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单片微电脑电子称的接口电路学位论文

单吸渣浆泵设计及机械密封设计

摘要

离心式渣浆泵广泛应用于煤炭、矿山、冶金、电力、水利、交通等部门，主要进行静矿、尾矿、灰渣、泥沙等固体物料的水力输送，但其过流部件的磨损相当严重，其主要破坏形式为过流部件洞穿和变形，过流部件的严重磨损，恶化了泵内流动特性及外特性，缩短了泵的实际使用寿命，使生产效率降低，加大耗能和设备的投资，进而影响生产的发展。

因此所设计的渣浆泵中采用多叶片数来减少单个叶片的磨损，适当的增加过流部件的厚度并采用高硬度的耐磨材料来来减小磨损，将叶轮入口的后盖板设计为凸出的、由光滑圆弧组成的轮毂头。

采用机械密封来防止高压液体从泵中漏出和防止空气进入泵内并用背叶片来平衡轴向力。

本设计详细介绍了渣浆泵的总体结构，工作原理和结构设计。

关键词：

叶轮背叶片机械密封

Singlesuctionslurrypumpdesignandmechanicalsealdesign

Abstract

Theslurrypumpistheextensiveapplyinginthecoal,mineralmountain,metallurgy,electrical,waterconservancy,transportationandsoon.Itismaintoproceedthewaterpowerofthestaticmineral,tailmineral,ashgrain,sedimentsolidmaterialtransportation.Butitsveryseriousovertheabrasionthatflowtheparts.Itsmainbreakageformisoverflowthepartspenetratewithtransformation.Overseriousabrasionthatflowtheparts，itisworseningthepumpinsideflowscharacteristicandoutsidecharacteristics,shortingtheactualservicelifeofthepumpandmakingproductionefficiencylower,enlargingconsumestheinvestmentoftheequipments,andthenaffectingthedevelopmentoftheproduction.Itadoptmanyleaf'snumbertoreducethesingleabrasionofleaf'ssliceforthisdesigningslurrypump,alsoincreasedcombinesoverthethicknessthatflowthepartsthehighdegreeofhardnessinadoptionbearstowhetthematerialtocometoletupthewearandtear,andempressedanentrancecoversplankdesignastobulgeandsmoothhubcaphead.Adoptedthefillerwhichissealedcompletelytopreventthehighpressureliquidtoleakfromthepumpwithkeepairfromenteringtopumptheinsidecounteracttocarryonthebackleaf'sslicetoequilibriumstalkfacedint.Thisdesignwasdetailedtointroducethetotalconstructionthatslurrypump,theworkprincipledesignswiththeconstruction.

Keywords:

