【正文】 =104 gm? 22? 式中 m? —— 葉輪材料的重度（ MPa），對(duì)于鑄鐵葉輪來說m? =.0073（ MPa），對(duì)于鑄鋼來說 m? =（ MPa），對(duì)于銅葉輪來說 m? =（ MPa）； 2? —— 葉輪圓周速度（米 /秒） g —— 重力加速度，一般取 980（厘米 /秒 2） 2? = 2?k gH2 = ?? =所以 ? =104? ? （ ） 2 = 66 而許用應(yīng)力 [? ]=250～ 350，因此滿足條件，經(jīng)驗(yàn)表明鑄鐵葉輪的圓周速度可以最高可以達(dá)到 60 米 /秒左右，因此，單級(jí)揚(yáng)程可以達(dá)到 200 米左右，鑄鋼葉輪的圓周速度可 以達(dá)到 110 米 /秒左右，因此，單級(jí)揚(yáng)程可以達(dá)到 650 米 /秒左右。 葉輪的直徑為 300mm ，考慮到渣漿泵的耐磨性，可取蓋板的厚度為 10mm . 表 4— 1 葉輪蓋板厚度表 葉 輪 直 徑（ mm） 100～ 180 181～ 250 251～ 520 520 蓋 板 厚 度(mm) 4 5 6 7 葉片厚度的計(jì)算 為了擴(kuò)大葉輪流道的有效過流面積，希望葉片越薄越好；但如果葉片選擇的過于薄，在鑄造上有一定的困難，而且從強(qiáng)度方面考慮，葉片也需要有一定的厚度。大泵的葉片厚度要適當(dāng)?shù)募雍褚稽c(diǎn)，這樣對(duì)延長泵的壽命有好處 表 4— 2 葉片厚度的經(jīng)驗(yàn)公式 材 料 比 轉(zhuǎn) 數(shù) 40 60 70 80 90 130 190 280 系 數(shù) k 鑄鐵 6 7 10 鑄鋼 3 5 6 8 葉片厚度，可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： S =kD2zH +1 =? 535+1 = 所以選葉片的厚度符合強(qiáng)度要求 輪轂強(qiáng)度的計(jì)算 對(duì)于一般離心泵 ，葉輪和軸是動(dòng)配合，大型鍋爐給水泵和熱油泵等產(chǎn)品，葉輪和軸是靜配合，為了使輪轂和軸的配合不松動(dòng)，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由離心力產(chǎn)生的變形應(yīng)小于軸和葉輪配合的最小公盈，在葉輪輪轂處有離心力所引起的應(yīng)力變形可近似地按照下面公式計(jì)算： ? D=E? Dc 式中 E —— 彈性模數(shù)（ MPa），對(duì)于鑄鐵 E=? 106 Dc —— 葉輪輪轂平均直徑（厘米） ,Dc=6cm ?D —— 由離心力引起的葉輪輪轂直徑的變形（厘米）， ? D 應(yīng)小于葉輪和軸配合的最小公盈 ? min ,即 ? D〈 ? min ? D=E? Dc = ?? 106 = 葉輪與軸配合的最小公盈 ? min= ,符合條件。下面介紹渦室的計(jì)算方法。所以，渦室除了應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的工藝性以外，為了保證運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，還必須有足夠的剛度。 目前，一般低壓和中壓泵的渦室均以鑄鐵制造，實(shí)踐表明，如果泵體的壁厚超過了 40 毫米，在鑄造時(shí)容易產(chǎn)生疏松現(xiàn)象。 由于渦室的形狀不規(guī)則，很難的計(jì)算渦室的內(nèi)應(yīng)力，現(xiàn)推薦下列 公式： S=ScqHQ ? ][?H 式中 S —— 渦室壁厚（厘米） [? ] —— 許用應(yīng)力 （ MPa），在上式中，鑄鐵的使用應(yīng)力100～ 150 MPa，鑄鋼的許用應(yīng)力 200～ 250 MPa,比轉(zhuǎn)數(shù)小時(shí)取大值。 