螺旋離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE】

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ABSTRACT. 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(guó)內(nèi)外研究形狀 . 3 2 總體設(shè)計(jì) . 5 2.1 設(shè)計(jì)要求 . 5 2.2 方案的確定 . 5 2.3 原動(dòng)機(jī)的選擇 . 6 2.4 水力設(shè)計(jì) . 7 3 主要零件的設(shè)計(jì)與選擇計(jì)算 . 8 3.1 葉輪設(shè)計(jì) . 8 3.2 泵軸的設(shè)計(jì) . 16 3.2 壓水室 的設(shè)計(jì) . 17 3.4 主要通用零部件的選擇 . 19 4 主要零件的強(qiáng)度計(jì)算 . 21 4.1 泵體的強(qiáng)度計(jì)算 . 21 4.2 葉輪強(qiáng)度計(jì)算 . 21 4.3 泵軸的強(qiáng)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(xiàn) . 30 附錄 1：外文 原文 . 32 附錄 2：外文 翻譯 . 36 致謝 . 40 I 摘 要 螺旋離心泵在國(guó)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(guó)民 經(jīng)濟(jì)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(duì)葉輪等重要部分進(jìn)行了水力設(shè)計(jì)。整篇文章 始于結(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)造，分別進(jìn)行了葉片、壓水室、進(jìn)水室的設(shè)計(jì)，重要零件的選擇以及 離心泵主要構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算。設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮實(shí)際生產(chǎn)使用中所可能出現(xiàn)的問(wèn)題， 后根據(jù)問(wèn)題對(duì)各零件的位置、形狀及結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。 本文設(shè)計(jì)的螺旋離心泵可以實(shí)現(xiàn)固液兩種狀態(tài)的流體的運(yùn)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(diǎn) ，可以廣泛運(yùn)用到現(xiàn)代化生產(chǎn)中去。 首先， 通過(guò)對(duì) 螺旋離心 泵 的現(xiàn)況及類型原 理進(jìn)行了分析并 擬定設(shè)計(jì)方案 ；接著，對(duì)主要零件包括 ，葉輪、泵殼、 泵軸和 通用件 等 進(jìn)行了設(shè)計(jì)與選擇計(jì)算；然后，對(duì)主要零部件的強(qiáng)度進(jìn)行了校核；最后， 繪制系統(tǒng) 2D 裝配圖和主要零件圖 并 進(jìn)行 3D 造型設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 固液兩相流體 ;螺旋離心泵 ;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ;葉輪 II 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 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 1 - 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(shí)現(xiàn)真正意 義上的不堵塞 ， 是一種 不會(huì) 堵塞 的 泵 。 所以其應(yīng)用范圍之廣泛，有著重要的研究?jī)r(jià)值及 意義。 一般的無(wú)堵塞離心泵在運(yùn)輸纖維狀的物質(zhì)時(shí)，纖維狀的物質(zhì)常常會(huì)因?yàn)楦街谌~輪 的葉片上而導(dǎo)致阻塞，造成運(yùn)輸故障。 而螺旋離心泵 因?yàn)橛新菪?形狀的 葉輪 則不 會(huì)有 這 一 情況 ， 這樣的 葉輪會(huì)使各種 輸送物避免 在進(jìn)出口造成堵塞 并且 順利通過(guò)， 從而 避免了 許多機(jī)械故障。 另外，螺旋離心泵在輸送 固體物質(zhì) 時(shí)，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(lái)的物理狀態(tài)，又可以 有效的保護(hù)其內(nèi)部不因?yàn)楦鞣N物質(zhì)的撞擊而遭到破壞。能夠低成本平穩(wěn)運(yùn)行、擁有高自 吸能力、無(wú)過(guò)載區(qū)域及有著小巧的結(jié)構(gòu)。 因?yàn)樯a(chǎn)要求的增高，泵的運(yùn)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(wú)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(yùn)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(kāi)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(dòng)。 螺旋離心泵的設(shè)計(jì)生產(chǎn)在我國(guó) 開(kāi)始 較晚，與歐洲等國(guó)家 相比有一些距離 。我國(guó)第一 臺(tái)螺旋離心泵 LLB 型螺旋離心泵直到上世紀(jì)八十年代才完成制作 。即使如此，經(jīng)過(guò)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(yùn)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(diǎn)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(jìn)入 吸入室 中的 輸送物沿路徑送入離心的部門 ， 最后再進(jìn)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(diǎn)，比如：螺旋離心泵的效率相對(duì)其他的要高、 腐蝕沒(méi)有那么嚴(yán)重所以他的使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)、對(duì)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(hù)介質(zhì)的各項(xiàng)性能不被破壞等等。 