IH化工離心泵設(shè)計.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 畢業(yè)設(shè)計 題 目： IH6550160 系 （部）： 機械工程系 專 業(yè) ： 化工設(shè)備維修技術(shù)0832 指導(dǎo)教師 ： 完成日期 ： 2011.05.05 前 言本書是對IH化工離心泵的一個簡要說明。本書中簡要概括了離心泵的工作原理、工作特點、工作中常見的故障及其檢修方法。以IH 65-50-160為代表，通過對泵的工作條件，經(jīng)濟，環(huán)保等多方面考慮，確定泵零部件的選材和設(shè)計特點?；け糜捎诠ぷ鞯臈l件比一般的泵要苛刻的多，故設(shè)計時要有不同于一般泵的選材和結(jié)構(gòu)。IH型化工泵為單吸懸臂式離心泵適用范圍廣泛，如化工、冶金、電力、造紙、食品、制藥、合成纖維等工業(yè)部門，用于輸送腐蝕性的或不允許污染的介質(zhì)。介質(zhì)工作溫度一般為-20105 技術(shù)參數(shù) 5.5功率（kw） 25 流量（m3/h） 32揚程（m） 2900轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)/分） 65溫度（） -20105 性能描述 用途 用于化工、冶金、電力、造紙、食品、制藥、合成纖維等工業(yè)部門，用于輸送腐蝕性的或不允許污染的介質(zhì)。介質(zhì)工作溫度一般為-20105。 化工離心泵的設(shè)計原則：1、 滿足設(shè)計基本參數(shù)和化工工藝流程要求；2、 運行可靠、壽命長、經(jīng)濟性好；3、 結(jié)構(gòu)先進，制造工藝良好，操作維修方便；本泵設(shè)計的是輸送介質(zhì)為62攝氏度下的濃度為65%的濃硝酸，故泵軸，葉輪，軸封等零部件都選用了特定的材質(zhì)，在滿足工藝性能的前提下，盡量節(jié)約成本價，以尋求最優(yōu)化。在編寫過程中，作者致力于把自己所學(xué)的專業(yè)知識與實際工作中所總結(jié)的經(jīng)驗相結(jié)合，抱著認真、嚴謹，科學(xué)的態(tài)度編著此書。雖然如此，但是由于作者本人的知識水平有限，本書中還是免不了會出現(xiàn)一些錯誤，漏洞和一些有爭議的地方，希望廣大同行，教師在發(fā)現(xiàn)本書的缺點后，能不吝賜教及時給于斧正。 編者 2011年3月目 錄第一章 對IH化工泵的簡要敘述 . 化工泵的基礎(chǔ)知識 4 . 對軸封的分析 5. 機械密封常見的問題以及進行分析解決 6. 泵的裝配、拆卸、安裝方法及間隙調(diào)整等技術(shù)要求 6 . 泵的裝配、拆卸、安裝方法及間隙調(diào)整等技術(shù)要求 6. 泵的操作、運轉(zhuǎn)中存在問題的解決方法 7. 泵的維護與檢修注意事項 8第二章 設(shè)計過程.離心泵通用零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與選型 11 （一）懸架部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 11 （二）、懸架部件裝配技術(shù)要求 12.泵中主要零部件構(gòu)造設(shè)計與計算 12 (一)、法蘭的設(shè)計 12（二）軸的設(shè)計 14(三) 軸承的選用 20（四）軸封的選擇 20（五）軸向力的平衡方法 22（六）泵體結(jié)構(gòu)與強度計算 25 （七）泵體連接螺栓的強度計算 27（八）葉輪結(jié)構(gòu)與強度計算 29第三章 其他參數(shù)的計算a . 允許汽蝕余量 35b. 泵的安裝高度 36C. 估算泵的效率 37d、泵中能量損失與效率設(shè)計 38第四章 電機型號的選擇（1） 轉(zhuǎn)速n的分析和計算 40（2）原動機的功率計算與選型 40小結(jié) 44參考文獻 45第一章 對IH化工泵的簡要敘述. 化工泵的基礎(chǔ)知識泵是用來輸送液體并增加液體能量的一種機器。泵在國民濟濟的各個部門中得到了廣泛的應(yīng)用。在化工生產(chǎn)中，泵的使用更加廣泛?；け糜泻芏喾N，下面我就以化工用離心泵作簡要分析：離心泵型號表示的意思：IH 65-50-160IH：單級單吸懸臂式離心泵。 65：吸入口直徑為65mm 50：排出口直徑為50mm 160：葉輪名義直徑:160mmIH化工泵的工作原理：利用機器的做功元件，對液體做功，使其在離心力場中壓力得到提高，同時動能也大大增加，隨后在擴張流道中流動時，這部分動能又轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，使液體壓力進一步提高。這就是離心泵的增壓原理。