【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。 6 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)生必須經(jīng)歷的一項(xiàng)重要教學(xué)環(huán)節(jié) ,是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能 ,分析解決實(shí)際工程問題的重要一環(huán)。 最終確定的泵的吸入口和排出口直徑，應(yīng)該符合標(biāo)準(zhǔn)直徑。另外，影響泵揚(yáng)程的有限葉片數(shù)修正系數(shù)也與 2D 和 2β 以及葉片數(shù)等參數(shù)有關(guān)。表 21 為 FL曲線的 數(shù)據(jù) 表。 葉輪進(jìn)口速度 ⑴葉輪進(jìn)口圓周速度 通過在以檢查的中間流線圖上量取 1AD 、 1BD 、 1CD 。 ⑵計(jì)算 b 流線葉片進(jìn)口角 如果不預(yù)先按照文獻(xiàn)說的從大到小進(jìn)行暫定角度，可能會(huì)出現(xiàn)以下情況，下面請看運(yùn)行結(jié)果： 可以看出由于沖角范圍在 0 到 15176。 ) cosβ cosm ss ?? 表 26 b 流線厚度計(jì)算表 軸面 0 Ⅱ Ⅳ Ⅴ Ⅶ Ⅷ Ⅹ b流線 S(mm) 3 β (176。? 可以通過這點(diǎn)的葉片安放角減去對應(yīng)的沖角得到 ,至此， A 點(diǎn)處的 進(jìn)口速度三角形可以確定。 因此，壓水室應(yīng)該在水力損失最小的條件下，實(shí)現(xiàn)其基本功能。為便于計(jì)算和繪型，渦室通常取 8個(gè)彼此成 45176。 擴(kuò)散管的繪制參考文獻(xiàn) [2]P774 頁有關(guān)尺寸標(biāo)注進(jìn)行繪制。加油時(shí)應(yīng)注意，太多油 要沿泵軸滲出并且飄濺，太少軸承又要過熱，燒壞造成事故。 泵軸是在彎矩和扭矩聯(lián)合作用下工作的，通常以彎矩和扭矩聯(lián)合作用來校核軸的強(qiáng)度。 深溝球軸承壽命的計(jì)算公式 : 610 ()60 rh nCL nP?? 式中： n— 軸承工作轉(zhuǎn)速， r/min rC — 軸承基本額定動(dòng)載荷，查機(jī)械手冊， KN? ,基本額定靜載荷0 KN? （ GB/T 2761994） nP — 軸承工作時(shí)當(dāng)量動(dòng)載荷， N hL — 軸承壽命，小時(shí) ε — 球軸承為 3 深溝球軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 P的求解過程： ⑴確定軸承承受的徑向載荷 R，軸向載荷 A 圖 51 軸承受力圖 由軸承受力圖有：① 1( 244 .8 176 ) 176FR? ? ? ? ② 2244 .8 176FR? ? ? 已知 ? ，于是得到 1 ? ， 2 ? 。 軸承壽命計(jì)算： 基本額定壽命：按一組軸承中 10%的軸承發(fā)生點(diǎn)蝕破壞，而 90%的軸承不發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)（以 106轉(zhuǎn)為單位）或工作小時(shí)數(shù)作為軸承基本額定壽命。 葉輪、軸套等都在套在軸上，并同軸一起等速旋轉(zhuǎn)。 泵軸 泵軸的作用是借聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)相連接，將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳給葉輪，所以它是傳遞機(jī)械能的主要部件。第一段圓弧確定后，過Ⅱ點(diǎn)和第一段圓弧的圓心的直線與Ⅱ — Ⅲ線段中垂線的交點(diǎn)，就是第二段圓弧的圓心，圓心到Ⅱ點(diǎn)或Ⅲ點(diǎn)的距離就是第二段 圓弧半徑。 202arctanmuvv????α ⑸渦室斷面形狀和斷面面積 渦殼斷面形狀有矩 形、梨形、梯形和圓形等。 根據(jù)泵的用途不同，泵的壓水室有不同的結(jié)構(gòu)形成，但 它們 的基本功能則是相同的：收集從葉輪流出的水流，將水送到泵出口或下一級葉輪入口；水流在葉輪處絕對速度比較大，水流在壓水室出口的平均速度顯著下降，這種將水流的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能的結(jié)果，將使水流在泵出口管路中的水力損失減小。 1v 矢量在圓周方向的投影 1uv 為 0, 1v 與 1mv 重合 ,進(jìn)口速度三角形變成一個(gè)直角三角形。 表 25 a 流線厚度計(jì)算表 軸面 0 Ⅱ Ⅳ Ⅴ Ⅶ Ⅷ Ⅹ a流線 S(mm) 3 β (176。1 1 1 32 .79 29 .17C C C? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? 