畢業(yè)設(shè)計(jì)---單級(jí)單吸離心泵的設(shè)計(jì)

1、<p>　　IS125-100-250型單級(jí)單吸離心泵的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要4</b></p><p><b>　　1前言5</b></p><p>　　1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義6<

2、;/p><p>　　1.2設(shè)計(jì)的主要任務(wù)6</p><p><b>　　2葉輪的設(shè)計(jì)6</b></p><p>　　2.1葉輪主要參數(shù)的確定和結(jié)構(gòu)方案的確定7</p><p>　　2.1.1確定泵進(jìn)出口直徑7</p><p>　　2.1.2汽蝕計(jì)算7</p><p>

3、　　2.1.3比轉(zhuǎn)速的計(jì)算8</p><p>　　2.1.4確定效率8</p><p>　　2.1.5確定功率9</p><p>　　2.1.6初步確定葉輪的主要尺寸10</p><p>　　2.1.7精算葉輪外徑12</p><p>　　2.2葉輪軸面投影圖繪制中的相關(guān)計(jì)算14</p>&l

4、t;p>　　2.2.1葉輪出口速度14</p><p>　　2.2.2流道中線檢查14</p><p>　　2.2.3中間流線的劃分15</p><p>　　2.2.4葉片進(jìn)口邊的確定16</p><p>　　2.2.5葉輪進(jìn)口速度17</p><p>　　2.2.6編程計(jì)算A、B、C三點(diǎn)的葉片安放角

5、20</p><p>　　2.3葉片繪型22</p><p>　　2.3.1繪型原理22</p><p>　　2.3.2繪型步驟22</p><p>　　2.3.3繪制葉片進(jìn)出口三角形24</p><p><b>　　3汽蝕驗(yàn)算26</b></p><p>　　3

6、.1計(jì)算清水中的必需汽蝕余量26</p><p>　　4壓水室的計(jì)算及繪型26</p><p>　　4.1渦室的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)27</p><p>　　4.2渦室繪型步驟29</p><p>　　5離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及部分零件的強(qiáng)度校核30</p><p>　　5.1離心泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)30</p>&l

7、t;p>　　5.1.1葉輪31</p><p>　　5.1.2泵體31</p><p>　　5.1.3泵軸31</p><p>　　5.1.4軸承31</p><p>　　5.1.5密封環(huán)31</p><p>　　5.1.6填料函31</p><p>　　5.2部分零件的強(qiáng)度計(jì)

8、算與校核32</p><p>　　5.2.1最小軸徑的計(jì)算32</p><p>　　5.2.2鍵的計(jì)算及強(qiáng)度校核32</p><p>　　5.2.3軸向力的計(jì)算33</p><p>　　5.2.5軸承壽命的計(jì)算35</p><p>　　5.2.6填料的計(jì)算37</p><p><

9、;b>　　結(jié)論38</b></p><p><b>　　總結(jié)與體會(huì)38</b></p><p><b>　　謝辭38</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)39</b></p><p><b>　　摘 要</b></

10、p><p>　　本次設(shè)計(jì)是進(jìn)行IS125-100-250型單級(jí)單吸離心泵的設(shè)計(jì)，根據(jù)給定的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，主要完成了葉輪、泵殼的水力設(shè)計(jì)，以及泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并驗(yàn)算泵的抗汽蝕性能，繪制泵的總裝圖及葉輪、泵殼、泵軸等零件圖，對(duì)葉輪、泵體、泵軸、軸承、鍵、法蘭盤和聯(lián)結(jié)螺栓等泵的主要零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核。自動(dòng)變頻供水裝置設(shè)計(jì)，繪制了變頻供水裝置的管路布置圖，水泵機(jī)組安裝圖以及自動(dòng)供水的主電路圖、控制圖。</p>

11、<p>　　【關(guān)鍵詞】離心泵、水力設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核、恒壓供水 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This program is a design for the single-stage and single-suction centrifugal pump, IS100-65-315 pump. This des

12、ign completes the struct-ural design of the pump and hydraulic design of the impeller, pump bo-dy. Check the hydraulic design to prevent cavitaion. This design also carries on intensity and rigidity calculation of the im

13、peller, casing,shaft, bearings, key, ring flange, coupling bolt and other parts. This disign applies combined constant pressure water supplying, automatic start and stop </p><p>　　【Key words】 Centrifugal pum

14、p; Hydraulic design; Strength calculation and check; Constant pressure water supply</p><p><b>　　1前言</b></p><p>　　水泵作為一種通用機(jī)械，在社會(huì)各行各業(yè)中發(fā)揮著重要作用。它是除電動(dòng)機(jī)以外使用范圍最廣泛的機(jī)械，幾乎沒(méi)有一個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門不使用水泵。泵對(duì)發(fā)展生

15、產(chǎn)、保證人民的正常生活和保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全具有至關(guān)重要的作用。在農(nóng)業(yè)方面，水泵及排灌站在抵御洪澇、干旱災(zāi)害，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件等方面更是功不可沒(méi)。</p><p>　　作為一個(gè)水泵設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)一臺(tái)高質(zhì)量的泵，無(wú)論從節(jié)能還是從企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性角度考慮，都會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。尤其是在深化改革、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)作的今天，圍繞價(jià)值工程學(xué)，以最低的生產(chǎn)投入，設(shè)計(jì)一種經(jīng)濟(jì)、安全、優(yōu)質(zhì)高效的泵，無(wú)疑是擺在我們面前的一項(xiàng)艱巨任務(wù)

16、。</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)無(wú)疑是一項(xiàng)影響設(shè)計(jì)優(yōu)劣的重要因素。在今天，相當(dāng)多的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)仍然是靠經(jīng)驗(yàn)確定的，很多的計(jì)算公式也是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的，所以，設(shè)計(jì)精度仍然局限在一定范圍內(nèi)。為了提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，在設(shè)計(jì)工程中必須要有認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，同時(shí)盡量采用適合資深設(shè)計(jì)情況的公式。</p><p>　　光有理論知識(shí)是不能做好泵的設(shè)計(jì)的，此次設(shè)計(jì)正好為我們提供了一次時(shí)間的機(jī)會(huì)，有助于理解、鞏固

17、理論知識(shí)和為以后的工作打下基礎(chǔ)。因此我們必須端正設(shè)計(jì)態(tài)度，以嚴(yán)肅的眼光看待設(shè)計(jì)，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)對(duì)待設(shè)計(jì)，同時(shí)在實(shí)踐過(guò)程中多想、多問(wèn)、多動(dòng)手，使我們能夠在以后的工作中迅速進(jìn)入角色，完成從學(xué)生到工程技術(shù)人員的轉(zhuǎn)變。</p><p>　　1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)生必須經(jīng)歷的一項(xiàng)重要教學(xué)環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能,分析解決實(shí)

18、際工程問(wèn)題的重要一環(huán)。它與其它教學(xué)環(huán)節(jié)緊密配合相輔相成,是前面各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)、深入和發(fā)展。這一階段的學(xué)習(xí)重要性決定了學(xué)生必須嚴(yán)肅認(rèn)真地完成設(shè)計(jì)內(nèi)容，奉獻(xiàn)高水平的設(shè)計(jì)成果。</p><p>　　泵是量大面廣的通用機(jī)械產(chǎn)品,各類泵是城市與工業(yè)的一個(gè)重要組成部分,它廣泛地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)。因此,正確設(shè)計(jì)泵具有重大的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)的主要任務(wù)<

