離心泵轉(zhuǎn)子設(shè)計計算

1、 軸軸的的強(qiáng)強(qiáng)度度與與剛剛度度計計算算1。0 輸入數(shù)據(jù)1) 設(shè)計流量Q1500 (m3/h)2) 設(shè)計揚(yáng)程H40 (m)3) 設(shè)計轉(zhuǎn)數(shù)n1450 (r/min)4) 設(shè)計效率0.855) 介質(zhì)溫度T()6) 介質(zhì)粘度(m2/s)7) 介質(zhì)密度1000 (kg/m3)8) 介質(zhì)飽和蒸汽壓Pv(kgf/cm2)9) 軸材料允許切應(yīng)力55000000 (N/m2)Pa10) 軸材料的屈服極限s6.37E+08 (N/m2)Pa11) 軸材料的彎曲極限b8.34E+0812) 軸材料的彎曲疲勞極限-13.55E+08 (N/m2)Pa13) 軸材料的剪切疲勞極限-12.04E+08 (N/m2)Pa1

2、4) 軸材料的彈性模量E2100000 kg/cm215)彎矩單獨作用時的有效應(yīng)力集中系數(shù)k1.6916)扭矩單獨作用時的有效應(yīng)力集中系數(shù)k1.6117)彎矩單獨作用時的絕對尺寸影響系數(shù)0.7318)扭矩單獨作用時的絕對尺寸影響系數(shù)0.7819)彎矩單獨作用時材料對應(yīng)力循環(huán)不對稱性的敏感性系數(shù)0.120)扭矩單獨作用時材料對應(yīng)力循環(huán)不對稱性的敏感性系數(shù)0.0521)軸表面質(zhì)量系數(shù)122) 葉輪外徑D20.4 (m)23) 葉輪出口寬度B20.1 (m)24) 葉輪動不平衡余量Gc1.5 (g)25) 葉輪重量Gy245 (N)26) 軸重量Gz258 (N)E:LK30軸.SLDPRT27)

3、聯(lián)軸器重GL20 (N)27) 插入軸的三維及二維圖已確定軸段各尺寸L1/d1L2/d2L3/d3L4/d4L5L6L7L8軸承寬度長度0.080.210.280.28150.3050.20.24160.037斷面直徑0.070.0780.080.080.095鍵槽b/t0.0180.007懸臂比=0.922951 2。0 初步校核軸的最小直徑： Nc=（系數(shù)1.2亦可根據(jù)API610選取不同的值） = 230.8235 Kw Mn= = 1520.252 N.md= 0.051702 m 3。0 計算作用在軸上的載荷3.1 徑向力 1） 水力徑向力 Fsj=式中Kr為試驗得出的徑向力系數(shù)，通

4、過對泵的理論與設(shè)計圖6-25的分析合成得曲線方程如下：設(shè)計流量時:Kr=50%設(shè)計流量時:Kr=比轉(zhuǎn)數(shù)ns= 214.7881 Kr= -0.41263設(shè)計流量時1.74860650%設(shè)計流量時 Fsj= -6476.58 N設(shè)計流量時27446.12 N50%設(shè)計流量時 依據(jù)泵的理論與設(shè)計圖6-26估計徑向力的方向為：設(shè)計流量時與隔舌夾角19550%設(shè)計流量時與隔舌夾角135因隔舌角為60，故：Fsjx=Fsj*COS75 -1680.41 設(shè)計流量時第三象限Fsj*COS15 26511.86 50%設(shè)計流量時第三象限Fsjy= Fsj*SIN75 -6254.78 設(shè)計流量時第三象限Fs

5、j*SIN15 7100.061 50%設(shè)計流量時第三象限2) 葉輪不平衡量引起的徑向力 Fyp= 1.12*9.8*10-9Gc*n2*D2/2= 6.930176 N3) 轉(zhuǎn)子重量葉輪G1=245N懸臂軸G2=258N3.2 軸向力這里我們認(rèn)為軸向力為零3.3 扭矩M= Mn3)(2.0MnnNc955010003600*81. 9*2 . 1QH2281. 9BKrHD433 6 0 06 5.3HnQ0 2 0 6. 01 031 011 041 041 015253749511+-+-sssssnnnnn0 2 0 8. 00 0 1. 01 091 031 051 091 0326

6、374951 161 3+-+-ssssssnnnnnn= 1520.252 N.m3.4 求軸承處的支反力FQX=（這里我們認(rèn)為不定向力Fyp全部加在Y方向上）= -3231.35 N設(shè)計流量時= 50981.01 N50%設(shè)計流量時FQy= -11346.2 N設(shè)計流量時= 14334.48 N50%設(shè)計流量時FQ= 11797.39 N設(shè)計流量時= 52957.91 N50%設(shè)計流量時FHX= -1550.94 N設(shè)計流量時= 24469.15 N50%設(shè)計流量時FHy= -5593.96 N設(shè)計流量時= 6731.896 N50%設(shè)計流量時FH= 5804.983 N設(shè)計流量時= 25

