正文畢業(yè)設(shè)計 (2)_1_

1、 鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目： DG150水泵整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 指導教師： 吳明遠 職稱： 副教授 學生姓名： 朱文舉 學號： 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 院 （系）： 機電工程學院 答辯日期： 20 年 月 日 20XX年X月XX日2緒 論 高等工科院校的畢業(yè)設(shè)計是完成教學計劃達到本科生培養(yǎng)目標的重要環(huán)節(jié)。它通過深入實踐、了解社會、完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)或撰寫論文等諸環(huán)節(jié)，著重培養(yǎng)學生綜合分析和解決問題的能力和獨立工作能力、組織管理和社交能力；同時，對學生的思想品德，工作態(tài)度及作風等諸方面都會有很大影響。對于增強事業(yè)心和責任感，提高畢業(yè)生

2、全面素質(zhì)具有重要意義。是學生在校期間的昀后學習和綜合訓練階段；是學習深化、拓寬、綜合運用所學知識的重要過程；是學生學習、研究與實踐成果的全面總結(jié)；是學生綜合素質(zhì)與工程實踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗；是實現(xiàn)學生從學校學習到崗位工作的過渡環(huán)節(jié)；是學生畢業(yè)及學位資格認定的重要依據(jù)；是衡量高等教育質(zhì)量和辦學效益的重要評價內(nèi)容。多級泵是最常用的液體連續(xù)輸送機，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè)中。本設(shè)計的內(nèi)容包括：多級泵的歷史、分類、發(fā)展狀況、工作原理、結(jié)構(gòu)、布置方式、及；多級泵的主要定子、轉(zhuǎn)子、軸承和軸封。零部件的常規(guī)設(shè)計計算和主要零部件的強度校核，主要包括泵軸的計算和校核；泵體的選用；等等。本設(shè)計以經(jīng)典的基本

3、理論和設(shè)計方法為基礎(chǔ)，充分吸收參考書中的基本理論及設(shè)計方法；收集了具有代表性的設(shè)計用圖和設(shè)計用表。通過本次設(shè)計，我的知識領(lǐng)域得到進一步擴展，專業(yè)技能得到進一步提高，同時增強分析和解決工程實際的綜合能力。另外，也培養(yǎng)自己嚴肅認真的科學態(tài)度和嚴謹求實的工作作風。 第1章 泵的簡介1.1 多級泵的歷史最早的泵是在大約于公元前300年左右出現(xiàn)的，阿基米德發(fā)明了一種泵，稱為阿基米德式螺旋抽水機，至今仍有廠家在生產(chǎn)。中國歷史上南北朝時期出現(xiàn)的方板鏈泵作為一種鏈泵（Chain pump）是泵類機械的一項重要發(fā)明。1475年，意大利文藝復興時期的工程師弗朗西斯科迪喬治馬丁尼（Francesco Di Gior

4、gio Martini）在論文中提出了離心泵原始模型。 大約在1590-1600年，齒輪泵被發(fā)明。1650年，德國馬德堡市市長奧托馮格里克發(fā)明第一臺空氣泵，不斷改進后于1654年設(shè)計出真空泵。 1680年，約旦出現(xiàn)簡單的離心泵。1720年，在倫敦城市的供水系統(tǒng)中開始使用柱塞泵。 1870年，英國人威廉湯姆森提出了射流泵的設(shè)計。1880年，英國Frizzle設(shè)計氣舉泵。 1890年，美國麻省Warren公司制造了第一臺雙螺桿泵。1900年，哈里斯（Harris）制造出空氣壓力泵。1960年，美國拜倫杰克遜公司制造了于地下液化石油氣存儲設(shè)施中應(yīng)用潛水式電機泵。 19世紀70年代，Kobe公司制造出

5、商用旋噴泵.2000年，美國HMD公司制造出屏蔽磁力驅(qū)動泵，是一種無泄漏泵。2000年，臺灣羿辰科技設(shè)計出微型電磁軸驅(qū)動泵原型，是一種類磁浮等壓式泵。世界主要泵公司。AITT 公司屬下的瑞典Flight公司 B日本EBARA公司 C丹麥Granados公司 D美國Flowserve公司E瑞士SULZER公司 F英國WEIR公司 G德國KSB公司 H德國WILO公司 I美國ROPERINDUSTRIES公司 J德國PUTZMEISTER公司 K11.臺灣LOOPEK公司.1.2 多級泵的分類按泵的結(jié)構(gòu)可分為單級泵和多級泵；動力式泵分為離心泵和漩渦泵兩種，輸送型式為低壓大流量；依對流體施加壓力的方

