【正文】 mm軸強(qiáng)度校核安全。 剛度校核實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明臥式泵的軸的剛度，只需要滿足以下條件即可滿足。本泵是單級懸臂泵只需要滿足下式：≤～ （9—10） 式中：l—兩支撐中心的距離，m； t—泵軸懸臂部分的長度，m；～剛度滿足要求 臨界轉(zhuǎn)速校核當(dāng)軸轉(zhuǎn)速達(dá)到或接近某一定值時(shí)，將會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)使軸，軸承，軸上的零件甚至整個(gè)機(jī)器遭到破壞。發(fā)生共振現(xiàn)象時(shí)軸的轉(zhuǎn)速叫做軸的臨界轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速的大小取決于材料的彈性特性，軸的形狀，尺寸，支撐形式和軸上的零件的重量等，而與軸的空間位置無關(guān)。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。當(dāng)量直徑 （9—11）式中：ξ——經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)。若階梯軸最粗一段或幾段軸段長度超過軸全長的 50%，可取ξ=1；小于15%時(shí)，次段當(dāng)作軸環(huán)，另按次粗軸段來考慮。一般的壓縮機(jī)，離心機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子可取ξ= li――為第i段軸的長度按當(dāng)量直徑計(jì)算軸自重： （9—12）式中：dv――軸的當(dāng)量直徑； l――軸的總長； 一端外伸軸系數(shù)λ1μ＝＝查參考文獻(xiàn)[8]λ1= 10第一界臨界轉(zhuǎn)速 （9—13）式中：l――軸長mm lo――兩支撐間距離mmWi――兩支撐間第i個(gè)圓盤的質(zhì)量（Kg）ai bi ―― 支撐間第i個(gè)圓盤至左及右支撐間的距離mmGj ――外伸端第i個(gè)圓盤的重量Kg cj――外伸端第j個(gè)圓盤至支撐間的距離mm 泵軸為鋼性軸由于是懸臂軸，所以應(yīng)滿足下式：上述計(jì)算表明，本設(shè)計(jì)泵軸滿足強(qiáng)度，剛度，臨界轉(zhuǎn)速要求，符合工作狀況。 10 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。個(gè)別密封的失效，所造成的損失可能是密封件本身價(jià)格的千萬倍。對密封的基本要求是密封性好，安全可靠，壽命長，并應(yīng)力求結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)簡單，制造維修方便，成本低廉。大多數(shù)密封件是易損件，應(yīng)保證互換性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化[9]。 葉輪密封葉輪口環(huán)安放在葉輪進(jìn)口邊處，結(jié)構(gòu)，尺寸由葉輪相關(guān)部位的結(jié)構(gòu)，尺寸確定。口環(huán)能隨葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，用緊定螺釘連接，作用是防止葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)與泵體摩擦，從而被磨損，增大兩者間隙，增加泄露量，影響效率。本泵口環(huán)材料為HT200鋼，結(jié)構(gòu)形式為平環(huán)式。 泵體密封泵體密封環(huán)安放在葉輪口環(huán)相對應(yīng)的位置，與泵體用開槽沉頭螺釘連接，固定于泵體上，結(jié)構(gòu)尺寸由泵體的相關(guān)部位尺寸確定，作用與葉輪口環(huán)相似，相區(qū)別的是密封環(huán)是保護(hù)泵體的。本泵的密封環(huán)材料HT200鋼，結(jié)構(gòu)形式為平環(huán)式。泵體密封環(huán)與葉輪口環(huán)配合使用，能減小液體泄露，又能承受磨損，便于更換。且泵體密封環(huán)與葉輪口環(huán)之間的間隙不易過大或過小，過大，泄露，磨損增加，降低了容積效率；過小，兩者之間可能產(chǎn)生摩擦，有時(shí)還會(huì)引起振動(dòng)?！? 軸封設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)的泵軸和固定的泵體之間的密封裝置簡稱軸封。軸封的作用主要是防止高壓液體從泵中泄漏以及空氣進(jìn)入泵內(nèi)造成輸送液體量的減小。軸封的選擇至關(guān)重要，如果軸封選擇不當(dāng)，不僅會(huì)帶來泵內(nèi)液體的泄漏，而且在泵的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中需要經(jīng)常維修，造成維修費(fèi)用的增加，以及泵連續(xù)工作時(shí)間的減小。在現(xiàn)代化的大型工廠中，設(shè)備的連續(xù)工作時(shí)間的減小就等于利潤的減小。而且當(dāng)泵內(nèi)輸送的是易燃，易爆和有毒液體時(shí)，泄漏問題更是至關(guān)重要的。本設(shè)計(jì)泵采用機(jī)械密封。