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 在支點(diǎn)處對(duì)軸的水平力和豎直作用力的分析 , Fr?=FH1?199 FH1=15 公斤 由平面力平衡 FH2= FH1+Fr=+15= 公斤 在豎直平面內(nèi)有力矩平衡，可得方程： Q?=Fv2?199, Fv2= 公斤 由平面力的平衡 Fv1=Q+Fv2=15+= 公斤 Q 圖 4— 1 軸受力分析圖 作出彎矩圖： 水平平面彎矩： MH1=?? ? 1/1000= 公斤 豎直平面彎矩： Mv1=15??? 1/1000= 公斤 做出總彎矩圖： M= 22 vH MM ? = 做出扭矩圖： 為了使扭矩圖符合強(qiáng)度計(jì)算公式，取 ? =， ? 是考慮扭矩和彎矩的加載情況及產(chǎn)生應(yīng)力的循環(huán)特性差異參數(shù)。 Mc1= 221 )( TM ?? = N?m M2= 222 )( TM ?? = N?m 校核軸的強(qiáng)度 假設(shè)兩個(gè)軸襯的軸向力相同 1?F+ 2?F =21 ?F = 確定危險(xiǎn)截面為兩個(gè)軸襯所在的位置 有第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力為： ??c = 22 )()( WTAFWM ??? ? [ 1?? ]MPa 式中 F —— 軸向力（ N） A —— 的橫截面積（ m2） W —— 軸的抗彎截面系數(shù)， W=（ mm） 查表得 45 鋼 [ 1?? ]=60Mpa 1??c = 2121111 )()( WTAFWM ?? ?? = 60? MPa 2??c = 2222222 )()( WTAFWM ?? ?? = 60? MPa 按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核 計(jì)算安全系數(shù)： ?cS =22 ??? ?SS SS ?? ? S 式中 ?S =mK ??????? ??1 對(duì)于材料不夠均勻，計(jì)算精度較低時(shí) S=～ 。 按靜強(qiáng)度條件進(jìn)行校核 軸的靜強(qiáng)度是根據(jù)軸上作用的最大的瞬間時(shí)載荷來校核，靜強(qiáng)度校核時(shí)強(qiáng)度的條件是： ?scS = ???22 ????cccs SS SS Ss 式中 ?scS —— 危險(xiǎn)截面靜強(qiáng)度安全系數(shù) Ss —— 按屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)，對(duì)于中等塑性材料， Ss=～ ?sS —— 只考慮彎曲時(shí)的安全系數(shù) ?sS —— 只考慮扭轉(zhuǎn)時(shí)的安全系數(shù) ?sS =AFWM s maxmax ??， ?sS =TsWTmax? 式中 s? ， s? —— 材料的抗彎和抗扭屈服極限，其中 s? =（ ～ ） s? Mmax , Tmax —— 軸的危險(xiǎn)截面上所承受的最大彎矩和最大扭矩（ N?m） Fmax —— 軸的危險(xiǎn)截面所受的最大的軸向力（ N） A —— 軸的危險(xiǎn)截面的面積 （ mm2） W , WT —— 分別為危險(xiǎn)截面的抗彎和抗扭截面系數(shù) 在危險(xiǎn)截面處，計(jì)算得 ?sS =， ?sS = ?scS =S=,故滿足要求。 鍵的剪應(yīng)力校核 M? [? ] 式中 M —— 軸所傳遞的扭矩 (N?m) d —— 軸徑 (cm) b —— 鍵的寬度 (cm) l —— 鍵的長度 (cm) [? ] —— 鍵的許用剪切應(yīng)力（公斤 /厘米 2），一般鍵為45號(hào)鋼，取 [? ]=600 公斤 /厘米 2。 M=5807200, 所以鍵滿足剪切應(yīng)力的要求。 第 5 章 渣漿泵零部件的選擇 正確的設(shè)計(jì)過流部件和選用材料是保證泵達(dá)的性能和使用性命的重要條件。