煉油廠水循環(huán)泵設(shè)計(jì)【7張CAD圖紙及說明書全套】【YC系列】

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Mainly used in metallurgy, mining, coal, electric power, petrochemical, food, paper and other industrial sectors, as well as sewage treatment, port dredging and other industries. In this paper, according to the parameters and requirements of the selected water circulating pump. First of all, through the pump status and the principles are analyzed and develop design, selected the design of refinery circulating water pump adopts the screw centrifugal pump; then, the main parts including, the impeller, the pump casing, pump shaft and commonality etc. Design and selection and calculation; then, the main parts of the strength is checked. Finally, rendering system of 2D assembly drawings and part drawings. Key words: Water circulation pump; Impeller; Shaft; Design 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒 論 1 1.1研究背景及意義 1 1.2國(guó)內(nèi)外研究形狀 1 1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀 1 第二章 總體設(shè)計(jì) 3 2.1設(shè)計(jì)要求 3 2.2 方案設(shè)計(jì) 3 2.2.1結(jié)構(gòu)方案選擇 3 2.2.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 3 2.3原動(dòng)機(jī)的選擇 4 2.4水力設(shè)計(jì) 5 第三章　主要零件的設(shè)計(jì)與選擇計(jì)算 6 3.1葉輪設(shè)計(jì) 6 3.1.1葉輪主要參數(shù)的確定 6 3.1.2背葉片的設(shè)計(jì) 13 3.2泵軸的設(shè)計(jì) 13 3.3壓水室設(shè)計(jì) 15 3.3.1渦形體各斷面面積內(nèi)的平均速度 15 3.3.2舌角的計(jì)算 15 3.3.3 基圓直徑 16 3.3.4葉片厚度的確定 16 3.4主要通用零部件的選擇 17 3.4.1軸封結(jié)構(gòu)的選擇 17 3.4.2軸承部件的選擇 17 3.4.3聯(lián)軸器的選擇 18 第四章 主要零件的強(qiáng)度計(jì)算 19 4.1泵體的強(qiáng)度計(jì)算 19 4.2葉輪強(qiáng)度計(jì)算 19 4.2.1蓋板強(qiáng)度計(jì)算 19 4.2.2葉片厚度計(jì)算 20 4.2.3輪轂強(qiáng)度計(jì)算 20 4.3泵軸的強(qiáng)度校核 21 4.3.1泵軸的強(qiáng)度計(jì)算 21 4.3.2泵軸的剛度校核 21 4.4鍵的校核 21 4.4.1鍵的選擇 21 4.4.2鍵聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 21 4.5軸承的校核 22 總 結(jié) 24 參考文獻(xiàn) 25 致 謝 26 27 第一章 緒 論 1.1研究背景及意義 泵是化工、石油部門的關(guān)鍵設(shè)備之一。在化工、石油部門生產(chǎn)中液體比較特殊，有的液體易揮發(fā)、易燃、易爆或有毒；有的為強(qiáng)腐蝕或高粘性的；有的要求在高溫、高壓或低溫、低壓下進(jìn)行輸送等。離心泵是一種消耗量大、應(yīng)用面廣的通用機(jī)械產(chǎn)品，該產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量占泵類產(chǎn)品總需求的80%，因此針對(duì)如此量大面廣的離心泵展開設(shè)計(jì)并力求對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行改造和技術(shù)升級(jí)意義重大。