新KS型單級單吸離心泵的設(shè)計.doc

無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計1新KS型單級單吸離心泵的設(shè)計第一章引言利用離心力輸水的想法最早出現(xiàn)在列奧納多達(dá)芬奇所作的草圖中。1689年，法國物理學(xué)家帕潘發(fā)明了四葉片葉輪的蝸殼離心泵。但更接近于現(xiàn)代離心泵的，則是1818年在美國出現(xiàn)的具有徑向直葉片、半開式雙吸葉輪和蝸殼的所謂馬薩諸塞泵。18511875年，帶有導(dǎo)葉的多級離心泵相繼被發(fā)明，使得發(fā)展高揚程離心泵成為可能。盡管早在1754年，瑞士數(shù)學(xué)家歐拉就提出了葉輪式水力機械的基本方程式，奠定了離心泵設(shè)計的理論基礎(chǔ)，但直到19世紀(jì)末，高速電動機的發(fā)明使離心泵獲得理想動力源之后，它的優(yōu)越性才得以充分發(fā)揮。在英國的雷諾和德國的普夫萊德雷爾等許多學(xué)者的理論研究和實踐的基礎(chǔ)上，離心泵的效率大大提高，它的性能范圍和使用領(lǐng)域也日益擴(kuò)大，已成為現(xiàn)代應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的泵。離心泵的應(yīng)用是很廣泛的，在國民經(jīng)濟(jì)的許多部門要用到它。在給水系統(tǒng)中幾乎是不可缺少的一種設(shè)備，如若把自來水管網(wǎng)當(dāng)作人身的血管系統(tǒng)，那么離心泵就是壓送血液的心臟。新KS型單級單吸離心泵是在原有的KS型單級單吸離心泵的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一種改進(jìn)，現(xiàn)市面上大多的離心泵，在安裝葉輪時，是采用的泵軸的錐度進(jìn)行定位的，這樣的定位，對于軸的加工精度要求很高，在一般的小型加工單位很難達(dá)到這樣的精度等級，所以通過把錐度軸變?yōu)橹陛S的方法來避免因為加工精度不高而導(dǎo)致的安裝不便的弊端，同時在葉輪安裝時通過加軸套的方法進(jìn)行定位，這樣的改進(jìn)在提高軸強度的同時，加工也方便了，且其他部件的制作模具的改動也很少，生產(chǎn)成本也沒有增加。此次設(shè)計中以型號KS125-100-200作為數(shù)據(jù)依據(jù)。無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計2第二章型號意義示例及名詞解釋21型號名稱：KS125100200KS：符合國際標(biāo)準(zhǔn)的用語空調(diào)制冷等領(lǐng)域的單級單吸離心泵。125：泵吸入口直徑（mm）。100：泵排出口的直徑（mm）。200：葉輪名義直徑(mm).22名詞解釋離心泵：通過利用離心力輸水的水泵。單級單吸：單級是指一個葉輪，單吸是指只有一個進(jìn)水口。在離心泵系列中還有雙級雙吸、雙級單吸、單級雙吸離心泵，至于葉輪和進(jìn)水口的數(shù)量主要是通過考慮到離心泵的功率和性能參數(shù)來確定的，其中單級單吸離心泵是功率和性能最簡單的一種。無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計3第三章新KS型單級單吸離心泵的主要性能參數(shù)3.1流量Q(m3/h或m3/s)離心泵的流量即為離心泵的送液能力，是指單位時間內(nèi)泵所輸送的液體體積。泵的流量取決于泵的結(jié)構(gòu)尺寸(主要為葉輪的直徑與葉片的寬度)和轉(zhuǎn)速等。操作時，泵實際所能輸送的液體量還與管路阻力及所需壓力有關(guān)。注意：因為泵安裝在特定的管路上，所以管路的特性必然要影響流量的大小。3.2揚程H(m)離心泵的揚程又稱為泵的壓頭，是指單體重量流體經(jīng)泵所獲得的能量。泵的揚程大小取決于泵的結(jié)構(gòu)(如葉輪直徑的大小，葉片的彎曲情況等、轉(zhuǎn)速。目前對泵的壓頭尚不能從理論上作出精確的計算，一般用實驗方法測定。泵的揚程可同實驗測定，即在泵進(jìn)口處裝一真空表，出口處裝一壓力表，若不計兩表截面上的動能差(即u2/2g=0)，不計兩表截面間的能量損失(即f1-2=0)，則泵的揚程可用下式計算注意以下兩點：(1)式中p2為泵出口處壓力表的讀數(shù)(Pa)；p1為泵進(jìn)口處真空表的讀數(shù)(負(fù)表壓值，Pa)。(2)注意區(qū)分離心泵的揚程(壓頭)和升揚高度兩個不同的概念。揚程是指單位重量流體經(jīng)泵后獲得的能量。