impellerauxiliaryimpellerthefillerseals

第1章概论

1.1泵的定义及其用途

“泵”这个名词本身的意义说明其作用是用来提水，而且在很长的一个时期，这是它的唯一的用途。

然而现在，泵的应用范围非常的广泛而且多方面，以致把泵说成是提水的机器就显得很片面。

出城市和工业供水外，泵还用于灌溉、水力蓄能、给水、运输。

现在有热电厂用泵、船用泵、化工、石油、造纸、泥煤以及其它工业用特殊型式的泵。

　目前，渣浆泵的应用范围中，80%左右都是用在矿山行业选矿厂。

由于矿石初选工况较为恶劣，因此在这一工段，渣浆泵的使用寿命普遍较低。

当然，不同的矿石，磨蚀性也不一样。

　　在洗煤行业，由于工况不同，较大煤块，煤矸石容易堵塞，对于渣浆泵的设计要求很高。

淮北矿务局下属某洗煤厂05年采用经特殊设计的、替代原来从澳大利亚进口的渣浆泵，至今运转正常，输送较大煤块、煤矸石无堵塞，使用磨损寿命超过了国外进口泵。

　　在海水选砂领域，渣浆泵应用也开始逐渐被客户认可。

但是在海水里选砂，河道里挖沙，渣浆泵更容易被称为砂泵，挖泥泵。

尽管叫法不一，但是从结构特点和泵的性能原理上来讲，都可以通称为渣浆泵。

因此在这海水选砂中我们经常称为砂泵，在河道清淤里面习惯上叫挖泥泵。

渣浆泵的用途虽然广泛，但是正确的应用是十分重要的。

渣浆泵由于其名称本身的局限性使得一些非本行业的人对此产生误解，事实上，泥浆泵，杂质泵，挖泥泵，清淤泵，等都在渣浆泵的应用范围。

在渣浆泵的应用过程中，一定要注意合理的设计正确。

在很多的机器中，采用泵作为辅助装置，以保证润滑。

泵是应用最广泛的的机器之一，而且各种泵的结构是是极为多样的。

因此，泵的定义可以说成是把原动机的机械能转换为所抽送液体的能量的机器。

1.2泵的分类

1.2.1叶片式泵

1、叶片式泵

叶片式泵是由装在主轴上的叶轮的作用，给液体

以能量的机器。

按其作用原理可作如下分类：

（1）离心泵：

离心泵主要是由离心力的作用，给叶轮内的液体以压力能和速度能，进而，在壳体或者导叶内，将其一部分速度能转变成压力能，进行抽送液体的泵。

（2）轴流泵：

轴流泵是由叶片的升力作用，给叶轮内液体以压力能和速度能，进而，通常是在导叶内，将其一部分速度能转变为压力能，进行抽送液体的泵。

（3）混流泵：

混流泵是介于离心泵和轴流泵之间，它是由离心力和叶片升力的作用，给叶轮内的液体以压力能和速度能，进而，在导叶内，将其一部分速度能转变成压力能，进行抽送液体的泵。

1.2.2容积式泵

1、容积式泵

是由活塞、柱塞、以及转子等的排吸作用，进行抽送液体的机器。

容积式泵大致分为往复泵和转子泵。

（1）往复泵：

往复泵是由柱塞等的往复运动，进行排送液体。

其类型有：

活塞泵、柱塞泵和隔膜泵。

（2）转子泵：

转子泵是由旋转运动进行排送液体液体的泵。

下列泵属于转子泵：

齿轮泵、螺杆泵、凸轮泵、滑片泵。

1.2.3特殊类型的泵

1、特殊类型的泵

这类泵是指叶片式泵和容积式泵以外的特殊的泵。

主要由以下几种：

旋涡泵、空气扬水泵、射流泵、粘性泵、电磁泵.

第2章泵的结构设计与计算

2.1泵基本参数的确定

2.1.1泵吸入口和排除口的确定

此处省略 NNNNNNNNNNNN字。

如需要完整说明书和CAD图纸等.请联系 扣扣：

二五一一三三四零八另提供全套机械毕业设计下载！

第5章渣浆泵零部件的选择

5.1选用渣浆泵零部件的重要性

正确的设计过流部件和选用材料是保证泵达的性能和使用性命的重要条件。

但是，如果泵其他零件不能正常工作，就是过流部件设计得再好，材料选用的再好，也不能保证泵的性能和寿命，经验表明，泵在运行中所产生的问题大部分是材料的选用问题以及主要零部件的选择问题和精度问题。

对耐腐蚀性泵运行中的事故进行分析表明，纯属泵性能方面的问题的仅占总事故的10.6%，其他都属于材料的选用问题以及主要零部件的选用问题和制造精度问题。

由此可见，正确的选用泵主要零部件是保证泵正常运行的重要条件。

对于离心式渣浆泵来说，过流部件占的数量毕竟还是比较少见的，而其他零件的数量还是比较多的。

随着国民经济的发展，泵的品种越来越多，如果不努力提高离心泵零部件的标准化和通用化程度，就会使零部件的种类越来越多，批量相对的越来越小，这就造成了生产管理的混乱，限制了劳动生产率的提高，而且给使用和维护也带来了很大的困难。

因此，不断的提高离心泵的零部件的标准化和通用化程度一直是泵行业的一项重要工作，现在，托架、机械密封、轴承架、联轴器等零件都有了行业标准和系列标准，产品的标准化和通用化的不断提高。

以F型的耐腐蚀性泵为例，共有30个型号，但只有6个托架，即平均5个型号的产品公用一个托架。

由于产品标准化和通用化的提高，改善了工厂了生产管理，提高了劳动生产率，有力的保证了水泵业的持续跃进。

因此，在设计离心泵时，应尽可能按国家标准和行业标准选用通用标准零部件。

在泵的所有零部件中，在运转中最容易发生的问题是轴封部件，轴承润滑部件和冷却部件，如果对这些部件的选用不当，轻者离心泵不能工作后者使离心泵烧毁，重者引起严重的事故（如易燃、易爆、有毒液体由轴封部件中泄露出，引起火灾，爆炸和中毒事故）。

