【正文】 ....................................................................................... 32 中段壁厚的計算 ...................................................................................................... 32 第 10 章 泵的軸封 ................................................................................................................ 33 常用的軸封種類及設(shè)計要求 ................................................................................ 33 填料密封的工作原理 ............................................................................................ 33 傳統(tǒng)填料密封結(jié)構(gòu)及其缺陷 ................................................................................ 34 傳統(tǒng)填料密封結(jié)構(gòu) ...................................................................................... 34 傳統(tǒng)填料密封的不足 .................................................................................. 34 填料密封的結(jié)構(gòu)改造 ............................................................................................ 34 結(jié)論 .......................................................................................................................................... 35 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 37 致謝 .......................................................................................................................................... 39 xxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1 章 緒論 選此課題的意義 泵是一種應(yīng)用廣泛、耗能大的通用流體機械，我國每年各種泵的耗電量大約占全國總耗電量的 20%,耗油量大約占全國總耗油量的 50%。 本次課題設(shè)計的清水離心泵適用工業(yè)和城市給水、排水，亦可用于農(nóng)業(yè)排灌，供輸送清水或物理化學(xué)性質(zhì)類似清水的其他液體之用，溫度不高于 80。 本課題的研究現(xiàn)狀 當(dāng)前國內(nèi)離心泵的技術(shù)水平通過幾十年的發(fā)展以及許可證技術(shù)引進，從綜合技術(shù)水平來看，單、兩級泵方面都具有國際先進水平，與國外同類型泵相比無差距，有些地方還是國際一流水平，如可靠性、效率、通化程度等 。 國外離心泵總體技術(shù)水平比國內(nèi)技術(shù)水平要高一些，效率合格率為 %，總體平均水平與國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值相比高 %，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求，效率、汽蝕余量合格率分布情況總體與國內(nèi)的情況是相一致的，在低比轉(zhuǎn)速處合格品分布率相對好一些。主要包括單級單吸清水離心泵的方案設(shè)計，離心泵基本參數(shù)選 擇、離心泵葉片的水力設(shè)計、離心泵壓水室的水利設(shè)計、離心泵吸水室的水利設(shè)計。 進行離心泵設(shè)計的難點就是密封設(shè)計，本次課題設(shè)計的離心泵密封類型是填料密封，填料密封是用填料填塞泄露通道阻止泄露的一種密封形式。 通過分析傳統(tǒng)填料密封結(jié)構(gòu)、工作原理及其缺陷后，要改善和提高填料密封的密封xxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 效果，可采取的措施是：（ 1）盡量使徑向壓緊力均勻且與泄露壓力規(guī)律一致，使軸套承壓面受壓均勻，從而使軸套磨損小而且 均勻。（ 3）密封的填料沿軸向抱緊力應(yīng)均勻分布。 xxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第 2 章 泵的基本知識 泵的功能 泵是各種水力機械中應(yīng)用最廣泛的一種，是和我們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)活動聯(lián)系最緊密的一種機械。如在給水排水工程中，泵從水源取水，抽送到水廠，凈化后的清水由送水泵輸送到城市管理網(wǎng)中去；對于城市的生活污水和工業(yè)廢 水，經(jīng)排水管渠系統(tǒng)匯集后，也必須有排水泵將污水抽送到污水處理廠，經(jīng)處理后的污水再由另外排水泵排放如江河湖海中去，或者排入農(nóng)田作為灌溉之用；再礦山輸送尾礦的尾礦泵、洗煤廠使用的泥漿泵、電站除灰的灰渣泵和河道疏浚的挖泥泵等，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金、石化、食品等工業(yè)和污水處理、港口河道疏浚等作業(yè)中。 2）軸：離心泵的軸用來傳遞扭矩，驅(qū)動葉輪旋轉(zhuǎn)，在軸上泵的葉輪、軸承、密封裝置及聯(lián)軸節(jié)等部件。泵殼多做成蝸殼形，故又稱蝸殼。泵殼不僅匯集由葉輪甩出的液體，同時又是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。 5）密封 裝置：為了保泵的正常工作，應(yīng)防止液體外露和內(nèi)漏，或外界空氣吸入泵內(nèi)，因此必須在葉輪和泵殼間、軸與殼體間裝有密封裝置，最常見的密封裝置由填料密封、機械密封盒浮動密封。