畢業(yè)設計高超(共41頁)

1、畢業(yè)設計2/38長 江 大 學 畢業(yè)設計(b y sh j)（論文） 題目 100XL旋流(xun li)污水泵的設計學 院 機械(jxi)工程學院 專業(yè)班級 機械11006班 學生姓名 高 超 指導教師 汪 建 華 成績2014 年6月3日100XL型旋流污水泵的設計緒論第PAGE34頁（共35頁）第PAGE45頁（共 35頁）第1章 緒論(xln)1.1 選此課題(kt)的意義隨著工業(yè)化工業(yè)的不斷發(fā)展，環(huán)境也隨著工業(yè)化工業(yè)的進步(jnb)而進一步的被嚴重污染，其中污水污染尤為嚴重，所以污水處理泵在工程中得到越來越廣泛的應用。泵是一種應用廣泛、耗能大的通用流體機械，我國每年各種泵的耗電量大約

2、占全國總耗電量的20%,耗油量大約占全國總耗油量的50%。而污水泵是各種水力機械中應用最廣泛的一種，是日常生活和生產(chǎn)活動聯(lián)系最緊密的一種機械，在給水排水及農(nóng)業(yè)工程、固體顆粒、液體輸送工程、石油及化學工業(yè)、航空航天和航海工程、能源工程和車輛工程等國民經(jīng)濟各個部門都有廣泛的應用。本次課題設計的旋流污水泵適用工業(yè)和城市給水、排水，亦可用于農(nóng)業(yè)排灌，供輸送污水或物理化學性質(zhì)類似污水的其他液體之用，溫度不高于80。C。1.2 本課題的研究現(xiàn)狀針對目前處理污水的特殊泵種存在的問題，國內(nèi)外的生產(chǎn)廠家把精力放在了開發(fā)泵的保護系統(tǒng)上，目前中國國內(nèi)的潛水排污泵主要由國內(nèi)的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)和制造，少部分的產(chǎn)品由國外進口

3、，大多數(shù)的污水泵都是在水泵運行發(fā)生異常時自動報警或者切斷電。這種保護是各種污水泵的保護必須措施。當前國內(nèi)離心泵的技術水平通過幾十年的發(fā)展以及許可證技術引進，從綜合技術水平來看，單、兩級泵方面都具有國際先進水平，與國外同類型泵相比無差距，有些地方還是國際一流水平，如可靠性、效率、通化程度等。而高溫高壓多級泵在結構形式、可靠方面已達到國際同類型水平，國內(nèi)起步較晚，引進技術消化吸收，從89年、90年開始生產(chǎn)高技術水平泵，逐步開發(fā)完善，并代替進口。國外離心泵總體技術水平比國內(nèi)技術水平要高一些，效率合格率為85.7%，總體平均水平與國家標準規(guī)定值相比高2.30%，達到國家標準要求，效率、汽蝕余量合格率分

4、布情況總體與國內(nèi)的情況是相一致的，在低比轉(zhuǎn)速處合格品分布率相對好一些。1.3 本課題研究(ynji)的主要內(nèi)容課題研究(ynji)的內(nèi)容是旋流污水泵的設計。主要包括：（1）旋流(xun li)污水泵的方案設計；（2）泵葉輪結構參數(shù)的計算；（3）葉片型線的設計；（4）壓水室的水力計算；（5）軸向力的計算與校核；（6）泵軸強度的計算；（7）軸承的選擇及壽命計算；進行污水泵設計的難點就是壓水室的設計，本次課題設計污水泵的壓水室形狀是螺旋形，這主要是考慮到螺旋形壓水室流量、揚程曲線降低，有利于減少水力損失。而不足之處是功率曲線稍增大，效率相對與其他形狀壓水室要低點。旋流污水泵的基本知識第2章 旋流(x

5、un li)污水泵的基本知識2.1 污水(w shu)泵的功能(gngnng)泵是各種水力機械中應用最廣泛的一種，是和我們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)活動聯(lián)系最緊密的一種機械。這種泵的主要結構特征是葉輪退縮在壓水室后面的泵腔內(nèi)，葉輪旋轉(zhuǎn)時葉輪前面的無葉腔內(nèi)形成貫通流和循環(huán)流。貫通流通過葉片間流道進入泵室而流出，循環(huán)流則在無葉腔內(nèi)循環(huán)，由于循環(huán)流中部是低壓區(qū)，固體顆粒掉入次區(qū)域在旋流的帶動下流出，因此大部分固態(tài)物質(zhì)可不經(jīng)過葉輪而直接從無葉腔流出，基于旋流泵結構形式和流動與傳統(tǒng)泵有很大的區(qū)別，因此漩流泵有以下的特點：結果簡單，容易制造，運行平穩(wěn)；葉輪與泵體無配合間隙，不存在磨損使間隙增大造成性能的下降的問題；因