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 2 - 圖 1.1 螺旋離心泵結(jié)構(gòu) 螺旋離心泵的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 無(wú)堵塞性能好； （ 2） 無(wú)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(guò)流部件壽命長(zhǎng)； （ 9） 理想的抗噪特性。 特性 ： （ 1） 無(wú)堵塞性能 （ 2） 柔和輸送介質(zhì)： 這一優(yōu)點(diǎn)適用在以下領(lǐng)域： 運(yùn)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(huì)被擰絞或纏繞。 （ 3） 運(yùn)行曲線 較為完美 ： 功率曲線平穩(wěn)，整個(gè)泵沒(méi)有超過(guò)載荷的地方；轉(zhuǎn)速很快， 體積較??；效率較高，其運(yùn)行所需要的花費(fèi)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(guò)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(jìn)葉輪中。并且吸水室有三 種不同的形式。 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 3 - 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(gè)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(lái)，使其進(jìn)入排出的管道。 泵的類型： （ 1） 積式泵 （ 2） 葉片式泵（動(dòng)力式泵） （ 3） 其它類型泵 1.3 國(guó)內(nèi) 與國(guó) 外 的 研究 現(xiàn) 狀 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 總體來(lái)看 ， 對(duì)比 國(guó)內(nèi) ， 國(guó)外對(duì)螺旋離心泵的研究 ， 很明顯國(guó)外對(duì)其的研究開(kāi)始的較 早 ， 相關(guān) 成果 較多 。 從相關(guān)各類文獻(xiàn)資料及相關(guān)報(bào)道可以看出，日本及歐美地區(qū)對(duì)于螺 旋離心泵的研究較多，并進(jìn)行了各種各樣大量的實(shí)驗(yàn)。所形成的研究體系較為健全，對(duì) 螺旋離心泵的各項(xiàng)指標(biāo)均有研究。相比之下，國(guó)內(nèi)所做的研究較少，體系不夠完整。但 通過(guò)近幾年的眾多學(xué)者的研究，國(guó)內(nèi)對(duì)螺旋離心泵的研究逐步加深，可見(jiàn)其逐步追趕上 了其他發(fā)達(dá)國(guó)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(duì)其進(jìn)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(duì)內(nèi)部 流動(dòng)進(jìn)行了三維的 計(jì)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(wèn)題被 韓海、田中等人 加以考慮 ， 他們對(duì)蝸 殼與葉輪的內(nèi)部的流動(dòng)通過(guò)有限體積的方法進(jìn)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(shí)際結(jié)果更為 相同 。 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 將近 21 世紀(jì)的時(shí)候，國(guó)內(nèi)才對(duì)螺旋離心泵開(kāi)展了研究工作，相比其他國(guó)家，其研 究時(shí)間較短，任務(wù)較重 。 郭天恩等針對(duì)同樣型號(hào)的螺旋離心泵的可通行及各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得 出了對(duì)該型號(hào)的螺旋離心泵的改進(jìn)措施以及優(yōu)缺點(diǎn)。 趙天成等人為固體與液體同時(shí)流動(dòng) 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(shí)流動(dòng)的物質(zhì)的泵 在最經(jīng)濟(jì)的情況下的最佳濃度范圍。 榮生與 關(guān)醒凡 對(duì)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(jì)做出了巨大的貢獻(xiàn)，方便了設(shè)計(jì)研究。 不但如此，他們還用 其他 的方法來(lái)對(duì)葉輪進(jìn)行 設(shè)計(jì)，大大幫助了產(chǎn)品的 設(shè)計(jì)；陳宏勛與 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 4 - 朱榮生認(rèn)為與 一般的 離心泵一樣， 葉輪是整個(gè)設(shè)計(jì)的最重要的部分 ， 并且設(shè)計(jì)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(duì)其進(jìn) 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(duì) 國(guó)外的相關(guān)研究情況與他們所做出的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行了介紹， 設(shè)計(jì)出了實(shí)用的方法 ； 陳仰 吾 通過(guò)對(duì) 80LLW 型的螺旋離心泵吸水室，排水室等多部位的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)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(dòng)特征。 王家斌等人 對(duì)該種泵如何實(shí)現(xiàn)靜 平衡進(jìn)行 了介紹，通過(guò)實(shí)踐也證明了在哪種階段實(shí)用該方法最為簡(jiǎn)單有效。 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 5 - 2 總體設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)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(yáng)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(jì)上以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的 IS 泵為基型 （ 2） 采用單級(jí)單吸懸臂臥式結(jié)構(gòu)； （ 3） 葉片為空間對(duì)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(zhǎng)其的使用期限。 