高温、高压、高速泵所占泵的行业的比重逐年增大，经验表明，泵的温度越高，压力越大，轴封，润滑和冷却问题也显得重要。

5.2轴封结构的选择

轴封的作用主要是防止高压液体从泵中漏出和防止空气进入泵内，尽管轴封在离心泵中所占的位置并不大，但泵是否能正常运转却和轴封有密切的关系，如果轴封选用不当，不但在运转中需要维修，泄露很多被输送的液体，而且可能由于泄露出的易燃、易爆和有毒液体而引起火灾，爆炸和中毒事件，后果不堪设想，因此，必须合理选用轴封结构才能保证离心泵的安全运行。

离心泵常用的轴封结构有：

有骨架的橡胶密封，填料密封，机械密封和浮动环密封。

在设计中，本人采用机械密封，机械密封是一般离心泵的常用的密封机构，一般由静环，动环组成，轴封的严密性可以用松紧密封压盖的方法来调节。

5.3机械密封零部件确定

1、密封端面摩擦副材料的选择

目前用做密封摩擦副材料的种类很多。

常用的非金属材料有：

石墨、聚四氟乙烯、酚醛塑料、陶瓷等。

常用的金属材料有：

铸铁、碳钢、铬钢、青铜以及硬质合金等。

此外还有通过堆焊、烧结喷涂等表面处理及复合工艺改变或改善金属材料或摩擦副表面性能来做摩擦副材料的。

各种材料都个有一定的特性，在先把摩擦副材料时应所长避短，根据具体工作条件合理使用。

本机械密封端面摩擦副中，静止环材料采用WC-Co，旋转环材料选用碳石墨，原因有以下几点：

（1）硬质合金是机械密封中广泛使用的摩擦副材料。

这里的硬质合金主要是碳化钨（WC），常用的WC-Co为类。

WC-Co是由硬度极高的难熔钨碳化物加Co作为粘结剂用粉末冶金方法压制烧结而成的。

WC-Co具有极高的硬度和强度，良好的耐磨性及抗颗粒冲刷性，并且有一定的耐腐蚀性，能耐一般温度下的硫酸和氢氟酸以及沸点下的苛性钠等腐蚀。

（2）石墨是机械摩擦副材料中用量大，使用范围广的材料之一。

因为它具有很多独特的优良性能。

例如：

较高的导热系数、较低的线膨胀系数、良好的耐腐蚀性、极好的自润滑性、抗拉强度低（适合做软环）。

2、辅助密封圈材料的选择

机械密封的辅助圈包括动环密封圈和静环密封圈。

根据其作用，要求辅助密封圈从材料上和具有良好的弹性、低的摩擦系数，能耐介质的腐蚀熔胀，耐老化。

在压缩之后及长期工作中具有较小的永久变形，在高温下使用有不粘着性，低温下不脆硬而失去弹性。

另外也要求材料来源方便，成本低廉。

本设计中辅助密封圈材料选用氟橡胶。

橡胶是一种弹性很好的高分子材料，具有良好的强度、良好的气密性、不透水性、耐磨、耐压、耐腐蚀性能。

氟橡胶除以上性能外，它还耐油、搞老化，也能耐碱和非氧化性稀酸腐蚀。

3、弹簧及其它零件材料的选择

机械密封对弹簧的材料的要求是能耐介质的腐蚀和长期工作不降低或失去弹性。

本密封设计采用不锈钢（1Cr18Ni9Ti）弹簧，因为它适用于强腐蚀性介质中。

机械密封其它零件包括动环座、静环座、及固定环等，对它们的要求是有足够的强度和耐腐蚀性。

综合考虑渣浆泵工作介质，本设计选用不锈钢（1Cr18Ni9Ti）作为这些零件的材料。

5.4主要零件尺寸确定

1、密封端面尺寸的确定

（1）端面宽度b

密封端面是由动环、静环两个零件组成的，动环和静环的材料一般选用一软一硬，为了使密封端面更有效地工作，相应地做成一窄一宽，软材料做窄环，硬材料做宽环，使窄环被均匀地磨损而不嵌入到宽环中去。