6、固體顆粒大部分不通過葉輪，因而無堵塞性能好，葉輪的磨損也相應減輕；輸送的物質(zhì)大部分在無葉腔的旋流帶動下流出，因而無損性差，即對物質(zhì)的破壞作用大；可以輸送含氣體的液體。由于存在循環(huán)流，造成很大的水力損失，泵的效率低，絕大部分泵的效率都在60%以下，而且當比轉(zhuǎn)速n170和n4.54.5效率及抗汽蝕性能中等一般清水泵的單級單吸及雙吸葉輪和多級泵第一級葉輪4.55.0效率較低，抗汽蝕性能較好鍋爐給水泵第一級葉輪及對抗汽蝕性能要求較高的場合5.05.5效率有較大的降低，高抗汽蝕性能冷凝泵有前置誘導輪的離心泵4.4 確定(qudng)葉輪的進出口直徑葉輪出口(ch ku)直徑按式4-3計算(j sun)

7、(4-3)mm (4-4)式中葉輪出口直徑系數(shù)。而葉輪的進口直徑則按照 其中K0為葉輪進口直徑系數(shù)。對于清水介質(zhì)，主要考慮效率時，K0=3.54.0；對于污水介質(zhì)，建議取K0=3.64.2，則取K0=4. (4-5)4.5 確定葉片厚度葉輪工作是，葉片上承受著液體的反作用力和葉片質(zhì)量的離心力受力情況比較復雜，很難精確計算，通?？捎萌缦陆?jīng)驗公式4-6計算葉片的厚度。mm (4-6)系數(shù)K與離心泵的比轉(zhuǎn)速ns和葉片的材料有關，其值由表10-105所示，材料選用鋼，所以K=3.2。表4-2 系數(shù)K與ns和材料的關系ns4060708090130190280鑄鐵鋼3.233.53.23.83.34.0

8、3.44.53.56576108最后，綜合考慮取葉片真實厚度4mm。4.6 葉片出口角的確定葉片的出口角2是葉輪的主要幾何參數(shù)，對泵的性能參數(shù)、水力效率和特性曲線的形狀有著重要的影響，通常在選擇2時應考慮下列因素：1.低比轉(zhuǎn)速(zhun s)泵，選擇大的2角以增加(zngji)揚程，減小D2從而(cng r)減少圓盤摩擦損失，提高泵的效率。2.增大2角，在相同流量下葉輪的出口寬度V2增加，壓水室的水力損失增加，并且在小流量下沖擊損失增加，容易使特性曲線出現(xiàn)駝峰，因此，為獲得下降的特性曲線，不宜選過大的2角離心泵葉片的出庫安放角2一般小于90度，當2.90和2.90并且取得較大值時，H-Q性能曲

9、線會出現(xiàn)駝峰現(xiàn)象，使離心泵運行不穩(wěn)定。為了得到較高的效率，2一般取18-30，所以，綜合考慮2應取25.4.7 葉片數(shù)Z的選擇與葉片包角隨著葉片數(shù)的增加，葉片對液體的作用增強，有限葉片數(shù)情況下的流動滑移減弱，一般來說葉片數(shù)的增多，泵的揚程增加，另外漩流泵葉片間的流道擴散十分嚴重，當不考慮滑移時，相對速度等于軸面速度（如圖所示），因而相對速度的擴散也十分嚴重，葉片間軸向漩渦流動很強，造成葉片間的流動紊亂，產(chǎn)生相當大的附加水力損失，適當?shù)脑黾尤~片數(shù)，會改善這種流動狀態(tài)，提高泵的效率，如果葉片厚度薄，同時增多葉片數(shù)，可達到明顯提高揚程和效率的結果，漩流泵葉片通常選取812枚葉片，葉片過多，排擠嚴重，