化工泵的特點：由于化工泵輸送的大多數(shù)是一些高溫，低溫，高壓，負壓，有腐蝕性的介質(zhì)，故對化工用的離心泵有不同于一般離心泵的特點，主要特點有：（1）能適應(yīng)化工工藝需要泵在化工生產(chǎn)中，不但要輸送液體物料并提供工藝要求的必要壓力，還必須保證輸送的物料量，在一定的化工單元操作中，要求泵的流量和揚程要穩(wěn)定，保持泵高效率可靠運行。（2）耐腐蝕化工泵輸送的介質(zhì)，包括原料、反應(yīng)中間物等往往多為腐蝕性介質(zhì)。這就要求泵的材料選擇適當和合理，保證泵的安全、穩(wěn)定、長壽命運轉(zhuǎn)。（3）耐高溫、低溫化工泵輸送的高溫介質(zhì)，有流程液體物料，也有反應(yīng)過程所需要和產(chǎn)生的載熱液體。例如：冷凝液泵、鍋爐給水泵、導(dǎo)熱油泵。不管輸送高溫或低溫的化工泵，選材和結(jié)構(gòu)必須適當，必須有足夠的強度，設(shè)計、制造的泵的零件能耐熱沖擊、熱膨脹和低溫冷變形、冷脆性等的影響。（4）耐磨損、耐沖刷由于化工泵輸送的物流中含有懸浮固體顆粒，同時泵的葉輪、腔體也有的在高壓高流速下工作，泵的零部件表面保護層被破壞，其壽命較短，所以必須提高化工泵的耐磨性、耐沖刷性，這就要求泵的材料選用耐磨的錳鋼、陶瓷、鑄鐵等，選用耐沖刷的鈦材、錳鋼等。（5）運行可靠化工泵的運行可靠包括兩個含義：一是長周期運行不出故障；二是運行中各種參數(shù)平穩(wěn)。運行的可靠性對化工生產(chǎn)至關(guān)重要。若泵經(jīng)常發(fā)生故障，不僅會造成經(jīng)常停產(chǎn)，影響產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，而且有時還可能造成化工系統(tǒng)的事故?；け棉D(zhuǎn)速的波動，會引起流量及泵出口壓力的波動，使化工生產(chǎn)不能正常進行或系統(tǒng)中的反應(yīng)受到影響，物料不能平衡，不僅造成浪費，甚至造成產(chǎn)品質(zhì)量下降或使產(chǎn)品報廢。（6）無泄漏或少泄漏化工泵輸送的介質(zhì)多數(shù)為易燃、易爆、有毒、有害的液體，一旦泄漏將嚴重污染環(huán)境，危及人身安全和職工的身心健康，更不符合無泄漏工廠和清潔文明工廠的要求，這就必須保證化工泵運行時不泄漏，在泵的密封上采用新技術(shù)、新材料，按規(guī)程操作，高質(zhì)量檢修。（7）能輸送臨界狀態(tài)的液體臨界狀態(tài)的液體，當溫度升高或壓力降低時，往往會汽化?；け糜袝r輸送臨界狀態(tài)的液體，一旦液體在泵內(nèi)汽化，則易于產(chǎn)生氣蝕破壞，這就要求泵具有較高的抗氣蝕性能。同時，液體的汽化，可能引起泵內(nèi)動靜部分的摩擦膠合，這就要求有關(guān)間隙取大一些。為了避免由于液體的汽化使機械密封、填料密封、迷宮密封等因干摩擦而破壞，這類化工泵必須有將泵內(nèi)發(fā)生的氣體充分排除的結(jié)構(gòu).IH化工的優(yōu)點：水利性能布局合理，用戶選擇范圍寬，“后開式”結(jié)構(gòu)，檢修方便、效率和吸程達到國際先進水平?；け镁哂行阅芊€(wěn)定可靠，密封性能好，使用壽命長，造型美觀，使用檢修方便等優(yōu)點。. 對軸封的分析軸封部件的選材、結(jié)構(gòu)形式選型分析：軸封的優(yōu)點：摩擦副磨損后在彈簧和密封流體壓力的推動下實現(xiàn)補償，能始終保持兩密封端面的緊密接觸。將極易泄露的軸向密封，改變?yōu)椴灰仔孤兜亩嗣婷芊?。根?jù)密封的結(jié)構(gòu)和原理的不同又將其分為機械密封和填料密封兩種。機械密封的工作原理：它是靠動、靜環(huán)的接觸端面在密封流體壓力和彈性元件的壓緊力作用下緊密貼合，并相對滑動到達密封的。機械密封的優(yōu)點：1.它在長期的密封狀態(tài)中很穩(wěn)定，泄露量很小。2.使用壽命長。3.運行中不用調(diào)整。用自動補償機構(gòu)。4.功率損耗小。由于機械密封端面接觸面積較小，摩擦功率損耗小，一般僅為填料密封的20%-30%。5.軸或軸套表面不易磨損。6.機械密封由于具有緩沖功能，因此當設(shè)備或轉(zhuǎn)軸在一定范圍內(nèi)振動時，仍能保持良好的密封性能。7.密封參數(shù)高，適用范圍廣。8.結(jié)構(gòu)復(fù)雜、拆裝不便。填料密封是在軸與殼體之間用彈、塑性材料或具有彈性結(jié)構(gòu)的元件堵塞泄露通道的密封裝置。工作原理：軟填料裝在填料箱內(nèi)，壓蓋通過壓蓋螺栓軸向預(yù)緊力的作用使軟填料產(chǎn)生軸向壓縮變形，同時引起填料產(chǎn)生徑向膨脹的趨勢，而填料的膨脹又受到填料箱內(nèi)壁與軸表面的阻礙作用，使其與兩表面之間產(chǎn)生緊貼，間隙被填料塞而達到密封。填料密封的缺點：1.受力狀態(tài)不良。2.散熱、冷卻能力不夠。3.自動補償能力較差。4.耐高溫能力差。根據(jù)以上敘述，本化工泵選擇機械密封比較合理。. 機械密封常見的問題以及進行分析解決機械密封出現(xiàn)泄漏的原因分析：1.