潜水轴流泵设计说明书,.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流潜水轴流泵设计说明书,.精品文档.QZ型潜水轴流泵设计说明书设计参数：流量 Q=130m3/h扬程 H3.7m转速 n2900r/min1 概述本设计系。轴流泵是一种高比转数的水泵，一般比转数5001000当大于500时，泵一般设计成轴流式。轴流泵属于低扬程、大流量泵，一般性能范围为：扬程12m；流量0.30.65m3/s。轴流泵结构简单，重量轻，主要用于扬程低，流量大的场合。中、小型轴流泵的结构油吸入喇叭口、叶轮、导流器、弯管等组成，叶轮一般采用不可调式，这种结构叶轮非常简单。小型轴流泵的驱动电机可与泵连在一起，使用和安装均非常方便，缺点是

2、效率曲线的高效区比较窄，泵比转数越高，高效区越窄。对于大型轴流泵，可将叶轮设计成可调式的，以增加水泵的高效区。在本设计中，设计参数：流量 Q=130m3/h，扬程 H3.7m，配套功率 P配2.2KW，属于小型泵，叶轮采用不可调式。比转数，代入参数计算得754，故泵的结构为轴流式。作为潜水泵，需要在水下工作，为了安装和检修的方便，把泵和电机设计成一体，用一根轴连接。汽蚀方面，泵在水下工作，一般不会发生汽蚀，可以不作要求。2叶轮的设计（1）轴流泵的轮毂比轮毂用来固定叶片，在结构和强度上应保证安装叶片要求。减小轮毂比，可减少水力摩擦，增加过流面积，有利于抗汽蚀性能的改善。但过分的减少轮毂比，会增加

3、叶片的扭曲，偏离设计工况时，会造成流动紊乱，在叶片进出口形成二次回流，使效率下降，高效范围变窄。轴流泵的轮毂比根据比转数确定：5005506008000.60.550.50.4根据设计参数计算出的754，试取0.45。（2）轴流泵的叶片数Z轴流泵的叶片数Z可以根据比转数来选定，一般Z=36，比转数高，叶片负荷轻，叶片数可少一些。比转数500600，叶片数取65；比转数700900，叶片数取4个。据此，本设计中取叶片数Z4。（3）叶轮外径D叶轮的当量直径的大小决定叶轮前轴面速度的大小，在转速一定情况下，的大小与叶片前来流速度（相对速度）与圆周之间夹角大小有关。影响着叶片中翼型的安放角，而太小叶片

4、排挤系数就小，因此需要控制角。为控制角在一定范围，鲁特捏夫建议按叶轮进口出轴面速度计算当量直径，他建议取轴面速度为：计算出轴面速度后可以计算当量直径：代入数据得：4.7m/s=0.99m因此，叶轮外径 110mm轮毂直径 =0.450.1150mm（4）估算效率参照同类型潜水轴流泵，并根据设计要求，估选效率0.75，将该效率分配下去，得： 容积效率 机械效率 水力效率 此效率只是初步估计，仅用于设计过程中的计算。（5）确定计算截面 本设计中取5个截面，内外截面分别与轮缘和轮毂留有一定距离，见图一。以方便用样板检查。所取各截面见下表：截面直径（mm）54678093106所取截面见右图。（6）确

5、定轴面速度和速度环量的分布规律轴面速度 ，代入参数计算，得速度环量 ，代入数值，得假设 ，则绕翼型环量：本设计为小型泵，为提高效率可以选用非等环量分布设计，但可能会出现各参数相差较大的情况，无法获得满意的结果。事实证明，采用等环量和等轴面速度设计，各截面计算参数与非等环量情况相差不大，且结果也能令人满意，方法简单。故本设计中采用等环量和等轴面速度设计。（7）速度三角形的计算 叶片进出口速度三角形如右图所示。假设0，速度三角形各分量计算如下：下面是各截面的速度三角形的计算： 截面 截面 截面 截面 截面（8）叶栅间距截面 截面 截面 截面 截面 以上为叶轮设计的前期计算，无论采用升力法还是圆弧法

6、设计该泵，均需进行以上部分的计算。以下分别用升力法和圆弧法对叶轮进行设计。一、 升力法设计叶轮升力法设计轴流泵计算表 序号计算公式单位计算截面1m0.0540.0670.080.0930.1062m/s8.27.2510.1712.1414.113000004m2/s0.9270.9270.9270.9270.9275m/s4.774.774.774.774.776m/s5.474.413.723.172.797m/s7.259.2811.3113.415.45841.1230.9224.8920.8517.989mm42.452.662.87383.21044444110.120.10250

7、.0850.06750.05124904904904904901311111141.10.9750.850.7250.6151.1570.7110.37230.29690.412161.340.92350.6340.45240.5811754854854854854818mm46.651.353.452.949.919mm5.595.234.453.282.5205.65.24.53.32.5214.18 5.63 7.10 7.29 4.30 221.11.040.980.90.86235.643.841.044-0.1052.352446.7634.7625.9321.520.33根据上表

8、中的计算结果，对叶片进行绘型。根据490翼型的结构，按比例计算翼型的尺寸，列入表格，即得翼型的绘型表。绘型表见下一页。绘型表中参数的意义见下图： 绘型表中各参数意义 绘型计算表 计算截面490翼型l(mm)46.551.553.453.050.0max(mm)5.65.24.53.32.5max/l(%)12.010.18.46.65.0序号x/l(%)yoyuyo-yuxyeyixyeyixyeyixyeyixyeyi10.002200.001.2731.2730.001.1821.1820.001.0231.0230.000.7500.7500.000.5680.56821.253.60.