10、表面摩擦損失增加，效率下降，葉片直徑達時，可在兩葉片間出口部分增加短葉片如果(rgu)葉片數(shù)Z大，葉片包角應小一些(yxi)，葉片出口角也可大一些；如果葉片數(shù)Z小，葉片包角應小一些，葉片出口角也要取小一些。一般(ybn)的可取85-110，綜合考慮，葉片包角取85.4.8 葉輪的外徑D2 （1）葉輪的外徑D2由葉片式泵的基本方程式 由此得到：查表11-9得，K的取值范圍K=17.4618.46，選取K=18，則4.9 葉片的出口寬度b2由于固體顆粒大部分從無葉腔流過，這樣通過泵固體顆粒的尺寸不完全受寬度的限制。實驗表明，葉輪的出口寬度b2的增加，揚程、功率曲線幾乎平行上移。在b2的一定范圍內(nèi)，

11、泵的效率隨著b2的增加而提高，最高效率點隨b2增加向大流量方向移動，這可解釋為b2增加，葉片對液體的做功增加，而循環(huán)流的程度相對減少所致。通常葉片的出口寬度b2=（0.2-0.25）D2=55.6-69.5mm，則取b2=62.5mm100XL型旋流污水泵的設計壓水室的水力設計 第5章 壓水室的水力(shul)設計5.1 壓水室的分類(fn li)及其作用吸水室位于葉輪之前，壓水室位于葉輪之后，它們和葉輪一起構成了泵的過渡部件，因為吸水室和壓水室是固定的過流部件，研究其中的流動時，一般不引入相對速度。絕對速度的大小(dxio)和過流斷面積有關，方向與其幾何形狀有關，絕對速度v可分解成兩個分量：

12、圓周分量v1和軸面分量v2，即v=v1+v2通常所說的壓水室是指螺旋形壓水室（渦室），環(huán)形壓水室和導葉等的總稱，流出葉輪的液體，絕對速度v值很大，且具有很大的旋轉(zhuǎn)分量v3.但是液體通過壓水室以后，絕對速度變小，旋轉(zhuǎn)分量等于零或是很小的值，因而壓水室是轉(zhuǎn)換能量的過渡部件。而壓水室的作用則有以下幾點：收集從葉輪中流出的液體，并輸送到排出口或下一級葉輪的吸入口。保證流出的葉輪的流動是軸對稱的，從而使葉輪內(nèi)具有穩(wěn)定的相對運動，以減少葉輪的水力損失。降低液流速度，使速度轉(zhuǎn)換為壓能。消除液體從葉輪流出的旋轉(zhuǎn)運動，以避免由此造成的水力損失。5.2 壓水室形狀的選擇采用同一葉輪在螺旋形、準螺旋形、環(huán)形 三種壓

13、水室中進行實驗對比，如圖11-28所示，將得出如下結論。 螺旋形壓水室：流量揚程曲線降低，功率曲線增大，效率降低，但高效范圍較寬。準螺旋形壓水室：流量揚程曲線升高，功率曲線下降，效率明顯提高。環(huán)形壓水室：流量揚程曲線和準螺旋形壓水室相近，最高小旅店效率最高，泵效率點向小流量方向移動，但高效范圍窄，大流量區(qū)域效率下降明顯?？偨Y(zngji)實驗結果分析如下，從漩流泵葉輪流出的絕對速度v2很小，其大小和方向均和圓周速度相近。流體(lit)在泵腔內(nèi)的速度跡線和等靜壓線大致是同心圓，觀察泵腔內(nèi)示蹤粒子表明，許多粒子在前腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)3-4圈之后才流出去。由此可知，采用螺旋形壓水室會干擾液體的運動規(guī)律，在隔舌

14、區(qū)域產(chǎn)生嚴重撞擊。采用環(huán)形壓水室，液體在壓水室內(nèi)旋轉(zhuǎn)的同時流出壓水室，流量小時順利流出，流量大時就比較困難，所以環(huán)形壓水室大流量效率(xio l)下降明顯。n250的旋流泵可以采用環(huán)形壓水室，n2大的泵應采用準螺旋壓水室，根據(jù)本次設計的要求，選用螺旋形壓水室。壓水室具有下面三種形式，從水力方面來看，螺旋型壓水室中的流動比較理想，適應性強，高效率范圍寬。但流道不能機械加工，尺寸形狀、表面的光潔度直接靠鑄件來保證。葉片式壓水室（導葉）一般可以單獨制造，并且可以進行機械加工，但水力方面不如螺旋形壓水室理想。螺旋形壓水室主要用于單級泵和中開式多級泵，葉片式壓水室主要用于多級泵，而加導葉的壓水室，能夠消

