雙吸離心油泵的結(jié)構(gòu)及其機(jī)械密封的設(shè)計(jì)

1、目錄第一章 引言11.1 離心泵的發(fā)展前景11.2 各種離心泵的的工作環(huán)境1第二章 泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32.1估算泵的效率32.2軸功率和原動(dòng)機(jī)功率42.3 泵汽蝕余量的計(jì)算方法42.4 泵的基本參數(shù)的確定5確定泵的進(jìn)口直徑52.4.2 確定泵的出口直徑6泵轉(zhuǎn)速的確定62.5 葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及主要尺寸計(jì)算7葉輪的材料選擇72.5.2 葉輪結(jié)構(gòu)型式的確定8葉輪輪轂直徑的計(jì)算82.5.4 葉輪進(jìn)口直徑的計(jì)算92.5.5 葉輪外徑的計(jì)算102.5.6 葉輪出口寬度的計(jì)算102.5.7 葉片數(shù)的計(jì)算和選擇11精算葉輪外徑122.5.9 葉輪進(jìn)口速度122.5.10 葉輪出口速度142.5.11 葉輪強(qiáng)度計(jì)算1

2、42.6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算172.6.1 扭矩的計(jì)算172.6.2 根據(jù)扭矩計(jì)算泵軸直徑的計(jì)算182.6.3 畫出軸的受力簡(jiǎn)圖如圖5.3所示182.6.4 軸的強(qiáng)度計(jì)算182.6.5 軸的彎矩圖212.7 殼體壁厚計(jì)算212.8 壓出室和吸入室的水力設(shè)計(jì)222.8.1 壓出室的水力設(shè)計(jì)222.8.2 渦形體的各斷面面積222.8.3 舌角的計(jì)算242.8.4 渦室進(jìn)口寬度242.8.5 基圓直徑252.9 吸入室的選擇252.9.1 吸入室的作用252.9.2 吸入室的分類25第三章 泵的軸封設(shè)計(jì)計(jì)算263.1 常用的軸封結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)26常用的軸封結(jié)構(gòu)263.1.2 軸封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)263.2機(jī)械密

3、封的概念組成及其工作原理273.2.1 機(jī)械密封的基本概念：27機(jī)械密封的組成：273.3 機(jī)械密封的計(jì)算27端面比壓的計(jì)算和彈簧比壓的選擇273.3.2 機(jī)械密封摩擦功率283.3.3 機(jī)械密封型號(hào)的選擇293.3.4 機(jī)械密封的材料選擇例表3-3.130致謝31參考文獻(xiàn)32英語翻譯33中文翻譯41第一章 引言1.1 離心泵的發(fā)展前景泵在國內(nèi)是應(yīng)用相當(dāng)廣泛的能用機(jī)械產(chǎn)品，不管是農(nóng)業(yè)機(jī)械，還是工業(yè)機(jī)械，應(yīng)用都很普通。正是因?yàn)楸玫膽?yīng)用范圍很廣，所以中國每年泵類產(chǎn)品的產(chǎn)值在400億以下，其中全國發(fā)電量的20%-25%都要消耗在泵類產(chǎn)品上，全國泵類企業(yè)已達(dá)6000 家以上。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人民

4、生活水平的提高，農(nóng)村工業(yè)化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化越來越普遍，越來越多的泵類產(chǎn)品將大批量擁入農(nóng)村市場(chǎng)。隨著泵業(yè)企業(yè)的增多，競(jìng)爭(zhēng)力 越來越大，將來泵類產(chǎn)品的高科技技術(shù)，優(yōu)秀的售后服務(wù)將成為最有力的競(jìng)爭(zhēng)手段。做好泵類企業(yè)的廣告宣傳，充分利用可利用的一切資源，特別是網(wǎng)絡(luò)資源，讓更多的用戶了解自己的產(chǎn) 品，讓更多的人有機(jī)會(huì)接觸自己的產(chǎn)品，泵類行業(yè)的前景發(fā)展還是一片光明的。1.2 各種離心泵的的工作環(huán)境 泵是把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體能量的機(jī)器。泵用來增加液體的位能、壓能、動(dòng)能.原動(dòng)機(jī)通過泵軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn),對(duì)液體做功,使其能量增加,從而使需要數(shù)量的液體,由吸水池經(jīng)泵的過流部件輸送到要求的高度或要求壓力的地方。離