靜密封處密封圈安裝不到位或損壞。2.動環(huán)和靜環(huán)密封端面受損。3.彈簧受損，造成兩密封端面接觸不良。4.泵轉(zhuǎn)子軸向竄動量大，輔助密封與軸的過盈量大，動環(huán)不能在軸上靈活移動。在泵翻轉(zhuǎn)，動、靜環(huán)磨損后，得不到補償位移。對策：在裝配機械密封時，軸的軸向竄動量應(yīng)小于01mm ，輔助密封與軸的過盈量應(yīng)適中，在保證徑向密封的同時，動環(huán)裝配后保證能在軸上靈活移動（把動環(huán)壓向彈簧能自由地彈回來）。5.密封面潤滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。對策：油室腔內(nèi)潤滑油面高度應(yīng)加到高于動、靜環(huán)密封面。6.轉(zhuǎn)子周期性振動。原因是定子與上、下端蓋未對中或葉輪和主軸不平衡，汽蝕或軸承損壞（磨損），這種情況會縮短密封壽命和產(chǎn)生滲漏。對策：可根據(jù)維修標準來糾正上述問題。7.固體顆粒雜質(zhì)引起的機械密封滲漏如果固體顆粒進入密封端面，將會劃傷或加快密封端面的磨損。對策：盡量保持輸送液體的潔凈，如果不能保證則選用特殊材料制作密封環(huán)。8.彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進行，不允許有過大或過小的現(xiàn)象，誤差2mm ，壓縮量過大增加端面比壓，摩擦熱量過多，造成密封面熱變形和加速端面磨損，壓縮量過小動靜環(huán)端面比壓不足，則不能密封。9.安裝動環(huán)密封圈的軸（或軸套）端面及安裝靜環(huán)密封圈的密封壓蓋（或殼體）的端面應(yīng)倒角并修光，以免裝配時碰傷動靜環(huán)密封圈。. 泵的裝配、拆卸、安裝方法及間隙調(diào)整等技術(shù)要求答：裝配、拆卸的技術(shù)要求：1.裝配、拆卸順序要正確。2.每個零件的裝配位置要正確。3.完成裝配后，泵能完成正常的工作。泵安裝的技術(shù)要求：1.安裝后，泵軸的中心線應(yīng)水平或鉛垂，其位置和標高必須符合設(shè)計要求。2.泵軸的中心線與電動機軸的中心線應(yīng)同軸。3.泵與機座、機座與基礎(chǔ)之間，必須連接牢固。4.泵各連接部分，必須具備較好的嚴密性。安裝好后需要對泵和電機之間的聯(lián)軸器進行同軸度和軸向間隙的調(diào)整，一般是固定泵端，調(diào)整電機端來達到所需的目的。兩聯(lián)軸器之間的軸向間隙，一般要大于泵和電動機軸的竄動量之和。至于同軸度的要求需要根據(jù)泵的工作要求來決定。. 泵的操作、運轉(zhuǎn)中存在問題的解決方法 1. 泵出口壓力過高打開出口閥門，直至達到工況點。2. 系統(tǒng)壓力高于工況點A.裝大一點的葉輪。B.增加轉(zhuǎn)速。3. 泵和管路中的氣體沒有完全排出，泵內(nèi)灌水不足泵與管路徹底排液或完全灌液。4. 進口管路或葉輪堵塞清除管路或葉輪中的堵塞物。5. 管路內(nèi)形成氣泡A.改變管路布置。B.如果需要可以安裝排氣閥。6. 裝置汽蝕余量太低（在有灌注頭裝置時）A.檢查進口容器內(nèi)液位。B.完全打開進口管路上的閘閥。7. 吸上高度過高A.清洗進口濾網(wǎng)及進口管路。B.檢查進水池的水位。C.改變吸入管路。8. 填料腔進氣（對裝有填料密封的泵）A.密封液的通路堵塞，排除堵塞，如果有必要可以從泵外部供應(yīng)密封液，或增加密封壓力。B.裝新填料涵。9. 轉(zhuǎn)向相反改變?nèi)嚯妱訖C的二相接線。10. 轉(zhuǎn)速太低A.增加轉(zhuǎn)速。B.增加電動機的使用電壓。11. 泵內(nèi)磨損太大更換磨損零件12. 泵系統(tǒng)壓力低于訂貨時提供的數(shù)據(jù)A.調(diào)節(jié)排除管路上的截止閥，使之調(diào)整到工況點。B.在長期超載的情況下，必要是可調(diào)整葉輪直徑。13. 填料壓蓋壓得過緊或歪斜按要求調(diào)整填料壓蓋的松緊度。14. 轉(zhuǎn)速太高降低轉(zhuǎn)速。15. 軸封磨損A.檢查軸封，必要時更換軸封。B.檢查密封沖洗液的壓力。16. 軸套表面粗糙，起溝槽或劃痕更換新的軸套。17. 冷卻液不夠或冷卻腔堵塞A.增加冷卻液的流量。B.清洗冷卻腔。C.調(diào)換清潔的冷卻液。18. 填料壓蓋、端蓋或密封墊沒有擰緊，選用填料材質(zhì)不對選用合適的填料，并擰緊填料壓蓋等。19. 泵運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定A.改進吸入條件。B.檢查泵裝置的校正情況。C.重新做轉(zhuǎn)子的動平衡。D.增加泵入口的吸入壓力。20. 泵裝置不成一直線檢查聯(lián)軸器的校正情況，必要時重新校正泵裝置。21. 葉輪于泵殼有碰擦A.檢查葉輪位置。B.檢查管理連接，確保泵不受力。22. 循環(huán)供水系統(tǒng)故障增加循環(huán)供水系統(tǒng)管路截面積。. 