19、/p><p>　　1、完成葉輪、泵殼的水力設(shè)計(jì)并驗(yàn)算泵的抗汽蝕性能。</p><p>　　2、完成泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制總裝圖及葉輪、泵軸的零件圖。</p><p>　　3、進(jìn)行泵的主要零件的強(qiáng)度校核。</p><p>　　4、完成自動(dòng)變頻調(diào)速供水裝置設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　2葉輪的設(shè)計(jì)</b&

20、gt;</p><p>　　離心泵葉輪設(shè)計(jì)的第一階段工作，是根據(jù)提出的泵設(shè)計(jì)點(diǎn)的性能參數(shù)，主要指流量、揚(yáng)程和轉(zhuǎn)速，確定葉輪全部幾何參數(shù)：葉輪直徑D2和出口寬度b2，葉片出口安放角β2，葉片數(shù)Z，葉輪吸入口直徑D2及葉片出口排擠系數(shù)ψ2。這些結(jié)構(gòu)參數(shù)不僅決定了葉片的基本幾何形態(tài)，也基本決定了泵的水力特征、泵的能量和汽蝕性能指標(biāo)。</p><p>　　已知設(shè)計(jì)參數(shù)為：流量 Q=200m3/h

21、 揚(yáng)程 H=80m</p><p>　　轉(zhuǎn)速 n=2900r/min 效率 η≥76.0%</p><p>　　必需空蝕余量 (NPSH)r=4.0m</p><p>　　2.1葉輪主要參數(shù)的確定和結(jié)構(gòu)方案的確定</p><p>　　2.1.1確定泵進(jìn)出口直徑</p><p>　　泵吸

22、入口徑。泵吸入口直徑由合理流速確定。泵吸入口流速一般為3m/s左右，但從制造方法考慮，大型泵的流速取大一些，以減少泵的體積，提高過(guò)流能力；但為了提高泵的抗汽蝕性能，應(yīng)減少吸入流速。</p><p>　　泵排出口徑。對(duì)于低揚(yáng)程泵，可取與吸入口徑相同，而對(duì)于高揚(yáng)程泵，為減少泵的體積和排出口直徑，可使排出口徑小于吸入口徑，一般取</p><p>　　式中： —泵排出口直徑；</p>

23、<p><b>　　—泵吸入口直徑；</b></p><p>　　泵吸入口直徑Ds按下式確定</p><p>　　式中：—泵吸入口的平均流速。</p><p>　　最終確定的泵的吸入口和排出口直徑，應(yīng)該符合標(biāo)準(zhǔn)直徑。</p><p>　　根據(jù)本次設(shè)計(jì)給定泵的型號(hào)，確定：</p><p>

24、;<b>　?、票贸隹谥睆?lt;/b></p><p><b>　?、潜眠M(jìn)口速度</b></p><p><b>　?、缺贸隹谒俣?lt;/b></p><p><b>　　2.1.2汽蝕計(jì)算</b></p><p><b>　　(1)泵汽蝕余量</

25、b></p><p><b>　　(2)泵汽蝕轉(zhuǎn)數(shù)</b></p><p>　　2.1.3比轉(zhuǎn)速的計(jì)算</p><p>　　泵的比轉(zhuǎn)速本來(lái)指在最高效率處的性能參數(shù)的一個(gè)組合值。但是，由于泵產(chǎn)品一般在設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行時(shí)間最多，因此總希望泵在設(shè)計(jì)點(diǎn)處有最高效率，于是：</p><p>　　n——轉(zhuǎn)速，r/min</p&

26、gt;<p>　　Q——流量，m3/s</p><p><b>　　H——揚(yáng)程，m</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)計(jì)算：</b></p><p><b>　　2.1.4確定效率</b></p><p><b>　　⑴水力效率</b&g

27、t;</p><p><b>　　⑵容積效率</b></p><p>　?、菆A盤摩擦損失效率和機(jī)械效率</p><p>　　考慮到軸承填料損失，?。?lt;/p><p><b>　?、瓤傂?lt;/b></p><p><b>　　2.1.5確定功率</b>&l

28、t;/p><p><b>　?、泡S功率</b></p><p><b>　?、朴?jì)算配套功率</b></p><p><b>　　其中，</b></p><p><b>　?、桥ぞ?lt;/b></p><p><b>　?、茸钚≥S徑

29、</b></p><p>　　參考文獻(xiàn)[5]P102,泵軸常用材料的許用切應(yīng)力，對(duì)于普通優(yōu)質(zhì)碳鋼[τ]的范圍在(343～441)×105，對(duì)于合金鋼[τ]的范圍在(441～588)×105，單位是牛頓/米2。本設(shè)計(jì)選材料45＃鋼，故[τ]的范圍在(343～441)×105</p><p>　　2.1.6初步確定葉輪的主要尺寸</p>

30、<p><b>　?、湃~輪進(jìn)口直徑</b></p><p>　　葉輪進(jìn)口直徑與進(jìn)口速度有關(guān)，進(jìn)口速度一般不超過(guò)3~4m/s。提高葉輪進(jìn)口流速會(huì)降低泵的抗汽蝕性能和水力效率。實(shí)踐證明：泵在相應(yīng)增加進(jìn)口流速很廣的范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能保持水里效率不變，所以如果設(shè)計(jì)的泵對(duì)抗汽蝕性能要求不變，可以選較小的以減少葉輪密封環(huán)的泄漏量，以提高容積效率。</p><p>　　決定

31、葉輪水力損失的是相對(duì)速度的大小和變化，所以應(yīng)該考慮泵進(jìn)口相對(duì)速度的影響，通常在葉輪流道中相對(duì)速度是擴(kuò)散的，即。從減小進(jìn)口相對(duì)撞擊損失考慮，希望減小，若假定最小，可以計(jì)算葉輪進(jìn)口直徑。</p><p><b>　　進(jìn)口當(dāng)量直徑： </b></p><p><b>　　式中：—統(tǒng)計(jì)系數(shù)。</b></p><p>　　考慮泵效率

32、和汽蝕因素，的選用范圍是：</p><p><b>　　主要考慮效率： ；</b></p><p><b>　　兼顧效率和汽蝕：；</b></p><p><b>　　主要考慮汽蝕：。</b></p><p>　　進(jìn)一步增加，可改善大流量下的工作條件，提高泵的抗汽蝕性能。這次設(shè)

33、計(jì)兼顧泵效率和汽蝕，取。</p><p>　　由于選用的是單級(jí)單吸葉輪，dh=0，故</p><p>　　⑵葉輪出口直徑的初步計(jì)算</p><p>　　葉輪外徑和葉片出口角等出口幾何參數(shù)，是影響泵揚(yáng)程的最重要因素。另外，影響泵揚(yáng)程的有限葉片數(shù)修正系數(shù)也與和以及葉片數(shù)等參數(shù)有關(guān)?？梢?jiàn)影響泵揚(yáng)程的幾個(gè)參數(shù)之間互相影響。因此，必須假定某些參數(shù)為定值的條件下，求解葉輪外徑。

34、</p><p>　　因?yàn)閴核业乃p失和葉輪出口的絕對(duì)速度的平方成正比。為減少壓水室的水力損失，應(yīng)當(dāng)減少葉輪出口的絕對(duì)速度，因此，我們把滿足設(shè)計(jì)參數(shù)下使葉輪出口絕對(duì)速度最小作為的出發(fā)點(diǎn)。</p><p>　　由葉輪出口速度三角形</p><p>　　葉輪出口軸面速度和圓周分速度均與葉輪外徑有關(guān)，現(xiàn)將表示為（）的函數(shù)，由基本方程式</p><p

