螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計【說明書+CAD+PROE】

螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計【說明書+CAD+PROE】,說明書+CAD+PROE,螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計【說明書+CAD+PROE】,螺旋,離心泵,結(jié)構(gòu)設(shè)計,說明書,仿單,cad,proe （設(shè)計） 題目名稱： 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 所 在 學(xué) 院 ：專業(yè)（班級）：學(xué) 生 姓 名 ：指 導(dǎo) 教 師 ：評 閱 人 ： 院 長 ：  螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 總計：畢業(yè)論文： 40 頁 表 格： 3 表 插 圖： 16 幅 目 錄 摘 要........................................................ Ⅰ ABSTRACT........................................................ Ⅱ 1 緒論 .......................................................... 1 1.1 研究背景及意義........................................................................................ 1 1.2 螺旋離心泵概述....................................................................................... 1 1.3 螺旋離心泵的國內(nèi)外研究形狀................................................................ 3 2 總體設(shè)計...................................................... 5 2.1 設(shè)計要求.................................................................................................... 5 2.2 方案的確定............................................................................................... 5 2.3 原動機的選擇............................................................................................ 6 2.4 水力設(shè)計.................................................................................................... 7 3 主要零件的設(shè)計與選擇計算...................................... 8 3.1 葉輪設(shè)計.................................................................................................... 8 3.2 泵軸的設(shè)計.............................................................................................. 16 3.2 壓水室的設(shè)計.......................................................................................... 17 3.4 主要通用零部件的選擇.......................................................................... 19 4 主要零件的強度計算........................................... 21 4.1 泵體的強度計算...................................................................................... 21 4.2 葉輪強度計算.......................................................................................... 