泵的維護與檢修注意事項。1.由于機械密封一般適用在清潔的，無懸浮顆粒的介質(zhì)中使用，因此，對新安裝的管路系統(tǒng)和儲液灌，應(yīng)認真沖洗干凈，嚴防固體雜質(zhì)進入機械密封端面帀使密封失效。2.在易結(jié)晶的介質(zhì)中，使用機械密封應(yīng)注意經(jīng)常沖洗。停車后重新起動前，要將機械密封上的結(jié)晶清洗干凈。3.拆卸機械密封應(yīng)仔細，不許用手錘，鐵器等敲擊，以免破壞動、靜環(huán)密封面。4.如果有污垢拆不下來時，應(yīng)設(shè)法清除污垢，沖洗干凈后再進行拆卸，以免損壞密封元件。5.安裝機械密封前，應(yīng)檢查所有密封元件是否有失效或損壞，如有則應(yīng)重新修復(fù)或更換。6.應(yīng)嚴格檢查動環(huán)與靜環(huán)的相對磨擦密封面，不允許有任何細微的劃痕、碰傷等缺陷。所有另部件，包括泵體，葉輪，密封腔等在裝配前均應(yīng)沖洗千凈，尤其是動、靜環(huán)端面，要用清潔，柔軟的布或棉紗認真擦拭干凈，然后涂上一層清潔的油脂或機油。7.裝配中要注意消除偏差，緊固螺釘時，要均勻擰緊，避免發(fā)生偏斜，使密封失效。8.正確調(diào)整彈黃的壓縮量，泵安裝好以后，以手扳動轉(zhuǎn)子時，應(yīng)感覺到密封彈黃既有一定的壓縮量，而又能輕快、靈活地轉(zhuǎn)動沒有咬緊的感覺。如感覺太緊或盤不動，則應(yīng)適當調(diào)松一些。9.對有外部沖洗的機械密封，起動前應(yīng)先開啟沖洗波，使密封腔內(nèi)充滿密封液。停車時，先停泵，后關(guān)密封沖第二章 設(shè)計過程設(shè)計的已知條件：泵的型號：IH 65-50-160轉(zhuǎn)速n=2900（r/min） 流量25m3/h 揚程 32米 效率57%軸功率：3.82kw 電機功率：5.5kw輸送的介質(zhì)：輸送腐蝕性介質(zhì)。 工作溫度：-20105最小汽蝕余量h= 1. 泵體 2. 葉輪 3. 密封環(huán) 4. 葉輪螺母 5.軸封裝置 6. 軸套 7. 中間體 8.油杯 9.懸架軸承部件離心泵性能曲線圖比轉(zhuǎn)數(shù)ns的分析與計算，確定泵的水力方案比轉(zhuǎn)數(shù)ns是相似理論中引出的一個綜合參數(shù),它說明了相似泵的流量Q揚程H之間的關(guān)系,相似泵在相似工況下,比轉(zhuǎn)數(shù)相等,但同一臺泵在不同工況下的比轉(zhuǎn)數(shù)ns并不相等,在確定比轉(zhuǎn)數(shù)時應(yīng)考慮到以下因素。a. ns與泵效率密切相關(guān)在確定ns時必須同時考慮泵的效率是否能達到給定指標，一般來說，ns=120-210的區(qū)間，泵效率最高。ns 60泵的效率顯著下降。b.采用單吸葉輪，ns過大時可采用雙吸，反之，采用單吸。c.泵特性線的形狀也和ns有關(guān)。d.比轉(zhuǎn)數(shù)和泵的級數(shù)有關(guān)，級數(shù)越多，ns越大，趨勢是盡量提高轉(zhuǎn)速，減少級數(shù)，以提高泵運轉(zhuǎn)的可靠性。根據(jù)設(shè)計依據(jù)，在能達到要求的前提下，為使結(jié)構(gòu)簡單運行可靠，應(yīng)盡量采用較少級數(shù)，至此，本泵采用單級i=1，根據(jù)級數(shù)i=1計算ns為：ns =3.65n/3/4 =3.652900/（）3/4=3.65x2900x0.083/13.5=65.07取ns=66又因為ns=3.65n/H3/4 得出 m=Q（3.65n/H3/4ns） =25/3600（3.652900/323/466） =0.826即m取1故泵的水力方案為單級單吸泵.離心泵通用零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與選型（一）懸架部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計1螺釘連接軸承蓋與懸架體2軸承前后蓋HT2040采用管螺紋型式起密封作用3前后蓋墊模造紙平衡軸向力和徑向力4氣孔蓋散熱5單吸向心球軸承305支撐平衡軸向力和徑向力6懸架體HT2040支撐泵7前后防塵蓋HT2040阻止灰塵的進入8油位計部件塑料觀察油位是否滿足要求及時添加潤滑油9管堵密封作用10管堵墊耐酸石棉板檢漏作用（二）、懸架部件裝配技術(shù)要求 懸臂泵在總裝前要進行懸架部件小裝，以檢查各部件的積累誤差是否影響泵的正常運轉(zhuǎn)。懸臂泵托架部件小裝圖和技術(shù)要求如下： 懸架止口端面對軸的徑向跳動誤差為0.06mm 懸架止口端面對軸的端面的跳動允差為0.03mm 葉輪密封環(huán)端面對軸端面的跳動允差為0.06，軸套外圓的徑向跳動允差為0.04mm檢查懸架止口對軸的徑向跳動和端面跳動測量的目的是為了保證懸架止口與軸的同心度和垂直度，以免裝泵體時，泵蓋與密封環(huán)發(fā)生碰撞。