在過去的幾年內(nèi)，應(yīng)該看到我國(guó)泵行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)越來(lái)越與世界泵業(yè)技術(shù)發(fā)展趨向一致，但總體技術(shù)水平較低，在高、精、尖技術(shù)含量高的產(chǎn)品領(lǐng)域，泵產(chǎn)品供不應(yīng)求，我國(guó)泵行業(yè)發(fā)展是存在很大空間的，據(jù)預(yù)測(cè)“十一?五”期間，我國(guó)泵行業(yè)將以25%的平均速度發(fā)展。泵產(chǎn)品國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率，“十一?五”期間預(yù)計(jì)可達(dá)到92%。由于國(guó)家注重重大工程國(guó)產(chǎn)化率的提高，因此，火電、核電和“三大化工”中的重點(diǎn)產(chǎn)品市場(chǎng)占有率預(yù)計(jì)可達(dá)80%～85%。所以對(duì)于我國(guó)泵行業(yè)，雖然存在巨大的挑戰(zhàn)，同時(shí)也存在極大的發(fā)展?jié)摿?，相信隨著我國(guó)泵行業(yè)不斷深入的發(fā)展，泵行業(yè)將取得不斷的進(jìn)步，最終走向世界。 1.2國(guó)內(nèi)外研究形狀 1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀 20 世紀(jì)60 年代初，為了解決秘魯沿岸魚類加工廠活魚保鮮輸送問題，瑞士工程師Martin Sthale發(fā)明了帶有螺旋型葉輪的泵，由于該泵融合了螺旋泵和離心泵兩者的優(yōu)點(diǎn)，所以被稱為水循環(huán)泵。此泵先后獲得秘魯、美國(guó)和西德等國(guó)的專利，隨之馬丁先生又建立了瑞士海斯特股份有限公司并任集團(tuán)總裁。此后，馬丁先生便致力于離心泵的進(jìn)一步開發(fā)研究，在泵送活魚的應(yīng)用基礎(chǔ)上，將其由原來(lái)的魚泵發(fā)展為多品種、多系列離心泵，并不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，目前，該系列產(chǎn)品已成為復(fù)雜介質(zhì)泵送領(lǐng)域的重要輸送設(shè)備。德國(guó)Hidrostal Gmbh和KSB 公司也已經(jīng)開發(fā)出該泵的系列產(chǎn)品。 英國(guó)Sigmund、日本荏原、久保田、太平洋機(jī)工、石川島播磨重工業(yè)等公司都相繼開發(fā)出這種泵的系列產(chǎn)品。由于水循環(huán)泵用途與結(jié)構(gòu)的特殊，直到20 世紀(jì)80 年代才見到國(guó)外公開發(fā)表的研究成果，目前國(guó)外已有成熟的產(chǎn)品，德國(guó)、美國(guó)、日本和英國(guó)的公司已相繼開發(fā)出這種泵的系列產(chǎn)品。但其中關(guān)于他們的文章大多都是產(chǎn)品介紹，而有關(guān)泵的研究和設(shè)計(jì)方面的文章很少見[2]。 隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)不斷地發(fā)展，泵類產(chǎn)品也向著大型化、高速化和特殊化發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)外大型泵發(fā)展較多，如1500mm口徑的潛水泵、葉輪直徑7m的軸流泵、2000KW的屏蔽泵、流量為2000t/h的船用螺桿泵等。隨著汽蝕問題、材料問題的不斷解決，泵的轉(zhuǎn)速越來(lái)越向高速化方向發(fā)展。泵的大型高速畫的經(jīng)濟(jì)效果頗為顯著，既縮小體積，有減輕重量。國(guó)外船用鍋爐給水泵的轉(zhuǎn)速已達(dá)23000r/min，石油化工行業(yè)已用34000r/min的調(diào)整泵，22000r/min的軸向柱塞泵和30000r/min的旋轉(zhuǎn)活塞泵亦相繼出現(xiàn)。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)泵的要求越來(lái)越多，條件也越來(lái)越特殊。 1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 現(xiàn)如今泵的應(yīng)用是越來(lái)越廣泛，特別是在石油.化工方面，所以掌握泵的特性是非常必要的。選擇離心泵的課題設(shè)計(jì)不僅僅是對(duì)所學(xué)專業(yè)的一次真正的練兵，從市場(chǎng)前景分析，離心泵是一種消耗量大、應(yīng)用面廣的通用機(jī)械產(chǎn)品，該產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量占泵類產(chǎn)品總需求的80%，因此針對(duì)如此量大面廣的離心泵展開設(shè)計(jì)并力求對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行改造和技術(shù)升級(jí)意義重大。