35、><b>　　推出的計(jì)算公式為：</b></p><p><b>　?、热~輪出口寬度</b></p><p>　　⑸葉片數(shù)的計(jì)算與選擇</p><p>　　葉片數(shù)對(duì)泵的揚(yáng)程，效率，汽蝕性能都有一定的影響。選擇葉片數(shù)時(shí)，一方面考慮減少葉片的排擠和表面摩擦；另一方面又要使葉輪流道有足夠的長(zhǎng)度，以保證液流的穩(wěn)定性和葉片對(duì)液

36、體的的充分作用。</p><p>　　參考結(jié)果以及同類產(chǎn)品，取</p><p>　　2.1.7精算葉輪外徑</p><p><b>　?、爬碚摀P(yáng)程</b></p><p><b>　?、菩拚禂?shù)</b></p><p><b>　?、庆o矩</b><

37、/p><p>　　上式是通過(guò)初定尺寸按照畫(huà)軸面投影圖計(jì)算后，中間流線的靜矩來(lái)算的。</p><p>　?、扔邢奕~片數(shù)修正系數(shù)</p><p>　?、蔁o(wú)窮葉片數(shù)理論揚(yáng)程</p><p>　　在每次計(jì)算中都可以認(rèn)為不變。</p><p><b>　?、嗜~片出口排擠系數(shù)</b></p><

38、;p>　　由經(jīng)驗(yàn)公式，需要經(jīng)過(guò)計(jì)算得到，K值鑄鐵取4.5，鑄鋼取3.5。本設(shè)計(jì)中葉輪制造采用鑄鐵。故K=4.5。</p><p><b>　　取，取</b></p><p><b>　?、顺隹谳S面速度</b></p><p><b>　　⑻出口圓周速度</b></p><p&

39、gt;<b>　　⑼出口直徑</b></p><p>　　由于與假定的260mm非常接近，不超過(guò)2%，說(shuō)明假定的值就是精確的值。故不再進(jìn)行計(jì)算，取。</p><p>　　2.2葉輪軸面投影圖繪制中的相關(guān)計(jì)算</p><p>　　2.2.1葉輪出口速度</p><p><b>　?、胚M(jìn)口軸面速度</b>

40、;</p><p><b>　　由前面計(jì)算可得：</b></p><p><b>　?、瞥隹趫A周速度</b></p><p><b>　?、浅隹趫A周分速度</b></p><p>　?、葻o(wú)窮葉片數(shù)出口圓周分速度</p><p>　　2.2.2流道中線檢查

41、</p><p>　　根據(jù)所求處的葉輪尺寸，，參照比轉(zhuǎn)速相近的水力模型，繪制葉輪的軸面投影圖，在投影圖上，做很多內(nèi)切圓，并將個(gè)內(nèi)切圓的圓心用光滑的曲線連接起來(lái)，即得到流道中線。</p><p>　　具體作圖方法可參考文獻(xiàn)[5]P117。表2-1為F-L曲線的數(shù)據(jù)表。</p><p>　　其中在入口邊時(shí)，，出口邊時(shí)。</p><p>　　表2-

42、1F-L曲線的數(shù)據(jù)表</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)可以做出該方案的F-L曲線，見(jiàn)下圖。</p><p>　　圖2.2 F-L曲線圖</p><p>　　可以看出該曲線還是單調(diào)上升趨勢(shì)，是一條高效率的曲線，雖然在58～89中間曲線并沒(méi)有完全成一條直線，但是本人通過(guò)多次努力達(dá)到這個(gè)效果還是不容易的，初次設(shè)計(jì)，敬請(qǐng)諒解。</p><p>　　有關(guān)

43、軸面投影圖的相關(guān)尺寸參考水力設(shè)計(jì)圖。</p><p>　　2.2.3中間流線的劃分</p><p>　　流面是一張空間三維曲面，曲面上各面處水質(zhì)點(diǎn)的速度矢量與此三維曲面相切，水流質(zhì)點(diǎn)不能穿越水流，對(duì)理想流體，流面與鋼鐵薄板可以互換。</p><p>　　在已經(jīng)確定葉輪軸面投影圖上，前后蓋板內(nèi)表面是兩條平面曲線，繞葉輪軸心線旋轉(zhuǎn)一周，得到兩個(gè)回轉(zhuǎn)面，就是葉輪前后蓋板面

44、，它們是兩張流面。</p><p>　　劃分原則：⑴先分進(jìn)出口；⑵有了始末分點(diǎn)，憑經(jīng)驗(yàn)畫(huà)出軸面流線。實(shí)際上在具體實(shí)踐過(guò)程中本設(shè)計(jì)采用了畫(huà)兩個(gè)相切圓的辦法，首先采用在前蓋板處采用兩點(diǎn)畫(huà)圓的方法，在CAD中先通過(guò)對(duì)象捕捉采用兩點(diǎn)畫(huà)圓近似與前蓋板相切，然后，以畫(huà)好的第一個(gè)圓，采用circle命令中的t命令，與兩點(diǎn)相切，指定半徑的畫(huà)法，然后用list命令測(cè)得前一個(gè)圓的半徑，然后，再用circle命令中的t命令與第二個(gè)圓相

45、切，然后在與前蓋板相切，達(dá)到了兩個(gè)圓同時(shí)與前蓋板相切和后蓋板相切后，再進(jìn)行面積的比較。</p><p>　　檢查同一過(guò)水?dāng)嗝嫔蟽闪鞯篱g小過(guò)水?dāng)嗝婷娣e是否相等，不相等，修改至相等或滿足下面公式：</p><p>　　表2-3 分軸面流線計(jì)算表</p><p>　　2.2.4葉片進(jìn)口邊的確定</p><p>　　參考文獻(xiàn)[3]P149，在葉輪軸

46、面投影圖上繪制葉片進(jìn)口邊時(shí)，應(yīng)注意：</p><p>　　進(jìn)口邊前后蓋板輪廓線夾角不要太小，A、B兩點(diǎn)的高度差不要太大，在使用圓柱形葉片時(shí)，這是防止前蓋板處葉片沖角過(guò)大的重要措施。過(guò)A、B兩點(diǎn)的直線與軸心線夾角一般在20°到40°。</p><p>　　進(jìn)口邊的位置與葉輪汽蝕性能關(guān)系密切，進(jìn)口邊適當(dāng)向葉輪入口延伸，有利于提高葉輪抗汽蝕性能。但在葉輪進(jìn)口直徑較小，葉片數(shù)又

47、較多時(shí)，采取這一措施應(yīng)慎重，以防止進(jìn)口部分堵塞嚴(yán)重，結(jié)果使葉片進(jìn)口排擠系數(shù)過(guò)多減少，既不利于提高泵效率，也惡化了汽蝕性能。</p><p>　　本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)具體實(shí)施方案進(jìn)行比較，確定了進(jìn)口邊直線ABC。別交前蓋板A點(diǎn)，中間流線B點(diǎn)，后蓋板流線C點(diǎn)。</p><p>　　2.2.5葉輪進(jìn)口速度</p><p><b>　?、湃~輪進(jìn)口圓周速度</b>

48、;</p><p>　　通過(guò)在以檢查的中間流線圖上量取、、。</p><p>　?、迫~片進(jìn)口軸面液流過(guò)水?dāng)嗝婷娣e</p><p>　　葉片進(jìn)口邊有時(shí)和過(guò)水?dāng)嗝嫘纬删€重合，有時(shí)不重合。重合時(shí)三點(diǎn)的過(guò)水?dāng)嗝婢€相同，不重合時(shí)，要分別做出過(guò)A、B、C點(diǎn)的過(guò)水?dāng)嗝嫘纬删€，具體在CAD圖上是做過(guò)A、B、C三點(diǎn)的圓，此圓應(yīng)分別與前后蓋板流線相切，做過(guò)B點(diǎn)的圓時(shí)可只作一個(gè)圓相切即可

