单级单吸清水离心泵设计（毕业论文doc）.doc

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齐齐哈尔大学毕业设计（论文）

齐齐哈尔大学

毕业设计（论文）

题　　目单级单吸清水离心泵设计

学院　机电工程学院

专业班级　

学生姓名　

指导教师　

成　　绩　　

2012年　6　月　15　日

摘要

离心泵是一种用量最大的水泵，在给水排水及农业工程、固体颗粒液体输送工程、石油及化学工业、航空航天和航海工程、能源工程和车辆工程等国民经济各个部门都有广泛的应用。

在此设计中，主要包括单级单吸清水离心泵的方案设计，离心泵基本参数选择、离心泵叶片的水力设计、离心泵压水室的水利设计、离心泵吸水室的水利设计。

以及进行轴向力及径向力的平衡，最后要进行强度校核。

泵设计的最大难点就是泵的密封，本次设计采用的新式的填料密封，它可以根据压力的改变来改变密封力的装置。

关键词：

离心泵；叶片；压水室；吸水室

Abstract

Centrifugalpumpisakindofthemostconsumableinpumps,waterdrainageandinagriculturalengineering,solidparticlesliquidtransportationengineering,oilandchemicalindustry,aerospaceandMarineengineering,energyengineeringandvehicleengineering,etcalldepartmentsofnationaleconomyiswidelyused.

Inthisdesign,includingsingle-stagesingle-suctioncleanwatercentrifugalpumpdesign,thebasicparameterscentrifugalpump,centrifugalpumphydraulicdesignofleaves,waterpumppressurizedwaterchamberdesign,thewaterpumpsuctionchamberdesign.Aswellasaxialforceandradialforcebalance,andfinallytothestrengthcheck.

Thebiggestdifficultypumpdesignisthedesignofthepumpseal,thenewpackingsealitcanaccordingtothechangeofthepressuretochangethedevicesealingforce.

Keywords：

Centrifugalpump;Leaves;Pressurizedwaterchamber;Suctionchamber

III

目录

摘要 I

Abtract II

第1章绪论 1

1.1选此课题的意义 1

1.2本课题的研究现状 1

1.3本课题研究的主要内容 1

第2章泵的基本知识 3

2.1泵的功能 3

2.2泵的概述 3

2.2.1离心泵的主要部件 3

2.2.2离心泵的工作原理 4

2.3泵的分类 4

第3章离心泵的水力设计 5

3.1泵的基本设计参数 5

3.2泵的比转速计算 5

3.3泵进口及出口直径的计算 5

3.4计算汽蚀比转速 6

3.5泵的效率计算 6

3.5.1水力效率 6

3.5.2容积效率 6

3.5.3机械效率 6

3.5.4离心泵的总效率 6

3.6轴功率的计算和原动机的选择 7

3.6.1计算轴功率 7

3.6.2确定泵的计算功率 7

3.6.3原动机的选择 7

3.7轴径与轮毂直径的初步计算 8

3.7.1轴的最小直径 8

3.7.2轮毂直径的计算 9

3.8泵的结构型式的选择 9

第4章叶轮的水力设计 10

4.1确定叶轮进口速度 10

4.2计算叶轮进口直径 10

4.2.1先求叶轮进口的有效直径D0 10

4.2.2叶轮进口直径 11

4.3确定叶轮出口直径 11

4.4确定叶片厚度 11

4.5叶片出口角的确定 12

4.6叶片数Z的选择与叶片包角 12

4.7叶轮出口宽度 12

4.8叶轮出口直径及叶片出口安放角的精确计算 13

4.9叶轮轴面投影图的绘制 13

4.10叶片绘型 14

第5章压水室的水力设计 17

5.1压水室的作用 17

5.2蜗型体的计算 17

5.2.1基圆直径的确定 17

5.2.2蜗型体进口宽度计算 18

5.2.3舌角 18

5.2.4隔舌起始角 18

5.2.5蜗形体各断面面积的计算 18

5.2.6扩散管的计算 19

5.2.7蜗形体的绘型 19

第6章吸水室的设计 21

6.1吸水室尺寸确定 21

第7章径向力轴向力及其平衡 22

7.1径向力及平衡 22

7.1.1径向力的产生 22

7.1.2径向力的计算 22

7.1.3径向力的平衡 22

7.2轴向力及平衡 23

7.2.1轴向力的产生 23

7.2.2轴向力计算 23

7.2.3轴向力的平衡 24

第8章泵零件选择及强度计算 25

8.1叶轮盖板的强度计算 25

8.2叶轮轮毂的强度计算 25

8.3叶轮配合的选择 26

8.4轮毂热装温度计算 27

8.5轴的强度校核 27

8.6键的强度计算 29

8.6.1工作面上的挤压应力 29

8.6.2切应力 30

8.7轴承和联轴器的选择 30

第9章泵体的厚度计算 33

9.1蜗壳厚度的计算 33

9.2中段壁厚的计算 33

第10章泵的轴封 34

10.1常用的轴封种类及设计要求 34

10.2填料密封的工作原理 34

10.3传统填料密封结构及其缺陷 35

10.3.1传统填料密封结构 35

10.3.2传统填料密封的不足 35

10.4填料密封的结构改造 35

结论 37

参考文献 38

致谢 40

39

第1章绪论

1.1选此课题的意义

泵是一种应用广泛、耗能大的通用流体机械，我国每年各种泵的耗电量大约占全国总耗电量的20%,耗油量大约占全国总耗油量的50%。

而离心泵是各种水力机械中应用最广泛的一种，是日常生活和生产活动联系最紧密的一种机械，在给水排水及农业工程、固体颗粒、液体输送工程、石油及化学工业、航空航天和航海工程、能源工程和车辆工程等国民经济各个部门都有广泛的应用。