15、除徑向力，主要用于大型單級泵。螺旋形壓水室的斷面形狀(xngzhun)主要有梯形、矩形和圓形。1）梯形斷面：梯形斷面結構簡單，水力性能(xngnng)好，是蝸形體斷面中用的最廣的一種。2）矩形斷面：矩形斷面具有與梯形(txng)斷面相同的優(yōu)點，適用于各種ns的泵上。它的工藝性最好，且斷面比較容易打磨或加工，用于材料為鑄造收最不易光潔的鋼或不銹鋼而又要求很光潔的蝸形體上是最適宜的。由于這種斷面是等寬的，所以徑向尺寸比梯形斷面要略大一些。3）圓形斷面：如果葉輪出口后即是圓形斷面，中間沒有過渡區(qū)，則由于圓形斷面在葉輪出口處突然擴大，這對泵的水力性能是不利的。圓形斷面的優(yōu)點是在蝸形體受壓后，受力情況比

16、上面兩種斷面要好。因此這種斷面適用于大型的額壓力高一些的泵上，這種情況下，液體出了葉輪后經(jīng)過擴散導葉再進入圓形斷面。本次設計采用蝸形體，斷面形狀為梯形斷面。5.3 蝸型體的計算5.3.1 基圓直徑的確定基圓直徑D3可按式5-1計算mm(5-1)綜合(zngh)考慮取mm。5.3.2 蝸型體進口(jn ku)寬度計算進口(jn ku)寬度b3可按式5-415計算mm(5-2)5.3.3 舌角舌角可按式5-3(5-3)5.3.4 隔舌起始角一般將通過隔舌起點（即蝸形線與基圓相交的點）的斷面稱為0斷面，斷面與0斷面之間的夾角稱為隔舌起始角。理論上隔舌起點應放在斷面的基圓上，但是泵的ns增加后，蝸形體

17、中的速度減慢，蝸形體斷面面積增加，徑向尺寸增加，會使隔舌變得很薄，或影響蝸形體擴散管在此區(qū)域的形狀。因此ns增大后，也應適當增加。值可參考表5-45選取。表5-1 隔舌起始ns308090130140220230360通過查表5-1,綜合考慮選取。5.3.5 蝸形體各斷面面積的計算計算蝸形體各斷面面積時，是把蝸形體中的圓周方向平均速度看作常數(shù)來設計的。計算時先根據(jù)ns在圖5-335查的K3,按式5-435求出各斷面中的平均速度。m/s(5-4)式中蝸形體各斷面(dun min)中的平均速度（m/s）； H泵的揚程(yngchng)（m）； g重力(zhngl)加速度，g=10m/s2； K3速

18、度系數(shù)，由圖中查得。通過查表5-335可得K3=0.32。通過斷面的流量按式5-445計算。Q=cm3/s (5-5)式中隔舌起始角（度）； Q泵的揚程（m/s）。斷面面積由式5-455得。F= Q/=41975/(7.22x100)=58.13 cm2(5-6)表5-1渦室各斷面面積斷面12345678斷面包角（）4590135180225270315360斷面面積（/mm2）72714532179290736334359508658135.3.6 擴散管的計算蝸形體擴散管部分的作用在于降低泵壓出口的液流速度，使液體一部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能，減少壓出管路的水力損失。擴散(kusn)管的進口可看

19、做是蝸形體的斷面，其出口時泵的壓出口。設計計算(j sun)擴散管的長度L和壓出口(ch ku)直徑Dy時，原則上長度L應盡可能小，并應照顧到泵壓出口法蘭尺寸符合法蘭標準，法蘭位置適當，便于加工和裝拆法蘭螺栓。另外，為了減小擴散損失，擴散角應在的范圍內(nèi)。根據(jù)結構選定擴散管長度L=180mm，由公式5-7算出斷面當量直徑D D=(4F/)1/2 =（45813/3.14）1/2=18.819mm(5-7)綜合考慮，擴散管當量擴散角，壓出口直徑Dy可由5-475變形計算+ D=mm(5-8)壓出口直徑Dy=43.5mm徑向力軸向力及其平衡第6章 徑向(jn xin)力軸向力及其平衡6.1 徑向(j