檢查葉輪密封環(huán)外圓對基準面得徑向跳動量主要是為了防止由于軸套外圓跳動而影響泵的泄露。.泵中主要零部件構(gòu)造設(shè)計與計算(一)、 法蘭的設(shè)計外形尺寸圖吸入口排出口法蘭連接尺寸圖（1）泵吸入口徑的確定Ds和排出口徑Da的確定泵吸入口徑的確定主要取決于吸入管內(nèi)的流量、流量確定后，可根據(jù)流量Q求泵吸入口的直徑Ds。取流速Vs=1.3m/sDs=0.082m=82mm查表可取管型為Ds=80mm，則此時流速Vs得：Vs=1.382m/s一般來說，低壓泵的吸入口徑和排出口徑是相等的。但是在壓力較高或泵較大時，出于對管路系統(tǒng)投資經(jīng)濟性的考慮，常取泵排出口徑小于入口徑，壓力越高，差值越大，一般推薦按下列經(jīng)驗公式計算：Da=（10.7）Ds=（10.7）80=(10070)mm查表可取標準管徑Da=65mm（二） 軸的設(shè)計：1 軸的選材化工離心泵的泵軸一般都采用45號鋼，調(diào)節(jié)處理后的硬度HB=500600，許用切應(yīng)力=500-600公斤/厘米32.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸的扭轉(zhuǎn)計算計算時用計算功率比軸功率稍大些，因為軸功率是設(shè)計工況下的功率，而泵進行的最大流量所對應(yīng)的功率大于軸功率一段為：Nc=1.2N=1.2*33.79=40.548KW泵軸所傳遞的扭矩Mn=97360*=97360=1361.29Kg.cm軸的最小直徑d=23.89cm輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，此處有一個鍵槽，故軸徑應(yīng)增大5，即d1=d*1.05=23.87*1.05=25.06mm 取d=25mm為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)。故需同時選擇聯(lián)軸器的型號。（1） 聯(lián)軸器的選擇由于起動較頻繁，起動時會產(chǎn)生很大的剪切應(yīng)力。并且轉(zhuǎn)速相對較高，如果采用無彈性聯(lián)軸器連接，需要很高的對中度，給安裝，維修的要求較高，需要的時間較長，花費的成本較高。故本處采用選彈性套柱銷聯(lián)軸器。（2）型號、尺寸選擇根據(jù)軸徑與聯(lián)軸器孔徑一致，選型號。查手冊P126表9.3，選孔徑為25mm的半聯(lián)軸器，故取d1=25mm；半聯(lián)軸器與軸配合是轂長度為44mm，標記為：TL型聯(lián)軸器J2544 GB/T4324-84（3）該段軸的長度為保證半聯(lián)軸器固定可靠，應(yīng)使軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的斷面上，故取L1=42mm。（4）確定穿越軸承蓋軸段的直徑為滿足聯(lián)軸器的定位要求，軸段需設(shè)計一軸肩。據(jù)軸肩高度，故d2=d1*1.14=28.5。取標準尺寸d2=30mm。（5）確定安裝軸承處的軸徑和軸承型號安裝軸承段的軸徑應(yīng)比d2=30mm大，且是5的倍數(shù)，故取d3=35mm。由于泵無軸向力，故選6類軸承。初選6008.查手冊P130：D=68mm，B=15mm，da=46mm，Cr=17KN。(6)確定為滿足軸承的定位要求，軸段需設(shè)一軸肩。據(jù)軸肩高度h=0.07d3=0.07*40=2.8mm，故取d4=45mm。 總體方案小結(jié)覽表序號項目IH65-50-160備注125GB5662-80232357JB3559-80465JB3536-8052JB3562-8062900JB5662-807348單級965GB5662-8010501133.79N=Rqh/1201247.306Nm=1.4N13電機Y132S2-2Y系列電擊樣本145.515293016結(jié)構(gòu)型式單級單吸懸臂GB5662-8017泵體軸向吸入徑向排出歪脖子后開門腳支承式18葉輪閉式葉輪19軸封背葉輪加填料密封20懸架25懸架21傳動方式直接傳動22最小軸徑2423過流部件的材質(zhì)鋁硅合金249425842686.227吸入流量59.52泵軸的結(jié)構(gòu)如下圖：（7）、軸的結(jié)構(gòu)與校核計算A、軸的結(jié)構(gòu)與校核計算根據(jù)該泵輸送介質(zhì)的特征，泵的工作條件（）,確定該泵泵軸材料為。其具體分析見前面泵初步設(shè)計部分。查離心泵設(shè)計基礎(chǔ)表8-5，4-4 調(diào)質(zhì)處后：HB=269-302 = B、軸的受力分析與計算（1）、軸的受力分析a、軸的受力分析泵軸受到自重量、葉輪的重量、套的重量、轉(zhuǎn)子的徑向力，由葉輪平衡后的殘余不平衡所引起的離心力C，以及受到電機轉(zhuǎn)速的扭矩，葉輪的阻力矩，由于、C均很小可忽略不計，故泵軸受到轉(zhuǎn)子徑向力、軸承的支力、殘余軸向力。