离心泵课程设计.pdf
目 录 第一章 绪论3 1.1 泵的用途3 1.2 泵的分类3 1.3 离心泵主要部件4 第二章 结构方案的确定5 2.1 确定泵比转速5 2.2 确定泵进、出口直径5 2.3 确定效率和功率以及电动机的选择5 2.4 联轴器处轴径的初步确定及轴的结构设计6 第三章 叶轮的水力设计 7 3.1 叶轮进口直径 D0的确定 7 3.2 确定叶片入口边直径1D8 3.3 确定叶片入口处绝对速度1V和入口宽度1b8 3.4 确定叶片入口处圆周速度1u 8 3.5 确定叶片数 Z 9 3.6 确定叶片入口轴面速度1mV和入口安放角19 3.7 确定叶片出口安放角2和叶轮外径2D 9 3.8 确定叶片厚度S9 3.9 计算排挤系数19 3.10 确定叶片包角10 3.11 确定叶片出口宽度2b 10 3.12 计算有限叶片时，液体出口绝对速度2v以及2v与2u的夹角211 3.13 叶轮的轴面投影图以 12 第四章 压水室的设计 12 4.1 基圆直径3D的确定13 4.2 压水室的进口宽度13 4.3 隔舌安放角3 13 4.4 泵舌安放角 13 4.5 断面面积 F 13 4.6 当量扩散角14 4.7 各断面形状的确定14 计算数据汇总 16 结束语 17 参考文献 18 -1-第一章 绪论 1.1 泵用途 农业灌溉和排涝，城市给水排水；动力工业中锅炉给水泵、强制循环泵、循环水泵、冷凝泵、灰渣泵、疏水泵、燃油泵等；采矿工业的矿山排水泵、水砂充填泵；石油工业中泥浆泵、注水泵、深井才有泵、输油泵、石油炼制泵等；化学工业中耐腐蚀泵、比例泵、计量泵。1.2 泵的分类 泵：通常把提升液体、输送液体和使液体增加压力的机器统称为泵。（1）叶片泵：利用叶片和液体相互作用来输送液体，如离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵等。（2）容积泵：利用工作容积周期性变化来输送液体，如活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、螺杆泵等。（3）其它类型泵：只改变液体位能的泵，如水车；或利用流体能量来输送液体的泵，如射流泵、水锤泵等。流量在 520000hm/3，扬程在 82800m范围内使用离心泵比较合适。优点：效率高、体积小、重量轻、转速高、流量大、结构简单、性能平稳、容易操作和维修等。缺点：启动前需要灌泵、液体粘度对泵性能有较大影响，如下图1-1 所示。图 1-1 离心泵输送清水的粘度极限 -2-1.3 离心泵主要部件 、联轴器等主要零部件、轴承体、托架、支架离心泵还有泵轴、中段衡鼓。多级泵采用平衡盘或平，级泵用平衡孔或平衡管平衡产生了轴向力，单：作用在转子上的力不轴向力平衡机构浮动环密封。填料密封、机械密封和内；有骨架橡胶密封、泵外和防止空气进入泵液体流出有轴封机构，减少压力转泵轴和固定泵体之间：泵轴伸出泵体处，旋轴封机构。体密封环和叶轮密封环泵环上分别安装了两个密封压区流动。泵体和叶轮为减少高压区液体向低密封环叶片式导叶。叶、流道式导叶和扭曲螺旋形、环形、径向导一部分动能变为压能；轮，顺便将的引至吐出口或次级叶流出的液体收集，均匀：以最小损失将叶轮中压出室。环形、半螺旋形吸入式匀进入叶轮；锥形、圆：使液体以最小损失均吸入室（很少用）。式、半开式和开式叶轮成；分为闭、后盖板、叶片轮毂组体的零件；一般前盖板将原动机能量传递给液离心泵:叶轮 图 1-2 离心泵的叶轮 -3-第二章 结构方案确定 2.1 确定比转数 计算泵的比转数 ns，确定泵的结构方案。公式为 4/365.3HQnns (101）式中 Q单吸叶轮泵的流量，m3/s H单级叶轮泵的扬程，m。则：43603600150290065.3sn =100.224 2.2 确定泵进、出口直径 泵的进出口直径。吸入口直径 Ds由进口流速sv(经济流速)决定，ssvQD4 初选sv23.5 m/s 试选 0.3sv m/s 则 0.31415.33600/1504sD =132.983 mm 按标准取sD135 mm 而出口直径 Dt按经验公式 Dt（0.71.0）Ds确定。