在一管路系統(tǒng)中兩截面間(包括泵)列出柏努利方程式并整理可得式中H為揚程，而升揚高度僅指z一項。3.3效率離心泵的效率-反映泵對液體提供的有效能量與原動機提供給泵的能量（軸功率N）之比。離心泵的能量損失包括以下幾項：3.3.1容積損失v各種泄漏、回流，使泵對這部分液體作了無用功，減少了泵的實際輸送能量。v與泵結(jié)構(gòu)及液體在泵進(jìn)、出口處的壓強差有關(guān)。無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計43.3.2機械損失m由泵軸與軸承之間、泵軸與填料函之間以及葉輪蓋板外表面與液體之間產(chǎn)生摩擦而引起的能量損失。其值一般為0.960.99。3.3.3水力損失h葉片間渦流造成的損失、液體入泵時的水力沖擊損失、液體與泵殼、葉片間的摩擦損失之和。水力損失h與泵的結(jié)構(gòu)、流量及液體的性質(zhì)有關(guān)。離心泵的效率反映這三項能量損失的總和，故又稱為總效率，總效率為這三個效率的乘積，即：=vmh這里v、m與流量Q無關(guān)。由水力損失圖示（右圖）可知：額定流量Qs（h=0.8-0.9）下hf最小，最高。一般小型離心泵的效率為50%-70%,大型泵可高達(dá)90%。泵的效率值與泵的類型、大小、結(jié)構(gòu)、制造精度和輸送液體的性質(zhì)有關(guān)。大型泵效率值高些，小型泵效率值低些。3.4軸功率N(W或kW)泵的軸功率即泵軸所需功率，其值可依泵的有效功率Ne和效率計算，即泵的效率不是一個獨立性能參數(shù)，它可以由別的性能參數(shù)例如流量、揚程和軸功率按公式計算求得。反之，已知流量、揚程和效率，也可求出軸功率。無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計5第四章新KS型單級單吸離心泵的特性曲線泵的各個性能參數(shù)之間存在著一定的相互依賴變化關(guān)系，可以通過對泵進(jìn)行試驗，分別測得和算出參數(shù)值，并畫成曲線來表示，這些曲線稱為泵的特性曲線。每一臺泵都有特定的特性曲線，由泵制造廠提供。通常在工廠給出的特性曲線上還標(biāo)明推薦使用的性能區(qū)段，稱為該泵的工作范圍。泵的實際工作點由泵的曲線與泵的裝置特性曲線的交點來確定。選擇和使用泵，應(yīng)使泵的工作點落在工作范圍內(nèi)，以保證運轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性和安全。此外，同一臺泵輸送粘度不同的液體時，其特性曲線也會改變。通常，泵制造廠所給的特性曲線大多是指輸送清潔冷水時的特性曲線。對于動力式泵，隨著液體粘度增大，揚程和效率降低，軸功率增大，所以工業(yè)上有時將粘度大的液體加熱使粘性變小，以提高輸送效率。特性曲線指HQ、NQ及Q（也有含hQ或hsQ的）等的關(guān)系曲線。*特性曲線圖見附圖（1）*特性曲線的共同特點：（1）HQ：QH（2）NQ：QN，Q=0，Nmin；（3）Q：先Q，達(dá)min后Q，max點設(shè)計點。其下的H、Q（即Os）、N是最佳工況參數(shù)標(biāo)于銘牌上。選擇泵時至少應(yīng)使其在92%max下工作。無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計6第五章新KS型單級單吸離心泵工作原理離心其實是物體慣性的表現(xiàn).比如雨傘上的水滴,當(dāng)雨傘緩慢轉(zhuǎn)動時,水滴會跟隨雨傘轉(zhuǎn)動,這是因為雨傘與水滴的摩擦力做為給水滴的向心力使然。但是如果雨傘轉(zhuǎn)動加快,這個摩擦力不足以使水滴在做圓周運動,那么水滴將脫離雨傘向外緣運動.就象用一根繩子拉著石塊做圓周運動,如果速度太快,繩子將會斷開,石塊將會飛出.這個就是所謂的離心。離心泵就是根據(jù)這個原理設(shè)計的.高速旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片帶動水轉(zhuǎn)動,將水甩出,從而達(dá)到輸送的目的。離心泵有好多種.從使用上可以分為民用與工業(yè)用泵,從輸送介質(zhì)上可以分為清水泵、雜質(zhì)泵、耐腐蝕泵等。單級單吸離心泵的主要過流部件有吸水室、葉輪和壓水室。吸水室位于葉輪的進(jìn)水口前面，起到把液體引向葉輪的作用；壓水室主要有螺旋形壓水室（蝸殼式）、導(dǎo)葉和空間導(dǎo)葉三種形式；葉輪是泵的最重要的工作元件，是過流部件的心臟，葉輪由蓋板和中間的葉片組成。