水泵在工作前，泵體和吸入管必須罐滿水形成真空狀態(tài)，當(dāng)葉輪快速轉(zhuǎn)動時，葉片促使水快速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)著的水在離心力的作用下從葉輪中飛去，泵內(nèi)的水被拋出后，葉輪的中心部分形成真空區(qū)域。這樣循環(huán)不已，就可以實現(xiàn)連續(xù)抽水。具體見圖 21。由于應(yīng)用場合、性能參數(shù)、輸送介質(zhì)和使用要求的不同，離心泵的品種及規(guī)格繁多，結(jié)構(gòu)形式多種多樣。每一 臺泵都可在上述各分類中找到自己所隸屬的結(jié)構(gòu)類型。 xxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第 3 章 離心泵的水力設(shè)計 泵的基本設(shè)計參數(shù) 1）揚程 H=35m 2）流量 Q=15m3/h 3）工作介質(zhì)為清水 4）必要空化余量 NPSHr=4m 5）工作介質(zhì)密度為 ? =1000kg/m3 泵的比轉(zhuǎn)速計算 對于本次離心泵設(shè)計，必需空化余量為 4m，轉(zhuǎn)速為 2950r/min，比轉(zhuǎn)速可根據(jù)式 313[4]來計算 ns=43HQn?? =43353600/ ?? = (31) 通過計算確定泵的比轉(zhuǎn)速 ns= 泵進口及出口直徑的計算 泵的進口直徑 D1 由進口速度 vs 確定，其值通過查表 51[4]確定為 3m/s 左右，選vs=，進口直徑按式 51[4]計算 D1=sQπv4 = 3600/154 ?? = (32) 泵出口直徑 D2 可取與 D1 相同， 或小于 D1，即 D2=(1~)D1=(1~)? =~ (33) 經(jīng)圓整取 D1=50mm， D2=35mm。 泵的效率計算 水力效率 水力效率按式 235[4]計算 3lg083 HQh ???=1+ 329503600/15= (35) 容積效率 容積效率按式 243[4]計算 1sv n???= ? ?1?? = (36) 考慮葉輪密封環(huán)處的泄露損失，級間泄露損失等取 ?v? 。 Ht= 35 ??hH? m (310) Qt= ??vQ? m3/s (311) 式中 Ht—— 理論揚程（ m）； Qt—— 理論流量 (m3/s)。 K2—— 水泵的流量的增大系數(shù)， K2=。 原動機的選擇 根據(jù)以上計算結(jié)果（ Pj=），選取 Y160M12 型電動機，功率 P 為 11kW，轉(zhuǎn)速 2930r/min。見圖 31 xxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圖 31 軸的結(jié)構(gòu)草圖 軸的軸向尺寸是是由軸上的零件決定的，主要零件有：葉輪、止動墊圈、軸套、深溝球軸承，結(jié)構(gòu)圖見圖 32。葉輪輪轂直徑 dh 必須保證軸孔開了鍵槽之后還有一定的厚度，使輪轂具有足夠的強度，直徑按式43[5]計算，即 dh= m inm inm in ddd ??? (314) 由于單級泵葉輪輪轂一般不通過葉輪進口，因此取 dh=(~2)dmin (315) 取 dh== 取整 dh=45mm。 xxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 第 4 章 葉輪的水力設(shè)計 葉輪尺寸的確定主要有速度系數(shù)發(fā)和相似換算法，在此次泵設(shè)計采用的是速度系數(shù)發(fā)。 計算葉輪進口直徑 先求葉輪進口的有效直徑 葉輪進口的有效直徑按式 513[5]計算 ????? mnQKD m (42) 式中 0K —— 系數(shù)，按表 41 選取。 表 41 系數(shù) 0K 的選擇 K0 效率與汽蝕指標(biāo) 適用范圍 ~ 效率較高，抗汽蝕性能差 多級泵次級葉輪及要求效率較高而對抗汽蝕性能要求不高的場合 ~ 效率及抗汽蝕性能中等 一般清水泵的單級單吸及雙吸葉輪和多級泵第一級葉輪 ~ 效率較低，抗汽蝕性能較好 鍋爐給水泵第一級葉輪及對抗汽蝕性能要求較高的場合 效率有較大的降低，高抗汽蝕性能 冷凝泵有前置誘導(dǎo)輪的離心 泵 xxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 葉輪進口直徑 葉輪進口直徑按式 515[5]計算 684551 22220 ????? hj dDD mm (43) 確定葉輪出口直徑 葉輪出口直徑按式 517[4]計算 10 21212 ???????????????? ??sD nK (44) 15229503600/ 332 2 ???? nQKD D mm (45) 式中 2DK—— 葉輪出口直徑系數(shù)。 ????? ZHDK?mm (46) 系數(shù) K 與離心泵的比轉(zhuǎn)速 ns 和葉片的材料有關(guān)，其值由表 1010[5]所示，材料選用鋼，所以 K=。 xxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 葉片出口角的確定 離心泵葉片出庫安放角 2? 一般小于 ?90 ，當(dāng) 2? ?90 和 2? ?90 并取較大值時， HQ性能曲線會出現(xiàn)駝峰現(xiàn)象，使離心泵運行不穩(wěn)定。所以，綜合考慮 2? 取 ?25 。用速度系數(shù)設(shè)計輪時，因為速度系數(shù)是現(xiàn)有泵的參數(shù)上統(tǒng)計得來的，而現(xiàn)有泵的葉片數(shù) Z 與比轉(zhuǎn)速 ns 之間存在著一定的關(guān)系。 表 43 離心泵的葉片數(shù) Z ns 30~60 60~180 180~280 Z 5 片長葉片加 5 片短葉片或 9~8 8~6 6~5 如果葉片數(shù) Z 大，葉片包角 ? 應(yīng)小一些，葉片出口角 2? 也可大一些；如果葉片數(shù) Z小，葉片包角 ? 應(yīng)小一些，葉片出口角 2? 也要取小一些。 葉輪出口寬度 葉輪出口寬度 b2 可按式 519[4]計算 65652 ??????????????? sb nK (47) 29503600/ 332 ?????? mHQbmm (48) 綜合考慮，選取 b2=5mm。 3600/15πb 2222 ??????? ?? D Qv vm m/s (49) 葉輪出口速度按 518[5]變形計算 2 ????? Dum/s (410) 無限葉片數(shù)下的葉片出口流面速度 ?2uv ?2uv = 2u 2mv 2?ctg = ?25ctg? = m/s (411) 無限葉片數(shù)下的理論揚程 10 ???? ?? gvuH utm (412) 可根據(jù)式 520[4]的變形來計算出圓周速度 2u smtgtggHtgvtgvutmm/25 2222222??????????? ??????????????? ? ???? (413) 此時，可按式 520[4]算出第一次精算的葉輪出口直徑 D2 2560π60 22 ?????? mn