对于低压小流量泵，取泵出口直径，则取tDsD=135 mm 2.3 确定效率和功率以及电动机的选择 1）估算容积效率：3268.0111svn =32224.10068.0111=0.94 -4-2）估算机械效率：282011smn =2224.100820110.93 3)总效率：77.0 4）估算水力效率：vmh =94.093.077.0=0.88 轴功率：1000QHPa =360077.0100060150108.93=31.818 kw 配套电机功率acKPP=1.231.818=38.182 kw 选用电动机查机械设计课程设计 附表 9-1，选用 Y225M-2 型电 动机。其参数为同步转数为 3000 r/min，满载转数为 2970 r/min,额定功率为 45 kw。错误!未找到引用源。2.4 联轴器处轴径的初步确定及轴的结构设计 1）轴径的确定 泵轴的直径应按其承受的外载荷（拉、压、弯、扭）和刚度及临界转 速条件确定。因为扭矩是泵轴最主要的载荷，所以在开始设计时，可按扭矩确定泵轴的最小直径（通常是联轴器处的轴径）。扭矩nPMcn97360 -5-=2900182.3897360=1281.862 kgcm 泵 轴 选 用35 Q275，正 火 处 理,查 表 错 误!未 找 到 引 用源。=2(400500)/kg cm，取2450/kg cm错误!未找到引用源。最小轴径：mind 32.0nM =34502.0862.1281=24.24 mm 2）轴的结构设计 考虑轴上零件的固定和定位，以及装配顺序，选用下图装配方案：图 1-3 轴上零件装备图 第三章 水利设计（速度系数法）3.1 叶轮进口直径 D0的确定 1)求0V 002VVKgH,查泵产品设计规程图1-1-15 得0VK=0.20 859.6608.922.00V m/s 2）求通过叶轮的流量Q vQQ =360094.01600.047 sm/3 -6-3）求叶轮进口直径0D 004VQD =859.61415.3047.04=93.407 mm 3.2 确定叶片入口边直径1D 1D一般按sn确定：sn=100200 取1D=0D=93.407 mm 3.3 确定叶片入口处绝对速度1V和入口宽度1b 取1V=0V=6.859/m s 111VDQb =859.6093.01415.3047.0=23.454 mm 为提高气蚀性能可适当增大1b，取1b=30 mm,经验表明，叶片入口过流断面积和叶轮入口面积之比，在下列范围内较好：201 141.12.5DD b 42011DbD=4093.01415.3023.0093.01415.32=1.012合适。3.4 确定叶片入口处圆周速度1u 6011nDu =602900093.01415.3=14.121 m/s -7-3.5 确定叶片数 Z 对sn=100（60250）Z=6 3.6 确定叶片入口轴面速度1mV和入口安放角1 1mV=1 1V 取1=1.3，则917.8859.63.11mV m/s 设进口无旋，则液流角1为：111tanuVm121.14917.8 解得132.27 取叶片入口安放角为：133 3.7 确定叶片出口安放角2和叶轮外径2D 一般取21640，高sn 取小值，低sn取大值，通常取22030 在这里取230，由图 1-1-15 取2uK=1.00。gHKuu222=608.9200.1=34.293 m/s nuD2260=29001415.3293.3460=225.851 mm 3.8 确定叶片厚度S 叶片厚度 S 可按下列经验公式计算：112zHKDS =1660226.05=5 mm，材料为铸铁。3.9 计算排挤系数1 叶片圆周厚度1和节距1t -8-11sinS=33sin5=9 mm zDt11=6047.931415.3=48.718 mm 1111111sinSzDDtt =33sin6005.0093.01415.3093.01415.39718.48718.48=1.3 此处计算的1与假设的1相符，不需要重算。