5、心泵的主要工作性能參數(shù)有流量Q,揚(yáng)程H,轉(zhuǎn)速 n, 功率P,效率,汽蝕余量等. 泵的結(jié)構(gòu)型式有很多，例如單吸單級(jí)泵，兩極懸臂泵，雙吸單級(jí)泵，分段式多級(jí)泵，渦殼式多級(jí)泵深井泵，潛水電泵等。單吸單級(jí)泵的用途很多一般流量在揚(yáng)程在范圍內(nèi)都用這種泵。軸封機(jī)構(gòu)可以采用機(jī)械密封，也可以采用填料密封和浮動(dòng)密封。兩級(jí)懸臂泵用于單級(jí)懸臂泵不滿足要求，而采用多級(jí)泵的級(jí)數(shù)又較少時(shí)。這種泵的揚(yáng)程范圍為流量為。分段式多吸泵實(shí)際上等于將幾個(gè)葉輪裝在一根軸上，串聯(lián)的工作所以其揚(yáng)程一般較高。它的流量一般在，揚(yáng)程在范圍內(nèi)。采用螺旋形壓出室的泵叫做渦殼式多級(jí)泵。這種泵一般用與流量較大揚(yáng)程較高的城市供水，礦山排水和輸油管線等，這種泵

6、的揚(yáng)程范圍為，流量為如果要把深井的水提到地上來，一般采用深井泵。其使用電機(jī)一般為立式電機(jī)。其井徑一般在范圍內(nèi)，泵的流量為，揚(yáng)程為。雙吸單級(jí)泵在 工業(yè)和農(nóng)業(yè)各部門使用也較廣，它實(shí)際上是等于將兩個(gè)相同的葉輪背靠背的裝在一根軸上并聯(lián)的工作，這種泵不但流量較大，而且能平衡軸向力，其流量在，揚(yáng)程在范圍內(nèi)。軸封機(jī)構(gòu)可用機(jī)械密封，填料密封等，一般用機(jī)械密封。而且它能提高泵的總效率。 泵在國內(nèi)是應(yīng)用相當(dāng)廣泛的能用機(jī)械產(chǎn)品，不管是農(nóng)業(yè)機(jī)械，還是工業(yè)機(jī)械，應(yīng)用都很普遍?；居猛局饕脕磔斔鸵后w，包括水，油，乳化液，液態(tài)金屬等，也可以輸送液體、氣體混合物。 本課題要采用流量為，揚(yáng)程為， 的主要參數(shù)同時(shí)要使泵有較高的

7、效率，綜和比較各種泵的使用環(huán)境和流量揚(yáng)程范圍選用單級(jí)雙吸式離心泵。 第二章 泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1估算泵的效率1.水力效率 水力效率按下式計(jì)算式中：泵流量（m3/s）雙吸泵取 泵的轉(zhuǎn)速（r/min）2.容積效率 容積效率可按下式計(jì)算該容積效率為只考慮葉輪前密封環(huán)的泄漏的值,對(duì)于有平衡孔、級(jí)間泄漏和平衡盤泄漏的情況,容積效率還要相應(yīng)降低。則 3.機(jī)械效率泵的總效率 泵的理論揚(yáng)程 泵的理論流量 2.2軸功率和原動(dòng)機(jī)功率泵的軸功率原動(dòng)機(jī)功率式中: 余量系數(shù) 查【現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)關(guān)醒凡編著】 表7-10取=1.1(原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī))傳動(dòng)效率 查【現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)關(guān)醒凡編著】 表7-11取(直聯(lián))所以選擇45Kw

8、的電動(dòng)機(jī)可滿足要求,查【機(jī)械零件手冊(cè)吳宗澤主編】選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y225-22.3 泵汽蝕余量的計(jì)算方法汽蝕余量對(duì)于泵的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和使用都是十分重要的汽蝕基本參數(shù)。設(shè)計(jì)泵時(shí)根據(jù)對(duì)汽蝕性能的要求設(shè)計(jì)泵,如果給定了具體的使用條件,則設(shè)計(jì)泵的汽蝕余量必須小于按使用條件確定的裝置汽蝕余量。欲提高泵的汽蝕性能,應(yīng)盡量減小。裝置汽蝕余量又叫有效的汽蝕余量。泵汽蝕余量又叫必需的汽蝕余量,是規(guī)定泵要達(dá)到的。汽蝕余量必需滿足如下關(guān)系:泵汽蝕余量的計(jì)算: 式中: 托馬汽蝕系數(shù)； 泵最高效率點(diǎn)下的泵單級(jí)揚(yáng)程； 最高效率點(diǎn)下的泵汽蝕余量。根據(jù)【現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)關(guān)醒凡編著，宇航出版社?！?查圖4-7取=0.035所以2

9、.4 泵的基本參數(shù)的確定確定泵的進(jìn)口直徑泵進(jìn)口直徑也叫泵吸入口徑,是指泵吸入法蘭處管的內(nèi)徑.吸入口主要取決于流速。泵的進(jìn)口流速一般為3m/s左右，從制造經(jīng)濟(jì)行考慮，大型泵的流速取大些，以減小泵體積，提高過流能力。從提高抗汽蝕性能考慮，應(yīng)取較大的進(jìn)口直徑，以減小流速。常用的泵吸入口徑，流量和流速的關(guān)系如圖所示。對(duì)抗汽蝕性能要求高的泵，在吸入口徑小于250mm時(shí)，可取吸入口徑流速，在吸入口徑大于250mm時(shí)，可取。吸入流速按下式確定。 ；流速，流量與吸入口徑的關(guān)系如表2-4.1。吸入口徑（mm）40506580100150200250單級(jí)泵流速（m/s）1.3751.772.12.763.532.