在過去的幾年內(nèi)，應(yīng)該看到我國(guó)泵行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)越來(lái)越與世界泵業(yè)技術(shù)發(fā)展趨向一致，但總體技術(shù)水平較低，在高、精、尖技術(shù)含量高的產(chǎn)品領(lǐng)域，泵產(chǎn)品供不應(yīng)求，我國(guó)泵行業(yè)發(fā)展是存在很大空間的，據(jù)預(yù)測(cè)“十一?五”期間，我國(guó)泵行業(yè)將以25%的平均速度發(fā)展。泵產(chǎn)品國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率，“十一?五”期間預(yù)計(jì)可達(dá)到92%。由于國(guó)家注重重大工程國(guó)產(chǎn)化率的提高，因此，火電、核電和“三大化工”中的重點(diǎn)產(chǎn)品市場(chǎng)占有率預(yù)計(jì)可達(dá)80%～85%。所以對(duì)于我國(guó)泵行業(yè)，雖然存在巨大的挑戰(zhàn)，同時(shí)也存在極大的發(fā)展?jié)摿Γ嘈烹S著我國(guó)泵行業(yè)不斷深入的發(fā)展，泵行業(yè)將取得不斷的進(jìn)步，最終走向世界[1]。 第二章 總體設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)要求 本次設(shè)計(jì)的煉油廠水循環(huán)泵選定的主要參數(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 方案設(shè)計(jì) 2.2.1結(jié)構(gòu)方案選擇 此次設(shè)計(jì)的水循環(huán)泵，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上采用單級(jí)單吸懸臂臥式螺旋離心泵結(jié)構(gòu)，其主要結(jié)構(gòu)是裝有背葉片的具有特殊的三維螺旋葉片的葉輪，葉片型線為空間對(duì)數(shù)螺旋線，采用液固兩相流理論進(jìn)行水力設(shè)計(jì)。 該水循環(huán)泵在結(jié)構(gòu)上主要有三大部分組成，分別為泵頭部分，軸封部分以及傳動(dòng)部分，分別敘述其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 （1）泵頭部分 泵頭部分由泵體和泵蓋組成。前，后蓋板的直徑大于葉輪直徑，葉輪可由前或后拆卸，葉輪為螺旋離心葉輪，葉輪的后蓋板帶有背葉片以減少泄露，提高泵的壽命及效率。 （2）軸封部分 本次設(shè)計(jì)的軸封采用填料軸封，填料軸封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，但需使用軸封水，還需配備供應(yīng)軸封水的泵。 （3）傳動(dòng)部分 傳動(dòng)部分包括托架和軸承組件，軸承根據(jù)傳動(dòng)的功率不同選擇單列向心圓錐滾子軸承，能夠承受泵的最大軸向及徑向載荷，軸承采用干油潤(rùn)滑，軸承體兩端有密封端蓋，并且有兩道密封圈，能有效的防止污物進(jìn)入軸承，保證軸承安全運(yùn)行，具有較高的使用壽命。 2.2.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 水循環(huán)泵的基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示。其最主要的部件是螺旋離心式葉輪，最常用的螺旋離心葉輪有單葉片和雙葉片兩種形式。在運(yùn)行過程中，螺旋部分起到了容積泵的作用，將吸入殼體中的物料沿軸向推進(jìn)至離心部分，再通過離心部分排出。因此，這種泵是容積泵和離心泵的組合。 圖1-1 水循環(huán)泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)示意 它的工作原理：流體在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪作用下被吸入泵腔，葉輪由螺旋段和離心段兩部分組成，螺旋部分提供一個(gè)正向的位移推力，此力在軸向的延伸處形成一種彎轉(zhuǎn)的分力，使入口處的水流沿著葉輪的切線方向而不是與葉輪成直角作用下被吸入泵腔，葉輪由螺旋段和離心段兩部分組成，螺旋部分提供一個(gè)正向的位向而不是與葉輪成直角或某一角度進(jìn)入泵體。螺旋部分的軸向推力使水流平穩(wěn)前進(jìn)，直至離心部分，再由離心部分推送水流從出口排出。 2.3原動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)泵實(shí)際工作要求，該泵與鉆機(jī)配套使用時(shí)，常需要野外作業(yè)，電源使用不方便，故選用柴油機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速選擇，用V型帶傳動(dòng)，因給定泵的轉(zhuǎn)速n=1450r/min，故傳動(dòng)比i=。 