6、式，可將泵分為容積式泵、動力式泵、電磁泵三類；按泵的用途可分為熱泵、計量泵、化工流程泵、試壓泵、真空泵、鈦升華泵等；按所輸送流體的性質(zhì)可分為水泵、油泵、氣泵、酸泵、堿泵、清水泵、污水泵、泥漿泵、硫磺泵、磷酸泵等；按泵的驅(qū)動方法可分為手動泵、蒸汽泵、電動泵、氣動泵、水輪泵、電磁泵、汽輪機泵、柴油機泵等；按泵工作的機械部分命名可分為齒輪泵、螺桿泵、柱塞泵、隔膜泵等。除此之外，還有利用輔助液體（氣體）與被輸送的流體間的摩擦力運輸?shù)膰娝闅獗?、蒸汽噴射泵、擴散泵、分子泵。以及用不同材料制造的鈦泵，塑料泵，氟塑料泵，玻璃泵，有機玻璃泵等。1.3 產(chǎn)品概述DG型泵系臥式單吸多級分段式離心泵。該系列泵具有效

7、率高、性能范圍廣、運行安全平穩(wěn)、噪音低、壽命長、安裝維修方便等特點。產(chǎn)品執(zhí)行JB/T1051-93多級清水離心泵型式與基本參數(shù)標準。供輸送清水或物理化學性質(zhì)類似于水的其它液體。也可以通過改變泵過流部件材質(zhì)、密封形式和增加冷卻系統(tǒng)用于輸送熱水、油類、腐蝕性或含磨粒的介質(zhì)。1.4 產(chǎn)品特點 1、效率高、安裝維修方便：采用高效節(jié)能的水力模型。該系列泵具有效率高、性能范圍廣、運行安全平穩(wěn)、噪音低、壽命長、安裝維修方便等特點。 2、軸封：采用軟填料密封或機械密封，密封安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單，維修方便快捷。3、整機使用壽命長：軸為全封結(jié)構(gòu)，確保了不與介質(zhì)接觸，不銹蝕，使用壽命長。1.5 工作條件流量范圍：6.

8、3500 m3/h 揚程范圍：50680 介質(zhì)溫度：+105 轉(zhuǎn)速：14002950r/min 第2章 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計2.1 離心泵參數(shù) 流量Q=150m3/h 單級揚程H=100m 級數(shù) i=10級 轉(zhuǎn)速n=2950r/min 液體重度=9806N/m3 效率=70 必須氣蝕余量hr=4.8m2.2 離心泵的工作原理葉輪安裝在泵殼內(nèi)，并緊固在泵軸上，泵軸由電機直接帶動。泵殼中央有一液體吸入腔體與吸入管連接。液體經(jīng)底閥和吸入管進入泵內(nèi)。泵殼上的液體排出口與排出管連接。在離心泵啟動前，泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體；啟動后，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。在離心力的作用下，液體

9、從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進入蝸形泵殼。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。液體由葉輪中心流向外緣時，在葉輪中心形成了一定的真空，由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液體便被連續(xù)壓入葉輪中?？梢?，只要葉輪不斷地轉(zhuǎn)動，液體便會不斷地被吸入和排出。2.3 離心泵基本構(gòu)造離心泵的基本構(gòu)造是由六部分組成的，分別是：葉輪、泵體、泵軸、軸承、密封環(huán)、填料函、聯(lián)軸器。葉輪（2-1）是離心泵的核心部分，它轉(zhuǎn)速高輸出力大，葉輪上的葉片又起到主要作用，葉輪在裝配前要通過靜平衡實驗。葉輪上的內(nèi)外表面要求光滑，以減