21 4.3 泵軸的強度校核...................................................................................... 22 4.4 鍵的校核.................................................................................................. 23 4.5 軸承的校核.............................................................................................. 24 5 三維建模..................................................... 25 6 環(huán)保分析..................................................... 28 總結(jié)............................................................ 29 參 考 文 獻..................................................... 30 致謝............................................................ 40 摘 要 螺旋離心泵在國民的生產(chǎn)與生活中有著廣泛的應(yīng)用以及重要的意義，它涉及于國民經(jīng)濟的方方面面，如：漁業(yè)、排水、制糖、冶金等等。 采取固液兩種狀態(tài)的流體的相關(guān)研究對葉輪等重要部分進行了水力設(shè)計。整篇文章始于結(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)造，分別進行了葉片、壓水室、進水室的設(shè)計，重要零件的選擇以及離心泵主要構(gòu)件的強度計算。設(shè)計過程中充分考慮實際生產(chǎn)使用中所可能出現(xiàn)的問題，后根據(jù)問題對各零件的位置、形狀及結(jié)構(gòu)進行合理的設(shè)計。 本文設(shè)計的螺旋離心泵可以實現(xiàn)固液兩種狀態(tài)的流體的運輸。與其他類型的泵相比， 其功率曲線平坦;良好的調(diào)節(jié)性能;泵的吸入性能好;具有優(yōu)良的抗汽蝕性能;還可輸送油水混合物而不致乳化等優(yōu)點，可以廣泛運用到現(xiàn)代化生產(chǎn)中去。首先，通過對螺旋離心泵的現(xiàn)況及類型原理進行了分析并擬定設(shè)計方案；接著，對主要零件包括，葉輪、泵殼、泵軸和通用件等進行了設(shè)計與選擇計算；然后，對主要零部件的強度進行了校核；最后， 繪制系統(tǒng) 2D 裝配圖和主要零件圖并進行 3D 造型設(shè)計。 關(guān)鍵詞 固液兩相流體;螺旋離心泵;結(jié)構(gòu)設(shè)計;葉輪 I ABSTRACT Screw centrifugal pump in the national production and life has been widely used and important sense, it involves all aspects of our national economy, such as: fishing, drainage, sugar, metallurgy and so on. Take the solid-liquid two states of fluid related research on the important parts such as impeller hydraulic design.Entire article begins with the structure of the related structure, separately carried on the blade, the pressurized water chamber, the design of the inlet chamber, the choice of important parts and the strength calculation of centrifugal pump main components.Design process fully consider the possible problems in the use of actual production, according to the problems on the parts after the location, shape and structure of reasonable design. In this paper, design of screw centrifugal pump can realize solid-liquid two status of transportation of the fluid.Compared with other types of pump, the power curve