流體機(jī)械150s-50雙吸離心泵水力及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-閱讀頁(yè)
2024-08-28 15:28本頁(yè)面
【正文】 使水流在泵出口管路中的水力損失減小。此外，由于壓水室是靜止部件，設(shè)計(jì)中也不引入相對(duì)速度的概念。螺旋形壓水室具有適應(yīng)性強(qiáng)，效率高，高效區(qū)寬的優(yōu)點(diǎn)，其主要不足是過(guò)流內(nèi)表面難以機(jī)械加工。水流在壓水室中流動(dòng)時(shí)，如果作用于水流的外力對(duì)葉輪軸心線的力矩為零，水流將因慣性而實(shí)現(xiàn)自由流動(dòng)，這時(shí)水流在壓水室中的水力損失為最小。在作用于水質(zhì)點(diǎn)的外力對(duì)泵軸心線力矩為零的條件下，壓水室中水流速度將有特殊的分布規(guī)律，這一規(guī)律可以由動(dòng)量矩定理獲取。因此，不論蝸室在軸斷面上形狀如何，都必須保證在設(shè)計(jì)流量下水流速度分布符合這一要求。（2）保證流出葉輪的流動(dòng)是軸對(duì)稱(chēng)的，從而使葉輪內(nèi)具有穩(wěn)定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以減小葉輪內(nèi)的水力損失。（4）消降液體從葉輪的流出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以避免由此類(lèi)造成的水力損失。因此螺旋形壓水室為泵壓水室的首選的考慮對(duì)象，但其流道不能機(jī)械加工，尺寸形狀。葉片式壓水室一般可以單獨(dú)制造，并可以進(jìn)行機(jī)械加工，但水力方面不如螺旋形壓水室理想?？紤]所設(shè)計(jì)泵的基本參數(shù)和設(shè)計(jì)要求，選擇螺旋形壓水室。應(yīng)遵從速度矩保持定理。下面用數(shù)學(xué)公式來(lái)表示這種流動(dòng)的跡線得到液體流動(dòng)的軌跡后，按此軌道加作此固體壁。因、為常數(shù)，所以流動(dòng)的液流角保持不變，即液體從葉輪流出后的跡線是一條對(duì)稱(chēng)的螺旋線，液體的流動(dòng)方向與圓周方向的夾角保持不變，這就是螺旋形壓水室對(duì)稱(chēng)的由來(lái)。實(shí)踐中所作的螺旋形壓水室，為了減小徑向尺寸，壓水室寬度多是擴(kuò)散的，這樣可以減小、角，從而達(dá)到減小徑向尺寸的目的。第一：壓水室布置在葉輪出口外周，能夠把從葉輪流出的液體收集起來(lái)。第三：壓水室隨著收集流量的增加，半徑逐漸向排出口增加，減小，減小，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)能向壓能的轉(zhuǎn)換。（1）基圓半徑切于隔舌頭部的圓稱(chēng)為基圓，用表示?！ ?duì)于高和尺寸較小的泵取大值，反之取小值。參[4]，可利用下式計(jì)算： 或 式中為葉輪出口寬度，為葉輪外徑。（3）渦室隔舌安放角隔舌位于渦室螺旋線部分的始端，將螺旋線與擴(kuò)散管隔開(kāi)，習(xí)慣稱(chēng)頭部的端面為０斷面，隔舌與第Ⅷ斷面的夾角為隔舌安放角，的大小應(yīng)保證螺旋線部分與擴(kuò)散管光滑連接，并盡量減少?gòu)较虺叽?，高的泵大，大。參考[4]P246表8—1，?。?0176。由前面的計(jì)算得知： 得： 取為了便于計(jì)算和繪圖，渦室通常?。?jìng)€(gè)彼此成45176。根據(jù)渦室的幾種斷面形狀，梯形，矩形，任意形狀，在此選擇矩形斷面形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。參[3]，查，利用公式計(jì)算： 據(jù)參[3] P188，查取得計(jì)算Ⅷ斷面的過(guò)流量，參[4]，利用以下公式計(jì)算： 則 其它斷面面積可利用公式同理：； ?。