柴油機(jī)功率計(jì)算： 泵輸出功率：==7.5KW 式中：——介質(zhì)密度 kg/m Q——流量（） H——揚(yáng)程（m） 泵輸入功率：N===11.54KW 式中：——泵效率 柴油機(jī)功率：==12.02KW 式中：——V帶傳動(dòng)效率，取=0.96 因此，原動(dòng)機(jī)選擇轉(zhuǎn)速為，功率為12KW的柴油機(jī)。 2.4水力設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)比轉(zhuǎn)數(shù)： 式中： n——泵軸的轉(zhuǎn)速（r/min） Q——流量（） H——揚(yáng)程（m） 故： 沉降層速度： ==2.48（m/s） 入口速度： =2.83（m/s） 出口速度： ∴滿足設(shè)計(jì)要求。 泵的進(jìn)口直徑：（標(biāo)準(zhǔn)法蘭盤直徑） 泵的出口直徑：（標(biāo)準(zhǔn)法蘭盤直徑） 第三章　主要零件的設(shè)計(jì)與選擇計(jì)算 3.1葉輪設(shè)計(jì) 3.1.1葉輪主要參數(shù)的確定 圖3-1 葉輪軸面投影圖 （1）葉輪最大外徑：= （m） 式中： k=10～12.5 故： ==0.238～0.298（m） ?。? =260mm （1）葉輪出口寬度： ===80.86（mm） ?。? =80（mm） （3）葉輪出口直徑： = 其中： ==0.736～0.161（m） 取 =80（mm） （主要考慮效率兼顧泵的抗汽蝕性能） （4）輪轂直徑： =19.96+0.07×=19.96+0.07×115.244=28（mm） （5）葉輪軸向長(zhǎng)度L： L===195.66（mm） 圓整后得： L=195（mm） （6）輪緣側(cè)圓弧半徑： =52.28+0.91 =52.28+0.91×115.244=157.15 圓整后等：=160（mm） （7）輪轂側(cè)圓弧半徑： =73.4+1.29=73.4+1.29115.244=222.06 圓整后等：=220（mm） （8）輪轂側(cè)圓弧半徑： =60～90（mm） 取=70（mm） （9）輪緣側(cè)葉片傾角： =60.51-0.13 =60.51-0.13115.244=45.528 取=45 （10）輪轂側(cè)葉片傾角： =57.1-0.1=57.1-0.1115.244=45.58 取=45 （11）葉輪出口傾角： =7.79=7.79=12.95 取=13 （12）葉輪出口最小直徑： ==260-2=189.45 取=190（mm） （13）輪緣和輪轂各段軸向長(zhǎng)度： L=（0.45～0.68）L=（0.45～0.68）=87.75～132.6 （作圖在范圍內(nèi)） 取=140（mm） L3 =（0.2～0.4）L=39～78 取L3=60（mm） L=（0.05～0.08）L=9.75～15.6 （作圖在范圍內(nèi)） （14）輪緣側(cè)葉片出口安放角： = 其中： 其中： =19.7297 所以： =11.6 （15）輪轂側(cè)葉片出口安放角： = 其中：==14.42 =0.789 所以：=14.5 （16）葉片進(jìn)口安放角： （17）葉輪出口葉片包角： =156.95（=147.67 取 =150 （18）輪緣螺線起點(diǎn)處圓弧半徑： =0.63=0.63115.244-4.17=68.43 圓整得： =70（mm） （19）輪轂側(cè)葉片包角： =821.17-1.42=821.17-1.42115.244=657.524 取 =658 （20）輪緣側(cè)葉片包角： =652-1.02=652-1.02=534.451 取 =535 （21）計(jì)算葉輪曲面螺線 首先計(jì)算葉輪輪緣側(cè)曲面螺線。包括和各曲面上的螺線，其次計(jì)算葉輪出口邊曲面螺線，最后，計(jì)算輪轂側(cè)曲面螺線，包括，和各曲面上的螺線。 （a）曲面螺線方程： 由何希杰所推導(dǎo)的公式： 式中 根據(jù)邊界條件，以空間曲線方程為： r=130[1-0.00163θ] z=115[1-0.00163θ] θ= (θ= z=86.34) (b) 空間曲線螺線方程: 設(shè)端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的螺線轉(zhuǎn)角分別為和在上取一點(diǎn)p(z，r)轉(zhuǎn)角為，可建立z，r，三者之間的關(guān)系如下: 根據(jù)邊界條件，以空間曲線方程為： （c）曲面螺線方程： （d）曲面螺線方程： （e）曲面螺線方程： （f）曲面螺線方程： 表3-1 輪緣側(cè)曲面螺線（部分）值 N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 22.5 45 67.5 90 112.5 135 157.5 180 r 130 125.2 120.5 115.7 110.5 106.6 101.4 96.3 91.3 Z 115 110.7 106.6 102.4 97.8 94.3 89.7 81.5 76.6 N 9 10 11 12 13 14 15 16 17 202.5 