49、，由于是處于中間流線上，兩邊的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e相等，當(dāng)然在CAD圖上只能近似做出來(lái)，暫時(shí)沒(méi)有想到完全過(guò)三點(diǎn)并與前后蓋板相切的方法。</p><p>　?、怯?jì)算A流線葉片進(jìn)口角</p><p><b>　　假定</b></p><p>　　選擇，顯然在0°～15°范圍以內(nèi)，</p><p><b>

50、;　　∴</b></p><p>　?。ㄓ奢S面圖上量得，假定）</p><p>　　由上可以看出，與假定的值相同，各值即為所求。</p><p>　?、扔?jì)算B流線葉片進(jìn)口角</p><p>　?、捎?jì)算C流線葉片進(jìn)口角</p><p>　　B流線葉片進(jìn)口排擠系數(shù):</p><p>　　

51、（由軸面圖上量得，假定）</p><p>　　C流線葉片進(jìn)口排擠系數(shù):</p><p>　?。ㄓ奢S面圖上量得，假定）</p><p>　　B流線進(jìn)口軸面速度：</p><p>　　C流線進(jìn)口軸面速度：</p><p>　　B流線葉片進(jìn)口液流角：</p><p>　　C流線葉片進(jìn)口液流角：<

52、/p><p>　　B流線葉片進(jìn)口沖角：</p><p>　　C流線葉片進(jìn)口沖角：</p><p>　　2.2.6編程計(jì)算A、B、C三點(diǎn)的葉片安放角</p><p>　　值得指出的是，我的編程僅僅限于提供計(jì)算，由于安放角在有的文獻(xiàn)中提到應(yīng)該成逐漸增大的趨勢(shì)，所以參考文獻(xiàn)可以看出，先暫定，，</p><p><b>

53、　　。</b></p><p>　　以下是編程結(jié)果顯示以及程序代碼：</p><p><b>　　算a流線葉片進(jìn)口角</b></p><p>　　由以上計(jì)算可以看出，計(jì)算結(jié)果與我自行計(jì)算的結(jié)果相同，當(dāng)然由于沖角的范圍選擇很大，在下面計(jì)算b流線葉片安放角的時(shí)候我會(huì)顯示兩個(gè)結(jié)果進(jìn)行比較，為什么我前面要根據(jù)文獻(xiàn)假設(shè)出3條流線的葉片安放角，

54、然后在用VB程序編程計(jì)算。</p><p>　?、朴?jì)算b流線葉片進(jìn)口角</p><p>　　如果不預(yù)先按照文獻(xiàn)說(shuō)的從大到小進(jìn)行暫定角度，可能會(huì)出現(xiàn)以下情況，下面請(qǐng)看運(yùn)行結(jié)果：</p><p>　　可以看出由于沖角范圍在0到15°之間范圍很大，葉片安放角很快就會(huì)收斂，所以可以看出我的編程僅僅是為了方便計(jì)算，計(jì)算的情況還是比較特殊，在以后的工作中看能不能進(jìn)行改

55、進(jìn)。</p><p>　?、怯?jì)算c流線葉片進(jìn)口角</p><p>　　輸入其他數(shù)據(jù)看能否快速收斂</p><p><b>　?、瘸绦蛟创a</b></p><p>　　Private Sub Command1_Click()</p><p>　　Dim z%, r1!, thick!, lmd!,

56、 Q!, F!, n%, itv!, dtbt!, bt!, psi!, vm1!, btx!, bty#, u1!</p><p><b>　　n = 2900</b></p><p>　　Q = 100 / 3600</p><p>　　z = Val(Text1.Text)</p><p>　　thick = Va

57、l(Text2.Text)</p><p>　　lmd = Val(Text3.Text) * 3.1415 / 180</p><p>　　r1 = Val(Text4.Text)</p><p>　　F = Val(Text5.Text)</p><p>　　itv = Val(Text6.Text)</p><p&g

58、t;　　bt = Val(Text7.Text)</p><p>　　u1 = Val(Text10.Text)</p><p><b>　　start:</b></p><p>　　bt = bt * 3.1415 / 180</p><p>　　psi = 1 - thick * z * Sqr((1 + (1 /

59、Tan(bt) / Sin(lmd)) ^ 2)) / (2 * 3.1415 * r1)</p><p>　　vm1 = Q / (itv * F * psi)</p><p>　　btx = Atn(vm1 / u1) * 180 / 3.1415</p><p>　　bt = bt * 180 / 3.1415</p><p>　　dt

60、bt = bt - btx</p><p>　　If dtbt > 0 And dtbt < 15 Then GoTo over Else GoTo start1</p><p><b>　　over:</b></p><p>　　Text8.Text = psi</p><p>　　Text9.Text =

61、 bt</p><p>　　GoTo over1</p><p><b>　　start1:</b></p><p>　　If dtbt < 0 Then</p><p>　　bt = bt + 1</p><p>　　GoTo start</p><p><b

62、>　　Else</b></p><p>　　bt = bt - 1</p><p>　　GoTo start</p><p><b>　　End If</b></p><p><b>　　over1:</b></p><p><b>　　End S

63、ub</b></p><p><b>　　2.3葉片繪型</b></p><p><b>　　2.3.1繪型原理</b></p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，采用保角變換法進(jìn)行葉片繪型。在一流面上，其上有一條流線。用一組夾角為的軸面和一組垂直軸線的平面去截流面，使之在流面上構(gòu)成小扇形的軸面流線長(zhǎng)度,和圓周上的長(zhǎng)度

64、相等。當(dāng)分成的這些小扇形足夠小時(shí)，則可以把流面上的曲面扇形看作是平面小正方形。流面上的小扇形從進(jìn)口到出口逐漸增大。</p><p><b>　　2.3.2繪型步驟</b></p><p><b>　　⑴沿軸面流線分點(diǎn)</b></p><p>　　此次設(shè)計(jì)采用了作圖分點(diǎn)法進(jìn)行作圖，Δθ取為5°。見(jiàn)圖2-4</

65、p><p>　　圖2-4 軸面流線分點(diǎn)</p><p>　?、飘?huà)展開(kāi)流面并在其上繪制流線</p><p>　　具體做法參考文獻(xiàn)[2]，需要指出的是在CAD圖上做圖的畫(huà)應(yīng)該注意幾個(gè)問(wèn)題，首先，保證型線光滑平順，其次，單向彎曲，凹凸均可，但不要出現(xiàn)S形狀，再次，各型線有一定的對(duì)稱性。</p><p>　　型線的形狀極為重要，不理想時(shí)應(yīng)堅(jiān)決修改，必要

66、時(shí)可以適當(dāng)改變進(jìn)口安放角、葉片進(jìn)口邊位置、葉片包角、葉片進(jìn)口邊不布置在同一軸面上等，重新繪制。方格網(wǎng)的繪制具體圖形見(jiàn)設(shè)計(jì)圖紙。</p><p>　?、窃谳S面投影圖中畫(huà)軸面截線</p><p>　　具體詳細(xì)做法參考文獻(xiàn)[2]P219頁(yè)，每隔10°取的軸面截線，然后按照相應(yīng)的比例反投射到軸面投影圖上。</p><p><b>　　⑷葉片加厚</

