【正文】 作為耐磨材料近年來獲得了廣泛的應用。流體從渦室前端流到渦室后斷的過程中，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。 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?shù)拇?，而且應用面較廣，既然泵在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著如此巨大的作用，那么保證泵的順暢運行就顯得尤為重要了，但根據(jù)對離心泵的調(diào)查，離心泵故障停機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值，只有準確的了解泵的軸向力的大小并掌握其變化規(guī)律，以致最終做到對軸向力大小的控制，才能恰當?shù)倪x擇軸承和密封，使泵的運行可靠性得以 提高，從而減少泵的故障停機檢修，延長泵的壽命，提高泵的利用率，這無疑具有巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。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，液體動量的軸向分量發(fā)生了變化。 在單級離心泵內(nèi)，通常采用下述兩種方法之一來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密封環(huán)，這樣在葉輪背面形成一個平衡室，室內(nèi)壓力通過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比密封環(huán)間隙面積大四倍。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。在工作過程中，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反抗變形和破壞。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。所以，對吐出壓力大于 50（公斤 /厘米 2）的泵，很少采用鑄鐵泵體，一般采用高強度鑄鐵、鑄鐵或者是合金剛鑄造。 軸的剛度校核計算 軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭轉(zhuǎn)角 ? 來表示，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 于 剛 才G=?108Mpa Ip —— 軸截面的極慣性矩， mm4,對于圓軸 Ip= 4d? 階梯軸 L —— 階梯軸受扭矩作用的長度 (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 項所受的扭矩和長度 軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為： ? ? [? ] o/m 式中 [? ]—— 軸每米長的允許扭轉(zhuǎn)角，一般為 ～ 1 o/m ? =?104 LG1 ??zi iiiIplT1 =8?106 故軸的剛度滿足要求。由此可見，正確的 選用泵主要零部件是保證泵正常運行的重要條件。高溫、高壓、高速泵所占泵的行業(yè)的比重逐年增大，經(jīng)驗表明，泵的溫度越高，壓力越大，軸封，潤滑和冷卻問題也顯得重要。 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 ，設計時選用石墨浸透的石棉填料作為密封材料。根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)的不同，可分為滾動軸承及滑動軸承兩大類。 滾動軸承安裝時的問題 與內(nèi)圈一起旋轉(zhuǎn)的軸，一般采用過盈配合。 第 6 章 渣漿泵裝配及運轉(zhuǎn)的注意事項 裝配時的注意事項 裝配時用油煮預熱軸襯，溫度不允許超過 100oc ,軸襯內(nèi)圈必須緊靠軸肩，軸襯采用脂潤滑時，注意在裝配時加入適量的軸襯潤滑脂，軸襯潤滑脂采用鋰基潤滑脂 2 號或者 3號。