軸封 填料 型 ，因?yàn)槠渚哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)： （ 1） 維修方便 （ 2） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)：需要配備 軸封水 和供應(yīng)該物質(zhì)的 泵。 傳動(dòng) 組成包括： 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 6 - （ 1） 托架 （ 2） 軸承組件 傳動(dòng)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(lái)密封，并且安裝 密封圈來(lái)防止各種污染物進(jìn)入軸承中，采用干油來(lái)潤(rùn)滑，通過(guò)多項(xiàng)措施來(lái)保證軸承的安 全運(yùn)行以及較長(zhǎng)的使用壽命。 2.3 原動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù) 生活中的使用要求 ， 因?yàn)?螺旋離心泵在實(shí)際生產(chǎn)使用中常常 需要 在戶外進(jìn)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(jī) 。 轉(zhuǎn)速 為 min/2200 rn ， 泵 的轉(zhuǎn)速為 min/r1450n ， 所以 傳動(dòng) 比為 52.11450/2200/ nn 。 泵輸出功率： 367 mmQHSNe （ 2.1） = 367 15901065.2 3 = KW5.7 泵輸入功率 : eNN （ 2.2） = 65.05.7 KW54.11 柴油機(jī)功率： 10 NN （ 2.3） = 96.054.11 KW02.12 （上面各式中， mS 為介質(zhì)密度 ； Hm 為揚(yáng)程 ； Q 為流量； 為泵的效率 ； 1 為 V 帶的傳 動(dòng)效率） 綜上所述： 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 7 - 選擇柴油機(jī) 轉(zhuǎn)速為 min/2200rn 功率為 KW12 2.4 水力設(shè)計(jì) 比轉(zhuǎn)數(shù)： 43 65.3 H Qnn s （ 2.4） 故： 244.115 13 3600/90145065.3 43 sn 沉降層速度： )1(2 sgDFv LSB （ 2.5） = )165.2(1.08.9238.1 2.84m/s 入口速度： 21 05.014.3 90 AQv （ 2.6） 2.83m/s 出口速度： )/(83.212 smvv SBvvv 21 因此 此設(shè)計(jì)部分 滿足要求。 進(jìn)口直徑： mmDS 125 (標(biāo)準(zhǔn) ) 出口直徑： mmDd 80 （標(biāo)準(zhǔn)） (上面各式中， Q 為流量； n 為轉(zhuǎn)速 ； H 為揚(yáng)程 ； ) 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 8 - 3 零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1 葉輪設(shè)計(jì) 目前渣漿泵葉輪葉片型線設(shè)計(jì)中，比較廣泛地采用對(duì)數(shù)螺旋線。本次的葉輪設(shè)計(jì)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(fù)壓面空間曲線方程為依據(jù) 進(jìn)行的設(shè)計(jì)，葉輪葉片型線為對(duì)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 max2D ： max2D = qs Dnk 1 6 8.0)100/( （ 3.1） 025.0 1450360090/ 33 nQD q 5.1210k max2D = m2 9 8.02 3 8.00 2 5.0)1 0 0/2 4 4.1 1 5( 1 6 8.0 k 則 mm260max2 D 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 9 - （ 2） 出口寬度 2b ： 2b qs Dn 53.0)100(3 = mm86.80025.0)100 244.115(3 53.0 則 mm802 b （ 3） 出口直徑 1D ： （ 3.2） 又 知 ： 5.65.31 K 1D m161.0736.0 145 0360 09031 K 則 1D mm80 （ 4） 輪轂直徑 hd ： 07.096.19d 3 mm28n （ 3.3） （ 5） 軸向長(zhǎng)度 L： m a x2)10023.024.1( rn s = 130100244.11523.041.2 ）（ mm66.159 （ 3.4） 則 mm195L （ 6） 輪緣側(cè)圓弧半徑 1R ： 1R 52.28+0.91 sn （ 3.5） 則 ： 1R mm160 （ 7） 輪轂側(cè)圓弧半徑 2R ： 2R 29.14.73 sn =222.1 （ 3.6） 則 2R mm220 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 10 - （ 8） 輪轂側(cè)圓弧半徑 3R ： 3R mm9060 則 3R mm70 （ 9） 輪緣側(cè)葉片傾角 1 ： 1 sn （ 3.7） 1 =45.53 則 1 = 45 （ 10） 輪轂側(cè)葉片傾角 2 ： 2 =57.1-0.1 sn =45.59 （ 3.8） 則 2 = 45 （ 11） 出口傾角 3 ： 3 =7.79 03.24ln sn =7.79 03.24244.115ln =12.96 （ 3.9） 則 3 13 （ 12） 出口最小直徑 min2D ： min2D = 32max2 2 tgbD =189.46 （ 3.10） 則 min2D =190mm （ 13） 各段軸向長(zhǎng)度 41 LL ： L1=（ 0.05 0.08） L=7.7515.6（作圖在范圍內(nèi)） 取 L1=8.59（ mm） L2=（ 0.2 0.4） L=39 78 取 2L =60（ mm） L3 =（ 0.6 0.8） L=117156 取 L3=140（ mm） 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 11 - （ 14） 側(cè)葉片出口安放角 sh2 ： sh2 = )1( 2 21 shsh m Ku Vtg （ 3.11） gHKV mm 222 04938.0)100(048.0 2.0 2 sm nK 60/145026014.360/m a x22 nDu sh 8055.0)100(826.0 177.0 s sh nK 則 )8055.01(7297.19 138.9204938.012 tgsh =11.60 （ 15） 側(cè)葉片出口安放角 hu2 ： hu2 = )1( 2 21 huhu m Ku Vtg （ 3.12） 60min2 2 nDu uh = 60 14 5019 014.3 164.0)100(848.0 s hu nK 則 ： )789.01(42.14 138.9204938.012 