編程計(jì)算 A、 B、 C三點(diǎn)的葉片安放角 值得 指出的是，我的編程僅僅限于提供計(jì)算，由 于安放角在有的文獻(xiàn)中提到應(yīng)該成逐漸增大的趨勢，所以參考文獻(xiàn)可以看出，先暫定 1 20A? ??， 1 23B? ??， 1 33C? ??。 本設(shè)計(jì) 通過 對 具體實(shí)施方案 進(jìn)行 比較，確定了進(jìn)口邊直線 ABC。 14 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 葉輪軸面投影圖繪制中的相關(guān)計(jì)算 葉輪出口速度 ⑴進(jìn)口軸面速度 由前面計(jì)算可得： 2 /mV m s? ⑵出口圓周速度 22 0 .2 6 0 2 9 0 0 3 9 .4 6 /6 0 6 0Dnu m s? ???? ? ? ⑶出口圓周分速度 2 2 9 . 8 1 2 2 . 6 5 /3 9 . 4 6tu gHv m su ? ? ? ?? ?? ? ? ⑷無窮葉片數(shù)出口圓周分速度 2 2 9 . 8 1 2 9 . 1 0 /3 9 . 4 6tu gHv m su ?? ? ? ? ? ?? ?? ? ? 流道中線檢查 根據(jù)所求處的葉輪尺寸 2D ， 2b ， 0D 參照比轉(zhuǎn)速相近的水力模型，繪 制葉輪的軸面投影圖，在投影圖上，做很多內(nèi)切圓，并將個(gè)內(nèi)切圓的圓心用光滑的曲線連接起來，即得到流道中線。這次設(shè)計(jì)兼顧泵效率和汽蝕， 取 0k ? 。 泵排出口徑。 光有理論知識是不能做好泵的設(shè)計(jì)的，此次設(shè)計(jì)正好為我們提供了一次時(shí)間的機(jī)會(huì)，有助于理解、鞏固理論知識和為以后的工作打下基礎(chǔ) 。自動(dòng)變頻供水裝置設(shè)計(jì)，繪制了變頻供水裝置的管路布置圖，水泵機(jī)組安裝圖以及自動(dòng)供水的主電路圖、控制圖。它與其它教學(xué)環(huán)節(jié)緊密配合相輔相成 ,是前面各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)、深入和發(fā)展。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)給定泵的型號，確定： 125sD mm? ⑵泵出口直徑 ( 0 .7 1 .0 ) 0 .8 1 0 0t s sD D D m m? ? ? ? ⑶泵進(jìn)口速度 224 4 2 0 0 4 .5 3 ( / )0 .1 2 5 3 6 0 0s sQV m sD ?? ? ?? ? ? ? ⑷泵出口速度 224 4 2 0 0 7 . 0 8 ( / )0 . 1 3 6 0 0t tQV m sD ?? ? ?? ? ? ? 汽蝕計(jì)算 (1)泵 汽蝕余 量 NPSH K m? ? ? ? ??? ? ??? 8 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (2)泵汽蝕轉(zhuǎn)數(shù) 3 / 4 3 / 45 . 6 2 5 . 6 2 2 0 0 / 3 6 0 0 14393 . 7rnQC N P S H ? ? ? ? ?? ? ? 泵的比轉(zhuǎn)速本來指在最高效率處的性能參數(shù)的一個(gè)組合值。可見影響泵揚(yáng)程的幾個(gè)參數(shù)之間互相影響。 其中在入口邊 時(shí) ， 2FR?? ，出口 邊時(shí) 22F bR?? 。 11 1 8 . 3 6 /60 AA Dnu m s? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ??? 11 1 4 . 6 6 /60 BB Dnu m s? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ??? 11 9 . 6 4 /60 CC Dnu m s? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ??? ⑵葉片進(jìn)口軸面液流過水?dāng)嗝婷娣e 葉片進(jìn)口邊有時(shí)和過水?dāng)嗝嫘纬删€重合，有時(shí)不重合。之間范圍很大，葉片安放角很快就會(huì)收斂，所以可以看出我的編程僅僅是為了方便計(jì)算，計(jì)算的情況還是比較特殊，在以后的工作中看能不能進(jìn)行改進(jìn)。 ) cosβ cosm ss ?? 24 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 軸面 Ⅺ Ⅻ b流線 S(mm) β (176。 其它兩個(gè) 進(jìn)口速度三角形同理。 低比轉(zhuǎn)速泵所用的壓水室主要為螺旋型壓水室 ,它由螺旋管 (蝸殼 )和擴(kuò)散管組 成。的斷面，即用 8個(gè)軸面切割渦室。 