7、378.29 N50%設(shè)計流量時3.2 各軸段的彎矩 M彎1x= -134.433 N.m= 2120.949 N.m M彎1y= -480.228 N.m= 588.1593 N.m M彎1= 498.6892 N.m=2200.99 N.m M彎2x= -352.887 N.m= 5567.491 N.m M彎2y=-1260.6 N.m= 1543.918 N.m M彎2= 1309.059 N.m= 5777.598 N.m M彎3x= -470.515 N.m= 7423.322 N.m M彎3y=-1680.8 N.m= 2058.558 N.m M彎3= 1745.412 N.m

8、= 7703.465 N.m M彎4x= 444.3436 N.m= -7010.41 N.m M彎4y= 1590.949 N.m554)(LLLFs j x+1LFs j x51 09754)()()(LLLGLGLLGFFLzyypsjy+-+22QYQXFF+54LLFs j x51 095754)()()(LLLLGLLGLGFFLzyy psjy+-+22HYHXFF+1)(LGFFyypsjy+2121yxMM彎彎+2LFs j x2)(LGFFyypsjy+2222yxMM彎彎+3LFs j x3)(LGFFyypsjy+2323yxMM彎彎+)(24288LsjxLQxLFF

9、+-)()(24288LyypsjyLQyLGFFF+-= -1940.41 N.m M彎4= 1651.835 N.m= 7273.998 N.m M彎5= 107.3922 N.m= 469.4983 N.m4。0 強(qiáng)度校核4.1 彎曲應(yīng)力:w=彎曲斷面系數(shù)：W=16576132 3.01E-0573159592 Pa28112263 4.66E-051.24E+08 Pa34741486 5.02E-051.53E+08 Pa4.2 切應(yīng)力：=扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)：Wn=23850207 6.37E-0516323827 9.31E-0515129892 0.00014.3拉（壓）應(yīng)力：b= 斷

10、面積：F=4.4 按第四強(qiáng)度理論折算應(yīng)力：d=44511406設(shè)計流量時8401680250%設(shè)計流量時39871058設(shè)計流量時1.27E+0850%設(shè)計流量時43516798設(shè)計流量時1.56E+0850%設(shè)計流量時4.4 求安全系數(shù) n= 3Cr1314.31094 設(shè)計流量時7.581817 50%設(shè)計流量時15.9765 設(shè)計流量時5.005675 50%設(shè)計流量時14.63803 設(shè)計流量時4.094974 50%設(shè)計流量時4.5 判定：= 1.792851根據(jù) 計算值查表確定許用安全系數(shù)：n=175。0 疲勞強(qiáng)度校核：5.1 彎曲應(yīng)力幅變量：aa=Mx= -134.433設(shè)計流量

11、時= 2120.94950%設(shè)計流量時dtdb td2)(3 223-dtdb td2)(1 623-WnMnFAbtd-42223)(+wbds1-s2424yxMM彎彎+28LHF WM彎1-sWMMyx22+1LFs j x)()(24288LyypsjyLQyLGFFF+-My= -480.782設(shè)計流量時= 587.604950%設(shè)計流量時W= 3.01E-05a= 16593879設(shè)計流量時7315467050%設(shè)計流量時5.2 彎曲應(yīng)力幅常量：mm=Mc= 0.554414m= 18428.395.3 切應(yīng)力幅變量：aa= 0.25=59625525.4 切應(yīng)力幅常量：mm= =

12、 238502075.5 求疲勞安全系數(shù)：n1) 彎曲疲勞安全系數(shù)：nn= 9.248315設(shè)計流量時= 2.09789950%設(shè)計流量時2) 扭轉(zhuǎn)疲勞安全系數(shù)：nn=15.11133)n= 7.888252設(shè)計流量時=2.0779750%設(shè)計流量時4) n1.82.5所以所設(shè)計的軸是滿足疲勞強(qiáng)度要求的。6。0 臨界轉(zhuǎn)速計算計算了軸的強(qiáng)度，還應(yīng)計算軸的剛度，以確保轉(zhuǎn)子的無摩擦及平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。6.1 計算軸的撓度1) 葉輪部位的荷重G1G1= 25kg2) 軸的自身荷重G2G2= 26.32653 kg3) 聯(lián)軸器重G3G3= 2.040816 kg3) 平均慣性矩JJ= 35.14069 cm44

13、) 單荷重作用下的撓度yiy1=1)(LGFys j y+WMFAc+1LFypm1- +akm1- +ak22nnnn+yG4)(64iiiLLdEJaLaG3)(12+= 0.005248 cmy2= 3.79E-06 cmy3= 4.92E-05 cm6.2 臨界轉(zhuǎn)速ncnc= 4106.6043285.283 3613.811EJLaLaG3)(222-iy1299E JaLaG3)(32+EJaLaG3)(12+L9L100.0430.070.080.075（系數(shù)1.2亦可根據(jù)API610選取不同的值）式中Kr為試驗得出的徑向力系數(shù)，通過對泵的理論與設(shè)計圖6-25的分析合成得曲線方程如下：0 2 0 6. 01 031 011 041 041 01525374951