tghu （ 16） 進(jìn)口安放角 hush 11 , ： 151812 11 shsh 取 657560 11 huhu 取 （ 17） 出口葉片包角 ex ： 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 12 - ex 156.59 （ 43.0)100sn =147.68 （ 3.13） 取 ex 150 （ 18） 輪緣螺線起點(diǎn)處圓弧半徑 0R ： 0R =0.63 17.4sn =0=68.44 則 ： 0R mm70 （ 19） 輪轂側(cè)葉片包角 hu ： hu 42.117.821 sn =657.525 （ 3.14） 則 hu =658 （ 20） 側(cè)葉片包角 sh ： sh = 02.1652 sn 451.534 （ 3.15） 則 sh =535 （ 21） 葉輪曲面螺線 （ a） 21aa 曲面螺線： 公式： 0 0)1( )1( zbz rbr （ 3.16） )1 3 0,1 1 5(),( 100 點(diǎn)坐標(biāo)為 arz 根據(jù)邊界條件，以 點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)得o 21aa 空間曲線方程為： ）（ 0 0 1 6 3.011 3 0r ）（ 0 0 1 6 3.011 1 5z = 1350 ( = 34.101,135 r時(shí) 34.86z ) 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 13 - (b) 32aa 空間曲線螺線 : 2a 和 3a 為兩端點(diǎn)所相應(yīng)的螺線轉(zhuǎn)角 ， 在 32aa 上用一個(gè)點(diǎn) ),( rzp 且轉(zhuǎn)角為 ， 則三者可相互建立起關(guān)系 ， 且關(guān)系如下 ： 2 3 21 2 32 32 2 )()2( )( s a aa az a ZZRDRr ZZZZ （ 3.17） 以 點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)得o 32aa 空間曲線方程為： 22560024.206 216.048.115 Zr Z 535135 （ 3.18） （ c） 11ba 曲面螺線方程： 1280 15 013 0 8015 011 5 tgr Z 1500 （ 3.19） （ d） 21bb 曲面螺線方程： 2)41.186(490 081.146 172.023.169 Zr Z 100150 （ 3.20） （ e） 32bb 曲面螺線方程： 006.0141.186 006.018.99 Zr 86100 （ 3.21） （ f） 43bb 曲面螺線方程： 2)55(4840031.229 184.085.150 Zr Z 52086 （ 3.22） 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 14 - 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 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 15 - （ 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(dāng) 0Z 時(shí) ， 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(jì)算 采用鑄造的方法，對(duì)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 （ ） ： 1 m a x2 ZHKDS （ 3.23） 687.51 11326.05 mm6S (上述式中， max2D 為葉輪的外徑 ； K 為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)且可查的為 5； Z 為葉片的數(shù)量為 1； H 位揚(yáng)程 ) 3.1.2 背葉片的設(shè)計(jì) 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 SRH 可 由下列公式求出： 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 16 - SRH = )()2()()10 00(286 1 222 2 22m a x222 SRRd DDtS tSDDnH （ 3.24） 因此 ： SRH （ ） )819()15 125()1926()10001450(286113 222222 SRH （ ） 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 min/r1450 ； dH 為泵腔的壓頭的米數(shù)且 HH 15.00 、 HH d )15.01( ； max2D 為葉輪的外徑且 max2D cm27 ； 2S 為背葉片的寬度 ； RD 為背 葉片的外徑且 RD cmD 19min2 ； SD 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(jì) （ 1） P2為泵軸的功率、 T2為轉(zhuǎn)矩、 n2為轉(zhuǎn)速 kwP 33.62 ， min/14502 rn ， mmNT 14.4452 （ 2）確定軸的最小直徑 由 3 PdC n 可得出 。 45 鋼 作為材料 ， 并 調(diào)質(zhì)處理 。 取 112C ， 則 ： mmd 5.30145033.6112 33 （ 3.25） 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 2TKT Aca ，取 05.1AK 。 mNTKT Aca 6.4 9 641.4 5 11.13 型彈性套柱銷聯(lián)軸器 ， 其 公稱轉(zhuǎn)矩為 m/630N 。半聯(lián)軸器的孔徑為 mm32 ， 取 mmd 321 ，長(zhǎng)度為 mmL 62 ，與軸配合的長(zhǎng)度 mmL 601 。 （ 3）軸各段直徑和長(zhǎng)度 （ a）軸段 的 左端需制 作 出軸肩來(lái)滿足定位的要求 ， dh 07.0 ， 3h 則 mmd 402 、 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 17 - mmL 372 。 (b)選用深溝球軸承。根據(jù) mmd 402 ，選取 0 基本游隙組， 6308 的標(biāo)準(zhǔn)精度 ， 188040 mmmmTDd ， mmdd 4042 ， 因?yàn)檫€需要有 檔油環(huán) ， l4=73mm ， 軸肩定位 ，軸肩 的 高度 為 dh 07.0 ，取 5.3h ， 綜上 ，取 mmd 484 。 (c)安裝 葉輪 處的軸的直徑 mmd 355 ；取 mml 1385 。 左端通過(guò)軸套進(jìn)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 mmmmmmlhb 70810 聯(lián)接圓柱 葉輪 mmmmmmlhb 90810 3.3 壓水室 的 設(shè)計(jì) 3.3.1 渦形體各 個(gè) 斷面面積 中 的平均速度 3v ghkv 233 (3.26) sn ，則 ； m15H 3v ，取 3v 。 