225 247.5 270 292.5 315 337.5 360 382.5 r 86.4 81.6 76.9 72.2 67.6 63.1 58.7 54.4 50.4 Z 71.8 66.9 62 57.2 52.3 47.5 42.5 37.7 32.9 N 18 19 20 21 22 23 24 405 427.5 450 472.5 495 517.5 535 r 48.6 47.9 47.2 46.8 46.3 46.1 46 Z 28 23.2 18.3 13.4 8.6 3.7 0 表3-2出口段螺線（部分）值 N 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 0 -22.5 -45 -67.5 -90 -112.5 -135 -150 r 130 127.5 125.1 122.6 120.1 117.6 115.2 113.5 Z 115 126.9 138.9 150.8 162.7 174.6 186.6 194.5 表3-3輪轂側(cè)曲面螺線（部分）值 N -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 -135 -112.5 -90 -67.5 -45 -22.5 0 22.5 45 67.5 r 110.5 103.5 97.9 93.2 88.6 84 79.3 74.7 70 65.5 Z 192.5 188.6 287.1 261.9 236.7 211.6 186.4 161.2 136.1 110 N 4 5 6 7 8 9 10 11 12 90 112.5 135 157.5 180 202.5 225 247.5 270 r 1 56.6 52.2 48 44 40.5 37 33.7 30.5 Z 34.3 130.2 126.1 121.9 111.8 113.6 109.5 105.4 101.2 N 13 14 15 16 17 18 19 20 21 67.6 63.1 58.7 54.4 50.4 405 427.5 450 472.5 r 8.4 26.3 24.3 22.4 21.1 20.3 16.3 14.1 13 Z 97.1 92.9 88.8 84.7 80.5 76.4 72.2 68.1 64 N 22 23 24 495 517.5 520 r 12.5 12.2 12 Z 59.8 55.7 55.2 （22）葉片螺線平面圖 根據(jù)上述葉輪葉片曲面螺線計(jì)算結(jié)果，繪制葉片螺線。在圓周上取16個(gè)軸面，每?jī)蓚€(gè)軸面夾角為22.5，當(dāng)Z=0時(shí)，空間螺線在平面上投影，如圖所示: 圖3-2 空間螺線在平面上的投影圖 （23）葉片厚度計(jì)算 確定葉片厚度時(shí)，應(yīng)注意到鑄造的可能性，對(duì)鑄鐵葉輪，葉片最小厚度為3～4毫米，本次設(shè)計(jì)的葉輪材料選用MT-4，葉片厚度（S）由經(jīng)驗(yàn)公式求出： 式中： K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，與材料和比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，查表得K=5 ——葉輪外徑 H——揚(yáng)程 Z——葉片數(shù)，Z=1 所以： S==5.687（mm） 取： S=6（mm） 3.1.2背葉片的設(shè)計(jì) 背葉片的主要作用是減壓，其減壓程度決定了背葉片的幾何參數(shù)。背葉片對(duì)于一般的泵而言，還有另一個(gè)作用，就是能夠及時(shí)地把固體顆粒甩至渦室內(nèi)，以防止固體顆粒進(jìn)入填料箱，破壞其密封性能。背葉片減壓后剩余的壓頭可由下列經(jīng)驗(yàn)公式求出： = 式中：——泵腔壓頭（包括灌注壓頭）m，其中灌注壓頭 n——泵的轉(zhuǎn)速 n=1450r/min ——葉輪外徑 cm =27cm ——背葉片外徑 cm ==19cm ——背葉片寬度 取=5mm t——背葉片與渦室間隙 取t=1mm ——背葉片內(nèi)徑 cm 取 =8cm 故：=（1+0.15） =9.65（m） 由計(jì)算結(jié)果可知，經(jīng)背葉片減壓后，剩余壓頭為9.65m，如果近似把1bar=10m水柱，則剩余壓頭為0.965bar。 3.2泵軸的設(shè)計(jì) （1）泵軸上的功率P2，轉(zhuǎn)速n2和轉(zhuǎn)矩T2 ，， （2）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表11.3，取，于是得： 該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且Ⅲ軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取。 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用HL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為630N.m。