当动环和静环都选用硬材料时，密封端面都做窄环，并取相同的端面宽度。

端面直径应尽可能地不，以降低摩擦端面的线速度。

端面宽度b在材料强度、刚度足够的条件下，b值尽可能取小值。

过大的b值只有坏处，因为它将使端面润滑、冷却效果降低，端面磨损、泄漏、功率消耗增加，而且加工量也增加。

在标准中石墨环、硬质合金环、填充四氟环、青铜环的端面宽度b所取值见【《现代泵技术手册》关醒凡编著，宇航出版社】表20-2，根据轴径取b=6mm。

（2）间隙：

如上图示，静环内径D。

与轴径的间隙（D。

-d）一般取1-3mm。

标准石墨环、青铜环轴径在16-100mm时取2mm，硬质合金环轴径在16-100时取2mm，故本设计间隙取2mm。

（3）端面直径：

确定了密封面宽度b值和间隙后，就可以根据轴径d确定端面内径d1和外径d2。

内径d1为轴径加间隙然后再加0-1mm即可，这主要视加工易难程度。

如硬质合金，加工困难就取0，加工方便就取1mm。

外径d2由d1加2b计算得。

软环的端面内径、外径确定后，硬环的端面内径较软环内径小1-3mm，外径大1-3mm。

本设计取d1=94，d2=106，h=3。

2、密封圈材料有橡胶和四氟塑料两种。

为了使二者互相通用，其设计尺寸是一致的。

即橡胶O形圈和四氟塑料V形圈，在直径方面上名义尺寸相同，两圈可以互换。

为了保证密封性能，圈的制造公差是不同的，要根据不同密封圈有不同的断面尺寸，如下面图示。

橡胶O形密封圈安装在动环或静环上，O形圈必须有一定的压缩量，如上图所示的压缩量值为（at-a）/at，其压缩值见【《现代泵技术手册》关醒凡编著，宇航出版社】表20-3。

根据知道，压缩量为10%时，可以密封的介质压力为3.92MPa，过大的变形量则会安装困难，摩擦阻力增大，使用寿命降低。

为了保证密封性能，容易控制制造公差，标准中规定变形量在6%-10%之间。

橡胶O形圈内径一般比轴径小0.5-1.5mm。

本设计中两橡胶O形圈内径为别选用122mm（静止环）和88mm（旋转环）。

3、弹簧尺寸的确定

机械密封用弹簧的作用是使密封端面产生一个初压力，以及在端面磨损时使动环或静环产生轴向推移以进行补偿，而此时要求弹簧力减低很少，一般在使用期间不得减少10%-20%。

这样使密封端面的比压变化不大，端面仍有良好的密封性能。

同时由于机械密封是这个结构紧凑的装置，因此要求弹簧尽量短，在机械密封中用的弹簧与一般压力弹簧比较，其特点是节距大，圈数少。

（1）弹簧的种类

机械密封标准中用的弹簧有大弹簧，并圈弹簧和小弹簧三种。

大弹簧和并圈弹簧是同一种规格，只是死圈数不同，两种弹簧高度相差死圈数。

大弹簧的有效圈数有3和2.5圈两种，总圈数分别为7和6.5圈。

小弹簧是由8-18个弹簧为一组，每一组安装在一种轴径上，弹簧钢丝直径有0.8和1mm两种，工作圈数为12圈，总圈数18.5。

各种轴径下弹簧有关尺寸见【《现代泵技术手册》关醒凡编著，宇航出版社】表20-4。

本设计选用大弹簧，丝径大小为4.5mm，工作圈数为3，总圈数为6.5，使用1组弹簧均布在泵轴上。

（2）弹簧计算通常弹簧根据选定的弹簧比压乘端面接触面积算出弹簧力P，再根据弹簧材料和假定的弹簧尺寸D、d、n进行计算、校核扭转应用小于许用应力，弹簧许用极限负荷应大于1.25倍弹簧力。