隔舌安放角 為 ， 6 個(gè)斷面，各處的流量為： 20360 Qq (3.27) 1 F (3.28) 3.3.2舌角 3a 3a 2a 231a umvvtg (3.29) 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 18 - 2uv = 2u gHt (3.30) 3a 2a 38231 umvvtg 3b ； 2b （渦 形體的寬 ） （ 3.31） 實(shí)際 3b 3.3.3 基圓直徑 3D 基圓直徑： 3D = mm2.367-350)08.103.1( 2 D （ 3.32） 實(shí)際： mm3603 D 3.3.4葉片厚度的確定 80 4.0200 4.0 1 x x D x 1D x 的數(shù)值越低越好 ，則 mmx 20 20 40 90 o o 7024 20 22 c os1 ctgs （ 3.33） 2.540c os 4c os ou sS （ 3.34） 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 19 - 22 s i n1c os tgS m (3.35) sinmr SS 1.8 mm (3.36) （上式中， 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 mm10)8.14.1( dS （ 3.37） 當(dāng)液體壓力 a10MPP 時(shí) mm60)75( SH （ 3.38） mmS 603-6h ）（ （ 3.39） mm85.01b S）（ （ 3.40） (0.8 1.0)dd = =9 mm （ 3.41） 取 mm7 3.4.2 軸承部件的選擇 滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 軸承磨損小 （ 2） 軸或轉(zhuǎn)子不會(huì)因軸承磨損而下沉過(guò)多 （ 3） 間隙小，能保證軸的對(duì)中性 （ 4） 維修方便 （ 5） 互換性好 （ 6） 啟動(dòng)力矩小 （ 7） 磨損系數(shù)小 滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)： 擔(dān)負(fù)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(dòng)軸承 在各種機(jī)械中廣泛 被 使用。 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 20 - 在設(shè)計(jì)中，對(duì)于軸承的要求是必須能夠承受住 徑向和軸向 力的同時(shí)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(rùn)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(rùn)滑，此次設(shè)計(jì) 的 轉(zhuǎn)速為 ， 使用溫度為常溫，因此選用 脂潤(rùn)滑， 并且 選用鋰基潤(rùn)滑脂 的 2# 或 3# 。 選擇 61309/P6 型號(hào)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(hào)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(xiàng)參數(shù)為 4 5 m mA1 6 0 m mD1 1 2 m mL 、 ，重 10.36kg 。 4 主要零件的強(qiáng)度計(jì)算 4.1 泵體的強(qiáng)度計(jì)算 渦室 在離心泵中，是一個(gè)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(qiáng)度。 HHQSS cg （ 4.1） cgS = 2.7008 4.0154 5 s s nn = 2.7244.1150084.0244.1151545 =21.57 S= 20015133600/9057.21 =0.58cm 選用 4-MT ，壁厚 為 8mm 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 21 - （上述式中， 為許用應(yīng)力 ， S 為渦室的厚度 ； cgS 為渦室的當(dāng)量壁厚 ） 4.2 葉輪強(qiáng)度計(jì)算 4.2.1 蓋板強(qiáng)度計(jì)算 蓋板 所受力越大， 該部位的 半徑就 應(yīng)該 越小。 22825.0 pud （ 4.2） 42 2122212 DDex （ 4.3） 式中： 為材料的寬度； 為許用應(yīng)力， 銅的 43 s ； s 為材料的屈服極限； 選取 ZG1Cr13， 392266s KPa。 akp)98066130755(22999.187800825.0 2 498 06 62 2.0248.015278 0071 82 8.205.0 222x 4.2.2 葉片厚度計(jì)算 ZHADs （ 4.4） 式中： H 為單級(jí)揚(yáng)程； Z 為葉片數(shù)； D2 為葉片外徑； A 是系數(shù) S=5 0.248 mm4.3155 zS S=4mm。 4.2.3 輪轂強(qiáng)度計(jì)算 ih gk HDDF )(4 1 （ 4.5） CDED （ 4.6） 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 22 - 式中： E 為彈性模數(shù)，鑄鐵 E= 6103.1 ，鑄銅 E= 61075.1 ，銅 E= 6101.1 ； 3756.3696)601450284.0(8.9 0078.01010 24224 ugr m MPa 因 故在 1450n 時(shí)葉輪蓋板是安全的。 014.0661075.1 37 6 sDED mm D min 4.3 泵軸的強(qiáng)度校核 4.3.1 泵軸的強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)量彎矩 dxM 2 aMMM dx （ 4.7） 一般情況下 61.057.0a 。故 6.0a 。 1.372 aMM dx （ 4.8） 4071.0 3 dMd dx mm （ 4.9） 得軸符合安全 4.3.2 泵軸的剛度校核 細(xì)長(zhǎng)比： 5.10.1/ ld 35.1/ ld 。 聯(lián)軸器 ： mmDLmmd 130mm112,40 ， 螺栓有 4n 個(gè)，重 kg29.7m ，直徑 10M ， L0=229mm，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 043.0 。 4.4 鍵的校核 4.4.1 鍵的選擇 mNM /88.47 （ 4.10） mmd 40 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 23 - 鍵： 812hb 深度： 鍵 mm50l ， 轂 2.001 3.3 t ， 軸 2.000.5 t 4.4.2 鍵聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 剪切應(yīng)力： 3395.0 dblM N m （ 4.11） 安全 擠壓應(yīng)力 119725.0 dblMp N m （ 4.12） 可用的 擠壓應(yīng)力 mNp /16001500 pp ，安全 。 