單級單吸離心泵工作前，先將泵內(nèi)充滿液體，然后啟動離心泵，葉輪快速轉(zhuǎn)動，葉輪的葉片驅(qū)使液體轉(zhuǎn)動，液體轉(zhuǎn)動時依靠慣性向葉輪外緣流去，同時葉輪從吸入室吸進(jìn)液體，在這一過程中，葉輪中的液體繞流葉片，在繞流運動中液體作用一升力于葉片，反過來葉片以一個與此升力大小相等、方向相反的力作用于液體，這個力對液體做功，使液體得到能量而流出葉輪，這時液體的動能與壓能均增大。啟動后，葉輪由軸帶動高速轉(zhuǎn)動，葉片間的液體也必須隨著轉(zhuǎn)動。在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進(jìn)入蝸形泵殼。在蝸殼中，液體由于流道的逐漸擴(kuò)大而減速，又將部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，最后以較高的壓力流入排出管道，送至需要場所。液體由葉輪中心流向外緣時，在葉輪中心形成了一定的真空，由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液體便被連續(xù)壓入葉輪中?？梢?，只要葉輪不斷地轉(zhuǎn)動，液體便會不斷地被吸入和排出。*工作原理圖見附圖（2）*無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計7第六章新KS型單級單吸離心泵的主要部件單級單吸離心泵的基本構(gòu)造是由七部分組成的，分別是：葉輪，泵體（即泵體和泵蓋），泵軸，軸承，懸架，機械密封，填料函。兩個主要部分構(gòu)成：一是包括葉輪和泵軸的旋轉(zhuǎn)部件；二是由泵殼、填料函和軸承組成的靜止部件。6.1葉輪6.1.1葉輪是離心泵的核心部分，它轉(zhuǎn)速高出力大，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(nèi)外表面要求光滑，以減少水流的摩擦損失。葉輪的作用是將原動機的機械能直接傳給液體，以增加液體的靜壓能和動能(主要增加靜壓能)。葉輪室是泵的流部件的核心,泵通過葉輪對液體的作功，使其能量增加。葉輪按液體流出的方向分為三類：（1）徑流式葉輪（離心式葉輪）液體是沿著與軸線垂直的方向流出葉輪。（2）斜流式葉輪（混流式葉輪）液體是沿著軸線傾斜的方向流出葉輪。（3）軸流式葉輪液體流動的方向與軸線平行的。葉輪按吸入的方式分為二類：（1）單吸葉輪（即葉輪從一側(cè)吸入液體）。（2）雙吸葉輪（即葉輪從兩側(cè)吸入液體）。葉輪按蓋板形式分為三類：（1）封閉式葉輪。（2）敞開式葉輪。（3）半開式葉輪。其中封閉式葉輪應(yīng)用很廣泛，前述的單吸葉輪雙吸葉輪均屬于這種形式。*葉輪圖見附圖（3）*葉輪加工的工藝步驟：工序號工序名稱工序內(nèi)容車間設(shè)備1粗車夾住右端臺階外圓校正流道及修正內(nèi)孔。金工C6140車左端止口平面以流道中心為基準(zhǔn)到圖紙尺寸。車左端止口（配泵體端）留光刀余量2mm。無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計8車左端弧面光出即可。車孔平面深度達(dá)到圖紙要求。2粗車夾住左端止口校正。金工C6140車右端止口（配泵蓋端）留余量。車右端孔外臺階、內(nèi)止口和錐孔留余量。車右側(cè)弧面光出即可。車大外圓對圖。3精車夾住左端外臺階，找正大外圓跳動允差0.05金工C6140右端面到總厚。車錐孔對圖。車右側(cè)內(nèi)外止口及平面對圖。R車出即可。4精車上錐度芯棒找正夾頭處芯軸外圓跳動允差0.01。金工C6140車左側(cè)止口到圖紙尺寸。靜平衡達(dá)到規(guī)定要求。5插插鍵槽對圖。金工插床6鉗鉆孔及去毛刺。金工鉆床7檢檢驗。6.1.2固定葉輪的螺母的加工工藝步驟：工序號工序名稱工序內(nèi)容車間設(shè)備1車車大外圓46；34.6到圖紙要求金工C6140圓球R11.5到圖紙要求倒角鉆攻M20*1.5螺紋，挖退刀槽無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計92銑銑六角到圖紙要求金工銑床3檢檢驗6.2泵殼（即泵體和泵蓋）6.2.1泵體作用是將葉輪封閉在一定的空間，以便由葉輪的作用吸入和壓出液體。泵殼多做成蝸殼形，故又稱蝸殼。由于流道截面積逐漸擴(kuò)大，故從葉輪四周甩出的高速液體逐漸降低流速，使部分動能有效地轉(zhuǎn)換為靜壓能。泵殼不僅匯集由葉輪甩出的液體，同時又是一個能量轉(zhuǎn)換裝置。*泵體圖見附圖（4）*泵體加工的工藝步驟：工序號工序名稱