管子應無漏氣現(xiàn)象，法蘭連要嚴密，防止空氣進入。泵性能隨著葉輪與護板間隙的增大而發(fā)生變化，效率有所降低，故應及時調(diào)整葉輪與前護板的間隙，以保持泵能在高效率的情況下運轉(zhuǎn)，當泵磨損到不能滿足系統(tǒng)需要時，應更換易損件。定期檢查軸承組件運轉(zhuǎn)的情況，開始時運轉(zhuǎn)時若軸襯發(fā)熱，則可停泵待軸襯冷卻后再次進行運轉(zhuǎn)，若軸襯仍嚴重發(fā)熱，溫度持續(xù)上升，則須拆檢軸襯組件，檢查原因。 管路和閥門應分別支撐，進出水管要有 支架，以免將管路的重量都壓在泵上，出水管與水泵間應裝閘閥，內(nèi)徑不得小于管子內(nèi)徑，垂直輸送時應加止回閥（水平輸送時有無均可），在泵的進水管處應裝配一段可拆卸的短管，其長度應足以拆開泵殼和更換易損件，便于泵的檢修。潤滑油一般采用 20號機油。如果轉(zhuǎn)速較高，功率較大或被輸送液體的 溫度超過 80oC時，一般用潤滑油潤滑。 為保證填料函的密封性能，對填料函應進行水封，一般用自來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 密封液體應該用常溫中性密封油，每個填料函的密封油量一般為～ 米 3時，密封油壓力應比所在側(cè)填料函前的壓力高 ～ 公斤 /厘米 2。 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。因此，在設計離心泵時，應盡可能按國家標準和行業(yè)標準選用通用標準零部件。但是，如果泵其他零件不能正常工作，就是過流部件設計得再好，材料選用的再好，也不能保證泵的性能和壽命，經(jīng)驗表明，泵在運行中所產(chǎn)生的問題大部分是材料的選用問題以及主要零部件的選擇問題和精度問題。 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 ?? = ?? —— 零件的強度系數(shù)，查得 ?? = 則 ?K = ?? —— 零件受循環(huán)彎曲應力 特性，對與碳鋼 ?? =～，此處取 ?? —— 應力副， ?? = m? —— 平均應力，對稱循環(huán) m? =0 計算得 ?S = 對于 ?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? = 帶入上式計算得： ?K = 式中 ?? —— 試件循環(huán)切應力時的材料的特性， ?? = ?? ?? —— 剪切應力副 ,?? = m? 平均應力， m? = 計算得： ?S = 計算安全系數(shù)： ?cS =22 ??? ?SS SS ?? =15? S= 所以滿足疲勞強度要求。在生產(chǎn)實驗中，在實際的生產(chǎn)實驗中，雖然由于渦室的的強度夠了，但由于剛度不夠，在加工、實驗、存放的過程中發(fā)生了變形，影響離心泵的運行和裝配。 如果葉輪的圓周速度沒有超過上述的范圍，則葉輪蓋板的厚度可有由結(jié)構(gòu)與工藝上的要求決定，懸臂式泵和多級泵的葉輪蓋板的厚度一般可以由下表選取，對于雙級泵的葉輪蓋板的厚度可以比表 中推薦的值大31到一倍。 第 4 章 離心泵主要零部件的強度計算 對于離心泵的零件，特別是對過流部件來說，耐汽蝕、沖刷化學腐蝕和電腐蝕也是十分重要的。第二種方法需要一定的附加功率，此附加功率并不隨時間變化，對輸送含有固體雜質(zhì)的流體的流體來說，這種方法比第一種方法更為經(jīng)濟而有效。所以，最好的辦法是用水力方法來平衡部分或者是全部軸向力。同時，液流對葉輪的前后蓋板以及暴露于液流中的轉(zhuǎn)子其他部分均會產(chǎn)生力的作用，泵腔中運動流體對轉(zhuǎn)子壓力分布的積分結(jié)果表現(xiàn)為對轉(zhuǎn)子的一個很大的作用力，此力消除了徑向分量，還有軸向分量。因此，消除徑向力和減輕徑向力對軸的作用的十分必要的。一方面渦室里流動的速度減慢，另一方面葉輪出口處流動的速度增加，兩方面就發(fā) 生了矛盾，從葉輪里流出的液體，再不能平順地與渦室內(nèi)流體匯合，而是撞擊在渦室內(nèi)的流體上。目前常用的耐磨材料有高 Cr 鑄鐵，在介質(zhì)具有腐蝕時可以采用不銹鋼，鎳合金，鈦合金等。 