與殼體間裝有密封裝置，最常見的密封裝置由填料密 第三章 泵主要設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)方案確定 設(shè)計(jì)參數(shù)輸送介質(zhì)：清水； 工作溫度：80℃；介質(zhì)密度：1000kg/m3；體積流量：78m3/h；泵揚(yáng)程：36m；泵效率：72%； 泵必需汽蝕余量：。而要提高泵的抗汽蝕性能，應(yīng)減少吸入流速[3]。按照標(biāo)準(zhǔn)管徑mm。對于一定的值，假設(shè)提高轉(zhuǎn)速，則增加，當(dāng)該值大于裝置提供的裝置汽蝕余量時(shí)，泵便發(fā)生汽蝕。 ——泵必需的汽蝕余量，m。主輸泵是各泵站的輸水用泵。因?yàn)橐筝^高的工作效率，主泵的比轉(zhuǎn)數(shù)都比較高，因而水泵必需的最小汽蝕余量也大，這意味著，主泵的抗汽蝕性能較差，往往需要正壓進(jìn)泵。 泵的效率 泵總效率泵的總效率就等于其機(jī)械效率、容積效率和水力效率三者之乘積。在上述三種損失中，圓盤摩擦損失占的比重最大，而軸承和軸封的損失一般認(rèn)為與泵的尺寸無關(guān)，只與零件表面加工質(zhì)量、軸封結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，約占軸功率的1％～4％。這樣，通過葉輪的流量(理論流量)并沒有完全輸送到出口，其中泄露量這部分液體把從葉輪中獲得的能量消耗與泄露的流動(dòng)過程中，把由泄露造成的損失稱為容積損失，其大小用容積效率來衡量。所以對于小流量高壓頭的泵，應(yīng)盡量減少泄露量，提高容積效率。單位重量流體在泵過流部分流動(dòng)中損失的能量稱為流動(dòng)損失，用h來表示，其大小用流動(dòng)效率來衡量。本設(shè)計(jì)泵軸選用45鋼材料，調(diào)質(zhì)處理HB=245～286，需用切應(yīng)力為49MPa～ MPa。安裝葉輪處的軸直徑d2的尺寸希望盡量粗一點(diǎn)，粗剛性好，d2太粗浪費(fèi)材料，同時(shí)軸肩不能高于滾動(dòng)軸承內(nèi)圈，否則影響軸承拆卸和潤滑油的流動(dòng)，本設(shè)計(jì)取24mm?？捎上率接?jì)算： （4—7）式中，——泵容積效率，由文獻(xiàn)[8, 8—1]可知；；。 葉片入口處絕對速度 一般取或略大于，對抗汽蝕性能要求較高的泵，可?。ā?。 葉片入口處圓周速度 （4—9） 葉片數(shù)Z目前尚無準(zhǔn)確的方法確定葉片數(shù)，對～250的泵，一般取6片；對低比轉(zhuǎn)速的泵可取9片，但應(yīng)注意勿使入口流道堵塞；對高比轉(zhuǎn)速的泵可取4片～5片。設(shè)計(jì)離心泵時(shí)，先選取排擠系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，待葉片厚度和葉片入口安裝角確定后，再來校核值。假定液體是無旋流入葉輪內(nèi)，則由速度三角形可知： tan （4—11）式中，——液體進(jìn)入葉輪相對速度的液流角。葉片入口安裝角176。176。對比轉(zhuǎn)速60～220的泵，一般取75176。在本設(shè)計(jì)中，取90176。范圍內(nèi)，通常選用20176。葉片出口安裝角對葉輪流道形狀和泵的效率影響很大。葉輪上的內(nèi)外表面要求光滑，以減少水流的摩擦損失。（3）軸流式葉輪液體流動(dòng)的方向與軸線平行的。（2）敞開式葉輪。3）消除液體流出葉輪后的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以避免由于這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)那個(gè)帶來的水力損失。2）矩形斷面：矩形斷面具有與梯形斷面相同的優(yōu)點(diǎn)，適用于各種ns的泵上。圓形斷面的優(yōu)點(diǎn)是在蝸形體受壓后，受力情況比上面兩種斷面要好。擴(kuò)散管的進(jìn)口可看做是蝸形體的Ⅷ斷面，其出口時(shí)泵的壓出口。繪圖時(shí)要注意下述事項(xiàng)：為便于繪制斷面、比較各斷面的形狀和識(shí)圖方便起見，八個(gè)斷面可繪制在一起；而為了圖面清晰，各個(gè)斷面可只繪出一半。一般HHH6……H1的數(shù)值是等差的，h1不小于b3／2，斷面面積與計(jì)算值不符，則以調(diào)整斷面高度月HH7…較為方便。按照吸水室的形狀可分為錐管吸水室、環(huán)形吸水室和辦螺旋形吸水室三種。液體流過吸入室后，才進(jìn)入葉輪。根據(jù)離心泵類型，容量的大小，使用場合的不同，吸入室主要類型有直錐形、彎管形、螺旋形。 