flat;Good regulation performance;Pump inhalation can be good;It has excellent resistance to cavitation performance;Can also transport oil-water mixture without emulsification etc, and can be widely used in the modern production. First of all, through the analysis of the current situation and type of the screw centrifugal pump, the design scheme is proposed. Then, the main parts include the design and selection of the main parts, such as impeller, pump casing, pump shaft and general parts, and then check the strength of the main parts. Finally, the 2D assembly drawings and the main parts of the system are designed. Key words: Solid - liquid two - phase fluid; spiral centrifugal pump; structural design; impelle II 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 緒論 1.1 研究背景及意義 螺旋離心泵在我們的日常生產(chǎn)生活以及研究中有著不可或缺的地位，如輸送混合有固體物質(zhì)的液體，它是一種新型泵，相比起其他普通的泵，螺旋離心泵可以實現(xiàn)真正意義上的不堵塞，是一種不會堵塞的泵。所以其應(yīng)用范圍之廣泛，有著重要的研究價值及意義。 一般的無堵塞離心泵在運輸纖維狀的物質(zhì)時，纖維狀的物質(zhì)常常會因為附著在葉輪的葉片上而導(dǎo)致阻塞，造成運輸故障。而螺旋離心泵因為有螺旋形狀的葉輪則不會有這一情況，這樣的葉輪會使各種輸送物避免在進出口造成堵塞并且順利通過，從而避免了許多機械故障。另外，螺旋離心泵在輸送固體物質(zhì)時，完全可以避免撞擊泵內(nèi)的任何部位，從而避免了損傷。既可以保證輸送的物質(zhì)不被破壞，保持原來的物理狀態(tài)，又可以有效的保護其內(nèi)部不因為各種物質(zhì)的撞擊而遭到破壞。能夠低成本平穩(wěn)運行、擁有高自吸能力、無過載區(qū)域及有著小巧的結(jié)構(gòu)。 因為生產(chǎn)要求的增高，泵的運送領(lǐng)域越發(fā)的廣，如：泥漿、灰渣礦石、糧食、紙漿等等。輸送這類物質(zhì)要求了泵的許多特性，如無堵塞與耐磨損特性。普通的離心泵與螺 旋泵相聯(lián)合產(chǎn)生了螺旋離心泵,它可以廣泛運用于各種各樣的建設(shè)中去,輸送含有大量固態(tài)物體的流體。它的開式葉輪中有一到兩片螺旋形葉片可以防止堵塞，讓填充物順利流動。 螺旋離心泵的設(shè)計生產(chǎn)在我國開始較晚，與歐洲等國家相比有一些距離。我國第一 臺螺旋離心泵 LLB 型螺旋離心泵直到上世紀八十年代才完成制作。即使如此，經(jīng)過眾多專家的努力，各種新產(chǎn)品已經(jīng)研發(fā)成功，廣泛地被運用到了生產(chǎn)生活中。 1.2 螺旋離心泵概述 1.2.1 結(jié)構(gòu)特點及工作原理 圖中所示即為基本結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)工作中，葉輪的螺旋形狀做到了容積泵的作用，將進入吸入室中的輸送物沿路徑送入離心的部門，最后再進行排出，起到了輸送的作用。螺旋離心泵相比起普通的泵有著許多的優(yōu)點，比如：螺旋離心泵的效率相對其他的要高、腐蝕沒有那么嚴重所以他的使用壽命相對較長、對于固液兩相流體，螺旋離心泵不易造成堵塞、能夠柔和輸送介質(zhì)從而保護介質(zhì)的各項性能不被破壞等等。 - 1 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖 1.1 螺旋離心泵結(jié)構(gòu) 螺旋離心泵的優(yōu)點： （1）無堵塞性能好；（2）無損性能好； （3）效率高，而且高效區(qū)寬廣；（4）功率曲線平坦；（5）良好的調(diào)節(jié)性能；（6）泵的吸入性能好； （7）具有優(yōu)良的抗氣蝕性能；（8）腐蝕小，過流部件壽命長；（9）理想的抗噪特性。 特性： （1）無堵塞性能 （2）柔和輸送介質(zhì)：這一優(yōu)點適用在以下領(lǐng)域：運送容易受到損害的物體，使其可以保留原有的狀態(tài)，避免它的物理性質(zhì)遭到破壞。懸浮的纖維，不會被擰絞或纏繞。 （3）運行曲線較為完美：功率曲線平穩(wěn)，整個泵沒有超過載荷的地方；轉(zhuǎn)速很快，體積較??