半聯(lián)軸器的孔徑為32mm，故取，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度為，半聯(lián)軸器與軸配合的長(zhǎng)度。 （3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 （a）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長(zhǎng)度。 (b) 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6308，其尺寸為，故，考慮到還需安裝檔油環(huán)取，軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，軸肩高度，取，因此，取。 (c)取安裝葉輪處的軸的直徑；葉輪左端與左軸承之間采用套筒定位。已知葉輪輪轂的寬度為100mm，為了使套筒端面可靠地壓緊葉輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。葉輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，取，則。因三根軸在箱體內(nèi)的長(zhǎng)度大致相等，取， 。 （4）軸上零件的周向定位 查機(jī)械設(shè)計(jì)表，聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面；聯(lián)接圓柱葉輪的平鍵截面 3.3壓水室設(shè)計(jì) 3.3.1渦形體各斷面面積內(nèi)的平均速度 由文獻(xiàn)[1]查得 (3.35) 式中：是速度系數(shù)，若=127時(shí)，則=0.362；H=15m，為泵的揚(yáng)程。 代入上式=6.21m/s，取=6m/s。 渦形體隔舌安放角ψ=20°，分為六個(gè)斷面，計(jì)算斷面流量 20 m3/s (3.36) 斷面面積 (3.37) 式 中 ：Ф 是 斷 面 包 角 。 3.3.2舌角的計(jì)算 由文獻(xiàn)[1]查得 舌角應(yīng)與葉輪出口絕對(duì)速度的液流角一致，即 == (3.38) 式中：為有限葉片數(shù)時(shí)中間流線出口處液流圓周的分速度。 取==7.04 m/s (3.39) 代入上式===38.7度 渦形體寬度：=（1.5-2）；=105-140mm （3.40） 繪型時(shí)實(shí)際=180mm。 3.3.3 基圓直徑 由文獻(xiàn)[1]查得 基圓直徑為： ==350—367.2 mm (3.41) 取=360 mm。 3.3.4葉片厚度的確定 根據(jù)之前計(jì)算結(jié)果，誘導(dǎo)輪和葉輪距離X進(jìn)口直徑為D1 由于越小越好，則取為20mm 葉片厚度 mm 為軸面流線與水平的夾角 =20 實(shí)際厚度mm 流面厚度=4mm (3.42) 圓周厚度 mm (3.43) 軸面垂直厚度 5.2 mm (3.44) 徑向厚度 1.8 mm (3.45) 3.4主要通用零部件的選擇 3.4.1軸封結(jié)構(gòu)的選擇 此次設(shè)計(jì)的填料密封的結(jié)構(gòu)尺寸為： 填料寬度S =1.6=10mm d為軸式軸套直徑 填料高度H 當(dāng)液體壓力MPa時(shí) H=(5-7)S=60mm 填料壓蓋高度h h=(2-3)S=25mm 填料壓蓋長(zhǎng)度b b=(0.5-1)S=8 mm 填料壓蓋螺栓長(zhǎng)度L 需保證填料函體內(nèi)裝滿填料時(shí)，不必加壓就能擰上螺母。 填料壓蓋螺栓直徑d，取M6 填料壓蓋厚度 =9 mm 取=7mm 為 填 料 壓 蓋 螺 栓 直 徑 。 3.4.2軸承部件的選擇 軸承是支撐離心泵轉(zhuǎn)子的部件，承受徑向和軸向載荷，在離心泵中應(yīng)用較多的是滾動(dòng)軸承。 由于設(shè)計(jì)選用的軸承必須能夠同時(shí)承受軸向載荷和徑向載荷，故選用向心推力軸承，經(jīng)計(jì)算擬選單列圓錐磙子軸承。 滾動(dòng)軸承能否正常工作，與軸承的潤(rùn)滑情況密切相關(guān)，一般來(lái)說，被輸送介質(zhì)在80℃以下，轉(zhuǎn)速在2900r/min以下的泵，可以采用脂潤(rùn)滑，此次設(shè)計(jì)的離心泵轉(zhuǎn)速為1450r/min，常溫下輸送介質(zhì)，故采用脂潤(rùn)滑，潤(rùn)滑脂選用鋰基潤(rùn)滑脂SY1412-75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 選擇11109/P6型號(hào)的雙列向心球面球軸承（GB281-64） 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 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，由于直徑等于40mm，故選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器（GB4323-84），Tl6型號(hào)，L=112mm，D=160mm，A=45mm。 