Roco 對輸送兩相流體的固體顆粒的磨損機理進行了研究，提出了三種模型。 護套的性能：護套的性能與葉輪的性能基本上確定了泵的性能，通常，葉輪所產(chǎn)生的揚程隨渣漿濃度的增加而下降，護套的阻力隨濃度的增加而增加，尤其是重型泵。 將各斷面的頂點用圓弧光滑連接，然后逐點用圓弧光 滑連接各斷面頂點，成為螺旋行渦室輪廓線。繪型具體步驟如下： 在平面圖上畫出坐標軸，并作基圓。 （ 1） 基圓直徑 D3 D3=（ — ） D2 故取 D3=330mm （ 2） 進口寬度 b3： b3 =（ b2+1? + 2? ） +C1 = (36+8+8+14)+20 = 86mm 式中 1? ， 2? —— 葉輪前后板的厚度，包括前后背葉片的厚度。葉片采用變角螺旋線型，其特點是數(shù)學模型簡單，葉片包角可自由選擇，并在任意包角下保持葉片角的均勻變化，便于優(yōu)化設計，其線型符合葉輪中固體的運動的軌跡，損失小，磨損均勻，是目前最新型的圓柱型葉片。 ? ′ 可由下式進行計算： tg? ′ = 111muVuV? 式中 u1 —— 計算點液體的圓周速度 (m/s) Vu1 —— 計算點液體絕對速度的圓周分量 (m/s) Vm1—— 計算點液體的軸面速度 (m/s) 對于直錐形吸入室 Vu1=0 u1= 160Dn? = 4 14 148060?? = m/s Vm1=0111 ??? bDQ 式中 0? — 容積效率，一般取 — ，這里取 1? — 排擠系數(shù)，取 1? = N= 所以 Vm1 = 63 ????? =tg? ′ = = 所以 ? ′ =10o 1? =? ′ + ?? =10o+15o = 25o 葉片出口安放角 2? 在確定葉片出口角時應考慮泵的比轉(zhuǎn)數(shù)、對特性曲線形狀的要求以及流道的擴散程度等。幾個主要經(jīng)驗公式列于下表 21： 表 21 作 者 HR 表 達 式 CAVE ? Cw(S1) ? ( S4 +1 )Ln(44d) VOCADLO Cv? ( S1 )[+250 )1(DSd ??] BURGESS 11(1 Cv)n。如果 V0 選取過小，則泵的體積增大，并可能影響泵的效率以及造成吸入管堵塞，而 V0選取過大則會影響泵的的吸入性能并使磨損增加。 容積式泵 容積式泵 是由活塞、柱塞、以及轉(zhuǎn)子等的排吸作用，進行抽送液體的機器。現(xiàn)在有熱電廠用泵、船用泵、化工、石油、造紙、泥煤以及其它工業(yè)用特殊型式的泵。采用填料密封來防止高壓液體從泵中漏出和防止空氣進入泵內(nèi)并用背葉片來平衡軸向力。s number to reduce the single abrasion of leaf39。因此，泵的定義可以說成是把原動機的機械能轉(zhuǎn)換為所抽送 液體的能量的機器。其類型有：活塞泵、柱塞泵和隔膜泵。、 首先求出軸功率，由以下公式： Ne=1000QH? = 1000gQHs? = 360 0100 0 3 ? ???? = 式中 H —— 揚程 (m) s? —— 介質(zhì)密度 (kg/m3) ? —— 重度 (N/m3) Ne—— 有益功率 (kw) 由公式 ? =NNe ?62% 式中 ? —— 傳動效率 N —— 軸功率 (kw) N??eN== 取 N= 則電動機功率 Nd=kN? 式中 Nd —— 電動機功率 (kw) k—— 功率富裕系數(shù)，一般 k 取 — （功率大使取小值） ? — — 傳動效率，皮帶傳動為 — ，直接傳動時為 1。 葉片數(shù) N 一般取取 N=3— 5，從實際經(jīng)驗來看，為改善渣漿泵的通過性能， 應盡量取 N=5。由兩相流理論推導出的計算式在實踐中的效果良好，可以滿足泵的要求。 （ 3）背葉片高度：通常為了保證泵的性能，將前端間隙調(diào)至最小，這樣，后背葉片與后蓋板的間隙增大，為了使后背葉片有較好的密封效果，其高度應較前背葉片大，一般為前葉片的高度的兩 片以上。 隔舌處的渣漿流速較高，渣漿腐蝕性能越強，隔舌距葉輪的距離因該越大，該距離越大，偏離最佳工況時葉輪承受的徑向力越小，泵的性能曲線越平坦，高效區(qū)越寬，泵的最佳效率越低，在最佳的效率點以下的范圍內(nèi)，隔舌間隙處環(huán)流量大，泵在小流量時，隔舌的磨損相當嚴重，尤其是重型