【正文】 41。其次，我要感謝幫助我的同學(xué)，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們互相溝通、討論、學(xué)習(xí)，有了他們的幫助，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才能更順利的進(jìn)行。在這，我首先要感謝辛勤輔導(dǎo)我的劉暉老師，在持續(xù)一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，始終耐心地教導(dǎo)我，時(shí)常和我們保持聯(lián)系，設(shè)計(jì)中遇到問(wèn)題，給與正確的解釋和解決方案。本次設(shè)計(jì)的清水用離心泵結(jié)構(gòu)合理，設(shè)計(jì)過(guò)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。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。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(guò)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。離心泵運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生軸向力徑向力。本設(shè)計(jì)吸入室采用直錐形吸入室，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。考慮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(jí)揚(yáng)程一般10～80m），本設(shè)計(jì)泵水力方案采用單級(jí)單吸結(jié)構(gòu)。 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。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(jí)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。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(guò)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。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(guò)大。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)。本泵直接利用介質(zhì)作為潤(rùn)滑劑。本泵采用自沖洗。根據(jù)沖洗液的來(lái)源和走向，沖洗可分為自沖洗、外沖洗和循環(huán)沖洗。常用的輔助措施包括潤(rùn)滑、沖洗、冷卻和過(guò)濾等，可根據(jù)具體工作條件加以配合選用。對(duì)于靜止環(huán)，因?yàn)樗c軸有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其間隙值應(yīng)較大，一般取直徑間隙～2mm。 （10—2）對(duì)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。設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮低強(qiáng)度材料的耐磨性。端面凸臺(tái)高度，一般取2～3mm。此外，選擇時(shí)也應(yīng)考慮密封工作的條件。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(guò)大則冷卻、潤(rùn)滑效果不好。密封環(huán)端面采用軟硬兩種不同材料配對(duì)。 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。時(shí)，在密封領(lǐng)域中通常要按高溫來(lái)處理，此時(shí)必須采取相應(yīng)的冷卻措施?！?80186。 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)。在～30m/s的范圍內(nèi)通常采用彈簧旋轉(zhuǎn)式。本設(shè)計(jì)選用非平衡式結(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。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(guò)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(rùn)滑，由此獲得長(zhǎng)期的潤(rùn)滑效果。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(duì)密封的泄露和壽命要求，以及安裝密封的有效空間限制。本設(shè)計(jì)泵采用機(jī)械密封。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(rùn)的減小。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。且泵體密封環(huán)與葉輪口環(huán)之間的間隙不易過(guò)大或過(guò)小，過(guò)大，泄露，磨損增加，降低了容積效率；過(guò)小，兩者之間可能產(chǎn)生摩擦，有時(shí)還會(huì)引起振動(dòng)。本泵的密封環(huán)材料HT200鋼，結(jié)構(gòu)形式為平環(huán)式。本泵口環(huán)材料為HT200鋼，結(jié)構(gòu)形式為平環(huán)式。 