螺旋形壓出室螺旋形壓出室由一個(gè)截面逐漸擴(kuò)大的螺旋形流道和一個(gè)擴(kuò)壓管組成，位于葉輪出口之后，作用是收集從葉輪中高速流出的液體，使其速度降低，轉(zhuǎn)變速度動(dòng)能為壓能，并且把液體按一定要求送入下級葉輪進(jìn)口或送入排出管路。根據(jù)比轉(zhuǎn)速n=70由文獻(xiàn)[5，8—6]選取螺旋形蝸室和導(dǎo)葉中的速度系數(shù)。 擴(kuò)散管為減少壓力管路中的水力損失，須進(jìn)一步降低壓水室中的流動(dòng)速度，這一任務(wù)通常由在第Ⅷ斷面后設(shè)置的擴(kuò)散管來實(shí)現(xiàn)?！?2176。吐出口直徑為76 mm。本次設(shè)計(jì)的是單級單吸離心泵，單機(jī)蝸殼泵的徑向力平衡，可以采用雙蝸殼或加導(dǎo)葉來實(shí)現(xiàn)，在雙蝸殼中，每一蝸室雖然沒有完全消除徑向力，但兩個(gè)蝸室相隔對稱布置，作用于葉輪上的徑向力是互相平衡的。這個(gè)力相當(dāng)大，特別是多級離心泵。對于立式離心泵，其轉(zhuǎn)子的部分重量也是軸向力[4]。滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的，具有摩擦（阻力）系數(shù)小，功率消耗小，起動(dòng)容易（阻力小）等優(yōu)點(diǎn)，而且它以標(biāo)準(zhǔn)化，選用、潤滑、維護(hù)都很方便。標(biāo)記：滾動(dòng)軸承6207 GB/T 276—1994。軸承常用的潤滑方式有油潤滑和脂潤滑。r/min＞60本泵采用油霧潤滑。常用的軟材料有毛氈、橡膠、皮革、軟木等，或者放置減摩性好的硬質(zhì)材料（如加強(qiáng)石墨、青銅、耐磨鑄鐵）與轉(zhuǎn)動(dòng)軸直接接觸以進(jìn)行密封。平鍵連接為最普通的結(jié)構(gòu)形式，鍵的兩側(cè)面是工作面。這種鍵連接不能承受軸向力，因而對軸上的零件不能起到軸向固定的作用。圓頭平鍵宜放在軸上用鍵槽銑刀銑出的鍵槽中，鍵在鍵槽中軸向固定良好。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來選擇；鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來取定。所選定的鍵長亦符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長度系列。除非有嚴(yán)重過載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷。表8—2 鍵連接的許用擠壓應(yīng)力、許用應(yīng)力許用擠壓應(yīng)力許用應(yīng)力連接工作方式鍵或轂、軸的材料載荷靜載荷輕微沖擊沖擊靜連接鋼120～150100～12060～90鑄鐵70～8050～6030～45葉輪與軸配合鍵校核： 120～150 MPa，（合適）聯(lián)軸器與軸配合鍵校核： 70～80 MPa（合適） 聯(lián)軸器選擇 聯(lián)軸器在水泵中，聯(lián)軸器是聯(lián)接兩軸，傳遞扭矩，使它們一起旋轉(zhuǎn)的重要部件，也是水泵運(yùn)行與檢修中需要經(jīng)常維護(hù)檢查、檢修校正的重點(diǎn)部位。聯(lián)軸器可分為普通聯(lián)軸器、安全聯(lián)軸器、特殊聯(lián)軸器三類。標(biāo)記：從動(dòng)端：J型軸孔，A型鍵槽，mm，mm。 滿足傳遞轉(zhuǎn)矩所需的螺栓預(yù)緊力F： （8—4） 式中： ——聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩； ——聯(lián)軸器的外徑，100 ； ——聯(lián)軸器凸緣接觸處的內(nèi)徑，80； ——螺栓數(shù)量，4； ——摩擦系數(shù)。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。這時(shí)只需對軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，以防止斷裂或塑性變形，而對剛度要求高的軸（如車床主軸）和受力大的細(xì)長軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過大彈性變形。設(shè)計(jì)離心泵軸，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以提高泵運(yùn)行的可靠性和壽命，這樣就要盡量使軸尺寸做得大些，材料用得好些；另一方面，又希望軸的重量輕、成本低，這些要求是相互矛盾的，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)要正確處理這種矛盾，合理地確定離心泵軸尺寸和材料，以便滿足軸的剛度和強(qiáng)度要求，又要物盡其用，合理使用材料。