【正文】 ? ? ? ?1 . 4 1 . 2 0 . 2 5 0 0 . 1 8 1 71 . 2 1 . 3 1 40 . 2 5 0 0 . 1 3 0Y ? ? ?? ? ?? 表 51 徑向載荷系數(shù) X和軸向載荷系數(shù) Y 軸承類型 相對軸向載荷 0/ rAC /A R e? /A R e? 判斷系數(shù) e 名稱 代號 X Y X Y 深溝球 軸承 60000 1 0 ⑷ ()npP f XR YA??， pf 為載荷系數(shù)，水泵取 計算得： ? ?() 6 224 14 577 npP f X R Y AN??? ? ? ?? ⑸ 66 31 0 1 0 5 2 8 0 0( ) ( ) 1 2 1 9 . 46 0 6 0 2 9 0 0 8 8 5 2 . 6 7 3 5rh nCL nP ?? ? ??小時 顯然壽命偏短，究其原因，是因為當時選擇軸承的時候，過于隨便，應該把外尺寸 D 選的更大一些，選擇 0。 ⑶ 計 算 0/ rAC ，由此判定系數(shù) e，用線性插值法求出 Y 值。 ⑵ 計算 1/AR，考查它與 e 的關(guān)系， 1/ 577 / 224 07A R e? ? ?。 深溝球軸承壽命的計算公式 : 610 ()60 rh nCL nP?? 式中： n— 軸承工作轉(zhuǎn)速， r/min rC — 軸承基本額定動載荷，查機械手冊， KN? ,基本額定靜載荷0 KN? （ GB/T 2761994） nP — 軸承工作時當量動載荷， N hL — 軸承壽命，小時 ε — 球軸承為 3 深溝球軸承當量動載荷 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 ? 。 軸承壽命計算： 基本額定壽命：按一組軸承中 10%的軸承發(fā)生點蝕破壞，而 90%的軸承不發(fā)生點蝕破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)（以 106轉(zhuǎn)為單位）或工作小時數(shù)作為軸承基本額定壽命。則最大徑向力： 3223 1 10 1 6 80 60 128 10rF K H D BN??? ? ? ? ? ?? 35 西華大學畢業(yè)設計說明書 軸承壽命的計算 由于水泵轉(zhuǎn)速較高，且同時受軸向力和徑向力，所以本次設計采用深溝球軸承，它的作用是支持旋轉(zhuǎn)及承受軸上的載荷，代號為 6309。 軸向力可按下式計算： 34 西華大學畢業(yè)設計說明書 422220 2002 ( ) ( )8 4 2p R RA H R R N? ? ???? ? ? 0R?? 葉輪進口半徑（ m）； ??? 水的重度（ 3/Nm）； ??? 水的密度（ 3/kgm ） ??? 軸的旋轉(zhuǎn)角速度（ rad/s） PH?? 水泵勢揚程， 222/ ( 2 )P T TH H gH u?? ， 2u 為葉輪出口處的圓周速度， TH 為理論揚程。 軸向力的計算 泵在運轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)子上作用在軸向力，產(chǎn)生軸向力的原因有很多，主要是液流作用在葉輪上的力不平衡引起的。 鍵只按照工作面上的擠壓應力進行強度校核計算： 32 10 /p T Kl d? ?? 33 西華大學畢業(yè)設計說明書 l?? 鍵工作長度，單位 mm；圓頭平鍵 l L b??， L指公稱長度， mm； b 為鍵寬； K?? 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， /2Kh? ， h 為鍵高， mm d?? 軸直徑， mm T?? 鍵傳遞扭矩 (Nm? )， max /T P w? ， maxP 為最大輸入功率，單位 w， w為軸的旋轉(zhuǎn)角速度 (rad/s)， / 30 2900 / 30 ( / )w n rad s?? ? ? ? 鍵工作面上的擠壓應力必須小于 []p? （軸、輪轂中弱者的許用擠壓應力），軸、輪轂中弱者的許用擠壓應力 []pMPa? ，按表 51選取。 