重量：10.36kg 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：0.026kg·m2 第四章 主要零件的強(qiáng)度計(jì)算 4.1泵體的強(qiáng)度計(jì)算 渦室是離心泵中較大的零件，并承受高壓液體作用。所以，渦室應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，本次設(shè)計(jì)的水循環(huán)泵的泵體強(qiáng)度計(jì)算是校核渦室的壁厚，計(jì)算公式如下： 式中：S——渦室厚度 cm ——許用應(yīng)力（），鑄鐵100～150，鑄鋼200～250。 ——渦室當(dāng)量壁厚， ===21.57 S==0.58cm 所以設(shè)計(jì)時(shí)選用MT-4，壁厚為8cm，滿足強(qiáng)度要求。 4.2葉輪強(qiáng)度計(jì)算 4.2.1蓋板強(qiáng)度計(jì)算 由文獻(xiàn)[4]查得蓋板的應(yīng)力大部分是由離心力造成的，應(yīng)力越大的地方半徑越小。 （4.1） （4.2） 式中：為材料的寬度；為許用應(yīng)力， 銅的；為材料的屈服極限；為拉伸強(qiáng)度；e=2.71828；D2=0.248m；ρ=7800N·m；Dx=0.2mδ2=0.008m；u2=18.9m/s；w=18.9r/s。 材料選取ZG1Cr13，KPa。 4.2.2葉片厚度計(jì)算 由文獻(xiàn)[4]查得 （4.3） 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)，取A=5；D2=0.248m；ns=127；Z=2；H=15m S=50.248=3.4mm 實(shí)際S=4mm。 最小壁厚： 一般鑄造條件下灰鑄鐵最小許可厚度HT250：。 高錳鋼：砂型鑄造mm 。 筋的厚度：10mm 。 4.2.3輪轂強(qiáng)度計(jì)算 由文獻(xiàn)[6]查得軸向力 （4.4） 由此應(yīng)力所引起的變形為 （4.5） 式中：E為彈性模數(shù)，鑄鐵E=，鑄銅E=，銅E=； Dc為輪轂平均直徑；為由離心力引起的輪轂直徑的變形；應(yīng)小于葉輪和軸配合的最小公盈，即<。 MPa 因 故在時(shí)葉輪蓋板是安全的。 mm < 根據(jù)公差配合，可知因離心力引起的變形小于最小配合公盈。 4.3泵軸的強(qiáng)度校核 4.3.1泵軸的強(qiáng)度計(jì)算 由文獻(xiàn)[9]查得 軸的當(dāng)量彎矩 （4.6） 式中：為計(jì)算斷面的彎矩；a為系數(shù)，通常取a=0.57~0.61。故取a=0.6。 N·m （4.7） mm （4.8） 查得軸是安全的。 4.3.2泵軸的剛度校核 由文獻(xiàn)[9]查得 由軸的細(xì)長(zhǎng)比： 經(jīng)計(jì)算，得：=1.35 故泵軸是可以采用的。 聯(lián)軸器的選用：d=40mm，L=112mm，D=130mm，D1=105mm 螺栓個(gè)數(shù)n=4，直徑M10，L0=229mm，重量m=7.29kg，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是0.043。 4.4鍵的校核 4.4.1鍵的選擇 由文獻(xiàn)[9]查得 M=47.88 N·m （4.9） d=40mm 鍵：，一般鍵聯(lián)接 深度：軸，轂，平鍵l=50mm 4.4.2鍵聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 由文獻(xiàn)[9]查得 計(jì)算鍵的剪切應(yīng)力： N·m （4.10） 可知鍵是安全的。 計(jì)算鍵的擠壓應(yīng)力 N·m （4.11） 鋼的許用擠壓應(yīng)力=1500~1600 N·m 由于 ，輪轂是安全的。 鍵的剪切應(yīng)力可按下式計(jì)算： （4.12） 式中：M為鍵所傳遞的扭矩；d為軸徑；b為鍵的寬度；l為鍵的長(zhǎng)度；為鍵的許用剪切應(yīng)力，45號(hào)鋼的鍵取=600N·m。 擠壓應(yīng)力 （4.13） 式中：h為鍵高；為許用擠壓應(yīng)力。 通常需根據(jù)輪轂材料進(jìn)行校核。鍵的材料的許用擠壓應(yīng)力比輪轂的大，故取鋼的許用擠壓應(yīng)力：=1500-1600 N·m。 4.5軸承的校核 查表得30210軸承的主要性能參數(shù)如下： 圖7-6 受力分析圖 壽命計(jì)算： 附加軸向力： 軸承軸向力： 故軸承A被壓緊， X/Y值： 沖擊載荷系數(shù)： 考慮到輕沖擊，查表得=1.2 當(dāng)量動(dòng)載荷： 軸承壽命： 因，只計(jì)算B軸承壽命： 每天工作360天，每天工作8小時(shí)，則其工作年限為 。 