機(jī)械密封（端面密封），由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動(dòng)而構(gòu)成的防治流體泄露的裝置。機(jī)械密封結(jié)構(gòu)形式選擇的主要依據(jù)是密封的工作參數(shù)，介質(zhì)特性，對密封的泄露和壽命要求，以及安裝密封的有效空間限制。此外，還要考慮安裝維修和密封的價(jià)格等因素。機(jī)械密封由于兩個(gè)端面的緊密貼合，使密封端面之間的交界（密封界面）形成一微小間隙，當(dāng)有壓介質(zhì)通過此間隙時(shí)形成極薄的液膜，造成阻力，防止介質(zhì)泄漏，又使端面得以潤滑，由此獲得長期的潤滑效果。機(jī)械密封主要有以下四大部分組成：① 由動(dòng)環(huán)靜環(huán)組成的一對摩擦副，研磨面；② 彈性元件（或磁性元件）為主的補(bǔ)償緩沖結(jié)構(gòu)；③ 輔助密封圈；④ 使動(dòng)環(huán)和軸一起旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。 密封腔處的介質(zhì)壓力值的大小可以初步確定是否選擇平衡式的結(jié)構(gòu)以及平衡程度。當(dāng)介質(zhì)粘度高，潤滑性能好，,通常選用非平衡式結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)選用非平衡式結(jié)構(gòu)。 密封面平均直徑的圓周速度值的大小確定彈性元件是否隨軸旋轉(zhuǎn)，即采用彈簧旋轉(zhuǎn)式或彈簧靜式結(jié)構(gòu)。在～30m/s的范圍內(nèi)通常采用彈簧旋轉(zhuǎn)式。本設(shè)計(jì)選用彈簧旋轉(zhuǎn)式。 密封腔內(nèi)的介質(zhì)溫度確定輔助密封圈材料、密封面的冷卻方法及輔助系統(tǒng)。溫度在0186。～ 80186。范圍內(nèi)，輔助密封圈通常選用丁顩橡膠形密封圈，介質(zhì)溫度高于80186。時(shí)，在密封領(lǐng)域中通常要按高溫來處理，此時(shí)必須采取相應(yīng)的冷卻措施。本泵設(shè)計(jì)溫度t＜80℃，采用o形密封圈。 根據(jù)介質(zhì)特性選型清水為腐蝕性較弱介質(zhì)，選用內(nèi)裝式機(jī)械密封，其端面受力狀態(tài)和介質(zhì)泄露方向都比外裝式合理。 機(jī)械密封具體結(jié)構(gòu)按上述工作參數(shù)和介質(zhì)特性選定的往往只是一個(gè)初步方案，最終確定還必須考慮主機(jī)的特性和對密封的某些特殊要求。密封環(huán)端面采用軟硬兩種不同材料配對。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)。在強(qiáng)度、剛度允許前提下，端面寬度，應(yīng)盡量選取較小值，過大則冷卻、潤滑效果不好。但也不宜過小，否則會(huì)使端面壓力增加，溫度升高，磨損加劇。此外，選擇時(shí)也應(yīng)考慮密封工作的條件。硬環(huán)端面寬度應(yīng)比軟環(huán)大1～3mm。端面凸臺(tái)高度，一般取2～3mm。石墨、填充聚四氟乙烯、青銅等可取3mm；碳化鎢可取2mm。設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮低強(qiáng)度材料的耐磨性。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—1）端面外直徑：。 （10—2）對于密封環(huán)于軸的配合間隙，旋轉(zhuǎn)環(huán)與靜止環(huán)取值不同。對于旋轉(zhuǎn)環(huán)，雖然與軸無相對運(yùn)動(dòng)，但為了保證具有一定浮動(dòng)性以補(bǔ)償軸與靜止環(huán)的偏斜和軸振動(dòng)等影響，取直徑間隙～1mm。對于靜止環(huán)，因?yàn)樗c軸有相對運(yùn)動(dòng)，其間隙值應(yīng)較大，一般取直徑間隙～2mm。 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。常用的輔助措施包括潤滑、沖洗、冷卻和過濾等，可根據(jù)具體工作條件加以配合選用。機(jī)械密封系統(tǒng)的最重要的單元流程。根據(jù)沖洗液的來源和走向，沖洗可分為自沖洗、外沖洗和循環(huán)沖洗。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。本泵采用自沖洗。 機(jī)械密封潤滑對密封端面進(jìn)行適當(dāng)潤滑是減少磨損和延長壽面的必要措施，部分摩擦熱也可以由潤滑劑帶走。本泵直接利用介質(zhì)作為潤滑劑。 機(jī)械密封冷卻機(jī)械密封工作時(shí)端面上產(chǎn)生的熱量應(yīng)及時(shí)傳遞出去，否則端面間的液膜就會(huì)汽化而形成干摩擦，這時(shí)必須采取相應(yīng)的冷卻措施。冷卻效果與密封幾何形狀、材料、散熱條件和傳熱面積等有關(guān)?？衫脹_洗孔實(shí)現(xiàn)冷卻。高溫、高速時(shí)應(yīng)沿圓周均布設(shè)置若干個(gè)沖洗孔，使密封環(huán)周圍溫差不至于過大。溫度較高時(shí)，可用冷卻器來冷卻沖洗液，也可以采用間接的冷卻方式。11 經(jīng)濟(jì)性分析設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、制造和使用的全過程中，設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)就要全面綜合地進(jìn)行綜合考慮。