作軸受力簡圖如圖9—1：圖9—1 軸受力簡圖求支座反力R1 ，R2， （9—3）由式（9—3）得：式中：——徑向力，； （9—4）由式（9—4）得： （9—5）求得得b點(diǎn),d點(diǎn)彎矩： 作軸的彎矩圖9—2：圖9—2 軸彎矩圖軸扭矩圖9—3 圖9—3 軸扭矩圖 軸彎扭矩合成圖，見圖9—4：圖9—4 彎扭矩合成圖由圖9—4可見，b面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為： Meb＝= （9—6） Mec＝= （9—7）計(jì)算危險(xiǎn)截面處直徑： db=mm （9—8） mm （9—9） 考慮到軸上鍵槽對軸的削弱故增大軸徑5％db＝≤35 mmdc＝ mm≤40 mm軸強(qiáng)度校核安全。本泵的主要零件是葉輪，其他零件相對于葉輪來說可以忽略。 第十章 泵體及其部件的密封設(shè)計(jì)密封件是設(shè)備中的附件，但密封的好壞對整臺(tái)設(shè)備的效率和性能都有很大的影響，它在一定程度上反映出產(chǎn)品的質(zhì)量水平。 葉輪蓋板的強(qiáng)度計(jì)算蓋板中的應(yīng)力主要是由離心力引起的，如應(yīng)力的前后蓋板是等厚的，半徑越小的地方圓周應(yīng)力越大，在D0和Dx處的應(yīng)力近似由式1042[5]計(jì)算，葉輪材料采用ZG1Cr13,許用應(yīng)力[]=98~130MpaMPa (101)式中 ——蓋板中D0和Dx處得圓周應(yīng)力（Pa）； ——材料密度（kg/m3）； u2——蓋板外徑的圓周速度（m/s）。離心力使輪轂內(nèi)孔處產(chǎn)生的圓周方向應(yīng)力可用如下近似公式1045[5]進(jìn)行計(jì)算MPa (104)葉輪材料為ZG1Cr13，362Mpa安全系數(shù) (105)根據(jù)計(jì)算結(jié)果，葉輪強(qiáng)度滿足要求式中 ——輪轂內(nèi)孔處的圓周方向應(yīng)力（Pa） ——材料密度（kg/m3）。窄環(huán)常用軟材料，寬環(huán)常用硬材料，這樣可避免磨損后硬環(huán)嵌入軟環(huán)。硬環(huán)端面寬度應(yīng)比軟環(huán)大1～3mm。在載荷系數(shù)K、面寬度b及平衡直徑db確定后，即可算出端面內(nèi)徑：非平衡式：（1～5）； （10—6）端面外直徑：。 機(jī)械密封輔助措施為使機(jī)械密封可靠、穩(wěn)定的工作，除密封本身應(yīng)設(shè)計(jì)合理、材料選用適當(dāng)和制造安裝良好外，選用合適的輔助系統(tǒng)也起著重要的作用。利用被密封介質(zhì)本身來實(shí)現(xiàn)對密封的沖洗稱為自沖洗，適用于密封腔內(nèi)的壓力小于泵出口壓力，大于泵進(jìn)口壓力的場合，具有正向直通式?jīng)_洗，正向旁通式?jīng)_洗，反向旁通式?jīng)_洗。在設(shè)計(jì)中，主要采用以下措施提高設(shè)計(jì)和制造經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)：1）本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，采用單級懸臂式，保證其功能的充分實(shí)現(xiàn)；2）采用價(jià)格經(jīng)濟(jì)的材料，直錐形吸入室、葉輪、螺旋形渦室、泵體密封環(huán)、葉輪密封環(huán)，軸承箱、支座用HT200鑄鐵鑄造。以及進(jìn)行軸向力及徑向力的平衡，最后要進(jìn)行強(qiáng)度校核。離心泵運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生軸向力徑向力。葉輪與泵體密封采用4個(gè)密封環(huán)（葉輪前密封環(huán)，泵體前密封環(huán)，葉輪后密封環(huán)，泵體后密封環(huán)）予以實(shí)現(xiàn)，密封環(huán)材料采用HT200，一方面達(dá)到了密封要求，而且避免了葉輪與泵體的磨損。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在以前做過機(jī)械設(shè)計(jì)和課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上要求更高的一次任務(wù)，無論是在設(shè)計(jì)難度，還是工作量都是較大的。從課題的選題、設(shè)計(jì)任務(wù)部署、具體工作指導(dǎo)等各個(gè)方面都給予了我很大的幫助。批注：全文段落行距均為固定值22磅，正文字號為小