弧 ?；； ?。唬辉谟?jì)算出各斷面的面積后，應(yīng)根據(jù)選定的斷面形狀推出的斷面面積計(jì)算公式，計(jì)算各斷面距離軸心線的半徑，由于此次繪制的為矩形斷面，則：取r=15mm，則計(jì)算結(jié)果如下表所示： 矩形渦殼斷面尺寸計(jì)算表斷面包度ψ計(jì)算面積S矩形面積S39。擴(kuò)散管的進(jìn)口可看作是渦形體的斷面（）其出口是泵的壓出口，設(shè)計(jì)計(jì)算擴(kuò)散管的長(zhǎng)度和壓出口直徑時(shí)，原則上長(zhǎng)度應(yīng)盡可能小，并應(yīng)照顧到泵壓出口法蘭尺寸符合法蘭標(biāo)準(zhǔn)，便于加工拆裝螺栓，另外，為了減少擴(kuò)散損失，擴(kuò)散角應(yīng)在812176。考慮所設(shè)計(jì)的泵實(shí)際情況及及所選取的法蘭出口直徑，取擴(kuò)散角=11176。；為壓出口徑；為擴(kuò)散管長(zhǎng)度；為斷面當(dāng)量直徑。（2）畫(huà)其它斷面圖：其它斷面圖通常畫(huà)在同一平面上,相當(dāng)于多斷面的軸面投影即用軸面截渦室的斷面,圓弧投影到一個(gè)軸面上,。 壓水室水力設(shè)計(jì)圖 4 吸入室的水力設(shè)計(jì)吸入室泛指泵進(jìn)口（吸入口）到葉輪進(jìn)口前的一段流道。吸水室中的水力損失要比壓水室中的水力損失小得多，因此，與壓水室相比，吸水室的作用要小一些。因此，設(shè)計(jì)吸水室時(shí)，要在水力損失最小的條件下保證：（1）為了創(chuàng)造在設(shè)計(jì)工況下，葉輪內(nèi)穩(wěn)定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，沿吸水室所有斷面的流速盡可能的均勻分布；（2）將吸入管內(nèi)的速度變?yōu)槿~輪入口所需的速度。半螺旋形吸水室是一種廣泛應(yīng)用的吸水室的形式。液體在半螺旋形吸水室中流動(dòng)，將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在葉輪進(jìn)口造成一個(gè)速度環(huán)量。按照習(xí)慣通常從隔舌位置起，176。0斷面與Ⅷ斷面之間剛好為180176。的夾角。在進(jìn)行半螺旋形吸水室的時(shí)候，可以假定沿整個(gè)圓周流量均勻分布，這樣當(dāng)單級(jí)雙吸泵采用螺旋形吸水室，通過(guò)Ⅷ斷面的流量為：Q=Q/4 Q—為泵的設(shè)計(jì)流量通常半螺旋形吸水室各斷面的平均流速可以按照下式確定 為葉輪進(jìn)口速度，由葉輪設(shè)計(jì)確定。則。即 所以 ； ； ； ； ；；；半螺旋形吸水室：AⅨ=（）AⅧ=4545；AⅩ=() AⅧ=6000；Adj=（Dj2）/4=；AⅩⅩ′=()Adj=13000；AⅪⅪ′=()Adj=12000；AⅫⅫ′=()Adj=9500。最后在確定Ⅸ，Ⅹ點(diǎn)的位置，將這些點(diǎn)用光滑曲線連接起來(lái)，即可以繪制出半螺旋形吸入室的平面投影圖，這也就可以確定出了各斷面的徑向尺寸。通常是將0，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ……Ⅷ八個(gè)斷面軸截面都回轉(zhuǎn)到一個(gè)軸截面圖上，軸截面上靠近葉輪的輪廓線，是依據(jù)結(jié)構(gòu)（主要是泵體的壁厚）確定的，遠(yuǎn)離葉輪側(cè)的輪廓線是略向葉輪方向傾斜的圓弧線，根據(jù)計(jì)算出來(lái)的各斷面的面積及徑向尺寸，加之?dāng)嗝娴幕【€形狀就可以繪制出斷面軸截面圖。（3）繪制吸入室的中間斷面圖依據(jù)吸水室，壓出室的布置情況，在保證Ⅸ，Ⅹ斷面面積計(jì)算前提下，繪制出Ⅸ，Ⅹ斷面圖。