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。對(duì)密封的基本要求是密封性好，安全可靠，壽命長(zhǎng)，并應(yīng)力求結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，制造維修方便，成本低廉。 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(duì)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。若階梯軸最粗一段或幾段軸段長(zhǎng)度超過(guò)軸全長(zhǎng)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(lái)考慮。本泵的主要零件是葉輪，其他零件相對(duì)于葉輪來(lái)說(shuō)可以忽略。發(fā)生共振現(xiàn)象時(shí)軸的轉(zhuǎn)速叫做軸的臨界轉(zhuǎn)速。 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。葉輪的自重 ： （9—2）式中：n——葉輪個(gè)數(shù)； m——單個(gè)葉輪質(zhì)量，估算葉輪質(zhì)量為18kg； 其他零件自重相比軸和葉輪自重可以忽略不計(jì)。葉輪等零件均是裝在軸上,并同時(shí)在泵體內(nèi)高速旋轉(zhuǎn),軸的強(qiáng)度和剛度對(duì)泵的壽命和可靠性有很大的影響,所以,對(duì)軸的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核是十分必要的.。一般把軸抗變形的能力叫做剛度，把軸抗破壞的能力叫做強(qiáng)度。對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞[9]。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)室軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。1）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。螺栓連接強(qiáng)度條件： （8—5）式中：——螺栓材料的需用應(yīng)力，查文獻(xiàn)[1]查到取120 ； ——螺栓的螺紋小徑， ， 因?yàn)?，所以所選聯(lián)軸器合格。計(jì)算轉(zhuǎn)矩已將機(jī)器啟動(dòng)時(shí)的慣性力和工作中的過(guò)載等因素考慮在內(nèi)。聯(lián)軸器的初步校核：公稱扭矩Tn= 而泵軸的扭矩T= 故合理。本設(shè)計(jì)選用YL4，YLD4型聯(lián)軸器。凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，維護(hù)容易，能傳遞較大的力矩，應(yīng)用廣泛?；谏鲜銮闆r，聯(lián)軸器的作用除傳遞聯(lián)接兩軸的扭矩外，還有補(bǔ)償兩軸軸線位置的偏斜，吸收振動(dòng)，緩和沖擊的作用。聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造和安裝的誤差，兩軸軸線的位置不可能完全重合，同時(shí)由于機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，零件的變形、基礎(chǔ)的下沉、旋轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量不平衡、運(yùn)轉(zhuǎn)中溫度的變化、軸承的磨損等都會(huì)使兩軸線的位置進(jìn)一步發(fā)生偏斜，造成軸向位移、徑向位移、角位移、以及綜合位移等。——鍵的工作長(zhǎng)度，mm，圓頭平鍵，為鍵的公稱長(zhǎng)度，mm，——鍵的寬度，mm；——軸的直徑，mm；鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，；鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用壓力，具體數(shù)值參考表8—2。因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。 鍵的強(qiáng)度校核平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，對(duì)于采用常見(jiàn)的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的普通平鍵連接（靜連接），其主要失效形式是工作面壓潰。葉輪與軸配合鍵選擇： 圓頭普通平鍵（A型）mm，mm，mm。一般輪轂的長(zhǎng)度可?。ā?）d，d為軸的直徑。鍵的主要尺寸為其截面尺寸（一般以鍵寬b鍵高表示h）。鍵的選擇包括類型和尺寸兩個(gè)方面。缺點(diǎn)是鍵的頭部側(cè)面與輪轂上的鍵槽并不接觸，因而鍵的圓頭部分不能充分利用，而且軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中較大[9]。普通平鍵按構(gòu)造分，有圓頭（A型）、平頭（B型）、單圓頭（C型）三種。根據(jù)用途的不同，平鍵分為普通平鍵、薄型平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵四種。平鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、對(duì)中性較好的等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。工作時(shí)，靠鍵同鍵槽側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。鍵連接的主要類型有：平鍵連接、半圓鍵連接、楔形連接和切向鍵連接。