10、832.652.83流量（m3/h）6.2512.52550100180300500表2-4.1注：此表取自【現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)關(guān)醒凡編著，宇航出版社?！咳∥肟诹魉?，代入公式得：取泵的吸入口徑為150mm。 確定泵的出口直徑 泵出口直徑也叫泵排出口徑，是指泵排出法蘭處管的的內(nèi)徑。對(duì)于低揚(yáng)程泵，排出口徑可與吸入口徑相同；對(duì)于高揚(yáng)程泵，為減小泵的體積和排出管路直徑，可取排出口徑小于吸入口徑，一般取 式中：泵的排出口徑 泵的吸入口徑根據(jù)該泵的特性，由于該泵的流量大，考慮排水管路的經(jīng)濟(jì)性取泵轉(zhuǎn)速的確定 一.影響泵轉(zhuǎn)速的因素：1.泵的轉(zhuǎn)速越高，泵的體積越小，重量越輕，據(jù)此應(yīng)選擇盡量高的轉(zhuǎn)速；2.轉(zhuǎn)速和比轉(zhuǎn)

11、數(shù)有關(guān)，而比轉(zhuǎn)數(shù)和效率有關(guān)，所以轉(zhuǎn)速應(yīng)該和比轉(zhuǎn)數(shù)結(jié)合起來確定；3.泵的轉(zhuǎn)速受到汽蝕條件的限制，從汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)公式 式中： 泵的轉(zhuǎn)速（r/min） 泵流量（m3/s）雙吸泵取可知：轉(zhuǎn)速和汽蝕基本參數(shù)及有確定的關(guān)系，如得不到滿足，將發(fā)生汽蝕。二泵的轉(zhuǎn)速計(jì)算：選 ,，則 根據(jù)汽蝕要求，泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)小于，從實(shí)際選定的電機(jī)來看泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)為。故滿足條件。計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)由此可知這樣的比轉(zhuǎn)速不能達(dá)到預(yù)定的要求修正得由故設(shè)計(jì)成雙吸泵。2.5 葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及主要尺寸計(jì)算葉輪的材料選擇葉輪是離心泵傳遞能量的主要部件，通過它把電能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能和動(dòng)能，因此，要求葉輪具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和完好的葉片形狀，在材料上，除了考慮介

12、質(zhì)腐蝕，磨損外，由于它是旋轉(zhuǎn)部件，故還應(yīng)考慮離心力作用下的強(qiáng)度。通常，用于葉輪的材料有鑄鐵，青銅鑄件，不銹鋼，鉻鋼等。當(dāng)葉輪圓周速度超過30m/s，考慮鑄鐵強(qiáng)度不能承受這樣大的離心力的作用，則需改用青銅作材料，由于本設(shè)計(jì)泵屬于中小型泵，其圓周速度遠(yuǎn)小于30m/s，在考慮到材料來源的難易，鑄造上的方便與否，同時(shí)考慮到泵的效率和抗汽蝕性能的要求，故選灰口鑄鐵，雖然它的強(qiáng)度不高，但它的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，易于熔化，澆鑄性能好，冷凝的收縮性小，而且，其切削性能好，便于加工，減振性好，可以減輕由于水力沖擊造成的振動(dòng)，而HT200又是在灰口鑄鐵中這些性能更為突出的，所以，本設(shè)計(jì)中葉輪的材料選用HT20

13、0作為原材料，熱處理采用退火，許用應(yīng)力為&25-35MPa 葉輪結(jié)構(gòu)型式的確定葉輪一般可分為單吸式和雙吸式兩種。單吸式葉輪為單邊吸水葉輪前蓋板不對(duì)稱，雙吸式葉輪為雙邊吸水前蓋板對(duì)稱。一般大流量離心泵多采用雙吸式葉輪。葉輪按形狀可分為畢式，開式，半畢式。本設(shè)計(jì)選用閉式葉輪。閉式葉輪由前蓋板，后蓋板，葉片和輪轂組成。葉輪主要尺寸的確定有三種方法：相似換算法、速度系數(shù)法、葉輪外徑或葉片出口角的理論計(jì)算。此處葉輪的計(jì)算采用速度系數(shù)法設(shè)計(jì)，速度系數(shù)法是建立在一系列相似泵基礎(chǔ)上的設(shè)計(jì)，利用統(tǒng)計(jì)系數(shù)計(jì)算過流部件的個(gè)部分尺寸。葉輪輪轂直徑的計(jì)算 葉輪示意圖2-4.3葉輪輪轂直徑必須保證軸孔在開鍵槽之后有一定的厚度，使輪轂具有足夠的強(qiáng)度，通常，