【正文】 ................................... 38 謝辭 ................................................................................................................................. 38 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................... 39 4 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 摘 要 本次設(shè)計(jì)是進(jìn)行 IS125100250 型單級(jí)單吸離心泵的設(shè)計(jì)，根據(jù)給定的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，主要完成了葉輪、泵殼的水力設(shè)計(jì)，以及泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并驗(yàn)算泵的抗汽蝕性能，繪制泵的 總裝圖及葉輪、泵殼、泵軸等零件圖，對葉輪、泵體、泵軸、軸承、鍵、法蘭盤和聯(lián)結(jié)螺栓等泵的主要零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核。 Hydraulic design。泵對發(fā)展生產(chǎn) 、保證人民的正常生活和保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全具有至關(guān)重要的作用。 經(jīng)驗(yàn)無疑是一項(xiàng)影響設(shè)計(jì)優(yōu)劣的重要因素。因此我們必須端正設(shè)計(jì)態(tài)度，以嚴(yán)肅的眼光看待設(shè)計(jì)，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)對待設(shè)計(jì)，同時(shí)在實(shí)踐過程中多想、多問、多動(dòng)手，使我們能夠在以后的工作中迅速進(jìn)入角色，完成從學(xué)生到工程技術(shù)人員的轉(zhuǎn)變。 泵是量大面廣的通用機(jī)械產(chǎn)品 ,各類泵是城市與工業(yè)的一個(gè)重要組成部分 ,它廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)。 進(jìn)行泵的主要零件的強(qiáng)度校核。 已知設(shè)計(jì)參數(shù)為：流量 Q=200m3/h 揚(yáng)程 H=80m 轉(zhuǎn)速 n=2900r/min 效率 η ≥ % 必需空蝕余量 (NPSH)r= 7 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 葉輪主要參數(shù)的確定 和結(jié)構(gòu)方案的確定 確定泵進(jìn)出口直徑 泵吸 入口徑。對于低揚(yáng)程泵，可取與吸入口徑相同，而對于高揚(yáng)程泵，為減少泵的體積和排出口直徑，可使排出口徑小于吸入口徑，一般取 ( ~ 1)tsDD? 式中： tD — 泵排出口直徑； sD — 泵吸入口直徑； 泵 吸入 口直徑 Ds按下式確定 4ssQD V ??? ? 式中： sV — 泵吸入口的平均流速。767611 10011 93100msn? ? ???????????????? 考慮到軸承填料損失，?。? 0 .9 0 .0 2 0 .8 9 8m? ? ? ? ⑷總效率 v h? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ??? ? ??? ?? 確定功率 ⑴軸功率 ? ?1000 100 0 200 80360 0 100 0 47gQ HNkw??? ? ?????ρ ⑵計(jì)算配套功率 39。提高葉輪進(jìn)口流速會(huì)降低泵的抗汽蝕性能和水力效率。 進(jìn)口當(dāng)量直徑： 3e0k nQD ? 式中： 0k — 統(tǒng)計(jì)系數(shù)。 33e0 200 3600k 4 .5 1 2 0 ( )n 2 9 0 0QD mm? ? ? ? 由于選用的是單級(jí)單吸葉輪， dh=0， 故 220e 1 2 0 ( )ehD D d D m m? ? ? ? ⑵ 葉輪 出口直徑 2D 的初步計(jì)算 葉輪外徑 2D 和葉片出口角 2β 等出口幾何參數(shù)，是影響泵揚(yáng)程的最重要因素。 11 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 因?yàn)閴核业乃p失和葉輪出口的絕對速度的平方成正比。 2 1 2 1216. 5 si n 226 0 96 25 206. 5 si n26 0 96 25. 