吸入室的圖樣見(jiàn)吸水室的設(shè)計(jì)圖示。在設(shè)計(jì)泵的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該首先考慮泵軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于泵軸上所裝零件的不同就決定了泵軸的不同的軸頸系列，同時(shí)考慮到槽倒圓，倒角等。因此泵軸的設(shè)計(jì)只能是先確定軸的徑向尺寸。具體尺寸參數(shù)見(jiàn)總裝圖。6泵軸的強(qiáng)度校核泵軸的自重和套裝在軸上的葉輪，軸套等零件的重量，轉(zhuǎn)子的徑向力，由葉輪平衡后的剩余不平衡力所引起的離心力使泵軸彎曲。通常以扭矩聯(lián)合作用來(lái)校核泵的強(qiáng)度。式中：—計(jì)算斷面的彎矩 —計(jì)算斷面的扭矩—考慮到彎矩應(yīng)力和扭矩應(yīng)力的校正系數(shù)（對(duì)離心泵的軸一般取=～，這里取=）。（1）計(jì)算泵軸的質(zhì)量 （i=1，2……8）（?。┧訥==㎏（2）計(jì)算葉輪質(zhì)量葉輪的形狀不規(guī)則，在計(jì)算具體不規(guī)則部分可以分成若干個(gè)小部分，然后采用近似的規(guī)則圖形近似計(jì)算。ａ）． 求葉片質(zhì)量，將葉片簡(jiǎn)化為一個(gè)厚度均勻的長(zhǎng)方體?！「鶕?jù)葉輪前蓋板形狀，將其簡(jiǎn)化為厚度均勻的圓環(huán)，如圖 前蓋板圓環(huán)厚度S＝6mm，考慮到前蓋板有彎曲，可以適當(dāng)?shù)目s小圓環(huán)內(nèi)徑?！ㄇ昂笊w板在內(nèi)的葉輪出口寬度,厘米； ｋ＝F＝如裝配圖，可以將其折合為一個(gè)套筒計(jì)算：=＝依據(jù)材料力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，將軸化為一簡(jiǎn)支梁?？紤]到受載對(duì)軸的影響，主要考慮計(jì)算軸的徑向力，看選擇材料是否合適。由上圖，列方程：由 ，得到： ，如下圖＝＝Fcos30176。（2）彎矩很小,可以忽略不計(jì)（3）當(dāng)量扭矩（4）計(jì)算危險(xiǎn)斷面的直徑 為考慮軸的強(qiáng)度，選用普通優(yōu)質(zhì)鋼為343105。7 結(jié)論此次設(shè)計(jì)完成了雙吸泵的設(shè)計(jì)，包括葉輪、壓水室和吸水室的水力設(shè)計(jì)和繪制泵的裝配圖、零件圖以及部分零件校核。裝配圖和零件圖的繪制參考了實(shí)物?？偨Y(jié)與體會(huì)在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，也有很多感觸。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果有扎實(shí)的理論知識(shí)，就容易創(chuàng)新。在設(shè)計(jì)中，需要查閱很多資料，包括對(duì)別人優(yōu)秀成果的借鑒和一些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這就需要我們即時(shí)了解本行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展的新動(dòng)態(tài)。大家可以提出不同的意見(jiàn)，互相指正，這樣對(duì)設(shè)計(jì)水平的提高有很大幫助。同時(shí)，還要感謝我的同學(xué)，在這次設(shè)計(jì)中，他們給了我很多的意見(jiàn)和支持。參考文獻(xiàn)[1] 《離心泵設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1977[2] 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