67、b></p><p>　　具體做法見(jiàn)參考文獻(xiàn)[2]P219頁(yè)，需要指出的是按照文獻(xiàn)的說(shuō)法，一般小泵葉片進(jìn)口流面厚度約為2mm，最大厚度為4～5mm，本設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)[2]P227頁(yè)表7-17厚度計(jì)算表中葉片進(jìn)口流面厚度的變化情況，逐漸由3mm到6mm。</p><p>　　表2-5 a流線厚度計(jì)算表</p><p>　　表2-6 b流線厚度計(jì)算表</p

68、><p>　　表2-7 c流線厚度計(jì)算表</p><p><b>　　⑸畫(huà)葉片剪裁圖</b></p><p>　　詳細(xì)見(jiàn)文獻(xiàn)[2]P221頁(yè)，其中木模截線徑向坐標(biāo)見(jiàn)CAD第一張?jiān)O(shè)計(jì)圖。</p><p>　　2.3.3繪制葉片進(jìn)出口三角形</p><p>　?、懦隹谒俣热切蔚睦L制</p>

69、<p>　　在葉片出口任意處，矢量都將與圓周相切，指向葉輪旋轉(zhuǎn)一側(cè)，大小為。離心葉輪出口為一柱面，如果沒(méi)有葉片排擠，這一柱面面積為，考慮葉片出口排擠后，有效過(guò)水?dāng)嗝婷娣e為,不同流面的排擠系數(shù)取常數(shù)。出口柱面上,水流的絕對(duì)速度矢量并不與柱面正交,但其軸面分量則是與出口柱面正交的且在各處認(rèn)為是常數(shù)。由于正好等于通過(guò)葉輪的流量，則。出口絕對(duì)速度在圓周方向的投影可以通過(guò)歐拉方程求得,即，在單吸泵中，因此，。</p>

70、<p>　　如果葉輪葉片無(wú)窮多無(wú)窮薄，葉片對(duì)水流有強(qiáng)烈的約束作用，水流只能沿葉片表面流動(dòng)，在一流面上，水流方向與葉片表面方向一致，從而有，而和則和上述的有限葉片時(shí)相同。具體圖形見(jiàn)CAD圖第一頁(yè)。</p><p>　　表2-7 出口速度三角形數(shù)據(jù)</p><p>　?、七M(jìn)口速度三角形的繪制</p><p>　　對(duì)于扭曲葉片來(lái)說(shuō),進(jìn)口速度三角形應(yīng)當(dāng)繪制三個(gè),

71、前流線,中間流線和后流線三條流線與進(jìn)口邊交點(diǎn)處的速度三角形,以前流線處A點(diǎn)為例, A點(diǎn)的圓周速度 與A點(diǎn)圓周相切并指向葉輪旋轉(zhuǎn)一方，其大小為,為A點(diǎn)到軸心線的距離。矢量在圓周方向的投影為0, 與重合,進(jìn)口速度三角形變成一個(gè)直角三角形。矢量和之間的相對(duì)液流角可以通過(guò)這點(diǎn)的葉片安放角減去對(duì)應(yīng)的沖角得到,至此，A點(diǎn)處的進(jìn)口速度三角形可以確定。其它兩個(gè)進(jìn)口速度三角形同理。</p><p>　　表2-8 三流線與進(jìn)口邊交

72、點(diǎn)處速度三角形數(shù)據(jù)</p><p>　　速度三角形見(jiàn)設(shè)計(jì)圖紙第一頁(yè)。</p><p><b>　　3汽蝕驗(yàn)算</b></p><p>　　3.1計(jì)算清水中的必需汽蝕余量</p><p>　　在完成了葉輪的水利設(shè)計(jì)后，應(yīng)對(duì)葉輪進(jìn)行抗汽蝕能力檢查。泵汽蝕余量用表示。</p><p>　　式中：葉片進(jìn)口

73、稍前液體的絕對(duì)平均速度；</p><p>　　葉片進(jìn)口稍前液體的相對(duì)平均速度；</p><p>　　絕對(duì)速度壓降系數(shù)，通常；</p><p>　　相對(duì)速度壓降系數(shù)，通常。</p><p>　　其中，可以用葉片進(jìn)口邊易發(fā)生汽蝕的點(diǎn)處的來(lái)代替，由進(jìn)口速度三角形可以得到，，在加液流角的情況下，。</p><p><b&

74、gt;　　由下式確定：</b></p><p>　　則： </p><p>　　從計(jì)算可以看出設(shè)計(jì)的該臺(tái)泵的汽蝕性能較好，滿足要求。</p><p>　　4壓水室的計(jì)算及繪型</p><p>　　獲得能量的水流沿葉輪圓周流出后，將進(jìn)入泵的壓水室。壓水室是泵不可或缺的重要的過(guò)流部件，其設(shè)計(jì)、制造水平的高低，對(duì)泵

75、的性能，特別是泵的效率和指標(biāo)H—Q曲線的形態(tài)，有十分明顯的影響。</p><p>　　根據(jù)泵的用途不同，泵的壓水室有不同的結(jié)構(gòu)形成，但它們的基本功能則是相同的：收集從葉輪流出的水流，將水送到泵出口或下一級(jí)葉輪入口；水流在葉輪處絕對(duì)速度比較大，水流在壓水室出口的平均速度顯著下降，這種將水流的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能的結(jié)果，將使水流在泵出口管路中的水力損失減小。水流在壓水室中流動(dòng)時(shí)，由于無(wú)外力對(duì)水流的做正功，水流的機(jī)械能不

76、可能增加，相反，壓水室中不可避免的存在水力損失。因此，壓水室應(yīng)該在水力損失最小的條件下，實(shí)現(xiàn)其基本功能。</p><p>　　低比轉(zhuǎn)速泵所用的壓水室主要為螺旋型壓水室,它由螺旋管(蝸殼)和擴(kuò)散管組成。</p><p>　　4.1渦室的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p><b>　?、呕鶊A直徑</b></p><p>　　螺旋形

77、壓水室的擴(kuò)散管與螺線管由一假想無(wú)厚度的尖形隔舌相分離，隔舌尖端所在的假想圓稱為基圓，直徑以表示。</p><p>　　應(yīng)大于葉輪直徑，使葉輪外徑與隔舌之間有一間隙。這一間隙太小。會(huì)引起泵工作中格外的震動(dòng)和噪聲，并使設(shè)計(jì)點(diǎn)效率下降；這一間隙太大，會(huì)使泵在非設(shè)計(jì)工況點(diǎn)間隙處產(chǎn)生過(guò)大的環(huán)流，增大水力損失?？扇。?lt;/p><p><b>　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取</b></p&g

78、t;<p><b>　　⑵渦室進(jìn)口寬度</b></p><p>　　渦室進(jìn)口寬度通常大于包括前后蓋板的葉輪出口寬度，至少應(yīng)有一定的間隙，以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子的串動(dòng)和制造誤差。目前，有些渦室的取的相當(dāng)寬，這樣，使前后蓋板帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的液體可通暢的輸入壓水室，回收一部分圓盤摩擦功率，提高泵的效率。另外可適應(yīng)不同寬度的葉輪，提高產(chǎn)品的通用性。通常：</p><p>　　根據(jù)

79、文獻(xiàn)[2]的提法，在進(jìn)行適當(dāng)加寬并參考相應(yīng)的水力模型，取渦室進(jìn)口寬度為32mm。</p><p><b>　　⑶渦室隔舌安放角</b></p><p>　　參考文獻(xiàn)[2]P245,根據(jù)表8-1列出的和的關(guān)系。選擇</p><p><b>　?、雀羯嗦菪?lt;/b></p><p>　　隔舌螺旋角是在渦

