【正文】 分別帶入級數(shù)i=8級，分別求出相應(yīng)的比轉(zhuǎn)數(shù)ns的值，見表4—2級數(shù)i與比轉(zhuǎn)數(shù)ns關(guān)系表表4—2級數(shù)i與比轉(zhuǎn)數(shù)ns關(guān)系表級數(shù)i345678比轉(zhuǎn)數(shù)ns135167197226256283由上表以及查閱了“離心泵總效率”圖41，綜合考慮，確定級數(shù)為i=6級，比轉(zhuǎn)數(shù) ns=226。臥式泵一般不超過10級，立式深井泵和潛水泵級數(shù)多達幾十至幾百級。、流速Vs和吐出口直徑泵吸入口徑的確定主要看吸入管內(nèi)的流速，根據(jù)國內(nèi)資料看外管路經(jīng)濟流速分析和有關(guān)規(guī)定，吸入管內(nèi)最大流速一般不超過5米/秒，最常用的流速為3米/秒左右，管徑大時，流速可適當慢些，但流速慢了管徑就要大些，又不經(jīng)濟。常用的泵吸入口徑、流量和流速的關(guān)系見表4—3。根據(jù)上述分析取吸入口流速 Vs= m/s，則由公式： D= 4—4式中， Q—流量， Q=280m3/sVs—吸入口流速， Vs= m/s則， D= m由上表可圓整為，D= m=200 mm由吸入口流速公式： Vs= 4—5可得： Vs==由吐出口流速公式： =D=200 4—6泵的允許吸上真空度是隨泵使用地點的大氣壓，吸入管路中的阻力和流速，以及所抽送液體的性質(zhì)和溫度的不同而變化的。在設(shè)計離心泵時，需要有一個能表示泵的汽蝕性能，而又與泵的設(shè)計參數(shù)有聯(lián)系的綜合性參數(shù)，作為比較泵汽蝕性能和選擇模型泵的依據(jù)。取， C=680 n=1470 r/min Q=280 /h=(n247。根據(jù)計算公式： 4—7式中：Pa—標準大氣壓Pa=1 kg/cm2Pv—溫下清水的汽化壓力Pv= kg/cm2—最小汽余量= mVs—吸入口流速 Vs= m/s將上述數(shù)值帶入上式可得： m根據(jù)汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)計算公式： 4—8式中： Q=280 m3/hn=2950 r/min= m將上述數(shù)值帶入上式可得：=802汽蝕比轉(zhuǎn)速是在入口幾何相似，運動相似和動力相似的條件下推導出來的，所以對一組入口相似的泵，在相似的工況下，他們的C值相同。泵的最小汽蝕余量越小，汽蝕比轉(zhuǎn)速越大，所以C值可以作為在考慮汽蝕性能時選取模型泵的一個參數(shù)。m汽蝕比轉(zhuǎn)速是在入口幾何相似，運動相似和動力相似的條件下推導出來的，所以對一組入口相似的泵，在相似的工況下，他們的C值相同。泵的最小汽蝕余量越小，汽蝕比轉(zhuǎn)速越大，所以C值可以作為在考慮汽蝕性能時選取模型泵的一個參數(shù)。m Nc—計算功率 Nc= KW n—泵轉(zhuǎn)數(shù) n=1470 r/min將上述數(shù)值帶入公式4—9得：M== N但當兩軸對中精度較低時，將引起較大的附加載荷，適用于對中精度良好的一般傳動。選擇YL1型聯(lián)軸器，根據(jù)聯(lián)軸器將最小軸徑圓整為d=60mm。確定輪轂處的直徑： 、 4—11式中： k—經(jīng)驗系數(shù)，一般取k=—,這里去k=d1—安裝葉輪處的軸的直徑 d1=75 mm則： dh=kd1 ==105 mm泵軸在運行中，除了承受扭矩外，還承受由皮帶傳動所引起的徑向力、轉(zhuǎn)子自重及由不平衡所引起的離心力等，這些力都會使軸產(chǎn)生彎曲；而軸向力會使軸產(chǎn)生拉伸或壓縮。因此，必須合理選擇許用應(yīng)力，充分發(fā)揮材料的效能。葉輪一般由前蓋板、后蓋板、葉片和輪轂組成。葉輪主要幾何參數(shù)有葉輪進口直徑D0、葉片進口直徑D葉輪輪轂直徑dk、葉片進口寬度b葉片進口角η葉輪出口直徑D葉輪出口寬度b葉片出口角η葉片數(shù)、葉片包角等。