對(duì)耐腐蝕性泵運(yùn)行中的事故進(jìn)行分析表明，純屬泵性能方面的問題的僅占總事故的 % ，其他都屬于材料的選用問題以及主要零部件的選用問題和制造 精度問題。 對(duì)于離心式渣漿泵來說，過流部件占的數(shù)量畢竟還是比較少見的，而其他零件的數(shù)量還是比較多的。因此，不斷的提高離心泵的零部件的標(biāo)準(zhǔn) 化和通用化程度一直是泵行業(yè)的一項(xiàng)重要工作，現(xiàn)在，托架、支架填料環(huán)、填料套、軸承架、聯(lián)軸器等零件 都有了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和系列標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的不斷提高。由于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的提高，改善了工廠了生產(chǎn)管理，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，有力的保證了水泵業(yè)的持續(xù)躍進(jìn)。在泵的所有零部件中，在運(yùn)轉(zhuǎn)中最容易發(fā)生的問題是軸封部件，軸承潤滑部件和冷卻部件，如果對(duì)這些部件的選用不當(dāng)，輕者離心泵不能工作后者使離心泵燒毀，重者引起嚴(yán)重的事故（如易燃、易爆、有毒液體由軸封部件 中泄露出，引起火災(zāi)，爆炸和中毒事故）。 軸封的作用主要是防止高壓液體從泵中漏出和防止空氣進(jìn)入泵內(nèi)，盡管軸封在離心泵中所占的位置并不大，但泵是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn)卻和軸封有密切的關(guān)系，如果軸封選用不當(dāng)，不但在運(yùn)轉(zhuǎn)中需要維修，泄露很多被輸送的液體，而且可能由于泄露出的易燃、易爆和有毒液體而引起火災(zāi)，爆炸和中毒事件，后果不堪設(shè)想，因此，必須合理選用軸封結(jié)構(gòu)才能保證離心泵的安全運(yùn)行。在設(shè)計(jì)中，本人采用填料密封，填料密封是一般離心泵的常用的密封機(jī)構(gòu)，一般由填料套，填料環(huán)，填料，填料壓蓋，長扣雙頭螺栓和螺母組成，靠填料和軸（軸套）的外圓表面接觸來實(shí)現(xiàn)密封，軸封的嚴(yán)密性可以用松緊填料壓蓋的方法來調(diào)節(jié)，如果填料壓的太緊，雖然可以減少泄露，但填料與軸套的摩擦損失會(huì)增大，降低 填料和軸套的壽命，嚴(yán)重時(shí)造成發(fā)熱，冒煙，甚至將填料與軸套燒毀；如果將填料壓得太松，則泄露量增大，甚至能因泄露過多或者大量空氣經(jīng)填料密封進(jìn)入離心泵而使泵無法正 常工作。對(duì)有毒，腐蝕及貴重液體，由于要求泄露量較小甚至不準(zhǔn)漏出，所以不能采用填料密封。一般輸送液體的溫度低于 250oC ，壓力小于 10 公斤 /厘米 2 ，最大壓力不超過 18 公斤 /厘米 2，軸或軸套外圓最大線速度不超過 25 米 /秒。 填料函結(jié)構(gòu)尺寸的確定 填料寬度 S(mm) S=(～ ) d 式中 d—— 軸或軸套直徑 (mm) 計(jì)算得 S=12mm 填料高度 H(mm) 當(dāng)液體壓力 P? 10公斤 /厘米 2 H =(5～ 7)S H =72mm 填料壓蓋高度 h(mm) h=(2～ 3)S 計(jì)算得 h=30mm 壓入填料函體內(nèi)的填料壓蓋長度 b(mm) b=（ ～ 1） S 計(jì)算得 b=6mm 填料壓蓋螺栓長度 l(mm) 應(yīng)保證在填料函體內(nèi)裝滿填料時(shí)不需要加壓就能擰上螺母 填料壓蓋螺栓直徑 d＇ (mm) 表 5— 1 填料壓蓋螺栓直徑 軸或軸套 20～ 25 30～ 35 40～ 75 80～ 100 直徑 螺栓直徑 M6 M8 M10 M12 由軸套為 55 mm,選擇 M10。