80、室第Ⅷ斷面的0點(diǎn)處，螺旋線的切線與基圓切線間的夾角?；蚪普J(rèn)為為隔舌螺旋角是隔舌處內(nèi)壁與圓周方向的夾角。為了符合流動(dòng)規(guī)律，減少液流的撞擊，隔舌螺旋角應(yīng)等于葉輪出口稍后的絕對(duì)液流角。</p><p>　?、蓽u室斷面形狀和斷面面積</p><p>　　渦殼斷面形狀有矩形、梨形、梯形和圓形等。渦室截線形狀對(duì)性能影響不大，可根據(jù)結(jié)構(gòu)和制造方便來(lái)選擇。為便于計(jì)算和繪型，渦室通常取8個(gè)彼此成45

81、76;的斷面，即用8個(gè)軸面切割渦室。設(shè)計(jì)時(shí)先計(jì)算第Ⅷ斷面為基礎(chǔ)進(jìn)行確定。各種形狀的第Ⅷ斷面可用解析法確定，但實(shí)際設(shè)計(jì)中大都用速度系數(shù)法確定。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用的是梯形斷面。</p><p><b>　　速度系數(shù)法</b></p><p>　　速度系數(shù)法是一種廣義的相似換算法，它是根據(jù)統(tǒng)計(jì)的性能良好的速度系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，和葉輪速度系

82、數(shù)類似：</p><p>　　式中：渦室斷面的平均速度；</p><p><b>　　泵的單級(jí)揚(yáng)程；</b></p><p>　　速度系數(shù)，可按文獻(xiàn)[2]P249圖8-10查取</p><p>　　一般通過(guò)第Ⅷ斷面的流量和泵流量相差不大，取稍大的渦室面積并無(wú)壞處，因而可用泵總流量計(jì)算第Ⅷ斷面的面積，即：</p>

83、;<p>　　其它斷面的面積，按渦室各斷面速度相等的確定：</p><p>　　⑹渦室擴(kuò)散管的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　擴(kuò)散管的作用在于降低速度，轉(zhuǎn)換為壓力能，同時(shí)減少排出管路中的損失。擴(kuò)散管的進(jìn)口可認(rèn)為是渦室的第Ⅷ個(gè)斷面，出口是泵的排出口，擴(kuò)散管的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是：</p><p>　　⒈排出口徑，應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)流速和標(biāo)準(zhǔn)直徑，見(jiàn)葉輪設(shè)計(jì)部分</

84、p><p>　?、矓U(kuò)散管高度L，在保證擴(kuò)散管和加工及螺栓連接的條件下，應(yīng)盡量取小值，以減少泵的尺寸；</p><p>　?、硵U(kuò)散角θ，常用范圍是8°～12°</p><p><b>　　4.2渦室繪型步驟</b></p><p>　　參考IS125-100-250型離心泵的渦殼的水力模型，具體數(shù)據(jù)詳見(jiàn)如下

85、：</p><p>　　表4-1 渦殼斷面相關(guān)數(shù)據(jù) </p><p>　　表4-2 渦殼頂端到基圓的距離</p><p>　　可以用七段圓弧連接這九點(diǎn)，在平面上形成光滑連續(xù)的蝸殼輪廓線。這七段圓弧應(yīng)滿足如下條件：由于不在同一直線上的三個(gè)點(diǎn)決定一個(gè)圓，0、Ⅰ、Ⅱ三個(gè)點(diǎn)形成第一段圓弧。第二段圓弧應(yīng)通過(guò)Ⅱ、Ⅲ兩個(gè)點(diǎn)并與第一段圓弧相切于Ⅱ點(diǎn)。以下各段圓弧具有第二段圓弧類

86、似的特點(diǎn)。</p><p>　　建立平面直角坐標(biāo)系，在此坐標(biāo)系下，0，Ⅰ，Ⅱ……Ⅷ九個(gè)點(diǎn)可以根據(jù)表3-3數(shù)據(jù)找出，利用這些點(diǎn)，可以確定0—Ⅰ，Ⅰ—Ⅱ，Ⅱ—Ⅲ……Ⅶ—Ⅷ八條線段的中垂線，線段0—Ⅰ和Ⅰ—Ⅱ的中垂線的交點(diǎn)，就是第一段圓弧圓心。圓心到0，Ⅰ，Ⅱ三點(diǎn)是等距的，這一距離就是第一段圓弧半徑。第一段圓弧確定后，過(guò)Ⅱ點(diǎn)和第一段圓弧的圓心的直線與Ⅱ—Ⅲ線段中垂線的交點(diǎn)，就是第二段圓弧的圓心，圓心到Ⅱ點(diǎn)或Ⅲ點(diǎn)的距離就

87、是第二段圓弧半徑。這樣形成的第二段圓弧顯然與第一段圓弧相切于Ⅱ點(diǎn)，且通過(guò)Ⅱ，Ⅲ兩個(gè)點(diǎn)，符合要求，與求第二段圓弧類似，可以作出五段圓弧。</p><p>　　擴(kuò)散管的繪制參考文獻(xiàn)[2]P774頁(yè)有關(guān)尺寸標(biāo)注進(jìn)行繪制。</p><p>　　5離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及部分零件的強(qiáng)度校核</p><p>　　5.1離心泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)

88、的IS125-100-250離心泵為一臺(tái)單級(jí)單吸橫軸離心泵，它的葉輪由葉輪螺母、止動(dòng)墊圈和平鍵固定在泵軸的左端。泵軸的另一端用以裝聯(lián)軸器，以便實(shí)現(xiàn)動(dòng)力拖動(dòng)。為防止泵內(nèi)液體沿泵軸穿出泵殼處的間隙泄露，泵在該間隙處皆設(shè)有軸封。離心泵采用的是填料式軸封，它由軸套、填料、填料環(huán)和填料壓蓋等組成。泵工作時(shí)，泵軸用兩個(gè)單列向心球軸承支撐著轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)葉輪在泵體和泵蓋組成的泵腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。IS泵的泵腳與泵體鑄為一體，軸承置于懸臂安裝在泵體上的懸架內(nèi)。因

89、此，整臺(tái)泵的重量主要由泵體承受。</p><p>　　IS型泵的泵殼屬端蓋式泵殼，即它的泵殼由泵體和位于泵體一端的泵蓋組成，且泵體與泵蓋間沿與泵軸心線垂直的剖分面剖分。由于IS泵的泵蓋位于泵體后端，只要卸開(kāi)連接泵體和泵蓋的螺栓，葉輪即與泵蓋和懸架部件一起從泵體內(nèi)拆出。再加上泵吸入口和壓出口皆在泵體上，泵又采用了加長(zhǎng)聯(lián)軸器與電機(jī)直聯(lián)。因此，檢修時(shí)不用拆卸吸入管路和壓出管路，也不必移動(dòng)泵體和電動(dòng)機(jī)，只需拆加長(zhǎng)聯(lián)軸器的

90、中間連接件，即可拆出泵轉(zhuǎn)子部件。</p><p><b>　　5.1.1葉輪</b></p><p>　　葉輪在泵體內(nèi)懸臂安裝在主軸的一端，與軸采用鍵連接方式。</p><p><b>　　5.1.2泵體</b></p><p>　　泵體也稱泵殼，它是泵的主體，蝸殼就是它的一部分，起到支撐固定的作用

91、，并于安裝軸承的懸架相連接。</p><p><b>　　5.1.3泵軸</b></p><p>　　泵軸的作用是借聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)相連接，將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳給葉輪，所以它是傳遞機(jī)械能的主要部件。</p><p><b>　　5.1.4軸承</b></p><p>　　軸承是套在泵軸上支撐泵軸的構(gòu)件，本

