【正文】 章 緒論此處格式應為“第一章”以下同 水泵作為一種通用機械，在社會各行各業(yè)中發(fā)揮著重要作用。泵對 發(fā)展生產(chǎn)、保證人民的正常生活和保障人民的生命財產(chǎn)安全具有至關(guān)重要的作 用。 關(guān)于選擇單級單吸離心泵的設(shè)計，一方面，因為泵與我們的日常成活、與 整個社會聯(lián)系都非常的緊密，其次，泵的結(jié)構(gòu)對于我們來說也不太陌生，難度 適中，最后選擇這樣的課題進行設(shè)計也能夠充分的檢驗我們對所學知識的理解 程度，培養(yǎng)我們查找工具書的能力以及自己處理問題的能力. 通過試驗手段開展對泵性能的研究，或?qū)σ延械漠a(chǎn)品確定其實際的工作性能就顯得極為重要。試驗臺試驗是指，將泵安裝在制造廠或使用單位的泵性能試驗裝置上而進行的試驗?，F(xiàn)場試驗是指，泵安裝到使用單位后，在實際的使用條件下進行的試驗，其主要目的是為泵的安全、經(jīng)濟運行提供可靠的依據(jù)。在泵改造前進行試驗，以便鑒定改進效果。泵是將原動機的機械能或其它能源的能量傳遞給輸送的液體，使液體的能 量增加 的機械。離心泵是工業(yè)泵產(chǎn)品中數(shù)量最多、用途最廣泛的一種產(chǎn)品,其他產(chǎn)品多是在離心泵技術(shù)的基礎(chǔ)上進行設(shè)計的, 所以,泵的運用在國民經(jīng)濟的各個部門都很普遍, 它的技術(shù)性能對各相關(guān)行業(yè)影響巨大。（2）使填料密封結(jié)構(gòu)中的填料具有補償能力、足夠的潤滑性和彈性。鑒于以上分析，采用的填料密封結(jié)構(gòu)應該是一種能夠自動根據(jù)被密封介質(zhì)壓力的變化而變化密封力的填料密封結(jié)構(gòu)。結(jié)合目前離心泵的型譜，確定如下參數(shù)作為本次離 心泵設(shè)計的參數(shù)。單級單吸：單級是指一個葉輪，單吸是指只有一個進水口。 離心泵的工作原理 離心其實是物體慣性的表現(xiàn)比如雨傘上的水滴當雨傘緩慢轉(zhuǎn)動時水滴會跟隨雨傘轉(zhuǎn)動這是因為雨傘與水滴的摩擦力做為給水滴的向心力使然。 離心泵就是根據(jù)這個原理設(shè)計的高速旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片帶動水轉(zhuǎn)動將水甩出從而達到輸送的目的。 單級單吸離心泵的主要過流部件有吸水室、葉輪和壓水室。啟動后，葉輪由軸帶動高速轉(zhuǎn)動，葉片間的液體也必須隨著轉(zhuǎn)動。在蝸殼中，液體由于流道的逐漸擴大而減速，又將部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，最后以較高的壓力流入排出管道，送至需要場所?？梢姡灰~輪不斷地轉(zhuǎn)動，液體便會不斷地被吸入和排出。兩個主要部分構(gòu)成：一是包括葉輪和泵軸的旋轉(zhuǎn)部件；二是由泵殼、填料函和軸承組成的靜止部件。葉輪上的內(nèi)外表面要求光滑，以減少水流的摩擦損失。葉輪按液體流出的方向分為三類：（1）徑流式葉輪（離心式葉輪）液體是沿著與軸線垂直的方向流出葉輪。（3）軸流式葉輪液體流動的方向與軸線平行的。（2）雙吸葉輪（即葉輪從兩側(cè)吸入液體）。（2）敞開式葉輪。其中封閉式葉輪應用很廣泛，前述的單吸葉輪雙吸葉輪均屬于這種形式。泵殼多做成蝸殼形狀，故又稱蝸殼。泵殼不僅匯集了葉輪甩出的液體，同時又是一個能量轉(zhuǎn)換裝置。離心泵泵軸工作時要以一定的轉(zhuǎn)速作旋轉(zhuǎn)運動，承受較大的彎矩和轉(zhuǎn)矩。4)軸承離心泵軸承按摩擦性質(zhì)不同，軸承分為滾動軸承和滑動軸承。5）密封裝置：為了保泵的正常工作，應防止液體外露和內(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 第三章 泵主要設(shè)計參數(shù)和結(jié)構(gòu)方案確定 設(shè)計參數(shù)輸送介質(zhì)：清水； 工作溫度：80℃；介質(zhì)密度：1000kg/m3；體積流量：78m3/h；泵揚程：36m；泵效率：72%； 泵必需汽蝕余量：。