本軸承采用氈圈密封。接觸式密封是在軸承蓋內(nèi)放置軟材料與轉(zhuǎn)動(dòng)軸直接接觸而起密封作用。 軸承密封軸承的密封裝置是為了阻止灰塵、水、酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。表8—1 適用于脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑的dn值界限 軸承類型脂潤(rùn)滑油潤(rùn)滑油浴滴油循環(huán)油（噴油）油霧深溝球軸承16254060＞60mm選用哪一類潤(rùn)滑方式，與軸承的速度有關(guān)。由式（8—1）： KN KN 軸承潤(rùn)滑潤(rùn)滑對(duì)于滾動(dòng)軸承具有重要意義，軸承中的潤(rùn)滑劑不僅可以降低摩擦阻力，還可以起著散熱、減少接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕等作用。 軸承的校核參考文獻(xiàn)[4]，軸承的壽命校核： （8—1）式中：——額定壽命，40000 ；——轉(zhuǎn)速，；——基本額定動(dòng)載荷，對(duì)向心軸承為，查文獻(xiàn)[1]， KN；——當(dāng)量動(dòng)載荷,N；——溫度系數(shù)，取1；——壽命系數(shù)，對(duì)球軸承取3；——載荷系數(shù)。選擇深溝球軸承。滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)比較小，從而使機(jī)器能靈活、輕快的旋轉(zhuǎn)，提高工作效率；潤(rùn)滑油消耗少，若滾動(dòng)軸承有良好的密封裝置，加一次潤(rùn)滑油可使用很長(zhǎng)時(shí)間[7]。8 軸承、聯(lián)軸器、鍵的選擇 軸承 軸承選擇根據(jù)軸承中摩擦性質(zhì)的不同，可把軸承分為滑動(dòng)摩擦軸承（簡(jiǎn)稱滑動(dòng)軸承）和滾動(dòng)摩擦軸承（簡(jiǎn)稱滾動(dòng)軸承）兩大類。因此，必須采用徑向力平衡措施，以設(shè)法消除徑向力。 （7—4）式中：——葉輪出口(包括前后蓋板的寬度) ，m。因此，當(dāng)泵在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí)，葉輪周圍壓出室中液體的速度和壓強(qiáng)的分布基本上均勻的、軸對(duì)稱的，故作用在葉輪上的徑向力的合力為0。這種方法簡(jiǎn)單，可靠，但平衡效果不佳，不能完全平衡軸向力，只能平衡70%～90%的軸向力，剩余的軸向力需由止推軸承來(lái)承擔(dān)[5]。為減少泄露，在葉輪后蓋板也裝上密封環(huán)，其半徑位置與吸入口的密封環(huán)位置一致。計(jì)算得： 軸向力的平衡采用平衡孔平衡軸向力。本設(shè)計(jì)由于比轉(zhuǎn)速小，故不考慮的作用。 （7—2）式中：——流過(guò)葉輪的理論體積流量；——葉輪進(jìn)口前的流速。圖7—1 單級(jí)單吸臥式離心泵葉輪兩側(cè)壓強(qiáng)分布圖（7—1）式中，——軸向力，N； ——葉輪密封環(huán)半徑，m；——葉輪旋轉(zhuǎn)角速度，rad/s。這個(gè)力往往可以達(dá)到數(shù)萬(wàn)牛頓，使整個(gè)轉(zhuǎn)子壓向吸入口，不僅可能引起動(dòng)靜部件碰撞和磨損，而且還會(huì)增加軸承負(fù)荷，導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)，對(duì)泵的正常運(yùn)行很不利。吐出口直徑為76 mm?！?，否則，由于邊界層厚度增加，液流會(huì)脫流，惡化擴(kuò)散管的工作性能?！?2176。擴(kuò)散管末端為泵的吐出口，與吐出管路相連接，所以吐出直徑應(yīng)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的管徑選取，其流速符合經(jīng)濟(jì)流速。 擴(kuò)散管為減少壓力管路中的水力損失，須進(jìn)一步降低壓水室中的流動(dòng)速度，這一任務(wù)通常由在第Ⅷ斷面后設(shè)置的擴(kuò)散管來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （6—5） （6—6） （6—7） （6—8） 式中：——斷面?zhèn)缺趦A斜角，；b3——壓水室入口寬度，mm；r3——壓水室基圓半徑，mm；i=Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ；——過(guò)渡圓弧半徑，mm。根據(jù)比轉(zhuǎn)速由文獻(xiàn)[5，8—6]選取螺旋形蝸室和導(dǎo)葉中的速度系數(shù)。蝸室斷面面積的大小，由所選取的蝸室流速?zèng)Q定。本設(shè)計(jì)泵舌安裝角15176。45176。38176。25176。15176。泵舌安裝角由表6—1選取。 泵舌安裝角：理論上泵舌應(yīng)該在第Ⅷ斷面的基圓上，但這樣做會(huì)使泵舌與葉輪間的間隙過(guò)小，易產(chǎn)生振動(dòng)，并且泵舌也太薄。 舌角舌角是在蝸室第Ⅷ斷面的0點(diǎn)（即蝸室螺旋線的起始點(diǎn)）處，螺旋線的切線與基圓切線間的夾角。比轉(zhuǎn)速小，葉輪小，液體黏度低時(shí)，取小值；否則，取大值。 （6—2）式中：S——葉輪蓋板厚度，mm；C——常數(shù)，一般取C=5～20。 m 蝸室入口寬度用葉輪出口寬度加葉輪前后蓋板厚度，再按結(jié)構(gòu)需要加必要的間隙即可。～） （6—1）基圓大小在上式范圍內(nèi)選擇時(shí)，對(duì)泵性能沒(méi)有明顯影響。隔舌所在直徑稱為基圓直徑。在設(shè)計(jì)螺旋形壓出室時(shí)通常認(rèn)為液體從葉輪中均勻流出，并在蝸室中作等速運(yùn)動(dòng)[5]。 螺旋形壓出室螺旋形壓出室由一個(gè)截面逐漸擴(kuò)大的螺旋形流道和