b、軸的受力計算=0 Fa-Rc=0 R=F=0 F（a+c）-R R= R R軸的強度計算 由于軸是在彎曲與扭矩聯(lián)合作用下工作的，所以泵軸的強度設(shè)計應(yīng)按玩具組合來考慮，又由泵軸的彎矩圖可知A-A截面的彎矩值最大即該截面為危險截面。泵軸的當量彎矩可按下式計算 M=根據(jù)材料力學(xué)中的第三強理論、彎、扭聯(lián)合作用的軸徑d可按下式計算 dA截面上有一鍵槽，故應(yīng)增大5%，即A截面處所需的軸徑d為dd1.05=2.61.05=24.78mm30mm軸的強度足夠鍵的選擇與校核計算由于本泵所用的鍵幾乎與泵輸送液體接觸，故該泵用鍵可采用45號鋼，在有些泵中，由于葉輪輪郼比較薄，常選用小于國際規(guī)定的鍵，在這種情況下需要校核鍵的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。該泵的葉輪用鍵選C840聯(lián)軸用鍵選1050查標準GB/109679得鍵的尺寸為： C8*40b=8mmh=7mmL=1890mm取L=40mm10*50b=10mmh=8mmL=22110mm取L=50mm計算：由公式 = =76.5公斤/厘米可知鍵是安全的代入公式M0.25dhl計算鍵的擠壓壓力： = =191.2公斤/厘米由離心泵設(shè)計基礎(chǔ)第九章知： 泵聯(lián)軸器是用鑄鐵制造的，輪轂是安全的。(三) 軸承的選用：根據(jù)軸承所承受的作用力可選擇應(yīng)用廣泛的深溝球軸承。再根據(jù)軸頸的直徑 35mm可選擇代號為6007型號的軸承。（四） 軸封的選擇：化工泵輸送的介質(zhì)大多是有毒又害的，并且溫度往往不是常溫，就需要軸封裝置有較好的密封性，以及耐高、低溫的能力。故在此選用機械密封較為適宜。 軸封的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算：1、 背葉結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算 、背葉片結(jié)構(gòu)的設(shè)計與計算 在葉片后蓋板外側(cè)設(shè)置一經(jīng)向被葉片。并使其泵后蓋保持很小的軸向間隙。這時當葉輪旋轉(zhuǎn)時，背葉片強迫泵腔中的液體跟著葉輪勻速旋轉(zhuǎn)。液體的角速度增加，使液體產(chǎn)生離心徑向流動，從而降低了泵腔的軸封處的壓力，減少了液體的泄漏量。 、壓力分析 A、 葉輪內(nèi)任意半徑處的液體壓力 P=-式中 P 任意半徑的液體壓力 葉輪出口的壓力B、 葉輪后蓋無葉背葉片是泵腔半徑任意半徑處的液體壓力。 P= = =C、 葉片后蓋板有背葉片在這種情況下，泵腔中的液體在背葉片的作用下產(chǎn)生離心向外流動角速都增大。壓力要降低，使得軸封處的壓力減少，作用在葉輪后蓋板的軸向力也減少，設(shè)此時泵腔中液體的角速度為，且。根據(jù)研究認為，無背葉片是=這時泵腔填料函處的液體壓力為P P= = =式中 -渦殼中壓力 -葉輪后蓋板外側(cè)光滑面產(chǎn)生反壓（n/）-背葉片內(nèi)外徑 t背葉片520mm 取t=5mm -背葉片與泵蓋間的軸向間隙 =0.52mm 取=1mm S=t+=5+1=6mmK-間隙影想系數(shù)一般取K=0.80.98K=若 則 設(shè)計時可設(shè)求背葉片外徑 = = = =1.62kgf/ 葉輪光滑面反壓 = =0.29 kgf/（五） 軸向力的平衡方法徑向力、軸向力的計算與平衡1、徑向力的產(chǎn)生，計算與平衡、徑向力的產(chǎn)生前面設(shè)計螺旋型渦室時，是按在設(shè)計流量下設(shè)計的，此時液體在葉輪周圍水壓室中的速度和壓力是均勻的，軸對稱的。因為是軸對稱的，故作用于葉輪上的合力為零，理論上無徑向力作用，但是，當葉輪和渦室協(xié)調(diào)工作的條件流量發(fā)生變化時，破壞了壓力沿葉輪對稱分布的條件，而產(chǎn)生徑向力。當泵在小于設(shè)計流量下工作時，渦殼斷面顯得過大，沿渦殼流道的液體速度逐漸減小，壓力逐漸增加，同時泵流量減小時，葉輪和流體速度反而增大，而且方向發(fā)生變化，結(jié)果液體沖入渦殼時產(chǎn)生沖擊，葉輪中流動的液體速度減慢，動能減小，依靠沖擊把能量傳給渦殼中的液體，使渦殼中的液體壓力增加，液體從渦室隔舌到擴壓室進口的流動中，不斷受到葉輪流出的液體的沖擊，壓力不斷增加，因而渦室中的液體壓力在隔舌處最小，在擴壓室進口處最大，結(jié)果對葉輪產(chǎn)生一個徑向跳動。當泵在設(shè)計流量下工作時，則與上述情況完全相反，葉輪產(chǎn)生的徑向跳動的合力方向與大小設(shè)計流量下的徑向跳動合力相差，因此，壓力產(chǎn)生分布不均勻時形成徑向跳動的主要原因。