【正文】 particles liquid transportation engineering, oil and chemical industry, aerospace and Marine engineering, energy engineering and vehicle engineering, etc all departments of national economy is widely used. In this design, including singlestage singlesuction clean water centrifugal pump design, the basic parameters centrifugal pump, centrifugal pump hydraulic design of leaves, water pump pressurized water chamber design, the water pump suction chamber design. As well as axial force and radial force balance, and finally to the strength check. The biggest difficulty pump design is the design of the pump seal, the new packing seal it can according to the change of the pressure to change the device sealing force. Keywords： Centrifugal pump。 泵設(shè)計的最大難點就是泵的密封，本次設(shè)計采用的新式的填料密封，它可以根據(jù)壓力的改變來改變密封力的裝置。 本課題的研究現(xiàn)狀 當前國內(nèi)離心泵的技術(shù)水平通過幾十年的發(fā)展以及許可證技術(shù)引進，從綜合技術(shù)水平來看，單、兩級泵方面都具有國際先進水平，與國外同類型泵相比無差距，有些地方還是國際一流水平，如可靠性、效率、通化程度等 。 通過分析傳統(tǒng)填料密封結(jié)構(gòu)、工作原理及其缺陷后，要改善和提高填料密封的密封xxxxxx 大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 效果，可采取的措施是：（ 1）盡量使徑向壓緊力均勻且與泄露壓力規(guī)律一致，使軸套承壓面受壓均勻，從而使軸套磨損小而且 均勻。 2）軸：離心泵的軸用來傳遞扭矩，驅(qū)動葉輪旋轉(zhuǎn)，在軸上泵的葉輪、軸承、密封裝置及聯(lián)軸節(jié)等部件。水泵在工作前，泵體和吸入管必須罐滿水形成真空狀態(tài)，當葉輪快速轉(zhuǎn)動時，葉片促使水快速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)著的水在離心力的作用下從葉輪中飛去，泵內(nèi)的水被拋出后，葉輪的中心部分形成真空區(qū)域。每一 臺泵都可在上述各分類中找到自己所隸屬的結(jié)構(gòu)類型。 K2—— 水泵的流量的增大系數(shù)， K2=。 xxxxxx 大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 第 4 章 葉輪的水力設(shè)計 葉輪尺寸的確定主要有速度系數(shù)發(fā)和相似換算法，在此次泵設(shè)計采用的是速度系數(shù)發(fā)。 xxxxxx 大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 葉片出口角的確定 離心泵葉片出庫安放角 2? 一般小于 ?90 ，當 2? ?90 和 2? ?90 并取較大值時， HQ性能曲線會出現(xiàn)駝峰現(xiàn)象，使離心泵運行不穩(wěn)定。 葉輪出口寬度 葉輪出口寬度 b2 可按式 519[4]計算 65652 ??????????????? sb nK (47) 29503600/ 332 ?????? mHQbmm (48) 綜合考慮，選取 b2=5mm。一般說比轉(zhuǎn)速小于 90 的泵，可采用圓柱形葉片，比轉(zhuǎn)速大于 90 的采用三位扭曲葉片。其中 ? 為葉片真實厚度。由于這種斷面是等寬的，所以徑向尺寸比梯形斷面要略大一些。3 ???? ?umvvtg?? (53) 隔舌起始角 一般將通過隔舌起點（即蝸形線與基圓相交的點）的斷面稱為 0 斷面， Ⅷ 斷面與 0斷面之間的夾角 0? 稱為隔舌起始角。通過查表 533[5]可得 K3=。 