20、n xin)力及平衡6.1.1 徑向(jn xin)力的產(chǎn)生采用蝸形壓水室的泵在最優(yōu)工況時，蝸室各斷面中的壓力基本上是均勻的。當泵的流量小于最優(yōu)工況流量時蝸室中的液體流速減慢，而葉輪出口液體的絕對速度由出口速度三角形可看出大于最優(yōu)工況時的絕對速度，同時也大于蝸室中的速度，從葉輪中流出的液體不斷撞擊著蝸室中的液體，使蝸室中的液體接受能量，蝸室中的液體壓力便自隔舌開始向擴散管進口不斷增加。當泵的流量大于最優(yōu)工況流量時，與上述情況相反，從葉輪中流出的液體的絕對速度小雨最優(yōu)工況時的絕對速度，也小于蝸室中的液體流速，兩種液體在蝸室中撞擊的結果，蝸室中的液體要不斷付出能量，以增加從葉輪中流出的液體的速度，

21、這樣，蝸室中的液體壓力自隔舌至擴散管進口是逐漸降低的。蝸室各斷面就產(chǎn)生一個徑向力。又因為葉輪周圍液體壓力分布的不均勻，破壞了葉輪中液體的軸對稱流動，壓力大的地方液體自葉輪中流出得少，壓力小的地方液體自葉輪中流出得多。由于沿葉輪的圓周液體流出的多少不一樣，所以作用于葉輪圓周上的液體動反力也不一樣，這又引起一個徑向力。作用于葉輪上的徑向力就是上述兩個徑向力的向量和。6.1.2 徑向力的計算壓水室是渦室的泵，在偏離設計工況時的徑向力可按式7-1計算N (7-1)式中偏離設計工況時的徑向力 (N)；包括前、后蓋板的葉輪出口寬度，取0.01140m；實驗系數(shù)，查取得0.080。6.1.3 徑向(jn x

22、in)力的平衡由于徑向力是和葉輪的出口直徑、葉輪的出口寬度成正比。因此它的影響將隨著(su zhe)泵尺寸的增大而增大，同時也隨著揚程的增加而增大5。本次設計的是單級旋流污水泵，單機蝸殼泵的徑向力平衡，可以采用雙蝸殼或加導葉來實現(xiàn)(shxin)，在雙蝸殼中，每一蝸室雖然沒有完全消除徑向力，但兩個蝸室相隔對稱布置，作用于葉輪上的徑向力是互相平衡的。用導葉雖能平衡徑向力，但泵的結構復雜化了。通過計算可得，徑向力不是很大，可以不設置徑向力平衡裝置。6.2 軸向力及平衡6.2.1 軸向力的產(chǎn)生旋流污水泵在運轉(zhuǎn)時，其轉(zhuǎn)動部件受到一個與軸線平行的軸向力。這個力相當大，特別是多級旋流污水泵。軸向力主要包括兩

23、部分：1）葉輪前后兩側(cè)因壓力不同，前蓋板側(cè)壓力低，后蓋板側(cè)壓力高，產(chǎn)生了從葉輪后蓋板指向入口處得軸向力F1。2）流體流入流出葉輪的方向和速度不同而產(chǎn)生動反力F2，其方向與F1相反。此外對于入口壓力較高的懸臂式單吸泵，還要考慮作用在軸端上的入口壓力引起的軸向壓力，其方向與F1相反。對于立式離心泵，其轉(zhuǎn)子的部分重量也是軸向力。6.2.2 軸向力計算1) 葉輪前后壓力引起的軸向力F1可按式2-584估算N(7-2)式中 D1葉輪進口處的直徑(m)； dh輪轂直徑(m)； H葉輪實際揚程(m)； i葉輪級數(shù)； k系數(shù)，ns=60150時為0.6，當ns=150250時為0.8。2）液體作用與葉輪入口的

24、動反力可按式2-594計算N(7-3)式中葉輪(yln)的質(zhì)量流量(m3/s)； v0葉輪(yln)進口處的速度（m/s）。 3)總的軸向里N (7-4)根據(jù)計算結果可知(k zh)，軸向力指向入口。6.2.3 軸向力的平衡常用水力方法平衡部分或全部軸向力。這一方法包括使葉輪或整個表面上的壓力對稱分布，或增設在所有運轉(zhuǎn)工況下保證軸向力平衡的系統(tǒng)。但是完全做到軸向力平衡是很難的，因此必須用止推軸承承受未被平衡的軸向力，而且要采用雙向都能承受軸向力的軸承4。本次設計的泵是單級葉輪，所采取的措施是開平衡。在葉輪的后蓋板上對著葉輪入口開幾個平衡孔，如圖7-1所示，使后蓋板前后空間想通，同時在后蓋板后側(cè)