92、次設(shè)計(jì)采用兩個(gè)深溝球軸承，采用油潤(rùn)滑。加油時(shí)應(yīng)注意，太多油要沿泵軸滲出并且飄濺，太少軸承又要過(guò)熱，燒壞造成事故。在泵運(yùn)行過(guò)程中軸承最高溫度在85°，一般運(yùn)行在65°左右，如果高了就要查找原因并及時(shí)處理。</p><p><b>　　5.1.5密封環(huán)</b></p><p>　　密封環(huán)又稱減漏環(huán)。葉輪進(jìn)口與泵殼間的間隙過(guò)大，會(huì)造成泵內(nèi)高壓區(qū)的水經(jīng)間隙

93、流向低壓區(qū)，影響泵的出水量，效率降低。間隙過(guò)小，會(huì)造成泵殼摩擦產(chǎn)生損失。為了增加回流阻力減少內(nèi)漏，延長(zhǎng)葉輪和泵殼所使用壽命，在泵殼內(nèi)緣和葉輪外緣結(jié)合處裝有密封環(huán)，密封的間隙保持在0.5mm左右。</p><p><b>　　5.1.6填料函</b></p><p>　　填料函主要由填料、填料環(huán)、填料壓蓋、水封管等組成。填料函的作用主要是為了封閉泵殼與泵軸之間的空隙，不

94、讓泵內(nèi)的水流流到外面來(lái)，也不讓外面的空氣進(jìn)入到泵內(nèi)，始終保持泵內(nèi)的真空。當(dāng)泵軸與填料摩擦產(chǎn)生熱量就要靠水封管注水到填料環(huán)內(nèi)使填料冷卻，保持泵的正常運(yùn)行。</p><p>　　5.2部分零件的強(qiáng)度計(jì)算與校核</p><p>　　5.2.1最小軸徑的計(jì)算</p><p>　　在設(shè)計(jì)泵的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)首先考慮泵軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于泵軸上所裝的零件不同就決定了泵的不同軸徑系列，同

95、時(shí)考慮到泵軸的加工工藝，又需要設(shè)計(jì)各種退刀槽、倒角、倒圓等，同時(shí)，軸的軸向尺寸是由零件裝配尺寸，以及零部件之間所需尺寸所決定的。因此泵的設(shè)計(jì)只能是先確定軸的徑向尺寸。</p><p>　　葉輪、軸套等都在套在軸上，并同軸一起等速旋轉(zhuǎn)。軸的強(qiáng)度和剛度，對(duì)泵的運(yùn)行可靠性和使用壽命有很大影響，所以，對(duì)泵的強(qiáng)度、剛度的校核是十分重要的。</p><p>　　泵軸是在彎矩和扭矩聯(lián)合作用下工作的，通常

96、以彎矩和扭矩聯(lián)合作用來(lái)校核軸的強(qiáng)度。</p><p>　　最小軸徑一般發(fā)生在聯(lián)軸器或者裝配葉輪處。</p><p><b>　?、抛钚≥S徑的校核</b></p><p>　　見(jiàn)前面的計(jì)算，我選擇的是通用軸，特選了40軸。</p><p>　　由于在最小軸徑處挖鍵槽，將對(duì)軸的強(qiáng)度產(chǎn)生影響，需將軸徑適當(dāng)增大，增大情況可按下列

97、兩種情況進(jìn)行：</p><p>　?、贂r(shí)，挖一個(gè)鍵槽，軸徑增大3%；兩個(gè)鍵槽，軸徑增大7%；</p><p>　　時(shí)，挖一個(gè)鍵槽，軸徑增大5%～7%；兩個(gè)鍵槽，軸徑增大10%～15%</p><p>　　根據(jù)以上求的，只挖一個(gè)鍵槽，所以按照第二種情況將軸增大5%，則，而本設(shè)計(jì)選擇的最小軸徑是40mm，顯然滿足要求。</p><p>　　5.2

98、.2鍵的計(jì)算及強(qiáng)度校核</p><p>　?、糯_定鍵長(zhǎng)度及截面尺寸</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中用到一個(gè)鍵，在軸與葉輪配合處，所采用的鍵為單圓頭普通平鍵，鍵的截面尺寸按軸的直徑d在標(biāo)準(zhǔn)中選取，鍵長(zhǎng)等于或略小于輪轂長(zhǎng)。</p><p>　　軸與葉輪配合處，由標(biāo)準(zhǔn)查得鍵的截面尺寸，長(zhǎng)度取45mm。</p><p>　　鍵只按照工作面上的擠壓應(yīng)力

99、進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算：</p><p>　　鍵工作長(zhǎng)度，單位mm；圓頭平鍵，L指公稱長(zhǎng)度，mm；b為鍵寬；</p><p>　　鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，h為鍵高，mm</p><p><b>　　軸直徑，mm</b></p><p>　　鍵傳遞扭矩()，，為最大輸入功率，單位w，w為軸的旋轉(zhuǎn)角速度(rad/s)，</

100、p><p>　　鍵工作面上的擠壓應(yīng)力必須小于（軸、輪轂中弱者的許用擠壓應(yīng)力），軸、輪轂中弱者的許用擠壓應(yīng)力，按表5-1選取。</p><p><b>　　表5-1 </b></p><p>　?、佥S與葉輪的配合處鍵 的擠壓應(yīng)力為： </p><p>　　水泵屬于輕微沖擊，選擇的軸材為鋼，顯然有，所以選擇的鍵滿足強(qiáng)度要求

101、。</p><p>　　5.2.3軸向力的計(jì)算</p><p>　　泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)子上作用在軸向力，產(chǎn)生軸向力的原因有很多，主要是液流作用在葉輪上的力不平衡引起的。</p><p>　　葉輪前后蓋板不對(duì)稱，前蓋板在吸入眼部分沒(méi)有蓋板，另一方面，葉輪前后蓋板像轉(zhuǎn)盤一樣帶動(dòng)前后腔內(nèi)液體旋轉(zhuǎn)，前后蓋板側(cè)腔內(nèi)的液體壓力按照拋物線規(guī)律分布，且口環(huán)以上部分呈軸對(duì)稱分布，作用在后

102、蓋板上的壓力，除口環(huán)以上部分與前蓋板對(duì)稱作用的壓力相抵消外，口環(huán)下部壓力減去吸入壓力所余壓力即為軸向力A，方向指向葉輪入口。軸向力可按下式計(jì)算：</p><p>　　葉輪進(jìn)口半徑（m）；</p><p><b>　　水的重度（）；</b></p><p><b>　　水的密度（）</b></p><p&

103、gt;　　軸的旋轉(zhuǎn)角速度（rad/s）</p><p>　　水泵勢(shì)揚(yáng)程，，為葉輪出口處的圓周速度，為理論揚(yáng)程。</p><p>　　5.2.4徑向力的計(jì)算</p><p><b>　　計(jì)算公式為：</b></p><p><b>　?。ㄆ渲腥?）</b></p><p>&l

104、t;b>　　—葉輪直徑</b></p><p>　　—包括蓋板的葉輪出口寬度</p><p>　　對(duì)螺旋型壓水室的泵來(lái)說(shuō)，當(dāng)水泵關(guān)死揚(yáng)程時(shí)，即流量Q=0時(shí)徑向力F最大。則最大徑向力：</p><p>　　5.2.5軸承壽命的計(jì)算</p><p>　　由于水泵轉(zhuǎn)速較高，且同時(shí)受軸向力和徑向力，所以本次設(shè)計(jì)采用深溝球軸承，它的作