；效率較高，其運行所需要的花費較低；能夠平穩(wěn)安全的作業(yè)。 （4）高固含量介質(zhì)處理能力。 1.2.2 螺旋離心泵的主要零部件 螺旋離心泵中的主要過流部件：壓水室、葉輪和吸水室。 吸水室處在最前方，它的作用是將輸送的物質(zhì)吸入并送進葉輪中。并且吸水室有三種不同的形式。 - 2 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 吸水室之后是泵體，它將葉輪包裹在內(nèi)，這一部分也是整個泵的最重要的部分，由葉片及泵蓋組成。 最后一部分為壓水室，它將從葉輪導(dǎo)出的輸送物收集起來，使其進入排出的管道。泵的類型： （1）積式泵（2）葉片式泵（動力式泵）（3）其它類型泵 1.3 國內(nèi)與國外的研究現(xiàn)狀 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀 總體來看，對比國內(nèi)，國外對螺旋離心泵的研究，很明顯國外對其的研究開始的較早，相關(guān)成果較多。從相關(guān)各類文獻資料及相關(guān)報道可以看出，日本及歐美地區(qū)對于螺旋離心泵的研究較多，并進行了各種各樣大量的實驗。所形成的研究體系較為健全，對螺旋離心泵的各項指標均有研究。相比之下，國內(nèi)所做的研究較少，體系不夠完整。但通過近幾年的眾多學(xué)者的研究，國內(nèi)對螺旋離心泵的研究逐步加深，可見其逐步追趕上了其他發(fā)達國家的研究的水平。 田中和博等人將螺旋離心泵的外殼制成透明的以便對其進行觀察研究，并且用其輸送粘度很高的物質(zhì)，最后他發(fā)現(xiàn)里面許多地方都出現(xiàn)了大量的回流的現(xiàn)象。 峰村等人為了對內(nèi)部流動進行了三維的計算而使用有限元的方法,并且研究出了氣泡等物質(zhì)在泵內(nèi)的情況。 螺旋離心泵的蝸殼與葉輪的相互作用的問題被韓海、田中等人加以考慮，他們對蝸殼與葉輪的內(nèi)部的流動通過有限體積的方法進行了數(shù)值的模擬，最終研究出采用數(shù)值的方法的結(jié)果與實際結(jié)果更為相同。 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 將近 21 世紀的時候，國內(nèi)才對螺旋離心泵開展了研究工作，相比其他國家，其研究時間較短，任務(wù)較重。 郭天恩等針對同樣型號的螺旋離心泵的可通行及各項性能指標進行了實驗研究，得出了對該型號的螺旋離心泵的改進措施以及優(yōu)缺點。趙天成等人為固體與液體同時流動的物質(zhì)的最小速度總結(jié)出了確定的規(guī)則，總結(jié)出了輸送固體與液體同時流動的物質(zhì)的泵在最經(jīng)濟的情況下的最佳濃度范圍。榮生與關(guān)醒凡對如何確定螺旋離心泵的相關(guān)幾何參數(shù)制作出了一系列的相關(guān)算法，為以后的生產(chǎn)設(shè)計做出了巨大的貢獻，方便了設(shè)計研究。不但如此，他們還用其他的方法來對葉輪進行設(shè)計，大大幫助了產(chǎn)品的設(shè)計；陳宏勛與 - 3 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 朱榮生認為與一般的離心泵一樣，葉輪是整個設(shè)計的最重要的部分，并且設(shè)計中的重中之重則是確定其結(jié)構(gòu)的參數(shù)與性能的參數(shù)之間的確定關(guān)系，他們使用了幾種方式對其進行了確定，并在此基礎(chǔ)上提出這些結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定方法；劉自貴及其他幾位研究人員對國外的相關(guān)研究情況與他們所做出的相關(guān)結(jié)果進行了介紹，設(shè)計出了實用的方法；陳仰 吾通過對 80LLW 型的螺旋離心泵吸水室，排水室等多部位的實驗結(jié)果進行了研究，總結(jié)歸納出了關(guān)于螺旋離心泵內(nèi)部的流動特征。王家斌等人對該種泵如何實現(xiàn)靜平衡進行了介紹，通過實踐也證明了在哪種階段實用該方法最為簡單有效。 - 4 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 2 總體設(shè)計 2.1 設(shè)計要求 螺旋離心泵的主要參數(shù)如下： （1）出口：80mm； （2）入口：125mm； （3）流量：90m3/h； （4）揚程：H=15m； （5）轉(zhuǎn)速：1450r/min； （6）軸功率：6.33kW。 2.2 方案的確定 主要方案： （1）設(shè)計上以國際標準的 IS 泵為基型（2）采用單級單吸懸臂臥式結(jié)構(gòu)；（3）葉片為空間對數(shù)螺旋線的線型；（4）裝有三維螺旋葉片的葉輪。 結(jié)構(gòu)上主要有三大部分組成：泵頭泵頭分為： （1）泵體（2）泵蓋 且葉輪的直徑比前蓋板與后蓋板的直徑都要小，其主體為具有三維螺旋葉片的葉輪。其后蓋板的背葉片可以降低泄漏率，增長其的使用期限。 軸封填料型，因為其具有以下優(yōu)點： （1） 維修方便（2） 結(jié)構(gòu)簡單 缺點：需要配備軸封水和供應(yīng)該物質(zhì)的泵。