10、少水流的摩擦損失。泵體也稱泵殼，它是水泵的主體。起到支撐固定作用，并與安裝軸承的托架相連接。泵軸（圖2-2）的作用是借聯(lián)軸器和電動機相連接，將電動機的轉(zhuǎn)距傳給葉輪，所以它是傳遞機械能的主要部件。軸承（圖2-3）是套在泵軸上支撐泵軸的構(gòu)件，有滾動軸承和滑動軸承兩種。滾動軸承使用牛油作為潤滑劑加油要適當一般為2/33/4的體積太多會發(fā)熱，太少又有響聲并發(fā)熱！滑動軸承離心泵結(jié)構(gòu)使用的是透明油作潤滑劑的,加油到油位線。太多油要沿泵軸滲出并且漂*，太少軸承又要過熱燒壞造成事故！在水泵運行過程中軸承的溫度最高在85度一般運行在60度左右，如果高了就要查找原因（是否有雜質(zhì)，油質(zhì)是否發(fā)黑，是否進水）并及時處理

11、。密封環(huán)（圖2-4）又稱減漏環(huán)。葉輪進口與泵殼間的間隙過大會造成泵內(nèi)高壓區(qū)的水經(jīng)此間隙流向低壓區(qū)，影響泵的出水量，效率降低！間隙過小會造成葉輪與泵殼摩擦產(chǎn)生磨損。為了增加回流阻力減少內(nèi)漏，延緩葉輪和泵殼的所使用壽命，在泵殼內(nèi)緣和葉輪外援結(jié)合處裝有密封環(huán)，密封的間隙保持在0.251.10mm之間為宜。填料函（圖2-5）主要由填料，水封環(huán)，填料筒，填料壓蓋，水封管組成。填料函的作用主要是為了封閉泵殼與泵軸之間的空隙，不讓泵內(nèi)的水流不流到外面來也不讓外面的空氣進入到泵內(nèi)。始終保持水泵內(nèi)的真空！當泵軸與填料摩擦產(chǎn)生熱量就要靠水封管住水到水封圈內(nèi)使填料冷卻！保持水泵的正常運行。所以在水泵的運行巡回檢查過

12、程中對填料函的檢查是特別要注意！在運行600個小時左右就要對填料進行更換。聯(lián)軸器（圖2-6）是用來聯(lián)接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接。 圖2-1 葉輪 圖2-2 泵軸 圖2-3軸承 圖2-4 密封環(huán) 圖2-5 填料函 圖2-6 聯(lián)軸器2.4 葉輪的選擇 葉輪是離心泵的做功零件，依靠它高速旋轉(zhuǎn)對液體做功而實現(xiàn)液體的輸送，是離心泵重要零件一。 葉輪一般由輪毅、葉片和蓋板三部分組成。葉輪的蓋板有前蓋板

13、和后蓋板之分，葉輪口側(cè)的蓋板稱為前蓋板，另一側(cè)的蓋板稱為后蓋板。按結(jié)構(gòu)形式，葉輪可分為以下三種。 (1)閉式葉輪葉輪的兩側(cè)均有蓋板，蓋板間有46個葉片，如圖27 (a)所示。閉式葉輪效率較高，應(yīng)用最廣，適用于輸送不含固體顆粒及纖維的清潔液體。閉式葉輪有單吸和雙吸兩種類型。雙吸葉輪如圖28所示，適用于大流量泵，其抗汽蝕性能較好。如圖27 (b)。這種葉輪結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但效率低，適用輸送含較多固體懸浮物或帶纖維體。(2)半開式葉輪這種葉輪只有后蓋板，如圖27 (c)所示。它適用于輸送易于沉淀或含固體懸浮物的液體，其效率介于開式和閉式葉輪之間。離心泵葉輪的葉片有圓柱形葉片和組曲葉片兩種。圓柱形

