DG150水泵設計

1、DG150水泵設計總體結構的設計畢業(yè)設計的目的和意義 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 提高畢業(yè)生全面素質，增強事業(yè)心和自信心 畢業(yè)設計是學生在校期間的課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；是學生綜合素質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)；是衡量高等教育質量和辦學效益的重要評價內容課題選擇的原因 多級泵是最常用的液體連續(xù)輸送機，廣泛應用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè)中 多級泵的歷史、分類、發(fā)展狀況、工作原理、結構、布置方式及多

2、級泵的主要定子、轉子、軸承和軸封。 零部件的常規(guī)設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；泵體的選用泵的歷史 公元前300年左右出現(xiàn)的阿基米德式螺旋抽水機 1475年工程師弗朗西斯科迪喬治馬丁尼（Francesco Di Giorgio 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 1680年約旦出現(xiàn)簡單的離心泵 1720年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計 1880年英國Frizzle設計氣舉泵 1890年美國麻省Warren公司制造

3、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施中應用潛水式電機泵 19世紀70年代Kobe公司制造出商用旋噴泵 2000年美國HMD公司制造出屏蔽磁力驅動泵是一種無泄漏泵 2000年，臺灣羿辰科技設計出微型電磁軸驅動泵原型是一種類磁浮等壓式泵泵的分類 按泵的結構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， 依對流體施加壓力的方式，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可分為水泵、油泵、氣泵、酸泵、堿泵、清水泵

4、、污水泵、泥漿泵、硫磺泵、磷酸泵等； 按泵的驅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、隔膜泵等產品概述 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類似于水的其它液體。也可以通過改變泵過流部件材質、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。產品特點 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

5、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。 軸封：采用軟填料密封或機械密封，密封安全可靠、結構簡單，維修方便快捷。 整機使用壽命長：軸為全封結構，確保了不與介質接觸，不銹蝕，使用壽命長。工作條件 流量范圍：6.3500 m3/h 揚程范圍：50680 m 介質溫度：+105 轉速：14002950r/min離心泵參數(shù) 流量Q=150m3/h 單級揚程H=100m 級數(shù) i=10級 轉速n=2950r/min 液體重度=9806N/m3 效率=70 必須氣蝕余量hr=4.8m離心泵的工作原理 電動機通過泵軸帶動葉輪旋轉產生離心力，在離心力作用下，液體沿葉片流道被甩向葉輪出口，液體

6、經(jīng)蝸殼收集送入排出管。液體從葉輪獲得能量，使壓力能和速度能均增加，并依靠此能量將液體輸送到工作地點。 在液體被甩向葉輪出口的同時，葉輪入口中心處形成了低壓，在吸液罐和葉輪中心處的液體之間就產生了壓差，吸液罐中的液體在這個壓差作用下，不斷地經(jīng)吸入管路及泵的吸入室進入葉輪中離心泵基本構造 離心泵的基本構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 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。 葉輪是離心泵的核心部分，它轉速高輸出力大，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。葉輪上的內外表面要求光滑，以減少水流的摩擦損失。

7、 泵軸的作用是借聯(lián)軸器和電動機相連接，將電動機的轉距傳給葉輪，所以它是傳遞機械能的主要部件。 軸承是套在泵軸上支撐泵軸的構件，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 結構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移，太少又要軸承 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，油質是否發(fā)黑， 是否進水）并及時處理。 密封環(huán)又稱減漏環(huán)。葉輪進口與泵殼間的間隙過大會造成泵內高壓區(qū)的水經(jīng)此間隙流向低壓區(qū)，影響泵

8、的出水量，效率降低！間隙過小會造成葉輪與泵殼摩擦產生磨損。為了增加回流阻力減少內漏，延緩葉輪和泵殼的所使用壽命，在泵殼內緣和葉輪外援結合處裝有密封環(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，不讓泵內的水流不流到外面來也不讓外面的空氣進入到泵內。始終保持水泵內的真空！當泵軸與填料摩擦產生熱量就要靠水封管住水到水封圈內使填料冷卻！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3-6）是用來聯(lián)接不同機構中的

9、兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉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。 葉輪的選擇 葉輪是離心泵的做功零件，依靠它高速旋轉對液體做功而實現(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和后蓋板之分，葉輪口側的蓋板稱為前蓋板，另一側的蓋板稱為后蓋板。 按結構形式，葉輪可分為以下三種，閉式葉輪葉輪（a）、半閉式葉輪葉輪（b）、開式葉輪（c） 閉式葉輪葉輪的兩側均有蓋板，蓋板間有46個葉片，如圖(a)所示。