根據(jù)結(jié)構(gòu)選定擴散管長度 L=140mm，由公式 548[5]算出 Ⅷ 斷面當量直徑 DⅧ DⅧ =(4FⅧ /π)1/2 =（ 4? ） 1/2=? 19mm (57) 綜合考慮，擴散管當量擴散角 ?10?? ，壓出口直徑 Dy 可由 547[5]變形計算 LtgDy 22?? ?+ DⅧ = ?????tg mm (58) 壓出口直徑 Dy= 蝸形體的繪型 先確定基圓直徑 D3 和蝸形體進 口寬度 b3，以 b3 為底邊，作等腰梯形，此梯形的二斜邊的斜度應(yīng)符合 )~(?Hh ，并令其面積略大于 Ⅷ 斷面面積 AⅧ ，然后將梯形圓角的 ? 取大一些，使圓角后的梯形面積等于 Ⅷ 斷面的計算面積 AⅧ ， Ⅷ 斷面即算作成。 圖 51 梯形斷面 圖 52 蝸型體平面圖 xxxxxx 大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 第 6 章 吸水室的設(shè)計 吸水室尺寸確定 離心泵吸水室是指泵進口法蘭至葉輪進口前泵體的過流部分，吸入室設(shè)計的好壞影響到水泵的抗 空化性能。當泵的流量大于最優(yōu)工況流量時，與上述情況相反，從葉輪中流出的液體的絕對速度小雨最優(yōu)工況時的絕對速度，也小于蝸室中的液體流速，兩種液體在蝸室中撞擊的結(jié)果，蝸室中的液體要不斷付出能量，以增加從葉輪中流出的液體的速度，這樣，蝸室中的液體壓力自隔舌至擴散管進口是逐漸降低的。 本次設(shè)計的是單級單吸離心泵，單機蝸殼泵的徑向力平衡，可以采用雙蝸殼或加導葉來實現(xiàn)，在 雙蝸殼中，每一蝸室雖然沒有完全消除徑向力，但兩個蝸室相隔 ?180 對稱xxxxxx 大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 布置，作用于葉輪上的徑向力是互相平衡的。對于立式離心泵，其轉(zhuǎn)子的部分重量也是軸向力 [4]。 在葉輪的后蓋板上對著葉輪入口開幾個平衡孔，如圖 71 所示，使后蓋板前后空間想通，同時在后蓋板后側(cè)的軸向力增設(shè)密封環(huán)，其直徑與葉輪進口密封環(huán)直徑相同。 葉輪配合的選擇 在離心力的作用下，葉輪輪轂內(nèi)控增大，對于熱裝的葉輪，輪轂與軸的最小過盈量要大于離心力使輪轂內(nèi)控產(chǎn)生的變形量。 3）確定軸公差帶：因為是過盈配合，可以知道軸的公差帶 位置在零線的上方。 2）軸向力 xxxxxx 大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 液體作用在葉輪和平衡盤上的軸向力，在水力設(shè)計是進行計算了。 鍵的強度計算 對泵來說，聯(lián)軸器處得鍵所傳遞的扭矩最大。 代入數(shù)據(jù)得 60][ ????? ??? ?? MP adblM t MPa (816) 根據(jù)計算結(jié)果可知，滿足強度條件。結(jié)構(gòu)形式見圖 82. 圖 82 鍵的結(jié)構(gòu)圖 工作面上的擠壓應(yīng)力 鍵及其聯(lián)接零件傳遞扭矩的工作面上擠壓應(yīng)力應(yīng)滿足如下公式 1055[5]要求： ][4 jtj dhlM ?? ?? (813) 式中 j? —— 工作面上的擠壓應(yīng)力 (Pa)； nM —— 鍵所傳遞的扭矩，與軸所傳動的扭矩相等 (N 支反力之和等于所有徑向力之和。 ℃6m ax1???????????mDDtt (810) t1=20℃ ， maxD? =， mD =， d e g )/1( 6???? 式中 t—— 熱裝溫度（ ℃ ）； t1—— 室溫（ ℃ ） ； maxD? —— 最大過盈量（ cm）； mD —— 輪轂的平均直徑（ cm）； ? —— 葉輪材料的線膨脹系數(shù)（ 1/deg）。 2）確定孔的公差帶：配合公差 80)80()160(m inm a x ??????? YYT fμ m，這個數(shù)值應(yīng)大于或等于孔與軸的公差之和，孔與軸的公差應(yīng)在 402/ ?fT μ m 左右。 計算結(jié)果說明葉輪安全。 xxxxxx 大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 軸向力的平衡 常用水力方法平衡部分或全部軸向力。這個力相當大，特別是多級離心泵。作用于葉輪上的徑向力就是上述兩個徑向力的向量和 [5]。 錐度取 ?15 則吸入長度 ? ? 487 2/ ????tgDDL jsX mm (62) 綜合考慮，適當加長一些，取 XL =60mm。 斷面高度 H H7…… ，圓角半徑 r r7…… ，側(cè)劈斜度等，均應(yīng)如前所述，隨著包角的減小而有規(guī)律的減小。 