3.10 确定叶片包角 对sn=60220的泵，一般取75150，低sn取大值，取135 3.11 确定叶片出口宽度2b 由图 1-1-15 取20.14VmK，叶轮出口轴面速度为：gHKVmVm222=608.9214.0=4.801 m/s 叶片出口圆周厚度：22sinS=30sin5=10 mm 叶轮出口宽度2b：2222mVZDQb =801.401.06226.01415.3047.0=15.061 mm 3.12 计算有限叶片时，液体出口绝对速度2v以及2v与2u的夹 角：2 -9-2222tanmuVuV =30tan801.4293.34=25.977 m/s 2122222rrrZP =2222093.02226.02226.069.02=0.3596 式中：（0.550.68）+20.6sin（经验系数）取0.9 PVVuu122 3596.01977.25=19.1064 m/s 2212tanumVV =1064.19801.4tan1=14 22222muVVV =22801.41064.19=19.700 m/s 3.13 叶轮的轴面投影图 -10-图 1-4 叶轮轴面投影图简图 第四章 压水室的设计 压水室是指叶轮出口到泵出口法兰（对节段式多级泵是到次级叶轮出口前，对水平中开水泵则是到过渡流道之前）的过渡部分。设计压水室的原则：1、水力损失最小，并保证液体在压水室中的流动是轴对称的,以保证叶轮中的流动稳定；2、在能量转换过程中，轴对称流动不被破坏；3、消除叶轮的出口速度环量，即进入第二级叶轮之前，速度环量等于 0。4、设计工况，流入液体无撞击损失。5、因流出叶轮的流体速度越大，压出室的损失 hf 越大，对低 ns 尤甚，因此对低 ns 泵，加大过流面积，减小损失 hf。-11-4.1 基圆直径3D的确定 32(1.031.10)DD，取 2308.1DD=226.008.1=243.919 mm 4.2 压水室的进口宽度 CSbb223=1052061.15=35.061 mm （取 C=10mm）4.3 隔舌安放角3 3=2=14 4.4 泵舌安放角 查手册，取25 4.5 断面面积 F 采用速度系数法，查得30.36vK，压水室中液流速度：gHKVV233=608.9236.0=12.345 m/s 第 8 断面的面积：38VQF=3600345.12150=3375.186 2mm 其他各断面面积：8787FF=00337.087=2953.287 2mm 8686FF=00337.086=2531.389 2mm 8585FF=00337.085=2109.491 2mm 8484FF=00337.084=1687.593 2mm 8383FF=00337.083=1265.695 2mm 8282FF=00337.082=843.797 2mm 8181FF=00337.081=421.898 2mm -12-4.6 当量扩散角 扩散角错误!未找到引用源。常用范围为610，取8错误!未找到引用源。4.7 各断面形状的确定 确定角：一般1530，取20 求 A、B 值:22909020tantantan20tan0.254922909020(1)cos20.2549(1 0.2549)cos202 3.14 0.25490.3031360360ABAAA 求断面高 H 及半径 R（8 个断面分别求）断面 1:BBFbbH2412331 =3031.02898.4213031.04061.35061.352=10.989 mm 11HAR=989.102549.0=2.801 mm 断面 2：BBFbbH2422332 =3031.02797.8433031.04061.35061.352=20.451 mm 2R=2HA=451.202549.0=5.213 mm 断面 3：BBFbbH2432333 =3031.02695.12653031.04061.35061.352=28.886 mm 33HAR=0.254928.886=7.363 mm -13-断面 4：BBFbbH2442334 =3031.02593.16873031.04061.35061.352=36.571 mm 44HAR=571.362549.0=9.322 mm 断面 5：BBFbbH2452335 =3031.02491.21093031.04061.35061.352=43.676 mm 55HAR=676.432549.0=11.133 mm 断面 6：BBFbbH2462336 =3031.02389.25313031.04061.35061.352=50.314 mm 66HAR=314.502549.0=12.825 mm 断面 7：BBFbbH2472337 =3031.02287.29533031.04061.35061.352=56.569 mm 77HAR=569.562549.0=14.419 mm 断面 8：BBFbbH2482338 =3031.02186.33753031.04061.35061.352=62.936 mm 88HAR=936.622549.0=16.042 mm -14-叶片计算数据汇总 计算量 符号 数值 单位 进口直径 0D 93.407 mm 入口直径 1D 93.407 mm 入口宽度 1b 23.454 mm 叶片数 Z 6 个 入口安放角 1 33 度 出口安放角 2 30 度 叶轮外径 2D 225.851 mm 叶片厚度 S 5 mm 排挤系数 1 1.3 度 叶片包角 135 度 叶片出口厚度 2b 15.061 mm 结束语 为期一周的课程设计终于结束了，虽然整天很忙碌很疲劳，但感觉收获还是蛮大的。通过这次课程设计，不仅学到了离心泵水利设计的知识，而且还学会了运用各种软件。尤其是后者，通过这几天的学习和使用，我们已经基本掌握了这些软件的使用方法和特点，比如说 word 和 excel，以前只是懂了个皮毛，现在有了更深一步的了解和学会了大部分基本使用方法，我想这些软件的使用技巧，会在我们以后工作中有很大的帮助。特别是 Autocad 我们又重新熟悉了 -15-以前学会的技巧。以前我们在课堂上只是学到了简单的关于离心泵的理论知识，并没有考略到实际的工作原理和实际的工况。而本次课程设计正是我们理论结合实际的好机会。在课程设计过程中，我能够运用自己掌握的理论知识去分析离心泵的结构和实际工作情况，使理论知识得到充实、印证、巩固和深化。七天的专注和辛劳，换回了我们对课程设计的重新认识，对离心泵的结构和工作原理的深刻理解，让我们学会了理论与实际结合的目的。通过这次课程设计，我既体会到学习书本知识的重要性，又提高了自己解决实际工程问题的能力，这为后续的学习以及将来的工作奠定了坚实的基础。在此，我特别感谢来老师的时时刻刻的指导，让我一次次克服困难，还有队友的相互帮助。参考文献 1.水泵及水泵站习题实验课程设计指导书 2.泵的理论与设计 关醒凡 机械工业出版社 T414/19 3.现代泵技术手册 关醒凡 1959.9 4.离心泵 陈乃祥 吴玉林 TH311/C527 5.离心泵与轴流泵原理及水利设计 丁成伟 T414.2/5 6.叶片泵原理及水利设计 查森 T414.2/7 -16-17-安徽理工大学课程设计成绩评定表 学生姓名：学号：专业班级：课程设计题目：离心泵水力设计 指导教师评语：在为期一个星期的课程设计中，该同学能在老师的严格要求和小组同学的帮助下顺利完成整个设计工作和论文的撰写。软件能正确的使用，界面安排合理，论文符合要求。在整个课程设计的过程，态度端正，学习也比较认真，时间安排也很合理，能基本在每个阶段完成相应的任务。当然，在这其间也存在一些不足和需要提高的地方。例如，知识面不够广，处理问题和运用知识的能力还有待提高，不能积极主动的和老师交流工作的进程。希望该同学在以后的工作或学习中注意这些问题，争取更大的提高和进步。成绩：指导教师：2011 年 6 月 日