泵吸入口的流速一般設(shè)為/s左右。而要提高泵的抗汽蝕性能，應減少吸入流速[3]。 （3—1） 式中，Ds——泵吸入口徑mm。按照標準管徑mm。因，取70mm。對于一定的值，假設(shè)提高轉(zhuǎn)速，則增加，當該值大于裝置提供的裝置汽蝕余量時，泵便發(fā)生汽蝕。 c=根據(jù)對，等參數(shù)的要求以及考慮結(jié)構(gòu)，制造，動力等因素確定合適轉(zhuǎn)速。 ——泵必需的汽蝕余量，m。 故所選用原動機合理。主輸泵是各泵站的輸水用泵。單級泵用作給水泵或串聯(lián)操作的主輸泵。因為要求較高的工作效率，主泵的比轉(zhuǎn)數(shù)都比較高，因而水泵必需的最小汽蝕余量也大，這意味著，主泵的抗汽蝕性能較差，往往需要正壓進泵。單級揚程一般10m～80m。 泵的效率 泵總效率泵的總效率就等于其機械效率、容積效率和水力效率三者之乘積。目前，離心泵的總效率視其大小、～（經(jīng)驗公式或曲線）或類似的實際產(chǎn)品大致確定欲設(shè)計泵的效率，待設(shè)計完之后，可以近似估算所設(shè)計泵的效率，只有在泵制造完成之后，通過試驗才能精確地確定其效率[5]。在上述三種損失中，圓盤摩擦損失占的比重最大，而軸承和軸封的損失一般認為與泵的尺寸無關(guān)，只與零件表面加工質(zhì)量、軸封結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，約占軸功率的1％～4％。 容積損失和容積效率輸入水力功率用來對通過葉輪的流體做功，因而葉輪出口處流體的壓力高于進口壓力。這樣，通過葉輪的流量(理論流量)并沒有完全輸送到出口，其中泄露量這部分液體把從葉輪中獲得的能量消耗與泄露的流動過程中，把由泄露造成的損失稱為容積損失，其大小用容積效率來衡量。對于多級泵來說還有級間泄露。所以對于小流量高壓頭的泵，應盡量減少泄露量，提高容積效率。一般情況下，在所有比轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，容積損失等于所有圓盤摩擦損失的一半。單位重量流體在泵過流部分流動中損失的能量稱為流動損失，用h來表示，其大小用流動效率來衡量。第四章 離心泵泵軸及葉輪水力設(shè)計計算 泵軸及其結(jié)構(gòu)設(shè)計 泵軸傳遞扭矩 （4—1） 式中：Me——泵軸傳遞扭矩； 泵軸材料選擇根據(jù)泵軸工作特點和承受的應力，在材料選擇上應考慮使用耐疲勞強度比較好的碳素鋼，合金鋼，這些材料的綜合性能都比較好。本設(shè)計泵軸選用45鋼材料，調(diào)質(zhì)處理HB=245～286，需用切應力為49MPa～ MPa。由式（4—2）和式（4—3）式得： D34mm考慮鍵削弱作用，聯(lián)軸器軸孔直徑為標準化，取34mm。安裝葉輪處的軸直徑d2的尺寸希望盡量粗一點，粗剛性好，d2太粗浪費材料，同時軸肩不能高于滾動軸承內(nèi)圈，否則影響軸承拆卸和潤滑油的流動，本設(shè)計取24mm。輪轂直徑dh對泵的吸入性能沒有什么影響，本設(shè)計中取32mm?？捎上率接嬎悖? （4—7）式中，——泵容積效率，由文獻[8, 8—1]可知；；。40～100，則(一般入口邊平行于軸心線；對流量較小的泵，可取；對流量較大的泵，也可將入口邊伸向吸入口，但是應注意鑄造造型的工藝性)：100～200，則(1～)；200～300，則(～)；300～500，則(～)；500，則(軸流泵)。 葉片入口處絕對速度 一般取或略大于，對抗汽蝕性能要求較高的泵，可取（～）。 葉片入口寬度 （4—8）離心泵葉輪入口尺寸，和除影響泵的性能和效率外，對泵的抗汽蝕性能影響很大。 葉片入口處圓周速度 （4—9） 葉片數(shù)Z目前尚無準確的方法確定葉片數(shù)，對～250的泵，一般取6片；對低比轉(zhuǎn)速的泵可取9片，但應注意勿使入口流道堵塞；對高比轉(zhuǎn)速的泵可取4片～5片。表41 葉片數(shù)的選擇比轉(zhuǎn)速ns50～6060～180180～350350～580葉片數(shù)Z8765本設(shè)計葉片數(shù)取為8。設(shè)計離心泵時，先選取排擠系數(shù)進行計算，待葉片厚度和葉片入口安裝角確定后，再來校核值。