鍵的計算及強度校核 ⑴確定鍵長度及截面尺寸 本次設計中用到一個鍵，在軸與葉輪配合處，所采用的鍵為單圓頭普通平鍵，鍵的截面 尺寸 bh? 按軸的直徑 d 在標準中選取，鍵長等于或略小于輪轂長。 ⑴最小軸徑的校核 見前面的計算，我選擇的是通用軸，特選了 40 軸。 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度。 葉輪、軸套等都在套在軸上，并同軸一起等速旋轉(zhuǎn)。由于泵軸上所裝的零件不同就決定了泵的不同軸徑系列，同時考慮到泵軸的加工工藝，又需要設計各種退刀槽、倒角、倒圓等，同時，軸的軸向尺寸是由零件裝配尺寸，以及零部件之間所需尺寸所決定的。當泵軸與填料摩擦產(chǎn)生熱量就要靠水封管注水到填料環(huán)內(nèi)使填料冷卻，保持泵的正常運行。 填料函 填料函主要由填料、填料環(huán)、填料壓蓋、水封管等組成。間隙過小，會造成泵殼摩擦產(chǎn)生損失。 密封環(huán) 密封環(huán)又稱減漏環(huán)。一般運行在 65176。加油時應注意，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 泵軸的作用是借聯(lián)軸器和電動機相連接，將電動機的轉(zhuǎn)矩傳給葉輪，所以它是傳遞機械能的主要部件。 31 西華大學畢業(yè)設計說明書 葉輪 葉輪在泵體內(nèi)懸臂安裝在主軸的一端，與軸采用鍵連接方式。再加上泵吸入口和壓出口皆在泵體上，泵又采用了加長聯(lián)軸器與電機直聯(lián)。 IS型泵的泵殼屬端蓋式泵殼，即它的泵殼由泵體和位于泵體一端的泵蓋組成，且泵體與泵蓋間沿與泵軸心線垂直的剖分面剖分。 IS 泵的泵腳與泵體鑄為一體，軸承置于懸臂安裝在泵體上的懸架內(nèi)。離心泵采用的是填料式軸封，它由軸 套、填料、填料環(huán)和填料壓蓋等組成。泵軸的另一端用以裝聯(lián)軸器，以便實現(xiàn)動力拖動。 擴散管的繪制參考文獻 [2]P774 頁有關(guān)尺寸標注進行繪制。第一段圓弧確定后，過Ⅱ點和第一段圓弧的圓心的直線與Ⅱ — Ⅲ線段中垂線的交點，就是第二段圓弧的圓心，圓心到Ⅱ點或Ⅲ點的距離就是第二段 圓弧半徑。 建立平面直角坐標系，在此坐標系下， 0，Ⅰ，Ⅱ……Ⅷ九個點可以根據(jù)表 33數(shù)據(jù)找出，利用這些點，可以確定 0— Ⅰ，Ⅰ — Ⅱ，Ⅱ — Ⅲ……Ⅶ — Ⅷ八條線段的中垂線，線段 0— Ⅰ和Ⅰ — Ⅱ的中垂線的交點，就是第一段圓弧圓心。第二段圓弧應通過Ⅱ、Ⅲ兩個點并與第一段圓弧相切于Ⅱ點。 渦室繪型步驟 參考 IS125100250 型離心泵的渦殼的水力模型，具體數(shù)據(jù)詳見如下： 表 41 渦殼斷面相關(guān)數(shù)據(jù) R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 表 42 渦殼頂端到基圓的距離 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 可以用七段圓弧連接這九點，在平面上形成光滑連續(xù)的蝸殼輪廓線。擴散管的進口可認為是渦室的第Ⅷ個斷面，出口是泵的排出口，擴散管的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是： ⒈排出口徑 dD ，應符合經(jīng)濟流速和標準直徑，見葉輪設計部分 ⒉擴散管高度 L，在保證擴散管和加工及螺栓連接的條件下，應盡量取小值，以減少泵的尺寸； ⒊擴散角 θ ，常用范圍是 8176。 本設計 選用的是梯形斷面。設計時先計算第Ⅷ斷面為基礎進行確定。為便于計算和繪型，渦室通常取 8個彼此成 45176。 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?；蚪普J為為隔舌螺旋角是隔舌處內(nèi)壁與圓周方向的夾角。 ⑶渦室隔舌安放角 0? 參考文獻 [2]P245,根據(jù)表 81列出的 0? 和 sn 的關(guān)系。另外可適應不同寬度的葉輪，提高產(chǎn)品的通用性。 可?。? 32(1. 03 1. 