5 離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及部分零件的強(qiáng)度校核 離心泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 本次設(shè)計(jì)的 IS125100250 離心泵為一臺(tái)單級單吸橫軸離心泵，它的葉輪由葉輪螺母、止動(dòng)墊圈和平鍵固定在泵軸的左端。在泵運(yùn)行過程中軸承最高溫度在 85176。 最小軸徑一般發(fā)生在聯(lián)軸器或者裝配葉輪處。由軸的結(jié)構(gòu)及軸向力的方向可知，全部軸向力全部由靠近葉輪的那一個(gè)軸承承擔(dān)，即所受的軸向力為 ? ，根據(jù)分析可知，靠近葉輪的那一個(gè)軸承受的軸向力和徑向力都 36 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 比離葉輪遠(yuǎn)的那個(gè)軸承大，所以離葉輪較近的那個(gè)軸承更容易被破壞，即只需校核離葉輪近的軸承壽命。該軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力。因此泵的設(shè)計(jì)只能是先確定軸的徑向 尺寸。 泵體 泵體也稱泵殼，它是泵的主體，蝸殼就是它的一部分，起到支撐固定的作用，并于安裝軸承的懸架相連接。圓心到 0，Ⅰ，Ⅱ三點(diǎn)是等距的，這一距離就是第一段圓弧半徑。為了符合流動(dòng)規(guī)律，減少液流的撞擊，隔舌螺旋角應(yīng)等于葉輪出口稍后的絕對液流角 3? 。壓水室是泵不可或缺的重要的過流部件，其設(shè)計(jì)、制造水平的高低，對泵的性能，特別是泵的效率和指標(biāo) H— Q曲線的形態(tài)，有十分明顯的影 響。 ) 25 ⑵ 進(jìn)口速度三角形的繪制 對于扭曲葉片來說 ,進(jìn)口速度三角形應(yīng)當(dāng)繪制三個(gè) ,前流線 ,中間流線和后流線 三條流線與進(jìn)口邊交點(diǎn)處的速度三角形 ,以前流線處 A 點(diǎn)為例 , A 點(diǎn)的圓周速度 與 A 點(diǎn)圓周相切并指向葉輪旋轉(zhuǎn)一方，其大小為 ARu 11 ?? , AR1 為 A點(diǎn)到軸心線 的距離。 ⑷葉片加厚 具體做法見參考文獻(xiàn) [2]P219 頁，需要指出的是按照文獻(xiàn)的說法，一般小泵葉片進(jìn)口流面厚度約為 2mm，最大厚度為 4～ 5mm，本設(shè)計(jì)參考 文獻(xiàn) [2]P227 頁表 717厚度計(jì)算表中葉片進(jìn)口流面厚度的變化情況，逐漸由 3mm 到 6mm。1 1 1 22 .96 20 .19B B B? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? 20 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 C流線葉片進(jìn)口 沖 角： 39。但在葉輪進(jìn)口直徑 jD 較小，葉片數(shù)又較多時(shí)，采取這一 17 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 措施應(yīng)慎重，以防止進(jìn)口部分堵塞嚴(yán)重，結(jié)果使葉片進(jìn)口排擠系 數(shù)過多減少，既不利于提高泵效率，也惡化了汽蝕性能。 故不再進(jìn)行計(jì)算，取 2 260D mm? 。 進(jìn)一步增加 0k ，可改善 大流量下的工作條件，提高泵的抗汽蝕性能。泵吸入口流速一般為 3m/s 左右，但從制造方法考慮，大型泵的流速取 大一些 ，以減少泵的體積，提高過流能力；但為了提高泵的抗汽蝕性能，應(yīng)減少吸入流速 。為了提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，在設(shè)計(jì)工程中必須要有認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，同時(shí)盡量采用適合資深設(shè)計(jì)情況的公式。 【關(guān)鍵詞】 離心泵、水力設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核、恒壓供水 Abstract This program is a design for the singlestage and singlesuction centrifugal pump, IS10065315 pump. This design pletes the structural design of the pump and hydraulic design of the impeller, pump body. Check the hydraulic design to prevent cavitaion. This design also carries on intensity and rigidity calculation of the impeller, casing,shaft, bearings, key, ring flange, coupling bolt and other