14、葉片是指整個葉片沿寬度方向均與葉輪軸線平行，圖2-7所示的葉輪葉片均為圓柱形葉片。葉輪的材料，主要是根據(jù)所輸送液體的化學性質(zhì)、雜質(zhì)及在離心力作用下的強度來確定。清水離心泵葉輪用鑄鐵或鑄鋼制造，輸送具有較強腐蝕性的液體時，可用青銅、不銹鋼、陶瓷、耐酸硅鐵及塑料等制造。葉輪的制造方法有翻砂鑄造、精密鑄造、焊接、模壓等，其尺寸、形狀和制造精度對泵的性能影響很大。 圖2-7葉輪 圖2-8 雙吸葉輪 2.5 泵軸與軸套 離心泵的泵軸的主要作用是傳遞動力，支承葉輪保持在工作位置正常運轉(zhuǎn)。它一端通過聯(lián)軸器與電動機軸相連，另一端支承著葉輪作旋轉(zhuǎn)運動，軸上裝有軸承、軸向密封等零部件。泵軸屬階梯軸類零件，一般情況

15、下為一整體。但在防腐泵中，由于不銹鋼的價格較高，有時采用組合件。接觸介質(zhì)的部分用不銹鋼，安裝軸承及聯(lián)軸器的部分用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，不銹鋼與碳鋼之間可以采用承插連接或過盈配合連接。由于泵軸用于傳遞動力，且高速旋轉(zhuǎn)，在輸送清水等無腐蝕性介質(zhì)的泵中，一般用45#鋼制造，并且進行調(diào)質(zhì)處理。在輸送鹽溶液等弱腐蝕性介質(zhì)的泵中，泵軸材料用40Cr，且調(diào)質(zhì)處理。在防腐蝕泵中，即輸送酸、堿等強腐蝕性介質(zhì)的泵中，泵軸材質(zhì)一般為1Crl8Ni9或1Crl8Ni9Ti等不銹鋼。 圖2-9軸套 軸套（圖2-9）的作用是保護泵軸，使填料與泵軸的摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)樘盍吓c軸套的摩擦，所以軸套是離心泵的易磨損件。軸套表面一般也可以進行滲

16、碳、滲氮、鍍鉻、噴涂等處理方法，表面粗糙造度要求一般要達到Ra3.2mRa0.8m?？梢越档湍Σ料禂?shù)，提高使用壽命。2.6 導輪 導輪是一個固定不動的圓盤，正面有包在葉輪外緣的正向?qū)~，這些導葉構(gòu)成了一條條擴散形流道，背面有將液體引向下一級葉輪人口的反向?qū)~，其結(jié)構(gòu)如圖210所示。液體從葉輪甩出后，平緩地進入導輪，沿著正向?qū)~繼續(xù)向外流動，速度逐漸降低，動能大部分轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。液體經(jīng)導輪背面的反向?qū)~被引入下一級葉輪導輪上的導葉數(shù)一般為48片，導葉的入口角一般為8一16，葉輪與導葉間的徑向單側(cè)間隙約為1mm。若間隙過大，效率會降低；間隙過小，則會引起振動和噪聲。與蝸殼相比，采用導輪的分段式多級

17、離心泵的泵殼容易制造，轉(zhuǎn)能的效率也較高。但安裝檢修較蝸殼困難。另外，當工況偏離設(shè)計工況時，液體流出葉輪時的運動軌跡與導葉形狀不一致，使其產(chǎn)生較大的沖擊損失。由于導輪的幾何形狀較為復雜，所以一般用鑄鐵鑄造而成。 圖2-10 導輪 1-流道；2-導葉；3-反向?qū)~ 2.7 蝸殼 蝸殼是指葉輪出口到下一級葉輪入口或到泵的出口管之間截面積逐漸增大的螺旋形流道，如圖211所示。其流道逐漸擴大，出口為擴散管狀。液體從葉輪流出后，其流速可以平緩地降低，使很大一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。 圖2-11 蝸殼 蝸殼的優(yōu)點是制造方便，高效區(qū)寬，車削葉輪后泵的效率變化較小。缺點是蝸殼形狀不對稱，在使用單蝸殼時作用在轉(zhuǎn)子徑