25、的軸向力增設密封環(huán)，其直徑與葉輪進口密封環(huán)直徑相同。這種結構簡單，但增加了內(nèi)泄露，同時也使進口水流更加紊亂，降低水泵效率。圖7-1 平衡(pnghng)孔泵零件及其強度計算 第7章 泵零件選擇(xunz)及強度計算7.1 軸的強度(qingd)校核7.1.1最小軸徑的計算(j sun)在設計泵的結構時，應首先考慮泵軸的結構設計。由于泵軸上所裝的零件不同就決定了泵的不同軸徑系列，同時考慮到泵軸的加工工藝，又需要設計各種退刀槽、倒角、倒圓等，同時，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。因此泵的設計只能是先確定軸的徑向尺寸。葉輪、軸套等都在套在軸上，并同軸一起等速旋轉(zhuǎn)。軸的強

26、度和剛度，對泵的運行可靠性和使用壽命有很大影響，所以，對泵的強度、剛度的校核是十分重要的。泵軸是在彎矩和扭矩聯(lián)合作用下工作的，通常以彎矩和扭矩聯(lián)合作用來校核軸的強度。最小軸徑一般發(fā)生在聯(lián)軸器或者裝配葉輪處。最小軸徑的計算 (8-1-1)p1=1.2p=1.2x22.65=27.18kwMn=9550取t=49Mpa得 d= 因此，取最小直徑為30的軸。由于在最小軸徑處挖鍵槽，將對軸的強度產(chǎn)生影響，需將軸徑適當增大，增大情況可按下列兩種情況進行：時，挖一個鍵槽，軸徑增大3%；兩個鍵槽，軸徑增大7%；時，挖一個鍵槽，軸徑增大5%7%；兩個鍵槽，軸徑增大10%15%根據(jù)以上求，只挖一個鍵槽，所以按照

27、第二種情況將軸增大5%，則，而本設計選擇的最小軸徑是30mm，顯然滿足要求。1）轉(zhuǎn)子的重量因為是臥式泵，轉(zhuǎn)子的重量是徑向力，而且(r qi)是固定方向的徑向力。軸的重量是均布載荷，但為了簡化計算，可以把軸分成幾段變成集中載荷，泵采用蝸形體，在設計工況下沒有附加徑向力，另外軸也沒有皮帶的拉力或者齒輪的嚙合力，因此，固定方向的徑向力就只有轉(zhuǎn)子的重量。葉輪(yln)重量估算為260N。2）軸向力液體作用在葉輪和平衡盤上的軸向力，在水力設計是進行(jnxng)計算了。作用在葉輪上的軸向力F=564.7N。3）支反力固定方向徑向力作用在兩個軸承A、B上的支反力分別用RA、RB表示，其方都假設向上。葉輪與

28、軸承A的距離為290mm，軸承之間的距離為170mm。支反力之和等于所有徑向力之和。RA+RB-260=0(8-11)對B點取矩解之得RA=546NRB=-286N4)彎矩圖及扭矩圖圖8-1彎矩圖及扭矩圖通過彎矩圖及扭矩圖可知(k zh)，最危險斷面在軸承A處?？梢园吹谌龔姸壤碚?lln)來進行校核。MPa (8-12)根據(jù)(gnj)計算結果，軸的強度滿足要求7.2 鍵的強度計算對泵來說，聯(lián)軸器處得鍵所傳遞的扭矩最大。對于單機泵，可近似地認為葉輪處得鍵所傳遞的扭矩同聯(lián)軸器處得相同。鍵強度計算的目的是校驗鍵在所傳遞扭矩的作用下，鍵所產(chǎn)生的剪切應力與鍵接觸零件（例如：聯(lián)軸器、葉輪、平衡盤等轉(zhuǎn)子零件

29、）的有效傳遞扭矩的工作面上的擠壓應力（當然也包括鍵，但通常是校驗抗擠壓差的零件）是否滿足強度要求。根據(jù)葉輪處直徑選擇鍵為標準圓頭普通平鍵（A），鍵的寬度b=0.008m，鍵的高度h=0.012m，鍵的總長L=0.030m。結構形式見圖8-2.圖8-2鍵的結構圖7.2.1 工作面上的擠壓(j y)應力鍵及其聯(lián)接零件傳遞扭矩的工作面上擠壓(j y)應力應滿足如下公式10-555要求(yoqi)：(8-13)式中工作面上的擠壓應力 (Pa)；鍵所傳遞的扭矩，與軸所傳動的扭矩相等 (Nm)；安裝葉輪處的軸徑 (m)；鍵的高度 (m)；鍵的有效長度，(mm)；材料的許用擠壓應力 (Pa)。鍵采用的材料為