5.5机械密封设计计算

1、密封端面间液体压力分布规律

密封介质在液体的情况，端面摩擦副的最佳工作状态是半液体摩擦，液体处于全部接触面积中，并认为摩擦副间隙内液体流动的阻力沿径向不变。

这样间隙内的压力按线性变化，压力分布为直角三角形。

实际上间隙内部液体质点由于绕轴旋转作用有惯性力，当该力方向与液体流动方向相反时（内流式），其压力分布呈内凹形式；当惯性力方向与液体流动方向一致时（外流式），其压力分布呈外凸形式。

液体的粘度对压力分布也有影响，低粘度液体（液态丙烷、丁烷、氨）压力分布是外凸的，高粘度液体（重润滑油）压力分布是内凹的。

泄漏量对压力分布也有影响，泄漏量极少时压力分布呈凹形，较大时呈凸形。

2、载荷系数和平衡系数

（1）载荷系数

（2）平衡系数

平衡系数

表示介质产生的比压，在接触端面上的减荷程度，通过改变

可使端面比压控制在合适的范围内，以扩大密封使用的压力范围。

设计心得

本次设计的为高效节能型、单级、单吸、卧式、悬臂、双泵壳离心式渣浆泵，适用于电力、冶金等行业输送含有固体颗粒的磨蚀性或腐蚀性浆体，泵体采用内外双层结构，泵壳为垂直中开式结构，用螺栓连接，离心泵内流场对磨损起关键作用，特别是叶轮出口附近的射流—尾流结构是离心泵内的局部磨损的重要原因。

泵轴悬臂短，刚性好，可以在恶劣的工况下不会产生弯曲和振动，轴承可以承受泵的较大的轴向载荷，并且设计的托架便于安装和运送。

过流部件（叶轮、蜗壳、前护板、后护板、轴套、背叶片）采用耐磨材料制造，泵壳与托架用螺栓联接，泵的出水口位置可根据需要，按45o间隔，旋转八个不同的角度安装使用，叶轮前后盖板带有背叶片，以减少泄露提高使用寿命，叶轮与轴采用螺纹连接牢固可靠，护板与蜗壳的密封采用o型密封圈，方便可靠，所设计泵具有效率高、使用寿命长、重量轻、震动小、噪声低的特点。

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附录：

外文资料翻译

火电厂泵的脱硫分析

我国目前的酸雨区已跨越幅员的三分之一，2005年的S排放量到达2549万t，跨越总量节制指标749万t，加重了我国的大气污染火电厂是S的主要排放源，我国2004年1月1日实行的GBl3223-2003《火电厂大气污染排放规范》按时段划定了火电厂的大气污染物最高允许排放值，提速了我国火电厂脱硫装置的投入使用，对单机容轴向柱塞泵量跨越20MW的大型燃煤火电机组，海内外目前风行的脱硫工艺是接纳湿法脱硫，在完成脱硫要求的同时，可以同时孕育发生副产品石膏，实现脱硫副产品的资源再哄骗，我国此刻运行的很多火电厂在原设计中没有考虑脱硫装置的安装位置，这使运行的火电厂增加脱硫装置带来了坚苦，将来10年装机容量3×10MW的火电机组均需要安装脱硫'>烟气脱硫装置，是以，我国此刻运行的火电厂迫切需要一种既具备高脱硫效率且节省占地面积的湿法脱硫新工艺，母公司为德国鲁尔集团公司（RuhrAG）的德国斯特雅便拆立式管道离心泵克集团公司（steagAG）自1969年起头开发以CaO或CaCO为脱硫剂的紧凑密切式湿法脱硫新工艺，该工艺具备脱硫效率高、占地面积小的独特优点，1977年在德国wilhelmshaven第一套具备贸易化使用价值的紧凑密切式湿法脱硫工业化测试设备对5×10Nm/h的燃煤电厂烟气进行脱硫，相应的汽轮发电机组的电功率为140MW；1982年第一台工艺脱硫设备在该电厂投入运行，脱硫的烟宇量为1.5×10Nm/h，相应的汽轮发电机组的电功率为450MW，该工艺到2000年已成功应用的火电机组容量跨越2×10MW，单台锅炉的最大额定烟气流量为2.29×10Nm/h，单台汽轮发电机组的最大额定电功率为750MW，紧凑多级管道泵密切式湿法脱硫工艺出格适用于已运行电