18、向的壓力不均勻，易使軸彎曲，所以在多級泵中只是首段和尾段采用蝸殼而在中段采用導輪裝置。 蝸殼的材質(zhì)一般為鑄鐵。防腐泵的蝸殼為不銹鋼或其他防腐材料，例如塑料玻璃鋼等。多級泵由于壓力較大，對材質(zhì)強度要求較高，其蝸殼一般用鑄鋼制造。2.8 密封環(huán) 從葉輪流出的高壓液體通過旋轉(zhuǎn)的葉輪與固定的泵殼之間的間隙又回到葉輪的吸入口，稱為內(nèi)泄漏，如圖212所示。為了減少內(nèi)泄漏，保護泵殼，在與葉輪入口處相對應(yīng)的殼體上裝有可拆換的密封環(huán)。 圖2-12泵內(nèi)液體泄漏 圖2-13 密封環(huán)的形式 密封環(huán)的結(jié)構(gòu)形式有三種，如圖213所示。圖213(a)為平環(huán)式，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。但密封效果差；圖213 (b)為直角式的密封

19、環(huán)，液體泄漏時通過一個90的通道，密封效果比平環(huán)式好，應(yīng)用廣泛；圖213 (c)為迷宮式密封環(huán)，密封效果好，但結(jié)構(gòu)復雜，制造困難，一般離心泵中很少采用。密封環(huán)內(nèi)孔與葉輪外圓處的徑向間隙一般在0.10.2mm之間。 密封環(huán)磨損后，使徑向間隙增大，泵的排液量減少，效率降低，當密封間隙超過規(guī)定值時應(yīng)及時更換。密封環(huán)應(yīng)采用耐磨材料制造，常用的材料有鑄鐵、青銅等。本設(shè)計采用直角式密封環(huán)。2.9軸向密封從葉輪流出的高壓液體，經(jīng)過葉輪背面，沿著泵軸和泵殼的間隙流向泵外，稱為外泄漏。在旋轉(zhuǎn)的泵軸和靜止的泵殼之間的密封裝置稱為軸封裝置。它可以防止和減少外泄漏，提高泵的效率，同時還可以防止空氣吸入泵內(nèi)，保證泵的正

20、常運行。常用的軸封裝置有填料密封和機械密封兩種。 填料密封指依靠填料和軸(軸套)的外圓表面接觸來實現(xiàn)密封的裝置。它由填料箱(又稱填料函)、填料、液封環(huán)、填料壓蓋和雙頭螺栓等組成，如圖213所示。液封環(huán)安裝時必須對準填料函上的入液口，通過液封管與泵的出液管相通，引入壓力液體形成液封，并冷卻潤滑填料。填料密封是通過填料壓蓋壓緊填料，使填料發(fā)生變形，并和軸(或軸套)的外圓表面接觸，防止液體外流和空氣吸入泵內(nèi)。填料密封的密封性可用調(diào)節(jié)填料壓蓋的松緊程度加以控制。填料壓蓋過緊，密封性好，但使軸和填料間的摩擦增大，加快了軸的磨損，增加了功率消耗，嚴重時造成發(fā)熱、冒煙，甚至將填料燒毀。填料壓蓋過松，密封性差

21、，泄漏量增加，這是不允許的。 填料密封的密封性能差，不適用于高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、強腐蝕等惡劣的工作條件。機械密封裝置具有密封性能好，尺寸緊湊，使用壽命長，功率消耗小等優(yōu)點，近年來在化工生產(chǎn)中得到了廣泛的使用。 (1) 結(jié)構(gòu)及工作原理依靠靜環(huán)與動環(huán)的端面相互貼合，并作相對轉(zhuǎn)動而構(gòu)成的密封裝置，稱為機械密封，又稱端面密封。其結(jié)構(gòu)如圖214所示。緊定螺釘1，將彈簧座2固定在軸上，彈簧座2、彈簧3、推環(huán)4、動環(huán)6和動環(huán)密封圈5均隨軸轉(zhuǎn)動，6靜環(huán)7、靜環(huán)密封圈8裝在壓蓋上，并由防轉(zhuǎn)銷9固定，靜止不動。動環(huán)、靜環(huán)、動環(huán)密封圈和彈簧是機械密封的主要元件。而動環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動并與靜環(huán)緊密貼合是保證機械密封達到良好效