裝填料時(shí)，填料接頭必須錯(cuò)開，一般交錯(cuò) 120o 。 在液體溫度超過 105oC 或吸入壓力大于 8 公斤 /厘米 2時(shí)，對(duì)填料函體應(yīng)進(jìn)行冷卻，并 采用水冷填料壓蓋。 軸承是支撐離心泵轉(zhuǎn)子的部件，承受徑向和軸向載荷。 本次設(shè)計(jì)采用滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)是：軸承磨損小，軸或轉(zhuǎn)子不會(huì)因?yàn)檩S承的磨損而下沉很多；軸承間隙小，能保證軸的對(duì)中性；互換性好，維修方便；摩擦系數(shù)小，泵的起動(dòng)力矩?。惠S承才軸向尺寸??；缺點(diǎn)是：負(fù)擔(dān)沖擊的能力差，在高速時(shí)有噪音；安裝要求精確；滾珠的工作能力隨滾珠分離圈線速度的增加而減少。不承受軸向力或承受部分軸向力，轉(zhuǎn)速一般在 2950轉(zhuǎn) /分，軸徑在 100 毫米以下的軸承均可采用滾動(dòng)軸承。一般說來，被輸送液體的溫度在 80oC，轉(zhuǎn)速在 2950 轉(zhuǎn) /分以下的小型泵，可以用潤滑 脂潤滑。 懸臂泵軸承部件可采用潤滑脂潤滑，也可以采用稀油潤滑，油面應(yīng)保持在最下部的滾珠的中心附近。安裝前，軸承應(yīng)在熱油加熱到 150oC左右，即可不用任何特殊工具就能裝在軸上。 軸承內(nèi)圈應(yīng)靠在軸肩上，并用鎖緊螺母壓緊若軸肩支撐面太小（每邊不得小于 1～ 2毫米）可增加墊圈，每邊的高度 5～ 8 毫米。 軸承的壽命在很大的程度上取決于潤滑油的質(zhì)量及安全油面的位置。油溫太高會(huì)引起軸承發(fā)熱，一般油室內(nèi)的油面不高于最下部的滾珠中心附近。軸襯采用稀油潤滑時(shí)，托架箱內(nèi)加注的機(jī)油不應(yīng)超過油標(biāo)的水平刻度線（紅色），機(jī)油采用 N32或者 N46(即 20 號(hào)或者 0 號(hào) )機(jī)油。 用手盤車轉(zhuǎn)動(dòng)軸，軸應(yīng)能帶動(dòng)葉輪均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，無緊澀現(xiàn)象。 直聯(lián)或者采用調(diào)速型液力偶合器傳動(dòng)時(shí)，泵軸和電機(jī)軸應(yīng)精確對(duì)中，皮帶傳動(dòng)時(shí)，泵軸和電機(jī)軸應(yīng)平行，并調(diào)整槽輪位置，使其與槽帶垂直，以免引起劇烈的振動(dòng)和磨損。 泵高位布置時(shí)，吸水管應(yīng)盡量短些，管徑不小于葉輪入口 直徑，彎頭也盡量少，管子彎曲圓弧不宜太小，以免損失過大。 軸封檢查，用背葉片軸封時(shí)，由于其停車密封結(jié)構(gòu)的不同，故當(dāng)填料箱上裝有油杯時(shí)，則需通過油杯加潤滑脂，潤滑脂推薦用鈣鈉基潤滑脂。 填 料軸封時(shí)應(yīng)在起動(dòng)前打開軸封水并檢查軸封水量，水壓是否合適，調(diào)節(jié)填料壓蓋壓緊螺釘，以調(diào)節(jié)填料的松緊程度，調(diào)節(jié) 軸封水，從填料壓蓋處的泄露以一滴滴滲出為好，填料太緊，軸套易發(fā)熱，同時(shí)耗費(fèi)功率，填料太松則液體泄露量太大。 在運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)定期檢查軸封水的壓力和流量 ，及時(shí)調(diào)節(jié)填料壓蓋或者更換填料。一般軸襯發(fā)熱多是由于潤滑油過量或者油中有雜質(zhì)引起的，軸襯潤滑脂（潤滑油）量要適當(dāng)、清潔，要定期添加。停泵前應(yīng)盡可能使泵抽送 30 分鐘清水，以清洗流經(jīng)泵內(nèi)的渣漿，然后依次關(guān)閉 閘門、泵及軸封水。填料軸封時(shí)要定期檢查軸的封水壓及水量，要始終保持少量清潔水沿軸流過，定期調(diào)節(jié)填料壓蓋