FⅧ = QⅧ / 3v =(56) 擴散管的計算 蝸形體擴散管部分的作用在于降低泵壓出口的液流速度，使液體一部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能，減少壓出管路的水力損失。 表 51 隔舌起始 0? ns 30~80 90~130 140~220 230~360 0? ?? 15~0 ?? ~15 ?? 38~25 ?? 45~38 通過查表 54[5],綜合考慮選取 ?100?? 。 本次設(shè)計采用蝸形體，斷面形狀為梯形斷面。 蝸形體的斷面形狀主要有梯形、矩形和圓形。 xxxxxx 大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 作圖步驟： 1） 作出葉輪 Dj 和 D2； 2） 作中間圓，其直徑 ? ? 11 62222 ??? DDD jimm (415) 并計算 d=Dj 處得葉片安放角 ? ?? ? ?30221 ?? ???jjiAAAi DD DD??? (416) 3） 作半徑 OA，由 A 點作 AB，使 2ABAO ??? 。 葉輪軸面投影圖的繪制 根據(jù)求出的尺寸 D Dj 、 dh 和 b2，參考相近比轉(zhuǎn)速 ns 的葉輪圖紙，繪制葉輪的軸面投影。用速度系數(shù)設(shè)計輪時，因為速度系數(shù)是現(xiàn)有泵的參數(shù)上統(tǒng)計得來的，而現(xiàn)有泵的葉片數(shù) Z 與比轉(zhuǎn)速 ns 之間存在著一定的關(guān)系。 表 41 系數(shù) 0K 的選擇 K0 效率與汽蝕指標 適用范圍 ~ 效率較高，抗汽蝕性能差 多級泵次級葉輪及要求效率較高而對抗汽蝕性能要求不高的場合 ~ 效率及抗汽蝕性能中等 一般清水泵的單級單吸及雙吸葉輪和多級泵第一級葉輪 ~ 效率較低，抗汽蝕性能較好 鍋爐給水泵第一級葉輪及對抗汽蝕性能要求較高的場合 效率有較大的降低，高抗汽蝕性能 冷凝泵有前置誘導輪的離心 泵 xxxxxx 大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 葉輪進口直徑 葉輪進口直徑按式 515[5]計算 684551 22220 ????? hj dDD mm (43) 確定葉輪出口直徑 葉輪出口直徑按式 517[4]計算 10 21212 ???????????????? ??sD nK (44) 15229503600/ 332 2 ???? nQKD D mm (45) 式中 2DK—— 葉輪出口直徑系數(shù)。見圖 31 xxxxxx 大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圖 31 軸的結(jié)構(gòu)草圖 軸的軸向尺寸是是由軸上的零件決定的，主要零件有：葉輪、止動墊圈、軸套、深溝球軸承，結(jié)構(gòu)圖見圖 32。 泵的效率計算 水力效率 水力效率按式 235[4]計算 3lg083 HQh ???=1+ 329503600/15= (35) 容積效率 容積效率按式 243[4]計算 1sv n???= ? ?1?? = (36) 考慮葉輪密封環(huán)處的泄露損失，級間泄露損失等取 ?v? 。具體見圖 21。泵殼不僅匯集由葉輪甩出的液體，同時又是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。 xxxxxx 大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第 2 章 泵的基本知識 泵的功能 泵是各種水力機械中應(yīng)用最廣泛的一種，是和我們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)活動聯(lián)系最緊密的一種機械。主要包括單級單吸清水離心泵的方案設(shè)計，離心泵基本參數(shù)選 擇、離心泵葉片的水力設(shè)計、離心泵壓水室的水利設(shè)計、離心泵吸水室的水利設(shè)計。 Suction chamber齊齊哈爾大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 目 錄 摘要 ............................................................................................................................................. I Abtract ............................................................................................................................