22、果的關(guān)鍵。本設(shè)計采用填料密封。 圖 2-14 填料密封裝置 1-軸；2-壓蓋；3-填料；4-填料箱； 5封液環(huán)；5-引液管2.10 多級泵的平衡裝置 離心泵工作時，由于葉輪兩側(cè)液體壓力分布不均勻，如圖2-15所示，而產(chǎn)生一個與軸線平行的軸向力，其方向指向葉輪入口。此外，當液體從軸向流入葉輪，然后又立即轉(zhuǎn)為徑向進入葉片間的流道時，由于軸向動量的突然變化，產(chǎn)生作用于葉輪的軸向沖力。但是，這個力比較小，并被壓力差引起的軸向力抵消，一般可不考慮。由于軸向力的存在，使泵的整個轉(zhuǎn)子發(fā)生向葉輪吸人口的竄動，引起泵的振動，軸承發(fā)熱，并使葉輪入口外緣與密封環(huán)產(chǎn)生摩擦，嚴重時使泵不能正常工作，甚至損壞機件。尤其是

23、多級泵，軸向力的影響更為嚴重。因此必須平衡軸向力以限制轉(zhuǎn)子的軸向竄動。 圖2-15離心泵軸向力示意圖分段式多級離心泵的軸向力是各級葉輪軸向力的疊加，其數(shù)值很大，不可能完全由軸承來承受，必須采取有效的平衡措施。 圖2-16 葉輪對稱分布圖 葉輪對稱布置將離心泵的每兩個葉輪以相反方向?qū)ΨQ地安裝在同一泵軸上，使每兩個葉輪所產(chǎn)生的軸向力互相抵消，如圖216所示。這種方案流道復雜，造價較高。當級數(shù)較多時，由于各級泄漏情況不同和各級葉輪輪毅直徑不相同，軸向力也不能完全平衡，往往還需采用輔助平衡裝置。 平衡盤裝置因分段式多級離心泵葉輪沿一個方向裝在軸上，其總的軸向力很大，常在末級葉輪后面裝平衡盤來平衡軸向力

24、。平衡盤裝置由裝在軸上的平衡盤和固定在泵殼上的平衡環(huán)組成，如圖217所示。 圖2-17 多級泵平衡盤裝置 l末級葉輪；2尾段；3平衡套；4一平衡環(huán)； 5一平衡盤；6接吸入口的管孔 離心泵工作時，當葉輪上的軸向力大于平衡盤5上的平衡力時，泵的轉(zhuǎn)子就會向吸入方向竄動，使平衡盤5的軸向間隙b0減小，增加液體的流體阻力，因而減少了泄漏量。泄漏量減少后，液體流過徑向間隙b0的壓力降減小，從而提高了平衡盤5前面的壓力p，即增加了平衡盤5上的平衡力。隨著平衡盤5向左移動，平衡力逐漸增加，當平衡盤5移動到某一個位置時，平衡力與軸向力相等，達到平衡。第3章 軸的設(shè)計計算設(shè)計參數(shù)：流量Q=150m3/h 單級揚程

25、H=100m 級數(shù) i=10級 轉(zhuǎn)速n=2950r/min 液體重度=9806N/m3 效率=70 必須氣蝕余量hr=4.8m3.1 計算比轉(zhuǎn)數(shù)及電機的選擇由公式計算比轉(zhuǎn)數(shù)=69.5泵的氣蝕比轉(zhuǎn)數(shù)為=1043計算所得的氣蝕比轉(zhuǎn)數(shù)是可以達到的，因此所確定的轉(zhuǎn)速是合適的。泵的單級軸功率Pi為： =58.3KW根據(jù)GB565985中規(guī)定，電機的功率N電KPPKPiPi （其中KP為系數(shù)）。查閱泵專業(yè)標準匯編，得系數(shù)KP；各級泵的電機選擇如表31如表3-1 電機的選用級數(shù)i軸功率（kW）系數(shù)KPKPP級數(shù)i（kW）選用電機型號電機功率（kW）電機額定電壓（v）105831.1641.3Y4501-27