30、45號鋼材，所以代入數(shù)據(jù)得MPa (8-14)根據(jù)計算結果可知，滿足強度條件。7.2.2 切應力鍵的切應力產(chǎn)生最大的切應力，其值應滿足如下公式10-565的要求：(8-15)式中 切應力 (Pa)；鍵的寬度 (m)；材料的許用切應力，鍵的材料為45號鋼材，所以取。代入數(shù)據(jù)得MPa(8-16)根據(jù)計算結果可知，滿足強度條件。7.3 軸承(zhuchng)和聯(lián)軸器的選擇根據(jù)泵結構以及(yj)參考其他類型的結構，選軸承為：深溝球軸承6009型，兩個軸承(zhuchng)成對使用，具體結構見圖8-3。圖8-3 6009型深溝球軸承此泵是進行全天24小時連續(xù)工作，軸承必須達到預期壽命。雖然兩個軸承成對使

31、用，但是必須計算軸承的壽命以保證安全。又因為兩軸承載荷不同，現(xiàn)對較大的載荷進行計算就可。因為，查得徑向系數(shù)，軸向系數(shù)。軸的當量動載荷為N (8-17進行對軸承的壽命計h (8-18)根據(jù)計算結果，軸承的壽命符合要求。式中 Cy泵的基本額定載荷(N)； Py泵的當量動載荷(N)； n泵的電機轉(zhuǎn)速（r/min）。泵常用的聯(lián)軸器有兩種：爪形聯(lián)軸器和柱銷聯(lián)軸器，本次設計采用彈性滑塊聯(lián)軸器，型號為 B1101-6-20-35。泵的軸封第8章 泵的軸封8.1 常用(chn yn)的軸封種類及設計要求泵內(nèi)液體和泵外空氣之間壓力不同，順著軸就要產(chǎn)生泄露，為此需要設置密封裝置(zhungzh)，稱其為泵的軸封。

32、泵內(nèi)軸封處的壓力小于大氣壓力，軸封是用于防止空氣進入泵內(nèi)；泵內(nèi)軸封處的壓力大于大氣壓力，軸封是用以防止液體泄露。泵常用(chn yn)的軸封種類：填料密封；機械密封；浮動密封。設計密封裝置的要求：密封可靠，能長期運轉(zhuǎn)；消耗功率??；適應泵運轉(zhuǎn)狀態(tài)的變化。設計密封裝置要考慮被密封液體的性能（腐蝕性、含雜質(zhì)的磨損性、凝固性、侵透性、揮發(fā)性、有毒、引火、有位等），溫度（高溫、常溫、低溫溫度變化范圍）和壓力（高壓、常壓、低壓、真空、壓力變化范圍）。根據(jù)本次的設計情況，選用已有的改進填料密封裝置。8.2 填料密封的工作原理填料密封式用填料填塞泄露通道阻止泄露的一種密封形式。其特點是結構簡單、裝拆維修方便、

33、成本低廉而廣泛用于離心泵上。在離心泵上的填料密封即是動密封，又是靜密封，所用填料為由侵石棉盤根軟填料。其不足之處在于密封性能較差，對軸或軸套磨損大，損失功耗大以及使用壽命短等。近幾年，許多從事填料密封的研究工作者，在密封的機理以及結構研究上做了大量的工作，使得填料密封的結構更為科學合理，本次的填料密封采用了黑龍江科技學院機械系，韓建勇、王平山的離心清水泵填料密封的改進設計1。8.3 傳統(tǒng)填料(tinlio)密封結構及其缺陷8.3.1 傳統(tǒng)(chuntng)填料密封結構在傳統(tǒng)填料密封中，內(nèi)部流體可能通過下列途徑(tjng)泄漏；流體通過填料本身的縫隙而出現(xiàn)滲漏；流體通過填料與轉(zhuǎn)軸之間的縫隙而泄漏