傳動組成包括： - 5 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1） 托架（2） 軸承組件 傳動的功率不一致而選擇單列向心圓錐軸承，并且兩邊有端蓋用來密封，并且安裝密封圈來防止各種污染物進入軸承中，采用干油來潤滑，通過多項措施來保證軸承的安全運行以及較長的使用壽命。 2.3 原動機的選擇 根據(jù)生活中的使用要求，因為螺旋離心泵在實際生產(chǎn)使用中常常需要在戶外進行作業(yè)，而在這種情況下一般不方便找到電源，因此為柴油機。轉(zhuǎn)速為 n￠ = 2200 r / min ，泵 的轉(zhuǎn)速為 n = 1450 r / min ，所以傳動比為 n￠ / n = 2200 /1450 = 1.52 。 泵輸出功率：Ne = S m QH m 367 = 2.65 ′103 ′ 90 ′15 367 = 7.5KW 泵輸入功率: N = Nhe = 0.657.5 = 11.54 KW 柴油機功率：N 0 = N h1 = 11.540.96 = 12.02 KW  （2.1） （2.2） （2.3） （上面各式中， S m 為介質(zhì)密度；H m 為揚程； Q 為流量；h 為泵的效率；h1 為V 帶的傳 動效率）綜上所述： - 6 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 選擇柴油機轉(zhuǎn)速為 n￠ = 2200 r / min 功率為12 KW 2.4 水力設(shè)計 比轉(zhuǎn)數(shù)： ns = 3.65n Q H 3 4 ns = 3.65 ′1450 ′ = 115.244 故： 90 / 3600 133 4 沉降層速度： vSB = FL 2gD(s - 1) =1.382 ′ 9.8 ′ 0.1′ (2.65 -1) = 2 . 8 4 m / s 入口速度： v = Q = 90 1 A 3.14 ′ 0.052 = 2 . 8 3 m / s 出口速度： v2 = v1 = 2.83(m / s) v1 = v2 3 vSB 因此 此設(shè)計部分滿足要求。 進口直徑： DS = 125mm (標準) 出口直徑： Dd = 80mm （標準） (上面各式中， Q 為流量； n 為轉(zhuǎn)速； H 為揚程；) - 7 -  （2.4） （2.5） （2.6） 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 零件的設(shè)計與計算 3.1 葉輪設(shè)計 目前渣漿泵葉輪葉片型線設(shè)計中，比較廣泛地采用對數(shù)螺旋線。本次的葉輪設(shè)計是以勞學(xué)蘇以及何希杰提出的螺旋離心泵葉輪葉片工作面和負壓面空間曲線方程為依據(jù)進行的設(shè)計，葉輪葉片型線為對數(shù)螺旋線。 3.1.1 葉輪主要參數(shù)的確定 圖 3.1 葉輪軸面投影圖 （1） 最大外徑 D 2 max D = k (n / 100) -0.168 ′ D q （3.1） ： 2 max s 9 03 6 0 0 D q = 3 Q / n = 3 = 0.0 2 5 1 4 5 0 k = 10 ~ 12.5 D2 m a =x k ′ (115.244 / 100)-0.168 ′ 0.025 = 0.238 ~ 0.298m 則 D2 max = 260 mm - 8 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 （2）出口寬度 b2 ： b = 3 ′ ( ns ) 0.53 ′ D = 3 ′ ( 115.244 )0.53 ′ 0.025 = 80.86mm q 2 100 100 則 b2 = 80mm （3）出口直徑 D1 ： 又知： K1 = 3.5～6.5 90 3 6 0 0 D1 = K ′ 3 = 0.7 3 6~ 0.1 6 m1 1 1 4 5 0 則 D1 = 80mm （4）輪轂直徑 d h ： d3 = 19.96 + 0.07 × n = 28mm （5）軸向長度 L： (1.24 + 0.23 ′ ns ) ′ r =（1.24 + 0.23 ′ 115.244 ）′130 = 159.66mm 100 2 max 100 則 L = 195mm （6）輪緣側(cè)圓弧半徑 R1 ： R1 52.28+0.91 ′ ns 則： R1 = 160 mm （7）輪轂側(cè)圓弧半徑 R2 ： R2 = 73.4 +1.29 ′ ns =222.1 則 R2 = 220 mm  （3.2） （3.3） （3.4） （3.5） （3.6） - 9 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 （8）輪轂側(cè)圓弧半徑 R3 ： R3 = 60 ~ 90mm 則 R3 = 70mm （9）輪緣側(cè)葉片傾角a1 ： a1 ′ ns a1 =45.53 則 a1 = 45° （10）輪轂側(cè)葉片傾角a 2 ： a 2 =57.1-0.1 ′ ns =45.59 則a 2 = 45° （11）出口傾角a 3 ： a 3 =7.79 ′ ln ns - 24.03 =7.79 ′ ln 115.244 - 24.03 =12.96 則 a 3 = 13°  （3.7） （3.8） （3.9） （12）出口最小直徑 D2 min ： D2 min = D2 max - 2b2 tga 3 =189.46 （3.10） 則 D2 min =190mm （13）各段軸向長度 L1～ L4 ： L1 =（0.05～0.08）L=7.75~15.6（作圖在范圍內(nèi)） 取 L1=8.59（mm） L2=（0.2～0.4）L=39～78 取 L2 =60（mm） L3 =（0.6～0.8）L=117~156 取 L3=140（mm） - 10 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 （14）側(cè)葉片出口安放角 b2 sh ： b2 sh = tg -1 V2m u2sh (1 - K sh ) （3.11） V2m = K 2m × 2gH K 2m = 0.0 4 8′ ( ns ) 0.2 = 0.0 4 9 3 8 1 0 0 u2 sh = pD2 max × n / 60 = 3.14 ′ 260 ′1450 / 60 K sh = 0.8 2 (6 ns ) -0.177 = 0.8 0 5 5 1 0 0 = tg -1 0.04938 ′ 則 b2sh 2 ′ 9.8 ′13 =11.60 19.7297 ′ (1 - 0.8055) （15）側(cè)葉片出口安放角 b2hu ： b2hu = tg -1 V2m （3.12） u2hu (1 - K hu ) u2uh = pD2 min × n = 3.14 ′190 ′1450 60 60 K hu = 0.848( ns ) -0.164 100 則： b = tg -1 0.04938 × 2 ′ 9.8 ′13 2hu 14.42 ′ (1 - 0.789) （16）進口安放角 b1sh , b1hu ： b 1sh =12 ～18 取b1sh =15 b 1hu = 60 ～75 取b1hu = 65 （17）出口葉片包角 jex ： - 11 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 j ex = 156.59（ 100ns ) -0.43 =147.68 取 jex = 150 （18）輪緣螺線起點處圓弧半徑 R0 ： R0 =0.63 ns - 4.17 =0=68.44 則： R0 = 70mm （19）輪轂側(cè)葉片包角jhu ： jhu = 821.17 -1.42 n s =657.525 則 jhu =658 （20）側(cè)葉片包角jsh ： jsh = 652 -1.02 n s = 534.451 則 jsh =535 （21）葉輪曲面螺線 （a） a1 a2 曲面螺線： 公式： r = (1 ± bq )r0 z = (1 ± bq )z0 (z0 , r0 )為a1點坐標(115,130) 根據(jù)邊界條件，以 o￠點為坐標原點得 a1 a2 空間曲線方程為： r = 130（1 - 0.00163 θ） z = 1 1（51 - 0.0 0 1 6θ3） θ = 0 ～135 (θ =135 時, r =101.34 z = 86.34 ) - 12 -  （3.13） （3.14） （3.15） （3.16） 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 (b) a2 a3 空間曲線螺線: q a 2 和qa3 為兩端點所相應(yīng)的螺線轉(zhuǎn)角，在 a2 a3 上用一個點 p(z, r) 且轉(zhuǎn)角為q ， 則三者可相互建立起關(guān)系，且關(guān)系如下： Z = Z - Z z 2 - Z a3 (q - q ) a 2 a 2 qa 2 - qa3 D1 r = (R + ) - R 2 - (Z - Z s3 ) 2 2 以 o￠點為坐標原點得 a2 a3 空間曲線方程為： Z =1 1 .54 8- 0.2 1 q6 q = 1 3 5～5 3 5 r = 2 0 .62 4- 2 5 6 0-0Z 2 （c） a1b1 曲面螺線方程： Z =115 - q × 80 150 q = 0 ～ - 1 5 0 q r =130 + × 80 × tg12 150 （d） b1b2 曲面螺線方程： Z =169.23 - 0.172q q = -150 ～ - 100 r =146.81 - 4900 - (Z - 186.41) 2 （e） b2 b3 曲面螺線方程： r = 99.8[1 - 0.006q ] q = -100 ～86 Z =186.41[1 - 0.0 0 q6] （f） b3b4 曲面螺線方程： Z =150.85 - 0.184q q = 86 r = 229.31 - 48400 - (Z - 55) 2 ～5 2 0  （3.17） （3.18） （3.19） （3.20） （3.21） （3.22） - 13 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 表 3.1 輪緣側(cè)曲面螺線（部分）值 表 3.2 出口段螺線（部分）值 表 3.3 輪轂側(cè)曲面螺線（部分）值 - 14 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 （22）葉片螺線平面圖由上述結(jié)果，可繪制葉片螺線。 