26、1060003.2 軸徑和輪轂直徑的計算：泵的計算功率：PdK取K1.2 Pd1.2583 700圖3-1軸泵的功率約為700kW，屬于大功率型離心泵故采用階梯式軸，如圖4-1。出于適用性和經(jīng)濟性軸采用40Cr，軸和葉輪之間用平鍵連結(jié)，為防止泵內(nèi)的水腐蝕軸，減損軸的使用壽命軸外部加軸套，軸和軸套之間用螺紋連接。葉輪上的軸向力用平衡盤來平衡，平衡盤與軸用平鍵連接。軸和軸承之間用過盈配合。圖3-2轉(zhuǎn)子結(jié)合部1. 軸 2.首級葉輪 3.次級葉輪 4.末級葉輪 5.平衡盤 14.小螺母 葉輪、軸、平衡盤等構(gòu)成泵的轉(zhuǎn)子，如圖4-2。軸通過聯(lián)軸器與電動機連接把電動機的扭矩傳遞給葉輪，然后葉輪將原動機的機械

27、能傳遞液體，葉輪作用后甩出來的高速液體經(jīng)導向葉輪收集傳至次級葉輪，依次如此經(jīng)多次傳遞，最后傳至壓出室。平衡盤在其中起軸向定位和平衡軸向力的作用，軸套防止泵內(nèi)的水腐蝕軸，減損軸的使用壽命。扭矩Mt：裝聯(lián)軸器處軸徑d：泵軸材料采用40Cr，許用剪應(yīng)力63707350 N/cm2。取6370 N/cm26.37107 N/m2，取d60根據(jù)結(jié)構(gòu)確定葉輪處軸徑：dy70 確定輪轂直徑 dh：采用一般平鍵傳遞扭矩，葉輪輪轂直徑dh為：dh(1.201.40) dy(1.201.25)708487.5取 葉輪輪轂軸徑為dh853.3 平衡盤平衡盤設(shè)計計算部分全部參考離心泵設(shè)計基礎(chǔ)。（1）應(yīng)該以最少的級數(shù)來

28、計算平衡盤尺寸，在泵只有6級時平衡盤兩側(cè)壓差為：取：k0.6，得：取平衡盤兩側(cè)壓差為：（2）計算軸向力：?。簁0.6首級葉輪：次級葉輪：級數(shù)最少時總軸向力F為：FF13F28086.7035972.6026004.50N令平衡力A等于F，取，代入公式，得：?。簉88 mm（3）平衡盤的軸向間隙寬度L0和平衡盤外圓直徑r為：?。篖022 mmrrL08822110mm（4）取軸向間隙：b00.125 mm（5）根據(jù)結(jié)構(gòu)安排，?。篵0.175 mm由 得：?。篖100 mm（6）應(yīng)該在級數(shù)最多的情況下計算平衡盤的泄漏量q，在10級時，平衡機構(gòu)兩側(cè)壓差為： （?。簁0.6）平衡盤兩側(cè)壓差為：徑向間隙

29、兩側(cè)壓差為：平衡盤的泄漏量按下式計算：泄漏量q約占泵流量的3.1%左右，說明此設(shè)計結(jié)果可用3.4 平衡盤的強度與變形量的計算：平衡盤受著兩種力：一是水推力，近似地認為是均布載荷p，一是盤旋轉(zhuǎn)的離心力；均在盤的輪轂處產(chǎn)生最大的應(yīng)力，在外緣產(chǎn)生最大的撓度?，F(xiàn)分別計算如下：1.應(yīng)力計算：1）由于水推力產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力： 式中：Rw 平衡盤外半徑（110cm）；h 平衡盤根部厚度（3cm）；p 液體作用在平衡盤上的壓力，其中：F 平衡盤所受的軸向力，F(xiàn)1 首級葉輪所受軸向力（8086.70N825.2kg）；F2 次級葉輪所受軸向力（5972.60N609.5kg）；rh 平衡盤根部半徑（4.5cm）。

30、K 系數(shù)，查葉片泵設(shè)計手冊中圖1018，當rh/Rw4.5/110.41時，K1.62）由于離心力引起圓周方向的應(yīng)力:式中： 材料的泊松系數(shù)，對45號鋼，0.3； 材料的重度，對45號鋼，0.00785kg/cm3； 平衡盤的旋轉(zhuǎn)角速度將已知各值代入上式：對于塑性材料45號鋼，折算應(yīng)力為：45號鋼的2500(kg/cm2)，安全。2.撓度計算： (5-2)式中：K 系數(shù)，查葉片泵設(shè)計手冊,h/Rw4.5/110.41時，K0.15；E 彈性模量，45號鋼E2.1106 kg/cm2，取E2.1106 kg/cm2。撓度小于平衡盤間隙（b00.125mm）。3.5 鍵的強度計算：級數(shù)10級時，葉