剪切應(yīng)力 ： dblM 5.0 （ 4.13） 45 號(hào)鋼的鍵取 =600N m。 擠壓應(yīng)力 pdhlM 25.0 （ 4.14） p =1500-1600 N m。 4.5 軸承的校核 m i n/43 00,8.0,4.1 42.0,1092,102.75 00 33 rNYY eNCNC orr NFFF NFFF BYBXrB AYAXrA 615414455 2.1 4 8 62347.1 4 6 7 2222 2222 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 24 - 圖 4.1 受力分析圖 附加軸向力： NYFF NYFF rB SB rA SA 7.2 198.2 2.6 152 5 318.2 2.1 48 62 軸承軸向力： SAFN 7.2540FF 2350NF SB 故軸承 A 被壓緊， NFFF NFF SBSA 7.254053121 6.14.0.7.12.1 4 8 6 7.2 5 4 0 6.14.0.86.02.615531 2 1 AA rA BB rB YXeFF YXeFF 查表得 df =1.2 當(dāng)量動(dòng)載荷： NFYFXfP NFYFXfP BrBBdB ArAAdA 4311)7.25406.16154.0(2.1)( 1541)5316.12.10864.0(2.1)( 21 軸承壽命： hPCnL Brh 7.17 796)43 11 102.738.0(14 5016 670)(16 670 310 工作年限為 年2.68360 7.17796 。 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 25 - 5 三維建模 三維建模采用 pro-e 軟件進(jìn)行三維制圖。 pro-e 采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖 繪制、零件制作、 裝配設(shè)計(jì) 、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要 行 選擇使用。 以下為泵體主要部分： 圖 5.1 泵體 圖 5.2 吸水室 圖 5.3 懸架 圖 5.4 泵蓋 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 26 - 圖 5.5 端蓋 圖 5.6 機(jī)械密封 以下為對(duì)整個(gè)泵的三維建模： 圖 5.6 裝配圖 以下為各種連接件： 圖 5.7 M20 圖 5.8 M12 35 圖 5.10 M12 25 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 27 - 圖 5.11 M10 10 圖 5.12 M8 20 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 28 - 6 環(huán)保分析 隨著科技不斷地發(fā)展，生活水平雖然不斷改善，但環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越被更多地人所重 視，世界各國(guó)也為環(huán)保制定出越來(lái)越嚴(yán)格的法律及措施。環(huán)保性能已經(jīng)成為各個(gè)行業(yè)的 競(jìng)爭(zhēng)指標(biāo)之一。 螺旋離心泵離心泵的工作壽命較其他種類的泵來(lái)說(shuō)要長(zhǎng)許多， 采用可調(diào)耐磨內(nèi)襯 :在 磨損嚴(yán)重的應(yīng)用情況下是一種理想選擇，當(dāng)發(fā)生磨損之后，只需更換一個(gè)內(nèi)襯即可，無(wú) 須更換整個(gè)外殼不但經(jīng)濟(jì)方便 ， 而且大大減低了更換率 。 螺線離心泵在工作中會(huì)產(chǎn)生一定的噪音，但相對(duì)其他形式的泵來(lái)說(shuō)，噪音相對(duì)較小。 但為了進(jìn)一步的減少噪音的大小，在使用前應(yīng)該 檢查各個(gè)零件是否安裝正確 ， 有無(wú)偏移 。 并且檢查好連接件是否擰緊 ， 然后再開(kāi)始運(yùn)作 ， 這樣能在一定的程度上減少噪音的大小 。 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 29 - 總 結(jié) “ 螺旋離心泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ” 介紹了一種高效、實(shí)用的設(shè)計(jì)方法。它采用實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng) 運(yùn)行性能指標(biāo)都優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)公式，本次設(shè)計(jì)我采用了勞學(xué)蘇以及何希杰提出 的螺旋離心泵葉輪葉片工作面和負(fù)壓面空間 曲線方程為依據(jù)的設(shè)計(jì)方法，葉輪葉片型線 為對(duì)數(shù)螺旋線。從而為設(shè)計(jì)性能優(yōu)秀的螺旋離心泵提供了保障。主要方案： 在本次的螺旋離心泵設(shè)計(jì)中， 整體結(jié)構(gòu)采用單級(jí)單吸懸臂臥式結(jié)構(gòu)，葉片采用空間 對(duì)數(shù)螺旋線的線型，葉輪為裝有三維螺旋葉片的葉輪。并 分別對(duì)葉輪、泵軸、壓水室、 主要的通用零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì) 與選擇計(jì)算，并且對(duì)主要零件進(jìn)行了強(qiáng)度的校核。完成了 整體裝配圖與各個(gè)部件的 cad圖以及用 pro-e繪制的三維圖。 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 30 - 參 考 文 獻(xiàn) 1 丁成偉 .離心泵與軸流泵原理與水力設(shè)計(jì) M.北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ,1981. 2趙天成 ,郭自杰 .固液兩相流泵設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究 J . 排灌機(jī)械 ,1997,16(4):1518. 3郭曉民 , 賈宗漠 . 渣漿泵設(shè)計(jì)方法的研究總結(jié) J . 流體機(jī)械 ,1996, 15(1):1518. 4(波 ) J.Remisz .渣漿泵的性能換算和設(shè)計(jì) J.水泵技術(shù) ,1985,15(4):2024. 5 (西德 ) A.Kartzer.污水和磨蝕性液體用離心泵設(shè)計(jì)和選用的若干問(wèn)題 J.水泵術(shù) , 19 85,22(1):2529. 