分段式多級泵的第一級葉輪，因為要考慮到泵的汽蝕性能，需要特殊設(shè)計，故以次級葉輪為例，設(shè)計設(shè)計算步驟如下：由于泵要求效率比較高，而多級泵的次級葉輪入口已有一定壓力，故可將泵入口速度系數(shù)盡可能取得高些。確定葉片入口邊直徑，一般與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，由于本設(shè)計的比轉(zhuǎn)數(shù)ns=167在100～200之間，所以D1≥D0,一般入口邊平行于軸心線；對流量較小的泵，可取D1D0。取D1=(1～)D0=150 mm= m 確定葉片入口處絕對速度V1一般取=，對汽蝕性能要求高的泵，取=(～) 這里取 = 4—15=== m/s 確定葉片入口寬度b1離心泵葉輪入口尺寸，入口寬度和入口邊直徑除影響泵的抗汽蝕性能影響很大。葉片數(shù)多，泵的效率就能得到提高，這是因為葉片數(shù)增加后，葉片間流道的擴散程度減弱，液流的擴散損失減小，泵的效率上升，但葉片數(shù)過多的時候，葉片與液流的摩擦損失增加，結(jié)果反而導致泵的效率下降。在一般情況下，增加葉片數(shù)可以改善液體流動情況，適當提高泵的揚程，但葉片數(shù)增加后將增加葉片摩擦損失，減少流道過流面積。在估算時一般取，這里取=。假設(shè)液體是無旋流入葉輪內(nèi)，則由速度三角形知： 4—20式中：——液體進入葉輪相對速度的液流角。則： 葉輪入口安放角比相對速度角增大了一個角度，這個角度叫沖角，用表示，葉片入口安放角為： 4—21一般沖角取=，葉片入口安放角 則葉片入口安放角：= 選擇一個沖角的原因是：液體在進入葉輪前，已受吸入室、軸或葉輪的影響而旋轉(zhuǎn)運動，增加沖角就是考慮了預選的影響，以減少液體沖擊損失；取正沖角后，葉片入口處排擠系數(shù)減小了，幾增大葉片入口積，改善了液體流動情況，可以提高泵的汽蝕性能。從水力性能的角度考慮，葉片應(yīng)盡量薄，這樣一方面可以減少葉片對液流的排擠，提高泵的揚程，同時還可以減小葉片前緣處的尾流損失，提高效率。在確定葉片厚度時應(yīng)注意：對較小的泵，要考慮到鑄造的可能性，對鑄鐵葉輪，葉片最小厚度為毫米；對鑄鋼葉輪，葉片最小厚度為毫米。我選用了鑄鋼材料的葉輪，故葉片厚度S1=6 mm葉片排擠系數(shù)是葉片厚度對流道入口過流斷面面積影響的系數(shù)。包角越大、葉片間流道越廣，則葉片單位長度負荷小，流道擴散程度越小，有利于葉片與液流的能量交換。對的泵，一般取=。 H— 多級泵的單級揚程則， == m/s則， D2=360 mm根據(jù)公式， 4—28則：， Z=6 片取6片與前面假設(shè)相似。~40176。~30176。對高轉(zhuǎn)速的泵，安放角可以取得小一些，低比轉(zhuǎn)速的泵可取得大一些。取 = 確定葉輪出口寬度實測表明，當葉片寬度改變時，通過葉輪的流量變化不大。b2可以通過葉輪出口軸面速度確定，《離心泵的設(shè)計基礎(chǔ)》葉輪出口速度三角形圖5—8，VM2可按下式計算： 4—29式中，—為葉輪出口軸面速度系數(shù)，可按圖4—4選擇。則， m/s由于已確定，所以可以按下式計算b2: 4—30式中：—流經(jīng)葉輪的流量，m3/sD2—葉輪外徑，mZ—葉片數(shù)目—葉片出口處圓周方向的厚度，可有下述公式計算： 4—31式中：S2—葉輪出口處葉片真實厚度（嚴格地說是流面上的速度）見圖《離心泵設(shè)計基礎(chǔ)》葉輪出口排擠5—9，這里取葉片的厚度。