105、用是支持旋轉(zhuǎn)及承受軸上的載荷，代號(hào)為6309。該軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力。</p><p><b>　　軸承壽命計(jì)算：</b></p><p>　　基本額定壽命：按一組軸承中10%的軸承發(fā)生點(diǎn)蝕破壞，而90%的軸承不發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)（以106轉(zhuǎn)為單位）或工作小時(shí)數(shù)作為軸承基本額定壽命。</p><p>　　基本額定動(dòng)載荷：就是使軸承的基本

106、額定壽命恰好為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷值,用C表示,單位牛,一個(gè)型號(hào)的軸承有也只有一個(gè)基本額定動(dòng)載荷。</p><p>　　深溝球軸承壽命的計(jì)算公式:</p><p>　　式中： n—軸承工作轉(zhuǎn)速，r/min</p><p>　　—軸承基本額定動(dòng)載荷，查機(jī)械手冊(cè)，,基本額定靜載荷（GB/T 276-1994）</p><p>　　—

107、軸承工作時(shí)當(dāng)量動(dòng)載荷，N</p><p><b>　　—軸承壽命，小時(shí)</b></p><p><b>　　ε—球軸承為3</b></p><p>　　深溝球軸承當(dāng)量動(dòng)載荷P的求解過(guò)程：</p><p>　?、糯_定軸承承受的徑向載荷R，軸向載荷A</p><p>　　圖5-1

108、 軸承受力圖</p><p><b>　　由軸承受力圖有：①</b></p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　已知，于是得到，。由軸的結(jié)構(gòu)及軸向力的方向可知，全部軸向力全部由靠近葉輪的那一個(gè)軸承承擔(dān)，即所受的軸向力為，根據(jù)分析可知，靠近葉輪的那一個(gè)軸承受的軸向力和徑向力都比離葉輪遠(yuǎn)的那個(gè)軸承大，所以離

109、葉輪較近的那個(gè)軸承更容易被破壞，即只需校核離葉輪近的軸承壽命。</p><p>　　計(jì)算，考查它與e的關(guān)系，</p><p>　　。查表5-1，得出。</p><p>　　計(jì)算，由此判定系數(shù)e，用線性插值法求出Y值。</p><p>　　，查表5-1，在表中介于0.130～0.250之間，對(duì)應(yīng)的e值為0.31～0.37，Y值為1.2～1.4。

110、 </p><p>　　表5-1 徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系數(shù)Y</p><p>　　，為載荷系數(shù)，水泵取1.0</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p><b>　?、尚r(shí)</b></p><p>　　顯然壽命偏短，究其原因，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)選

111、擇軸承的時(shí)候，過(guò)于隨便，應(yīng)該把外尺寸D選的更大一些，選擇03尺寸系列可能滿足要求。</p><p>　　5.2.6填料的計(jì)算</p><p>　　填料是以各種纖維、金屬等基礎(chǔ)材料和潤(rùn)滑劑、粘結(jié)劑等輔助材料組合而成。填料應(yīng)具備以下條件：</p><p>　?、庞幸欢ǖ乃苄?，在壓緊力的作用下產(chǎn)生一定的徑向力并緊密與軸接觸；</p><p>　?、?/p>

112、有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，不污染介質(zhì)，不被介質(zhì)泡脹，填料中浸漬劑不被介質(zhì)溶解，填料本身不腐蝕密封面；</p><p>　?、亲詽?rùn)滑性能良好，耐磨、摩擦系數(shù)?。?lt;/p><p>　?、容S有少量偏心時(shí)，填料應(yīng)有足夠的浮動(dòng)彈性；</p><p>　?、芍圃旌?jiǎn)單、拆裝方便</p><p>　　填料寬度根據(jù)軸徑大小選取，見(jiàn)表5-2</p>&l

113、t;p><b>　　表5-2</b></p><p>　　所設(shè)計(jì)的軸徑d=40mm，所以填料寬度e=9.5mm。</p><p><b>　　表5-3</b></p><p>　　介質(zhì)壓力，故查表得填料根數(shù)為6根。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p&g

114、t;<p>　　此次水泵設(shè)計(jì)采用通用的經(jīng)驗(yàn)法，在參照同類型泵的基礎(chǔ)上，根據(jù)總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)公式，先初略算得各項(xiàng)參數(shù)，然后再逐步優(yōu)化。本次設(shè)計(jì)的離心泵滿足泵的效率要求、汽蝕要求，并在設(shè)計(jì)時(shí)加強(qiáng)了強(qiáng)度性能，以使泵能在較惡劣的環(huán)境下工作。</p><p><b>　　總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　四年的大學(xué)生活可謂豐富多彩，畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成一個(gè)結(jié)束，也預(yù)示

115、著新的生活的開(kāi)始。仔細(xì)回味大學(xué)四年的日子，感觸很多。雖然沒(méi)有取得什么好的成績(jī)，但卻收獲許多寶貴的人生財(cái)富和學(xué)到了為人的哲理。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)課程的最后一門必修課程，是對(duì)四年所學(xué)的檢驗(yàn)。總的來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)是比較成功的。通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的得到了進(jìn)一步理解和鞏固，熟悉了泵設(shè)計(jì)的基本過(guò)程，為以后的工作打下了較好的基礎(chǔ)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)既學(xué)到了許多知識(shí)，又鍛煉了各方面的能力，同時(shí)還加深了同

116、學(xué)之間、師生之間的感情，培養(yǎng)了認(rèn)真細(xì)致的工作作風(fēng)。對(duì)待實(shí)踐中遇到的問(wèn)題時(shí)能做到認(rèn)真對(duì)待，查找原因與解決問(wèn)題的方法，解決問(wèn)題的能力提高了不少。回想本次設(shè)計(jì)的過(guò)程，也暴露出了自身存在的一些不足。主要是理論與實(shí)際的結(jié)合不夠緊密。在一些設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上僅從理論上考慮，沒(méi)有充分考慮到一些具體的實(shí)際生產(chǎn)工藝與過(guò)程。所設(shè)計(jì)的泵的結(jié)構(gòu)可能與真實(shí)泵有一定的差別，原因可能是由于對(duì)泵的具體結(jié)構(gòu)形式還不夠熟悉。我想這些應(yīng)該是由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的不足導(dǎo)致的，我相信只要在以后

117、的工作中多請(qǐng)教，學(xué)習(xí)與總結(jié)，問(wèn)題肯定會(huì)得到解決的。</p><p><b>　　謝辭</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)之所以能順利完成，離不開(kāi)老師的細(xì)心指導(dǎo)和熱情幫助，在此衷心感謝本次設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師xx老師！同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中還得到了學(xué)院的一些老師的幫助，在此表示深深地感謝！</p><p>　　在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中，同學(xué)們的互相幫助也解決了不

118、少的難題，在此也一并感謝給予我?guī)椭耐瑢W(xué)們，祝愿大家在以后的工作中一切順利！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 關(guān)醒凡. 泵的理論與設(shè)計(jì)［M］. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987</p><p>　　[2] 關(guān)醒凡. 現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：宇航出版社，1998，8</p><p

119、>　　[3] 嚴(yán)敬. 低比轉(zhuǎn)速離心泵［M］.成都：四川省科學(xué)出版社，1998，10</p><p>　　[4] 機(jī)械工業(yè)部.泵產(chǎn)品樣本[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997，11</p><p>　　[5] 丁成偉.離心泵與軸流泵［M］. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981.7</p><p>　　[6] 查森.葉片泵原理及水力設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出

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