6 戎國(guó)平 ,施衛(wèi)東 .WF與 WN型污水泵的水力設(shè)計(jì) J.排灌機(jī)械 , 1999, 24(1):3539. 7張玉新 .低比轉(zhuǎn)速離心式渣漿泵的無(wú)過(guò)載設(shè)計(jì)方法 J.流體機(jī)械 ,1999,18(4):1418. 8劉彥春 ,低比速渣漿泵設(shè)計(jì)實(shí)踐 J.水泵技術(shù) ,1999,34(5):710. 9蔡保元 .離心泵的 “ 兩相流 ” 理論及其設(shè)計(jì)原理 J.科學(xué)通報(bào) ,1983， 2（ 8） :498502. 10蔡保元 .按兩相流設(shè)計(jì)的雜質(zhì)泵性能的特點(diǎn) J.水泵技術(shù) ,1986 ,32 ( 2 ):1418. 11A.J.斯捷潘諾夫 . 離心泵和軸流泵 M. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , 1980. 12何希杰，勞學(xué)蘇 .螺旋離心泵的原理與設(shè)計(jì)方法 D.石家莊：石家莊雜質(zhì)泵研究所， 1997. 13M Stahle, D. Jackson. the Development of a Screw Centrifugal Pump For Handling Delicate SolidsJ. Word Pumps， 1982: 185192 14Alesander S. Roudnev. Some aspects of slurry pump designJ. World pumps,1999,1999(389):5861. 16Yoshiro lwai, Kazuyuki Nambu. Slurry wear properties of pump lining materialsJ. Wear, 1997, 210(1-2):211-219. 18Craig I.Walkr, Greg C.Bodkin. Empirical wear relationships for centrifugal pumps, Part 1 :side-linkersJ. Wear, 2000, 242(1):140-146. 19 田愛(ài)民、許洪元等 .離心式渣漿泵葉輪的磨損規(guī)律研究 J.水泵技術(shù) ,1997,(6):710. 20 羅先武 .離心泵葉輪內(nèi)磨損規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究 D.北京 ： 清華大學(xué) ， 1996. 21 洪亮等 .渣漿泵材料的磨損試驗(yàn) J.水泵技術(shù) ,1999,(l):35. 22 楊建國(guó)等 .用導(dǎo)輪減輕固液兩相流對(duì)離心泵葉片的磨損研究 J.水泵技術(shù) , 2005 (5):3034. 23劉忠祥 .雜質(zhì)泵磨損機(jī)理的探討 J.水泵技術(shù) , 1981,(3):5560. 24王榮貴 .水力機(jī)械侵蝕機(jī)理與抗蝕 J.大電機(jī)技術(shù) ,1991,(3):98102. 25盧秉桓 .機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2007. 26濮良貴 .機(jī)械設(shè)計(jì)第九版 M.北京：高等教育出版社， 2013. 27勞學(xué)蘇 , 何希杰 . 螺旋離心泵的原理與設(shè)計(jì)方法 M. 水泵技術(shù) , 1997, 20(5): 6-13 28 厲浦江 . 螺旋不堵塞泵的設(shè)計(jì)方法 J. 流體機(jī)械 . 1995, 36(6): 20-24 29 許洪元 , 羅先武 . 磨料固液泵 M. 北京 : 清華大學(xué)出版社 , 2000. 30H . Tsukamoto, M. Uno, J. I. Asakura,J. Yoshida, X.M. Wang presussure distribution and flow visualization of solid-liquid two phase flow in a slurry pumps impellerJ. Pumps and fans proceedings of the 3rd international conference on pumps and fans ,1998:263273. 螺旋離心泵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 31 - 31B K Gandhi, S N Singh, V Seshadri. Improvements in the prediction of performance of centrifugal slurry pumps handling slurriesJ. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part A Journal of Power & Energy, ,2000, 214(5):47486. 32朱金曦 ,趙敬亭 .葉輪內(nèi)固體穎粒運(yùn)動(dòng)軌跡的分析計(jì)算 J.水泵技術(shù) ,1989,(3):1420. 33劉正英 .圓柱葉片中液固兩相流場(chǎng)求解的速度壓力校正法 J.排灌機(jī)械 .1998,(2):37 34王宏 ,王曾玻等 .水力機(jī)械轉(zhuǎn)輪內(nèi)固液兩相流的三維貼體數(shù)值模擬研究 J.水力發(fā)電報(bào) ,19 98,(3)4351 35趙敬亭 ,趙振海 .離心泵流道中固體顆粒的運(yùn)動(dòng) J.水泵技術(shù) ,1990,(1):16. 36朱榮生 ,關(guān)醒凡 ,黃道見(jiàn) .螺旋離心泵主要幾何參數(shù)的確定 J.流體機(jī)械 ,1996,21(6):2425 37謝俊 ,劉軍 .離散化技術(shù)在離心泵設(shè)計(jì)上的應(yīng)用 J.排灌機(jī)械， 2000.（ 1）： 1821 38謝慶生，離心泵葉輪 CAD系統(tǒng)中流道幾何模型的構(gòu)造 J. 貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) :自然科學(xué)版， 1999（ 5）： 5660 39韋章兵 ,付振英 .泵送煤水兩相流時(shí)泥漿泵的性能及通氣的影響 .流體機(jī)械 J, 2001,29 (4):912. 40Anonymous. Modern pump-design software systems offer an integrated process with fluid dynamicsJ. World pumps, 2001, 2001(417):5152. 41Sven Baumgarten, Thomas Muller. Computer aided impeller optimizationJ. World Pumps, 2000, 2000(402):2831. 42劉厚林 ,關(guān)醒凡 ,張立群 .系列泵水力設(shè)計(jì)軟件 PCA2000的特點(diǎn) J.排灌機(jī)械 ,2000, 18(3):3537. 43王德軍 .離心泵新一代 CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件 J.