本次课题设计的清水离心泵适用工业和城市给水、排水，亦可用于农业排灌，供输送清水或物理化学性质类似清水的其他液体之用，温度不高于80。

C。

1.2本课题的研究现状

当前国内离心泵的技术水平通过几十年的发展以及许可证技术引进，从综合技术水平来看，单、两级泵方面都具有国际先进水平，与国外同类型泵相比无差距，有些地方还是国际一流水平，如可靠性、效率、通化程度等。

而高温高压多级泵在结构形式、可靠方面已达到国际同类型水平，国内起步较晚，引进技术消化吸收，从89年，90年开始生产高技术水平泵，逐步开发完善，并代替进口。

国外离心泵总体技术水平比国内技术水平要高一些，效率合格率为85.7%，总体平均水平与国家标准规定值相比高2.30%，达到国家标准要求，效率、汽蚀余量合格率分布情况总体与国内的情况是相一致的，在低比转速处合格品分布率相对好一些。

1.3本课题研究的主要内容

课题研究的内容是单级单吸清水离心泵设计。

主要包括单级单吸清水离心泵的方案设计，离心泵基本参数选择、离心泵叶片的水力设计、离心泵压水室的水利设计、离心泵吸水室的水利设计。

以及进行轴向力及径向力的平衡，最后要进行强度校核。

进行离心泵设计的难点就是密封设计，本次课题设计的离心泵密封类型是填料密封，填料密封是用填料填塞泄露通道阻止泄露的一种密封形式。

其不足之处在于密封性能较差，对轴或轴套磨损大，损失功率大以及使用寿命短等。

通过分析传统填料密封结构、工作原理及其缺陷后，要改善和提高填料密封的密封效果，可采取的措施是：

（1）尽量使径向压紧力均匀且与泄露压力规律一致，使轴套承压面受压均匀，从而使轴套磨损小而且均匀。

（2）使填料密封结构中的填料具有补偿能力、足够的润滑性和弹性。

（3）密封的填料沿轴向抱紧力应均匀分布。

鉴于以上分析，采用的填料密封结构应该是一种能够自动根据被密封介质压力的变化而变化密封力的填料密封结构。

第2章泵的基本知识

2.1泵的功能

泵是各种水力机械中应用最广泛的一种，是和我们日常生活和生产活动联系最紧密的一种机械。

在给水排水及农业工程上都需要它，在工业工程上更需要它。

如在给水排水工程中，泵从水源取水，抽送到水厂，净化后的清水由送水泵输送到城市管理网中去；对于城市的生活污水和工业废水，经排水管渠系统汇集后，也必须有排水泵将污水抽送到污水处理厂，经处理后的污水再由另外排水泵排放如江河湖海中去，或者排入农田作为灌溉之用；再矿山输送尾矿的尾矿泵、洗煤厂使用的泥浆泵、电站除灰的灰渣泵和河道疏浚的挖泥泵等，已经广泛应用于冶金、石化、食品等工业和污水处理、港口河道疏浚等作业中。

2.2泵的概述

2.2.1离心泵的主要部件

离心泵主要由叶轮、轴、泵壳、轴承、密封装置等组成，具体介绍如下：

1）叶轮：

叶轮是离心泵主要的过流部件，其主要作用是把原动机的能量传递给液体，叶轮常用铸铁、铸钢、合金钢或其他材料制成。

2）轴：

离心泵的轴用来传递扭矩，驱动叶轮旋转，在轴上泵的叶轮、轴承、密封装置及联轴节等部件。

3）泵壳：

将叶轮封闭在一定的空间，以便由叶轮的作用吸入和压出液体。

泵壳多做成蜗壳形，故又称蜗壳。

由于截面积逐渐扩大，故从叶轮四周甩出的高速液体逐渐降低流速，使部分动能有效地转换为静压能。

泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一种能量转换装置。

4）轴承：

轴承用来支撑转子零件，并承受转子零件上的多种载荷，根据轴承中摩擦性质的不同可分为滑动轴承和滚动轴承，每一种又可分为向心轴承和推力轴承。

5）密封装置：

为了保泵的正常工作，应防止液体外露和内漏，或外界空气吸入泵内，因此必须在叶轮和泵壳间、轴与壳体间装有密封装置，最常见的密封装置由填料密封、机械密封盒浮动密封。

2.2.2离心泵的工作原理

离心泵之所以能把水送出去是由于离心力的作用。

水泵在工作前，泵体和吸入管必须罐满水形成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水快速旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。

水源的水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了吸入管内。

这样循环不已，就可以实现连续抽水。

在此值得一提的是：

离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则泵体将不能完成吸液，造成泵体发热，振动，不出水，产生“空转”，对水泵造成损坏（简称“气缚”）造成设备事故。

具