31、輪的扭矩Mt2266（Nm）23122.4（kgcm）(1)聯(lián)軸器內(nèi)鍵的強度計算：1）擠壓應(yīng)力：式中；d 聯(lián)軸器內(nèi)軸徑（6cm）；h 鍵的高度（1.1cm）；l 鍵的有效長度（10cm）材料為45號鋼，6j15002000 kg/cm2，6j 6，強度符合要求。2）切應(yīng)力： 鍵材料為45鋼，6600900 kg/cm2，63038范圍內(nèi)的鍵為葉輪用的鍵，即葉輪鍵尺寸bh108.6 3.6 聯(lián)軸器的強度計算由于在此設(shè)計方案中，選用的聯(lián)軸器為廠用標準件，故在此處不作校核計算。3.7 軸的強度計算(1)取級數(shù)最多時的軸校核，軸的受力情況如圖4-1所示，圖41中各代號的數(shù)值見表4-2。 圖3-3 軸的

32、受力圖表3-2 Gi、Li各代號的值標號i12345678910111213ZGi（kg）1810101010101010101010962Li（mm）150388.5105105105105105105105105105151306.5 1)校核強度：求支點A的支反力RA：多級泵在兩支承中間處的彎矩最大，取第6個葉輪處，彎矩為：當量彎矩Mdx為：式中：M 彎矩（5720kgcm）； 考慮到彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力情況差異的校正系數(shù)，對離心軸在0.570.61，取a0.61；Mt 計算斷面的扭矩（2266Nm23122.4kgcm）；彎曲應(yīng)力s6b：對40Cr：6b850 kg/cm26b 6b，軸

33、的強度足夠。2)校核剛度：計算軸的細長比：細長比滿足對多級泵的要求：0.0350.04故泵軸是可以采用的。第4章 其他4.1 水泵的密封從葉輪流出的高壓液體，經(jīng)過葉輪背面，沿著泵軸和泵殼的間隙流向泵外，稱為外泄漏。在旋轉(zhuǎn)的泵軸和靜止的泵殼之間的密封裝置稱為軸封裝置。它可以防止和減少外泄漏，提高泵的效率，同時還可以防止空氣吸入泵內(nèi)，保證泵的正常運行。特別在輸送易燃、易爆和有毒液體時，軸封裝置的密封可靠性是保證離心泵安全運行的重要條件。常用的軸封裝置有填料密封和機械密封兩種。根據(jù)實際情況選擇填料密封。 密封環(huán)磨損后，使徑向間隙增大，泵的排液量減少，效率降低，當密封間隙超過規(guī)定值時應(yīng)及時更換。密封環(huán)

34、應(yīng)采用耐磨材料制造，常用的材料有鑄鐵、青銅等。4.2 材料的選擇 根據(jù)水泵各部分的載荷不同、作用不同等一系列因素的影響，材料的選擇如下：進水段、中段、出水段尾蓋、首蓋、進水段導葉采用的材料為ZG25;所有襯套和填料套和填料環(huán)采用的材料為HT25-47;平衡套、密封環(huán)和部分螺栓螺母采用的材料為3Cr13；O型密封圈采用的材料為三元乙丙膠；其它墊圈多采用的材料為膠質(zhì)石棉板、65Mn；大多數(shù)螺栓螺母和鉚釘?shù)炔捎玫牟牧蠟锳3、45鋼等; 填充物選擇的材料為碳纖維；拉緊螺栓選擇材料為40Cr。 總 結(jié)通過三個月的努力，使得我三年所學的知識得到了鞏固。并且學習了許多以前沒有學到的知識，豐富了我的日常生活，我覺得這對于我和我的同學們都是一個很好的鍛煉機會，只有通過這種大型的實地工作，才能將個人的所學、所想及個人的能力得到發(fā)揮，可以說是一個良好的總結(jié)過程，相信能為以后的工作和學習打下了良好的基礎(chǔ)。特別是在工