水泵技術(shù) ,1999,(1):2427. - 32 - 附錄 1：外文 翻譯 化工工業(yè)離心泵 作者 ： J.M.Coucson, J.F.Ricardson 出版日期（期刊號(hào)）： Chemical Engineering, 1995 出版單位： Butterworth-Heinemann Ltd 摘要 ： 離心泵是通過(guò)葉輪的旋轉(zhuǎn)把液體的內(nèi)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能的一種旋轉(zhuǎn)裝置。液體由吸入 口進(jìn)入蝸殼，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，液體呈放射狀加速?gòu)谋弥邢蛲廨敵?，這時(shí)葉輪附近 留出一個(gè)真空，不斷吸引更多的流體進(jìn)入泵的葉輪附近，這樣由葉輪的旋轉(zhuǎn)來(lái)完成液體 的進(jìn)出。這篇文章主要講述了關(guān)于離心泵的發(fā)展史，離心泵工作原理的分析，汽蝕的基 本原理和預(yù)防汽蝕的措施等的一系列問(wèn)題。從而幫助我們加深對(duì)離心泵的理解。 關(guān)鍵詞：離心泵 介紹 工作原理 汽蝕 汽蝕原理 預(yù)防措施 1.介紹 泵的提出，最先是用于轉(zhuǎn)移或壓縮液體和氣體的設(shè)備。在所有 泵中，我們一步步采 取措施來(lái)防止氣蝕，氣蝕將減少流量并且破壞泵的結(jié)構(gòu)。用來(lái)處理氣體和蒸汽的泵稱為 氣體壓縮機(jī)，研究流體的運(yùn)動(dòng)的科學(xué)稱為流體力學(xué)。 水泵是用管子連接的機(jī)械把水從一個(gè)地方傳到另一個(gè)地方。水泵的操作壓力從一磅 到一萬(wàn)磅每平方英尺。日常生活中，泵是很多見(jiàn)的，有用于在魚(yú)池和噴泉使水循環(huán)和向 水中充氣的電泵，還有用于從住宅處把水引走的污水泵。 離心泵的早期形式 -螺桿泵，是通過(guò)一個(gè)管子連接一根螺桿組成的，它是利用螺 桿的旋轉(zhuǎn)把水提升上去。螺旋泵經(jīng)常用在污水處理廠中，因?yàn)樗鼈兛梢赃\(yùn)輸大量的水， 而不會(huì)因?yàn)樗槠氯?。在遠(yuǎn)古的中東，因?yàn)閷?duì)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行灌溉的需求，所以有一種強(qiáng)大 的動(dòng)力去推進(jìn)水泵的進(jìn)程。在這些區(qū)域里，早期的泵是為了將水一桶一桶的從水源或河 渠中提升到容器中。古希臘的發(fā)明家和數(shù)學(xué)家阿基米德被認(rèn)為是公元前 3世紀(jì)首先提出 螺旋泵的發(fā)明家。之后，古希臘發(fā)明家發(fā)明了第一個(gè)提水泵。在十七世紀(jì)末和十八世紀(jì) 初，英國(guó)的工程師 Thomas Savory，法國(guó)的物理學(xué)家 Denis Papin，和英國(guó)的鐵匠和發(fā)明 家 Tomas Newcomen,它們發(fā)明了用蒸汽驅(qū)動(dòng)活塞的水泵。蒸汽驅(qū)動(dòng)的水泵首先廣泛的被 應(yīng)用是在從煤礦往外輸水過(guò)程中?，F(xiàn)在離 心泵使用的例子，是來(lái)自于哥倫比亞河上使用 的大古利水壩。這個(gè)泵有超過(guò)灌溉一百萬(wàn)英畝的土地能力。 離心泵被認(rèn)為是旋轉(zhuǎn)泵，它有一個(gè)旋轉(zhuǎn)地葉輪，葉輪上有葉片，葉片是侵入液體中 的。液體也是由葉輪軸向進(jìn)入泵，并且旋轉(zhuǎn)的葉輪將液體甩向葉片根部。同時(shí)葉輪也給 液體一個(gè)較高的速度，這個(gè)速度通過(guò)泵的一個(gè)固定部件轉(zhuǎn)化成壓力。我們一般稱為擴(kuò)壓 器。在高壓泵里，很多葉輪可以被系列選用，并且在一個(gè)葉輪后有一個(gè)擴(kuò)壓器，也可能 - 33 - 含有導(dǎo)輪，可以逐漸的降低液體的速度。對(duì)于低壓泵來(lái)說(shuō)，擴(kuò)壓泵一般就是一個(gè)螺旋形 的通道，成為蝸殼，作用原理是攔截 面逐漸增加可以有效降低流體的速度。在泵工作前， 葉輪必須被灌注，也就是在泵啟動(dòng)時(shí)，葉輪必須被液體包圍。也可以通過(guò)在吸入線上放 另一個(gè)截止閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，截止閥在泵停止工作時(shí)是液體保留在泵內(nèi)。如果截止閥泄露了， 泵可以通過(guò)閥的入口，從外面的水源比如說(shuō)蓄水池來(lái)取水灌注。一般離心泵在排水線的 地方也有一個(gè)閥控制流體和壓力。對(duì)于小流量和高壓力來(lái)說(shuō)，葉輪作用很大部分是放射 狀的。對(duì)于高速流體和低壓排水壓力，泵中流體的方向可以近似于與軸的軸向平行，這 時(shí)泵有一個(gè)軸流。這時(shí)葉輪就近似于螺旋推進(jìn)器。從一種流動(dòng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種流動(dòng) 的狀態(tài)是漸 進(jìn)的，對(duì)于中間狀態(tài)，設(shè)備可稱為混流泵。 2.離心泵 離心泵是化工和石油工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種泵。它能輸送性能非常廣泛的液體和 固體含量高的懸浮液，像泥泥漿，可以用多種抗腐蝕材料建造。泵的整個(gè)外殼可用像聚 丙烯這樣的塑料來(lái)建造，或者用腐蝕襯里加工。由于它的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，可將其直接耦合到 電動(dòng)機(jī)上，由電動(dòng)機(jī)的規(guī)格大小決定流量高低。 在這樣的泵中，液體被吸入到旋轉(zhuǎn)葉輪的中心，通過(guò)離心作用向外流動(dòng)。由于高速 旋轉(zhuǎn)，液體在吸入口和因動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能的出口側(cè)獲得較高的動(dòng)能和壓力差。 葉輪由一系列弧形葉片組成，因此能使液體 的流動(dòng)盡可能平穩(wěn)。葉輪中葉片越多， 則液體的流動(dòng)方向越好控制，那么液體循環(huán)流動(dòng)時(shí)因波動(dòng)引起的損失就越少。在開(kāi)式葉 輪中，葉片被固定在中心輪轂上，而在閉式中葉片則是用兩塊鋼板支撐以減少漏液。由 此可以看出，在很大程度上，葉片末端的角度決定了泵的工作特性。 流體通常在軸向上通過(guò)葉片的上升進(jìn)入泵殼。在這種簡(jiǎn)單類型的離心泵中，液體由切向 方向隨著橫截面逐步流到蝸殼中。圖（ a）所示為旋渦型泵。圖（ b）中，在渦輪泵中的 液體隨移動(dòng)的葉輪在一系列固定葉片中形成擴(kuò)散環(huán)。 這種旋渦能逐漸改變流體的流動(dòng)方向，并有效地將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成壓能 。固定葉片前緣處的 流體應(yīng)該沒(méi)有受到?jīng)_擊。沿著葉輪葉片，液體的