、徑向力的計算 徑向力計算按下列經(jīng)驗公式計算： 式中 ：設(shè)計流量 Q:泵的工作實際流量 ：葉輪出口總寬度（包括前后蓋板）（米） :作用在葉輪上的徑向力（公斤） H ：泵的揚程（米） :葉輪外徑（米） ：液體的重度（公斤/米3）（水的重度為1000公斤/米3） 此處的計算應(yīng)該按最壞的情況考慮，即開車和停車的時候，Q=0這樣的設(shè)計所得是最大的徑向力 即 =606徑向力的平衡 徑向力在小的單級離心泵中沒有專門的平衡裝置，而徑向力會使軸產(chǎn)生較大的撓度，甚至使密封環(huán)間套和軸套發(fā)生研磨及損壞。同時對于轉(zhuǎn)動著的軸，徑向力是個交變載荷，會使軸因疲勞而破壞。因此可不必對徑向力平衡裝置。1、 軸向力的產(chǎn)生，計算與平衡 、軸向力的產(chǎn)生離心泵工作時，在泵形狀不對的單級葉輪上，由于液體作用在葉輪的壓力不平衡，將產(chǎn)生于泵平行的軸向力，軸向力包括前后蓋板不對稱產(chǎn)生的軸向力和動反力 、軸向力的計算A、 葉輪前后蓋不對稱產(chǎn)生的軸向力，此力指向入口方向，此力的大小按下列公式計算： 式中 作用在一個葉輪上的軸向了（公斤） 單級揚程(米) 液體重量（公斤/米3） 葉輪密封環(huán)半徑（米） K 實驗系數(shù)，與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。所以 =112.5B、 動反力此力指向葉輪后蓋 式中 泵的理論流量 葉輪入口絕對速度 所以 泵總的軸向力為：（六） 泵體結(jié)構(gòu)與強度計算 A、泵的選材從本泵輸送的介質(zhì)特性，泵的工作條件以及該泵的耐蝕性和連續(xù)運轉(zhuǎn)性，該泵體的材料選用KmTBCr26，材料代號：A05。其具體分析見前面過流部件的選材分析部分。B、泵的結(jié)構(gòu)尺寸整個泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括吸入室、壓出室、擴壓室（1）、吸入室的結(jié)構(gòu)設(shè)計 吸入室是指泵進口法蘭到葉輪進口的過流部分，起作用是吸入管路中的液體以最小的損失均勻地引向葉輪，它對液體進口葉輪的流動情況有很大的影響，所以其幾何形狀的好壞直接影響泵的氣蝕性能。設(shè)計吸入室時要求保證液體在進口葉輪時的速度分布均勻，大小適當。方向符合要求，吸入室的速度分布均勻，液體流過吸入室的損失要最小。基于以上分析，而本泵的結(jié)構(gòu)也恰好是單級懸臂泵。故采用直錐形吸入室。吸入室進口直徑可用以下公式計算： 式中 泵葉輪進口邊直徑由于泵進口法蘭式采用標準法蘭，故取標準直徑 =80mm（2）、壓出室的結(jié)構(gòu)設(shè)計壓出室的作用是以最小的損失將損失從葉輪中過的高速液體收集起來并引向泵和下一級葉輪入口。同時液體的一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋喝胧也坏珜﹄x心泵性能有影響。而且如果壓出室與葉輪配合不良好，將使泵產(chǎn)生震動，無法工作。根據(jù)設(shè)計資料表明，目前我國絕大部分單級泵均采用螺旋形壓出室，因此本泵在設(shè)計中也采用螺旋形壓出室。其結(jié)構(gòu)型式采用目前國際上常用的軸向吸入，徑向排除歪脖子式。結(jié)構(gòu)尺寸見零件圖 （3）、泵體強度計算由于渦殼幾何形狀很不規(guī)則，很難準確的計算渦殼中應(yīng)力，故常用下列公式計算渦殼壁厚。 S=Seq式中 S渦殼壁厚（cm） 許用應(yīng)力（hgs/cm2） Seq渦殼當量壁厚。 Seq=+0.0084ns+7.2 =+0.0084x34+7.2 =45.44+0.2856+7.2 =52.9256取HT20-40鑄鐵許用應(yīng)力=150公斤/厘米2.代入公式(8-4)得渦室厚度 S=52.9256xx =2.328cm由于本泵輸送的腐蝕性介質(zhì),因而渦殼壁厚必須加上必要的腐蝕余量.取腐蝕余量為C=4mm,另外考慮到泵體的結(jié)構(gòu)上的需要,取渦殼壁厚S=25mm.（七） 泵體連接螺栓的強度計算1、 材料和結(jié)構(gòu)示意圖 泵體是靠連接螺栓的拉應(yīng)力來保證密封性能，螺栓是主要的受力元件。則要求螺栓材料具有強度和好的韌性。由此連接螺栓的材料可選用45號鋼。2、 螺栓的受力分析與計算連接螺栓在離心泵工作時，除了承受腔內(nèi)液體靜壓力的作用只在泵體上的拉力外，還有密封面壓緊、保證密封面密封性的拉力。