08 )1. 03 26 026 7. 8DDmm????? 根據(jù)經(jīng)驗 取 3 268D mm? ⑵渦室進口寬度 3b 渦室進口寬度 3b 通常大于包括前后蓋板的葉輪出口寬度 2b ，至少應有一定的間隙，以補償轉(zhuǎn)子的串動和制造誤差。這一間隙太小。 渦室的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) ⑴基圓直徑 3D 螺旋形壓水室的擴散管與螺線管由一假想無厚度的尖形隔舌相分離，隔舌尖端所在的假想圓稱為基圓，直徑以 3D 表示。 因此，壓水室應該在水力損失最小的條件下，實現(xiàn)其基本功能。 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。 4 壓水室的計算及繪型 獲得能量的水流沿葉輪圓周流出后，將進入泵的壓水室。 其中， 0? 可以用葉片進口邊易發(fā)生汽蝕的點處的 1? 來代替，由進口速度三角形可以得到， 1 ? ? ，在加液流角的情況下， 1 ? ? 。泵汽蝕余量用rNPSH 表示。 速度三角形見設計圖紙第一頁。 176。 表 28 三流線與進口邊交點處速度三角形數(shù)據(jù) 前蓋板流線 中間流線 后蓋板流線 1u m/s m/s m/s 1mV m/s m/s 39。? 可以通過這點的葉片安放角減去對應的沖角得到 ,至此， A 點處的 進口速度三角形可以確定。 1v 矢量在圓周方向的投影 1uv 為 0, 1v 與 1mv 重合 ,進口速度三角形變成一個直角三角形。 表 27 出口速度三角形數(shù)據(jù) 2u (m/s) 2uv (m/s) 2mv (m/s) ?2? (176。 如果葉輪葉片無窮多無窮薄，葉片對水流有強烈的約束作用，水流只能沿葉片表面流動，在一流面上，水流方向與葉片表面方向一致，從而有 22 ?? ?? ， 而 2u和 2mv 則和上述的有限葉片時相同 。 由于 2 2 2 22mv R b??? 正好等于通過葉輪的流量 TQ ， 則2 2 2 22mvv Q R b? ? ?? 。離心 葉輪出口為一柱面 ， 如果沒有葉片排擠，這一柱面面積為 222 bR? ，考慮葉片 25 西華大學畢業(yè)設計說明書 出口排擠后，有效過水斷面面積為 2222 ?? bR ,不同流面的排擠系數(shù)取常數(shù)。 ) cosβ cosm ss ?? ⑸畫葉片剪裁圖 詳細見文獻 [2]P221 頁，其中木模截線徑向坐標見 CAD第一張設計圖。 ) cosβ cosm ss ?? 表 27 c流線厚度計算表 軸面 0 Ⅱ Ⅳ Ⅴ Ⅶ Ⅷ Ⅹ c流線 S(mm) 3 β (176。 ) cosβ cosm ss ?? 表 26 b 流線厚度計算表 軸面 0 Ⅱ Ⅳ Ⅴ Ⅶ Ⅷ Ⅹ b流線 S(mm) 3 β (176。 表 25 a 流線厚度計算表 軸面 0 Ⅱ Ⅳ Ⅴ Ⅶ Ⅷ Ⅹ a流線 S(mm) 3 β (176。取的軸面截線，然后按照相應的比例反投 射到軸面投影圖上。方格網(wǎng)的繪制 具體圖形見設計圖紙。 見圖 24 圖 24 軸面流線分點 ⑵畫展開流面并在其上繪制流線 具體做法參考文獻 [2]，需要指出的是在 CAD圖上做圖的畫應該注意幾個問題，首先，保證型線光滑平順，其次，單向彎曲，凹凸均可，但不要出現(xiàn) S形狀，再次，各型線有一定的對稱性。流面上的小扇形從進口到出口逐漸增大。用一組夾角為 △ θ 的軸面和一組垂直軸線的平面去截流面 ，使之在流面上構(gòu)成小扇形的軸面流線長度 △ S ,和圓周上的長度 △ u 相等。 ⑶計算 c 流線葉片進口角 輸入其他數(shù)據(jù)看能否快速收斂 ⑷ 程序源代碼 Private Sub Command1_Click() Dim z%, r1!, thick!, lmd!, Q!, F!, n%, itv!, dtbt!, bt!, psi!, vm1!, btx!, bty, u1! n = 2900 Q = 100 / 3600 z = Val() thick = Val() lmd = Val() * / 180 r1 = Val() 21 西華大學畢業(yè)設計說明書