本設(shè)計中。假定液體是無旋流入葉輪內(nèi)，則由速度三角形可知： tan （4—11）式中，——液體進入葉輪相對速度的液流角。葉片入口安裝角： （4—12）一般沖角取176。葉片入口安裝角176。本設(shè)計中，取176。176。=176。對比轉(zhuǎn)速60～220的泵，一般取75176。低比轉(zhuǎn)速葉輪取大值，高比轉(zhuǎn)速葉輪取小值。在本設(shè)計中，取90176。 （4—13）式中，——揚程系數(shù)，目前從理論上還無法直接推導出計算公式，在總結(jié)國內(nèi)目前優(yōu)秀離心泵水力模型的基礎(chǔ)上，運用數(shù)值分析方法，擬合得到揚程系數(shù)計算公式： （4—14） 葉片出口安裝角葉片出口安裝角一般在16176。范圍內(nèi)，通常選用20176。范圍內(nèi)。葉片出口安裝角對葉輪流道形狀和泵的效率影響很大。 葉輪出口寬度將泵相似理論推出的表達式中的線性尺寸和系數(shù)分別以葉輪出口寬度和流量系數(shù)代替，則出口寬度的計算式為： （4—15）式中，——流量系數(shù)，采用統(tǒng)計分析離心泵水力模型，數(shù)值擬合出計算公式： （4—16）葉輪外徑確定后，葉輪出口寬度是影響泵流量的最主要因素之一[5]。葉輪上的內(nèi)外表面要求光滑，以減少水流的摩擦損失。葉輪按液體流出的方向分為三類：（1）徑流式葉輪（離心式葉輪）液體是沿著與軸線垂直的方向流出葉輪。（3）軸流式葉輪液體流動的方向與軸線平行的。（2）雙吸葉輪（即葉輪從兩側(cè)吸入液體）。（2）敞開式葉輪。其中封閉式葉輪應用很廣泛，前述的單吸葉輪雙吸葉輪均屬于這種形式。3）消除液體流出葉輪后的旋轉(zhuǎn)運動，以避免由于這種旋轉(zhuǎn)運動那個帶來的水力損失。蝸形體的斷面形狀主要有梯形、矩形和圓形。2）矩形斷面：矩形斷面具有與梯形斷面相同的優(yōu)點，適用于各種ns的泵上。由于這種斷面是等寬的，所以徑向尺寸比梯形斷面要略大一些。圓形斷面的優(yōu)點是在蝸形體受壓后，受力情況比上面兩種斷面要好。本次設(shè)計采用蝸形體，斷面形狀為梯形斷面。擴散管的進口可看做是蝸形體的Ⅷ斷面，其出口時泵的壓出口。另外，為了減小擴散損失，擴散角應在的范圍內(nèi)。繪圖時要注意下述事項：為便于繪制斷面、比較各斷面的形狀和識圖方便起見，八個斷面可繪制在一起；而為了圖面清晰，各個斷面可只繪出一半。否則會增大隔舌與葉輪之間的間隙，影響泵的性能。一般HHH6……H1的數(shù)值是等差的，h1不小于b3／2，斷面面積與計算值不符，則以調(diào)整斷面高度月HH7…較為方便。蝸型體平面圖見圖5第六章 離心泵的過流設(shè)計 泵能達到較高效率，必須使葉輪、能量轉(zhuǎn)換裝置和吸入室三者之間有良好的匹配，如果匹配不當，不能保證流體在吸入室和能量轉(zhuǎn)換裝置中有良好的流動，那么即使葉輪設(shè)計得再完善，仍會導致泵的效率下降，達不到預期的性能要求，因此三者應作為一個整體考慮。按照吸水室的形狀可分為錐管吸水室、環(huán)形吸水室和辦螺旋形吸水室三種。錐管吸水室的進口直徑 mm (61) 概述離心泵吸入管路接頭與葉輪進口前的空間稱為吸入室。液體流過吸入室后，才進入葉輪。因此，在葉輪之前設(shè)置吸入室以調(diào)整液流是重要的。根據(jù)離心泵類型，容量的大小，使用場合的不同，吸入室主要類型有直錐形、彎管形、螺旋形。 直錐形吸入室設(shè)計直錐形吸入室結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，液流的流速分布均勻，流動阻力損失亦小，所以多用在單級單吸離心泵上。 螺旋形壓出室螺旋形壓出室由一個截面逐漸擴大的螺旋形流道和一個擴壓管組成，位于葉輪出口之后，作用是收集從葉輪中高速流出的液體，使其速度降低，轉(zhuǎn)變速度動能為壓能，并且把液體按一定要求送入下級葉輪進口或送入排出管路。蝸室斷面面積的大小，由所選取的蝸室流速決定。根據(jù)比轉(zhuǎn)速n=70由文獻[5，8—6]選取螺旋形蝸室和導葉中的速度系數(shù)。 （6—4） （6—） （6—7） （6—8） 式中：——斷面?zhèn)缺趦A斜角，；b3——壓水室