34、；流體通過填料與箱壁之間的縫隙而泄漏。填料置于填料箱中，通過壓蓋將填料壓緊在軸上，填料依靠壓蓋軸向壓緊，產(chǎn)生徑向變形，填滿間隙。填料在變形時，依靠徑向變形產(chǎn)生的徑向力緊貼轉(zhuǎn)軸與填料箱內(nèi)壁表面，實現(xiàn)密封。這就是說，在填料密封可能出現(xiàn)的三個泄露途徑中，填料本身的縫隙泄露可以通過壓實軟填料的方法來消除；箱壁內(nèi)表面與填料之間的泄露，因為無相對運動且填料被壓實而與填料箱內(nèi)壁表緊密貼合，達到了止漏目的；只有填料與轉(zhuǎn)軸之間，因有相對運動，并存在微小間隙，所以常造成泄露。8.3.2 傳統(tǒng)填料密封的不足預緊力恒定。預緊力恒定，即密封力恒定，而被密封介質(zhì)的壓力是波動變化的，這就可能出現(xiàn)密封填料過度密封或密封不足。

35、軸或軸套磨損嚴重。密封力不足時，采取的方法往往是加大預緊力，這樣使預緊力過大，造成密封填料與軸接觸面之間的摩擦力加大，并導致填料對軸或軸套磨損嚴重，功率磨損增大，泵的機械效率降低。檢修周期短。由于填料對軸或軸套磨損嚴重，為使泵正常運轉(zhuǎn)，停機更換填料的次數(shù)就增多，這樣運行成本就提高了。8.4 填料密封的結構改造在分析了傳統(tǒng)填料密封結構、工作原理及其缺陷后，要想改善和提高填料密封的密封效果，在填料密封結構設計時要考慮解決的問題是：1）盡量使徑向壓緊力均勻且與泄漏壓力規(guī)律一致，使軸套承壓面受壓均勻，從而使軸套磨損小而且均勻。2）使填料密封結構中的填料具有補償能力、足夠的潤滑性和彈性。3）密封的填料沿

36、軸向抱緊力應均勻分布。鑒于以上分析，新型的填料密封結構應該是一種能夠自動根據(jù)(gnj)被密封介質(zhì)壓力的變化而變化密封力的填料密封結構。改造(gizo)后的填料密封結構見圖10-1。1 軸 2 泵蓋 3 軸封腔套 4 填料(tinlio) 5 壓蓋6彈簧7調(diào)節(jié)螺母8軸封腔套螺栓圖10-1 填料密封總結(zngji)此次的旋流污水泵是一種新型的無堵塞泵，在隨著科技的進步，生活質(zhì)量的提高，污水的處理越來越引起人們的關注，而新型的旋流污水泵成為了處理污水過程中不可缺少的設備。此次畢業(yè)設計在大量查閱關于(guny)污水泵的資料后，對污水泵有一個大致的了解后，開始著手設計，在資料中，了解了污水泵的工作原理

37、及其各個零部件的功能之后，加上觀察現(xiàn)有的市場上的產(chǎn)品，在此基礎上加以改進創(chuàng)新之后，設計一個新的產(chǎn)品，來提高旋流污水泵的性能。旋流污水泵相比于其他的泵來說，還是具有一些優(yōu)點的，能夠增大固體顆粒的通過能力，無堵塞性能好，可靠性高等，但是同時也存在一些缺點，比如說葉輪的葉片容易(rngy)磨損，容易發(fā)生汽蝕等。本次畢業(yè)設計，在綜合考慮了旋流污水泵的優(yōu)缺點之后，根據(jù)其要求，適當創(chuàng)新的設計污水泵的結構，得到一個新的旋流污水泵。在此設計中，也同樣遇到了很多問題和難點，比如說壓水室的結構設計里，需要確定的參數(shù)比較多，而且結構有點復雜，在查閱了相關的資料之后，對其結構有了一定的了解，慢慢的將各個參數(shù)計算出來了

38、。在新的世紀，在生活的各個方面對污水泵的需求越來越大，污水泵性能的好壞直接影響了生產(chǎn)效率和成本，因此，旋流污水泵的研究對各行各業(yè)來說意義重大。參考文獻參考文獻1 王平山，韓建勇離心(lxn)清水泵填料密封設計改進J水泵(shubng)技術.2006, 2: 44-462 朱保林,張淑佳,林鋒,胡清波(qn b). HYPERLINK /grid2008/detail.aspx?filename=SBJS200502007&dbname=CJFD2005&filetitle=%e7%a6%bb%e5%bf%83%e6%b3%b5%e5%8f%b6%e8%bd%ae%e8%ae%be%e8%ae%

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