設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)為機(jī)器的成本低；使用經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)為高生產(chǎn)率，高效率，較少地消耗能源，原材料和輔助材料，以及低的管理和維護(hù)費(fèi)用等。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。HT200價(jià)格合理，鑄造性能及切削加工性能好，應(yīng)用非常廣泛，鑄造成型后，對其要求進(jìn)行機(jī)械加工部位較少，工藝技術(shù)要求低，普通的車床就可加工；3） 設(shè)計(jì)應(yīng)用CAD技術(shù)，加快了設(shè)計(jì)速度，降低了設(shè)計(jì)成本；4）改善零件的結(jié)構(gòu)工藝性，使其用料少（泵體空腔）、易加工（退刀槽）、易裝配，（砂輪越程槽）；5）最大限度地采用聯(lián)軸器、鍵、軸承等標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化的零、部件6）零件結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)及尺寸；7）選用高效率的傳動(dòng)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器直接帶動(dòng)泵軸旋轉(zhuǎn)，減少傳動(dòng)的中間環(huán)節(jié)，降低能耗和生產(chǎn)成本；8）采用潤滑，延長機(jī)器的使用壽命；9）采用可靠的密封（機(jī)械密封）系統(tǒng)，減少滲漏現(xiàn)象；10）采用先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法（基于流道理論的一元分析方法），使設(shè)計(jì)參數(shù)最優(yōu)化，達(dá)到盡可能精確的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，保證機(jī)器足夠的可靠性。 本次設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)合理，在極大程度上減少了材料的浪費(fèi)，減少加工時(shí)間，使其經(jīng)濟(jì)性合理適中。12 結(jié)論本次設(shè)計(jì)任務(wù)為清水輸送用泵?？紤]離心泵基本工作性能，流量范圍大（通常10～350 m3/h，最大流量可達(dá)10000 m3/h以上），揚(yáng)程隨流量而變化，在一定流量下只能供給一定揚(yáng)程（單級揚(yáng)程一般10～80m），本設(shè)計(jì)泵水力方案采用單級單吸結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)采用閉式葉輪（具有蓋板和輪盤，流道封閉），軸設(shè)計(jì)為階梯軸，材料采用45鋼。本設(shè)計(jì)吸入室采用直錐形吸入室，其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。壓出室選擇螺旋形壓出室，其結(jié)構(gòu)簡單，制造比較方便，泵性能曲線高效率區(qū)域比較寬廣，車削葉輪后泵效率變化比較小。離心泵運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生軸向力徑向力。在葉輪后蓋板上開一圈小孔，平衡軸向力，剩余軸向力由止推軸承承受，徑向力不大，無需采用專用平衡措施。考慮輸送介質(zhì)是清水，軸封采用普通型機(jī)械密封,其性能可靠，泄露量少，使用壽命大，功耗低，不需經(jīng)常維修，且能適應(yīng)于生產(chǎn)過程自動(dòng)化和高溫、低溫、高壓、真空、高速以及各種強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)等苛刻工況的密封要求。輔助設(shè)計(jì)機(jī)械密封的潤滑、沖洗、冷卻，沖洗冷卻的方式為自沖洗，留出沖洗道。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。另外，設(shè)計(jì)中對鍵、聯(lián)軸器、軸承等標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選擇并校核，使其滿足工況。本次設(shè)計(jì)的清水用離心泵結(jié)構(gòu)合理，設(shè)計(jì)過程符合標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)強(qiáng)度，剛度均符合要求，故本設(shè)計(jì)合格，滿足要求。參考文獻(xiàn)[1] .（第五版）[M] .北京：[2] ：.[3] [M].蘭州：甘肅工業(yè)大學(xué)出版社,1981.[4] 關(guān)醒凡，[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1982.[5] 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