總有 16 軸面，其兩兩的夾角為 °。當 Z = 0 時，葉片在平面上的投影如圖： 圖 3.2 空間螺線在平面上的投影圖 （23）厚度計算 采用鑄造的方法，對于鑄鐵葉輪，最薄處應(yīng)該為 毫米。材料選用 MT-4，葉片 的厚度（ ）： S = KD H +1 （3.23） 2 m a x Z 5 ′ 0.26 ′ 131 +1 = 5.687 S = 6mm (上述式中，D2 max 為葉輪的外徑；K 為經(jīng)驗系數(shù)且可查的為 5；Z 為葉片的數(shù)量為 1；H 位揚程) 3.1.2 背葉片的設(shè)計 被葉片的幾何參數(shù)正是由它的減壓的程度所決定的。其減壓后所剩余的壓頭 H SR 可 由下列公式求出： - 15 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 H SR = H d - 1 ( n ) 2 [(D 2 2 max - D 2 R ) + ( S 2 + 2t ) 2 (D 2 R - D 2 S )] （3.24） S 2 286 1000 + t 因此： （ ）′13 - 1 ( 1450 )2[(262 -192 ) + ( 5 + 2 ′1 )2 ′ (192 - 82 )] H SR 286 1000 5 +1 H SR （ ） 減壓以后所剩的壓頭 ，則剩下的壓頭為 。 （上述式中， n 為轉(zhuǎn)速且為1450 r / min ； H d 為泵腔的壓頭的米數(shù)且 H 0 = 0.15H 、 H d = (1 + 0.15)H ； D2 max 為葉輪的外徑且 D2 max = 27cm ； S 2 為背葉片的寬度； DR 為背 葉片的外徑且 DR = D2 min = 19cm ； DS 為背葉片的內(nèi)徑； t 為渦室與背葉片之間的間隙） 3.2 泵軸的設(shè)計 （1）P2 為泵軸的功率、T2 為轉(zhuǎn)矩、n2 為轉(zhuǎn)速 P2 = 6.33kw ， n2 = 1450 r / min ，T2 = 445.14 N × mm （2）確定軸的最小直徑 由 d 3 C × 3 Pn 可得出。 45 鋼作為材料，并調(diào)質(zhì)處理。 取 C = 112 ，則： d3 3112′ 3 6.33 = 30.5mm （3.25） 1450 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 Tca = K A ×T2 ，取 K A =1.05 。 Tca = K A ×T3 =1.1′ 451.41 = 496.6N × m 型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 630 N / m 。半聯(lián)軸器的孔徑為 32mm ，取 d1 = 32mm ，長度為 L = 62mm ，與軸配合的長度 L1 = 60mm 。 （3）軸各段直徑和長度 （a）軸段的左端需制作出軸肩來滿足定位的要求，h > 0.07d ，h = 3 則 d2 = 40mm 、 - 16 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 L2 = 37mm 。 (b)選用深溝球軸承。根據(jù) d2 = 40mm ，選取 0 基本游隙組，6308 的標準精度， d ′ D ′T = 40mm ′ 80mm ′18 ， d2 = d4 = 40mm ，因為還需要有檔油環(huán)，l4=73mm ，軸肩定位，軸肩的高度為 h > 0.07d ，取 h = 3.5 ，綜上，取 d4 = 48mm 。 (c)安裝葉輪處的軸的直徑 d5 = 35mm ；取 l5 = 138mm 。左端通過軸套進行定位，右 端使用軸肩定位。 （4）軸上零件的周向定位鍵： 聯(lián)接聯(lián)軸器 b ′ h ′ l = 10mm ′ 8mm ′ 70mm 聯(lián)接圓柱葉輪 b ′ h ′ l = 10mm ′ 8mm ′ 90mm 3.3 壓水室的設(shè)計 3.3.1 渦形體各個斷面面積中的平均速度 v3 v3 = k3 2gh (3.26) ns ，則 ； H = 15m v ，取 v 。 