總 結(jié) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)幾乎用到了我們大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課程，可以說是我們大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次綜合考察和評(píng)定.通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了一個(gè)總體的認(rèn)識(shí)與融會(huì)貫通.例如我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程當(dāng)中需要用到所學(xué)的工程制圖、材料力學(xué)、機(jī)械工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、極限配合與公差以及CAD計(jì)算機(jī)輔助制圖等基礎(chǔ)的專業(yè)知識(shí).在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，不僅使我們熟悉了舊的的知識(shí)點(diǎn)，還使我們發(fā)現(xiàn)了許多以前沒有注意的細(xì)節(jié)問題，而這些細(xì)節(jié)問題恰恰是決定我們是否能夠成為一名合格的機(jī)械技術(shù)人才的關(guān)鍵所在. 此外，我感覺兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)極大的豐富了我們的知識(shí)面，使我學(xué)到了許多知識(shí)，不僅僅局限于多學(xué)的專業(yè)知識(shí).在做設(shè)計(jì)的過程中，由于需要用到課本外的知識(shí)，這要求我們上網(wǎng)或者到圖書館等查閱資料。例如在設(shè)計(jì)方案時(shí)就需要我們對(duì)水循環(huán)泵的工作環(huán)境和工作能力等由一定的了解才能選擇合適的方案。由于以前沒有注意此方面的問題，所以必須通過實(shí)踐認(rèn)識(shí)和查閱資料才能做到更好。 參考文獻(xiàn) [1] 關(guān)醒凡，泵的理論與設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社1987。 [2] 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[12] Pumps in mining.Minig Magz.Apr.1985. 致 謝 大學(xué)生活即將結(jié)束，在這短短的幾年里，讓我結(jié)識(shí)了許許多多熱心的朋友、工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師。畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠(chéng)摯的感謝。 首先，向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠(chéng)摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時(shí)間對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo)，時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫穿于設(shè)計(jì)的全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會(huì)書本中的知識(shí)，更學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)操作方法。也懂得了如何把握設(shè)計(jì)重點(diǎn)，如何合理安排時(shí)間和論文的編寫，同時(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，她和我們?cè)谝黄鸸餐鉀Q了設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。 其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠(chéng)摯的謝意，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，他們也給我很多幫助和無(wú)私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒有這些資料就不是一個(gè)完整的論文。 另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝。 總之，本次的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計(jì)的一個(gè)月里，我們合作的非常愉快，教會(huì)了大我許多道理，是我人生的一筆財(cái)富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！