將公式4—4—31聯(lián)立可得： 4—32帶入數(shù)值，可得： m 確定葉輪出口絕對速度和圓周速度的夾角α2《離心泵設(shè)計基礎(chǔ)》葉輪出口排擠5—9： 4—33將各種數(shù)據(jù)代入公式4——34可解得：= m/s由公式：可得 4—34又因： 4—35式中：—經(jīng)驗系數(shù)，由下式計算得由于β2=300所以 = =取z—葉輪葉片數(shù)r2—葉輪出口半徑r1—葉輪入口半徑將上述各個數(shù)據(jù)代入公式4——35可得： 將公式4—33與公式4—35計算得的數(shù)據(jù)代入4—34可得：= 在有限葉片時，液體實際流出角為，可得： 4—36 液體流出葉輪的絕對速度V2為：= 葉輪結(jié)構(gòu)型式如下圖：圖4—7葉輪結(jié)構(gòu)圖 徑向?qū)~的設(shè)計計算 確定基圓直徑D3根據(jù)經(jīng)驗可按下式計算： D3=D2+(1～3)=348+2=350 mm 確定導葉入口角導葉入口角就是導葉在入口處的切線與基圓D3切線間的夾角，為了使液體無沖擊地進入導葉，一般取入口角等于葉輪出口絕對速度液流角，一般在80～160范圍內(nèi)。導葉入口寬b3可按下式計算：=取 =13 mm 確定導葉喉部面積和形狀導葉喉部就是導葉擴散段的入口，為了確定導葉喉部面積先應(yīng)確定喉部速度。圖4—8螺旋形渦室和導葉中的速度系數(shù)則： =導葉喉部尺寸，可按下式計算：導葉喉部尺寸 ，F(xiàn)= 其中 F 為導葉喉部面積。 F= . 取整數(shù)30mm 確定導葉入口厚度S導葉入口厚度 由鑄造工藝性和材料的強度確定，對鑄鐵的導葉，取S=3~5mm, 鑄鋼的導葉取s=4~7mm 取 S=5mm.i. 導葉擴散角，取。 為導葉擴散段出口面積 = 其中 = =。 取整數(shù)360mm. 確定導葉擴散角擴散角度取得太大容易產(chǎn)生旋渦，增加損失，擴散角度取得太小則增大泵的徑向尺寸。一般取導葉擴散段的擴散角θ=70~140取 。取 =300 確定反導葉葉片數(shù) 一般取反導葉葉片數(shù)與導葉葉片數(shù)相等。取反導葉葉片數(shù)為 z=7 確定反導葉出口角反導葉出口角一般取900,有時為了得到完全下降的性能曲線而將反導葉出口角取為600~900,以使液體進入下級葉輪時有一個不大的預旋。這時，葉輪出口處液體的絕對速度的與方向?qū)~流道的形狀一致，使液體從葉輪無沖擊的流向?qū)~。 吸入室的設(shè)計圓環(huán)形吸入室優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，軸向尺寸較短， 缺點是液體進入葉輪時有沖擊和旋渦損失，但是，由于多級泵的揚程高，吸入室中的水力損失所占的比重不大，故在多級泵中應(yīng)用。除由于壓力不對稱所引起的軸向力以外，液體的反沖力以及葉輪內(nèi)部壓力不對稱都能引起軸向力。為了克服軸向力并限制轉(zhuǎn)子的軸向串動是必須的。2. 改造葉輪，以減小或平衡軸向力，在單級泵上廣泛采用。圖4—9 分段式離心泵的平衡盤裝置 確定平衡盤兩側(cè)壓差應(yīng)該已最少的級數(shù)來計算平衡盤的尺寸，在泵只有兩極時平衡盤兩側(cè)壓差以按下式計算： 4—42式中，PP0——平衡鼓兩側(cè)的壓差H——泵的總揚程Hi——泵的末級揚程γ——水的重度K——經(jīng)驗系數(shù)，一般取K=則： N/m2取平衡盤兩側(cè)壓差為平衡鼓兩側(cè)壓差的55%，則： 4—43即， N/m2 計算平衡盤半徑 第一級葉輪的軸向力可按下列公式計算 4—44式中，K——實驗系數(shù)，與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，當ns=40~200時，k=~ 取k=Hi——泵的單級揚程γ——水的重度——第一級葉輪密封環(huán)半徑，=——葉輪輪轂直徑，=則第一級葉輪的軸向力為：第二級葉輪的軸向力計算公式同第一級的一樣只是把葉輪密封環(huán)直徑換成第二極的直徑了。F，～，這里取平衡盤半徑可按下式計算： 4—45則： m取 計算軸向間隙長度和平衡盤外圓半徑r平衡盤的軸向間隙寬度L0 和平衡盤外圓半徑r可分別按下式計算： 4—46 4—47將上面計算得的數(shù)值帶入公式4——46和公式4——47，可分別求出相應(yīng)值則： m取 L0= m=12 mm則： =+= m=54 mm 確定軸向間隙和徑向間隙b軸向間隙決定于泵體和平衡盤的加工精度和裝配精度。第5章 離心泵主要零部件的強度計算在工作過程中，離心泵零件承受各種外力作用，使零件產(chǎn)生變形和破壞，而零件依靠自身的尺寸和