所以每個螺栓上的總載荷P為： P=Pw+Pm取螺栓個數(shù)為8個Pw=其中D-泵體密封墊的平均直徑 D=190mm=19cm Pi泵腔內(nèi)液體最大靜壓力 Pi=1.5P=1.5(設(shè)計壓力P+允許入口壓力) =1.5（+1.033）9.81104 =6.5105 =6.5hgs/cm2 Z-螺栓個數(shù) Pw= Pm= 式中 m-密封墊系數(shù)與軸片材料結(jié)構(gòu)有關(guān),當t6mm所以b=0.5cm所以Pm= =96.95(kgf)所以每個螺栓的總載荷P為 P= Pw+Pm=230.25+96.95 =327.2 kgf3、 螺栓最小直徑dmin= 對碳素鋼來說：d=6-16毫米時，可取=（0.2-0.25）s 現(xiàn)取=0.225s=0.225x24=5.4kgf/cm2 =540 kgf/cm2所以dmin=1.00cm=10mm 由此處計算的d是連接螺栓的最小直徑,可在GB196-63中取該螺栓為M16.其M16的螺栓底徑為直徑13.835mm泵體連接螺栓選M16是安全的.（八） 葉輪結(jié)構(gòu)與強度計算A、葉輪選材葉輪材料根據(jù)泵輸送液體介質(zhì)的化學(xué)性能及在離心力作用下的強度來確定輸送具有較強腐蝕性的液體時可采用青銅、不銹鋼、陶瓷、耐酸硅鐵及塑料等制造，所以葉輪材料選用HT20-40.B、葉輪的結(jié)構(gòu)與尺寸從本泵輸送介質(zhì)及效率兩方面考慮,葉輪設(shè)計成閉式,閉式葉輪由前后蓋板,葉片和葉轂組成,從吸入方式考慮,由于本泵流量較小,決定采用單級葉輪,這種單級葉輪結(jié)構(gòu)簡單,液體在夜里內(nèi)的流動狀況也較好,葉輪不穿軸,懸臂支承載軸上葉片式是后彎葉片.葉輪輪轂上開有鍵槽,通過鍵固定在軸上,以防止相對轉(zhuǎn)動,考慮到泵輸送的介質(zhì)耐腐蝕性,鍵的材料可選用不銹鋼,葉輪的軸向固定靠葉輪螺母和止退墊圈固定在轉(zhuǎn)軸上,葉輪的螺母三維旋轉(zhuǎn)方向與葉輪的轉(zhuǎn)向相反,軸向間隙的調(diào)整用葉輪螺母 和墊片調(diào)節(jié).葉輪的后蓋板上帶有背葉片,背葉片能平衡大部分軸向力,同時能減少軸封處的壓力,提高填料的壽命,還有防止雜質(zhì)進入軸封部件的功能.葉輪的設(shè)計步驟：確定葉輪的入口直徑確定前，先用下式確定葉輪入口速度（米/秒）由圖5-4知,可取葉輪的入口系數(shù)=0.125帶入公式5-9的得葉輪入了口速度為:=0.125=4.46m/s由圖2-15,取泵容積效率，則通過葉輪流量Q為: Q= =0.0388 m/s因為代入公式(5-11)得: = =0.1109m取=110mm確定葉片入口邊直徑:取得確定葉片入口邊絕對速度, 取=(0.40.83)得=(0.40.83) =(0.40.83)4.46=1.7843.702()確定葉片入口寬度：代入公式（5-12）得=0.0686=68.6確定葉輪外徑 通過葉輪出口圓周速度求得，可按下式計算： = 式中葉輪出口圓周速度系數(shù)，可從圖5-4中取 =1.05 =1.05=35.7 葉輪外徑可按下式計算： = =0.235=235確定葉輪出口寬度可以通過葉輪出口軸面速度確定，如圖5-8，可按下述公式計算：式中 葉輪出口軸面速度系數(shù)，可按圖5-4選擇：=0.082葉輪出口寬度按下述公式計算:=式中 葉片出口處圓周方向厚度(米)可按下式計算: =式中 葉輪出口處葉片真實厚度 此處暫時葉片厚度,在強度計算部分再核算葉片厚度葉片出口安放角,取= 則: = =12=0.0022=2.2確定葉片數(shù)Z =故取葉片數(shù)Z為8片C、葉輪強度計算葉輪強度計算包括蓋板強度、葉片強度和輪轂強度三部分。葉輪材料為HT20-40（1）蓋板強度在計算時可以把蓋板簡化為一個選轉(zhuǎn)圓盤（即將葉輪對蓋板的影響忽略不計）計算分析表明，對旋轉(zhuǎn)圓盤來說，圓周方向的應(yīng)力是主要的，葉輪的圓周速度與圓周方向切應(yīng)力近似的有以下關(guān)系=式中 -葉輪材料的重度（公斤/厘米3）對于鑄鐵葉輪來說，=0.0073（公斤/厘米3） 葉輪的圓周速度（米/秒） g重力加速度（厘米/秒2）一般取 g=980厘米/秒2= =95公斤/厘米2由表 8-1知故在n=2900轉(zhuǎn)/分時,葉輪蓋板是安全的,此時葉輪蓋板厚度由結(jié)構(gòu)和工藝要求確定 由表8-2知可選葉輪蓋板厚度為6厘米（2）葉片厚度計算 葉片厚度S可按下列經(jīng)驗式計算 由表8-3取經(jīng)驗系數(shù)K=3代入上式 =3x0.235+1 =3.009毫米S取葉片厚度S=6毫米故葉片的強度也足夠（3）葉輪輪轂的強度計算代入公式（8-3）可得離心力所引起的葉輪輪轂直接變形量： = =0.000255769cm 由公差配合表可知： 綜上所述:由于本設(shè)計的葉輪和軸的配合是屬于動配合,則要求運轉(zhuǎn)時由離心力產(chǎn)生的變形應(yīng)大于軸和葉輪配合的最大功率而該輪轂的配合本身就是松動,所以葉輪輪轂的強度也足夠.由以上三部分計算可知整個葉輪是安全的.第三章 其他參數(shù)的計算計算；a . 允許汽蝕余量：由于最小汽蝕余量h是泵發(fā)生汽蝕的臨界值，使用時必須加上0.3m的安全量作為允許汽蝕余量：h=h+0.3故h=3