4DDzDD? ? ? ???? ? ? ???? 參考結(jié)果以及同類產(chǎn)品，取 6z? 12 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 精算葉輪外徑 ⑴理論揚(yáng)程 80 9 1 .1 20 .9thHHm? ? ?? ⑵修正系數(shù) 2560250 .6 560? ?? ???? ???? ???? ??? ???? ⑶靜矩 ? ?2 7 2 2 2 1 96. 57 109 .14 121 .71iiSSm?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? △ △ R上式是通過初定尺寸按照畫軸面投影圖計(jì)算后，中間流線的靜矩來算的。故 K=。 具體作圖方法可參考文獻(xiàn) [5]P117。 圖 FL 曲線圖 可以看出該曲線還是單調(diào)上升趨勢，是一條高效率的曲線，雖然在 58～ 89 中間曲線并沒有完全成一條直線，但是本人通過多次努力達(dá)到這個(gè)效果還是不容易的，初次設(shè)計(jì)，敬請諒解。 劃分原則：⑴先分進(jìn)出口；⑵有了始末分點(diǎn)，憑經(jīng)驗(yàn)畫出軸面流線。到 40176。 別交前蓋板 A點(diǎn)，中間流線 B點(diǎn)，后蓋板流線 C點(diǎn)。 21 2 2 )A CA AF R m??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?σ 21 2 2 )B CB BF R m? ? ? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ?? ?? ? ? ? ? ?? ?? ?? ?? ?σ 21 2 2 )C CC CF R b m??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ⑶計(jì)算 A 流線葉片進(jìn)口角 假定 1 ? 111k2000. 96 8 0. 01 20 815. 76 /mAv A AQVFms??? ?? ?? ? ?? ?? ? ?? 18 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 39。1 1 1 2 A A A? ? ?? ? ?? ?? ??? （由軸面圖上量得 61A? ??，假定 1 3A mm? ? ） 由上可以看出， 與假定 的值相同，各值即為所求。 1115 .3 8 0 .5 5 8 19 .6 4mCCCvtg u? ? ?β 39。 以下是編程結(jié)果顯示以及程序代碼： ⑴ 算 a流線葉片進(jìn)口角 由以上計(jì)算可以看出，計(jì)算結(jié)果與我自行計(jì)算的結(jié)果相同，當(dāng)然由于沖角的范圍選擇很大，在下面計(jì)算 b流線葉片安放角的時(shí)候我會(huì)顯示兩個(gè)結(jié)果進(jìn)行比較，為什么我前面要根據(jù)文獻(xiàn)假設(shè)出 3條流線的葉片安放角，然后在用 VB 程序編程計(jì)算 。在一流面上，其上有一條流線。 繪型步驟 ⑴沿軸面流線分點(diǎn) 此次設(shè)計(jì)采用了作圖分點(diǎn)法進(jìn)行作圖， Δθ 取 為 5176。 ⑶在軸面投影圖中畫軸面截線 23 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 具體詳細(xì)做法參考文獻(xiàn) [2]P219 頁，每隔 10176。 ) cosβ cosm ss ?? 軸面 Ⅺ Ⅻ a流線 S(mm) β (176。 ) cosβ cosm ss ?? 軸面 Ⅺ Ⅻ c流線 S(mm) β (176。 出口柱面 上 ,水流的絕對速度矢量 2v 并不與柱面正交 ,但其軸面分量 2mv 則是與出口柱面正交的且在各處認(rèn)為是常數(shù) 。具體圖形見 CAD 圖第一頁。矢量 1u 和 1w 之間的相對液流角 39。1? 176。 26 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 汽蝕驗(yàn)算 計(jì)算清水中的必需汽蝕余量 在完成了葉輪的水利 設(shè)計(jì)后，應(yīng)對葉輪進(jìn)行抗汽蝕能力檢查。 0v 由下式確定： 0 2 m s???? 則 ： 226 1 3 . 51 . 0 0 . 2 3 . 72 9 . 8 1 2 9 . 8 1rN P S H m? ? ? ? ??? 從計(jì)算可以看出設(shè)計(jì)的該臺(tái)泵 的汽蝕性能較好，滿足要求。水流在壓 27 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 水室中流動(dòng)時(shí)，由于無外力對水流的做正功 ，水流的機(jī)械能不可能增加，相反，壓水室中不可避免的存在水力損失。 