10、閉式葉輪效率較高，應用最廣，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。雙吸葉輪如下圖所示，適用于大流量泵，其抗汽蝕性能較好。如圖 (b)。這種葉輪結構簡單，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。 半開式葉輪這種葉輪只有后蓋板，如圖 (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。泵軸與軸套 泵軸屬階梯軸類零件，一般情況下為一整體。但在防腐泵中，由于不銹鋼的價格較高，有時采用組合件。接觸介質的部分用不銹鋼，安裝軸承及聯(lián)軸器的部分用優(yōu)質碳素結構鋼，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，

11、且高速旋轉，在輸送清水等無腐蝕性介質的泵中，一般用45#鋼制造，并且進行調質處理。在輸送鹽溶液等弱腐蝕性介質的泵中，泵軸材料用40Cr，且調質處理。在防腐蝕泵中，即輸送酸、堿等強腐蝕性介質的泵中，泵軸材質一般為1Crl8Ni9或1Crl8Ni9Ti等不銹鋼。 軸套的作用是保護泵軸，使填料與泵軸的摩擦轉變?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。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導葉，這些導葉構成了一條條擴散形流道，背面有將液體引

12、向下一級葉輪人口的反向導葉，其結構如下圖所示 液體從葉輪甩出后，平緩地進入導輪，沿著正向導葉繼續(xù)向外流動，速度逐漸降低，動能大部分轉變?yōu)殪o壓能。液體經(jīng)導輪背面的反向導葉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離心泵的泵殼容易制造，轉能的效率也較高。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。蝸殼 蝸殼是指葉輪出口到下一

13、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，如下圖所示。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變?yōu)殪o壓能。 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子徑向的壓力不均勻，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，對材質強度要求較高，其蝸殼一般用鑄鋼制造。密封環(huán) 從葉輪流出的高壓液體通過旋轉的葉輪與固定的泵殼之間的間隙又回到葉輪的吸入口，稱為內泄漏

14、，如下圖所示。為了減少內泄漏，保護泵殼，在與葉輪入口處相對應的殼體上裝有可拆換的密封環(huán)。 密封環(huán)的結構形式有三種，如圖312所示。圖312 (a)為平環(huán)式，結構簡單，制造方便。但密封效果差；圖312 (b)為直角式的密封環(huán)，液體泄漏時通過一個90的通道，密封效果比平環(huán)式好，應用廣泛；圖312 (c)為迷宮式密封環(huán)，密封效果好，但結構復雜，制造困難，一般離心泵中很少采用。密封環(huán)內孔與葉輪外圓處的徑向間隙一般0.10.2mm之間。 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

15、泵的效率，同時還可以防止空氣吸入泵內，保證泵的正常運行。常用的軸封裝置有填料密封和機械密封兩種。 本設計采用填料密封填料密封 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313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。填料密封的密封性可用調節(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，

16、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，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，近年來在化工生產中得到了廣泛的使用。 結構及工作原理依靠靜環(huán)與動環(huán)的端面相互貼合，并作相對轉動而構成的密封裝置，稱為機械密封，又稱端面密封。其結構如下圖所示。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均隨軸轉動，6靜環(huán)7、靜環(huán)密封圈8裝在壓蓋上，并由防轉銷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

17、主要元件。而動環(huán)隨軸轉動并與靜環(huán)緊密貼合是保證機械密封達到良好效果的關鍵。多級泵的平衡裝置 葉輪對稱布置將離心泵的每兩個葉輪以相反方向對稱地安裝在同一泵軸上，使每兩個葉輪所產生的軸向力互相抵消，如下圖所示。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。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，如下圖所示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

18、后面裝平衡盤來平衡軸向力。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315所示局部機構的設計 該部分主要分為三大部分 1進水段的設計 2出水段的設計 3中間軸的設計 4葉輪的設計進水段的設計 為保證離心泵不發(fā)生汽蝕，一方面要使泵葉輪人口處水力損失和流動畸變減少，這是水泵本身設計和制造的問題；另一方面從用戶角度則要盡可能多地提供吸人動力，即要提高吸人表面壓力，減少液體飽和蒸汽壓，減少吸人面和泵軸中心垂直距離，減少吸人管路中水力損失等。其中吸人表面壓力和液體飽和蒸汽壓，在石油化工廠都是由操作工藝決定的。作為機械技術人員，很難改動這兩個參數(shù)，主要可減少吸人表面到泵軸中心距離，也就是泵安裝位置盡可能接近吸入液面。出水段的設計 出水段主要有壓出室、導輪、蝸殼等構成。通常所說的壓水室是指螺旋形的壓水室、環(huán)形壓水室和導葉的總稱。獲得能量的水流沿葉輪圓周流出后，將進入泵的壓水室。壓水室是泵不可缺少的重要過流部件，其設計、制造水平的高低，對泵有十分明顯的影響。流出葉輪的液體，其絕對速度值很大，