3 3 隔舌安放角為ψ °，6 個斷面，各處的流量為： q = a Q = 20 360 (3.27) F = j f j1 (3.28) 3.3.2 舌角 a3 atg -1 vm3 a3 a2 vu 2 (3.29) - 17 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 gH t vu 2 = u2 tg -1 vm3 = 38° a3 a2 vu 2 b3 ； b2 （渦形體的寬） 實際 b3 3.3.3 基圓直徑 D3 基圓直徑： D3 = (1.03 -1.08)D2 = 350 - 367.2mm 實際： D3 = 360 mm 3.3.4 葉片厚度的確定 x < 0.4 D1 200x < 0.4 x < 80 x D1 的數(shù)值越低越好，則 x = 20mm l = 90o b = 40o e = 20 e = 24 e = 20 70 s = d 1 + ctg 2 l cos 2 b Su = s = 4 = 5.2 cos b cos 40o - 18 -  (3.30) （3.31） （3.32） （3.33） （3.34） 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 Sm ' d = = d 1 + tg 2 b sin 2 l = (3.35) cosj Sr = Sm sin e = 1.8 mm (3.36) （上式中，e 為軸面流線與水平的夾角；Sm 為軸面的垂直方向上的厚度；Su 為圓周的厚度；Sr 為徑向上的厚度） 3.4 主要通用零部件的選擇 3.4.1 軸封結(jié)構(gòu)的選擇 S = (1.4 -1.8) = 10mm d （3.37） 當液體壓力 P ￡ 10MPa 時 H = (5 - 7)S = 60mm （3.38） h =（6 - 3）S = 60mm （3.39） b =（1 - 0..5）S = 8mm （3.40） d = (0.8 ~ 1.0)d ￠=9 mm （3.41） 取d = 7mm 3.4.2 軸承部件的選擇 滾動軸承的優(yōu)點：（1） 軸承磨損小 （2） 軸或轉(zhuǎn)子不會因軸承磨損而下沉過多（3） 間隙小，能保證軸的對中性（4） 維修方便（5） 互換性好（6） 啟動力矩?。?） 磨損系數(shù)小 滾動軸承的缺點： 擔負沖擊的能力較差容易產(chǎn)生噪音安裝要求比較高。 總之，滾動軸承在各種機械中廣泛被使用。 - 19 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 在設(shè)計中，對于軸承的要求是必須能夠承受住徑向和軸向力的同時施壓，所以向心推力軸承是最適合的，最終選定單列圓錐滾子軸承。 想要軸承能夠正常工作，必須保證軸承的潤滑。常規(guī)的情況下，被輸送的介質(zhì)在 0℃ 以下，轉(zhuǎn)速在 2900r/min 以下的泵，可以使用脂潤滑，此次設(shè)計的轉(zhuǎn)速為 ， 使用溫度為常溫，因此選用脂潤滑，并且選用鋰基潤滑脂 的 2 # 或 3 # 。 選擇 61309/P6 型號的深溝球軸承（GB276-64）。 尺寸：軸徑 d = 45mm，D =100mm，B = 25mm 安裝尺寸：D1 =54 mm，D3=90mm 重量：0.83kg 使用 型號的雙列向心球面球軸承（ ） 尺寸：軸徑 d = 45mm，D =100mm，B = 36mm 安裝尺寸：D1=55mm，D3=90mm 重量：1.25kg 3.4.3 聯(lián)軸器的選擇 由于直徑為 40mm 則使用用彈性套柱銷聯(lián)軸器，其各項參數(shù)為 L =112mm 、D =160mm 、A = 45mm ，重10.36kg 。 4 主要零件的強度計算 4.1 泵體的強度計算 渦室在離心泵中，是一個比較大的零件，并且要受到液體的巨大壓力。因此，它必須具有足夠的剛度與強度。 S = S Q × H （4.1） cg H [s ] Scg = 1545 + 0.0084ns + 7.2 = 1545 + 0.0084 ′115.244 + 7.2 =21.57 ns 115.244 S= 21.57 ′ 90 / 3600 ′ 15 =0.58cm 13 200 選用 MT - 4 ，壁厚為 8mm - 20 - 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 （上述式中，[s ] 為許用應(yīng)力， S 為渦室的厚度； Scg 為渦室的當量壁厚） 4.2 葉輪強度計算 4.2.1 蓋板強度計算 蓋板所受力越大，該部位的半徑就應(yīng)該越小。 d = 0.825 pu22 ￡ [d ] （4.2） é 2 2 2 ù d x = d2 eêr w1 (D2 - D1 )ú （4.3） ? 2[d ]′ 4 ? 式中：r 為材料的寬度；[d ]為許用應(yīng)力， 銅的 [d ]= ds ；ds 為材料的屈服極限； 3 - 4 選取 ZG1Cr13，ds = 392266 KPa。 d = 0.825′ 7800′18.92 = 2299 < [d ]= (130755 - 98066)kp a é 2 2 - 0.2 2 ) ù dx = 0.05′ 2.71828ê 7800′152 ′(0.248 ú ? 2 ′98066′ 4 ? 4.2.2 葉片厚度計算 s = AD H （4.4） Z 式中：H 為單級揚程；Z 為葉片數(shù)；D2 為葉片外徑；A 是系數(shù) S=5 ′0.248 ′ S = 5 ′ 15 = 3.4mm z S=4mm。 4.2.3 輪轂強