3D 應(yīng)大于葉輪直徑 2D ，使葉輪外徑與隔舌之間有一間隙。目前，有些渦室的 3b 取的相當(dāng)寬，這樣，使前后蓋板帶動(dòng)旋 轉(zhuǎn)的液體可通暢的輸入壓水室，回收一部分圓盤摩擦功率，提高泵的效率。選擇 0 15??? ⑷隔舌螺旋角 0? 28 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 隔舌螺旋角 0? 是在渦室第Ⅷ斷面的 0 點(diǎn)處，螺旋線的切線與基圓切線間的夾角。渦室截線形狀對性能影響不大，可根據(jù)結(jié)構(gòu)和制造方便來選擇。各種形狀的第Ⅷ斷面可用解析法確定，但實(shí)際設(shè)計(jì)中大都用速度系數(shù)法確定?！?12176。以下各段圓弧具有第二段圓弧類似的特點(diǎn)。這樣形成的第二段圓弧顯然與第一段圓弧相切于Ⅱ點(diǎn)，且通過Ⅱ，Ⅲ兩個(gè)點(diǎn)，符合要求，與求第二段圓弧類似，可以作出五段圓弧。為防止泵內(nèi)液體沿泵軸穿出泵殼處的間隙泄露，泵在該間隙處皆設(shè)有軸封。因此，整臺(tái)泵的重量主要由泵體承受。因此，檢修時(shí) 不用拆卸吸入管路和壓出管路，也不必移動(dòng)泵體和電動(dòng)機(jī)，只需拆加長聯(lián)軸器的中間連接件，即可拆出泵轉(zhuǎn)子部件。 軸承 軸承是套在泵軸上支撐泵軸的構(gòu)件，本次設(shè)計(jì)采用兩個(gè)深溝球軸承，采用油潤滑。左右，如果高了就要查找原因并及時(shí)處理。為了增加回流阻力減少內(nèi)漏，延長葉輪和泵殼所使用壽命，在泵殼內(nèi)緣和葉輪外緣結(jié)合處裝有密封環(huán)，密封的間隙保持在 左右。 32 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 部分零件的強(qiáng)度計(jì)算與校核 最小軸徑的計(jì)算 在設(shè)計(jì)泵的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)首先考慮泵軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。軸的強(qiáng)度和剛度，對泵的運(yùn)行可靠性和使用壽命有很大影響，所以，對泵的強(qiáng)度、剛度的校核是十分重要的。 由于在最小軸徑處挖鍵槽，將對軸的強(qiáng)度產(chǎn)生影響，需將軸徑適當(dāng)增大，增大情況可按下列兩種情況進(jìn)行： ① 100d mm? 時(shí)，挖一個(gè)鍵槽，軸徑增 大 3%；兩個(gè)鍵槽，軸徑增大 7%； ② 100d mm? 時(shí)，挖一個(gè)鍵槽，軸徑增大 5%～ 7%；兩個(gè)鍵槽，軸徑增大 10%～15% 根據(jù)以上求的 2 8 .6 1 0 0d mm mm??，只挖一個(gè)鍵槽，所以按照第二種情況將軸增大 5%，則 32 (1 0. 05 ) 33 .6d mm? ? ? ?，而 本設(shè)計(jì) 選擇的最小軸徑是 40mm，顯然滿足要求。 表 51 只考慮靜連接 靜載荷 輕微沖擊 沖擊 鋼 120～ 150 100～ 120 60～ 40 鑄鐵 70～ 80 50～ 60 30～ 45 ①軸與葉輪的配合處鍵 8 45C? 1096 79GB ? 的擠壓應(yīng)力為： 3/245 8 / 241/252 20 0 / 30 3. 532 17 1. 98 10 / (pl L bmmKhmmTNmPa??????????? ? ? ? ?? ? ?? ?? ?? ?? ?? 水泵屬于輕微沖擊，選擇的軸材為鋼，顯然有 []pp??? ，所以選擇的鍵滿足強(qiáng)度要求。 22222/ ( 2 ) / ( 2 )P T TH H gH um??? ? ?? ? ? ?? 333( 2 ) 9 .8 1 1 0 /1 0 0 0 / Nmkg m?? ??? 4 2 222 0 2 002 4 2 2232( 3 ) ( )8 4 22 1000 10 ( )8 4 2pR R RA H RN? ??????? ? ?? ? ?? ? ? ?????? ? ? ? ?? 徑向力的計(jì)算 計(jì)算公式為： 3229 .8 1 1 0rF K H D B?? 20 .3 6 1r dQK Q?????????????? （其中d 取 0） 2D — 葉輪直徑 2B — 包括蓋板的葉輪出口寬度 對螺旋型壓水室的泵來說，當(dāng)水泵關(guān)死揚(yáng)程時(shí)，即流量 Q=0 時(shí)徑向力 F最大。 基本額定動(dòng)載荷：就是使軸承的基本額定壽命恰好為 106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷值 ,用 C表示 ,單位 牛 ,一個(gè)型號(hào)的軸承有也只有一個(gè)基本額定動(dòng)載荷。查表 51，得出