9、852.750.582.2910.5410.642.1270.5020.671.8410.4350.661.3500.3190.631.0230.24132.504.60.54.11.162.9270.3181.292.7180.2951.342.3520.2561.331.7250.1881.251.3070.14245.005.950.155.82.333.7860.0952.583.5160.0892.673.0430.0772.652.2310.0562.501.6900.04357.507073.494.4550.0003.864.1360.0004.013.5800.0003.98

10、2.6250.0003.751.9890.000610.007.707.74.654.9000.0005.154.5500.0005.343.9380.0005.302.8880.0005.002.1880.000715.008.650.28.456.985.5050.1277.735.1110.1188.014.4230.1027.953.2440.0757.502.4570.057820.009.20.48.89.305.8550.25510.305.4360.23610.684.7050.20510.603.4500.15010.002.6140.114930.009.60.958.65

11、13.956.1090.60515.455.6730.56116.024.9090.48615.903.6000.35615.002.7270.2701040.009.050.88.2518.605.7590.50920.605.3480.47321.364.6280.40921.203.3940.30020.002.5710.2271150.008.550.87.7523.255.4410.50925.755.0520.47326.704.3720.40926.503.2060.30025.002.4290.2271260.007.450.66.8527.904.7410.38230.904

12、.4020.35532.043.8100.30731.802.7940.22530.002.1160.1701370.006.050.45.6532.553.8500.25536.053.5750.23637.383.0940.20537.102.2690.15035.001.7190.1141480.004.40.154.2537.202.8000.09541.202.6000.08942.722.2500.07742.401.6500.05640.001.2500.0431590.002.502.541.851.5910.00046.351.4770.00048.061.2780.0004

13、7.700.9380.00045.000.7100.0001695.001.450.051.444.180.9230.03248.930.8570.03050.730.7410.02650.350.5440.01947.500.4120.01417100.00.150.15046.500.0950.09551.500.0890.08953.400.0770.07753.000.0560.05650.000.0430.043二、 圆弧法设计各参数的计算结果列在表中，具体见下表：圆弧法设计轴流泵计算表序号常量单位截面1m0.0270.03350.040.04650.053210.9250.850.

14、7750.730.14290.1060.0830.06320.04840.80.80.80.80.85m0.0420.0490.0530.0530.0586mm65.24.43.62.8711.0811.17651.29031.42868mm43.4672.9332.41.8679m2/s0.9270.9270.9270.9270.92710m2/s0.2320.2320.2320.2320.23211m/s8.210.1712.1414.1116.0912m/s5.474.413.723.172.7913m/s5.4657.96510.2812.52514.69514m/s4.774.774

15、.774.774.7715316.5271.3250.8233.2229.2第一次逼近计算： 第一次逼近计算主要是为了求得，如果，则说明计算结果理想，不用修正。事实上，本次计算结果除了截面，均很好的符合了要求，不需要进行修正。序号计算公式单位截面160.8730.5990.4640.3810.3251741.1230.9224.8920.8517.98180.6576 0.5138 0.4209 0.3560 0.3087 190.1435 0.1283 0.1160 0.0924 0.0727 200.8565 0.8717 0.8890 0.9076 0.9273 21m/s5.569 5

16、.472 5.366 5.260 5.144 221.019 0.687 0.522 0.420 0.350 2345.5434.4927.5622.7619.29240.700 0.824 0.887 0.922 0.944 25m/s7.8079.66611.5913.5815.572640.5428.0721.617.1714.72271.461.641.821.861.892827.7617.1211.879.237.79292.80 0.98 0.72 0.54 0.48 3048.34 35.47 28.28 23.30 19.77 下面是翼型骨线的几何参数及水力效率的计算：序号计

17、算项目单位截面31mm49.792.2143197.3237.432mm4.73.32.52.11.8331.4150.97970.75540.59940.5138340.89140.61720.47590.37760.323735m5.255.135.285.435.8136891907888869826370.1120.0670.0470.0370.031380.02380.01950.01740.01620.0154391.361.120.9980.9290.885400.9670.9650.9620.9580.954x/l（mm)/max(%)0.000.01.2524.22.5033

18、.45.0046.410.0063.120.0086.430.0093.640.0098.850.0098.060.0089.570.0076.080.0056.890.0031.695.0017.2100.001.0 叶片绘型根据上表的计算结果，可以得到翼型的骨线。对翼型进行加厚。在本设计中，取最大厚度在处，并取较小的头部圆角，以获得良好的汽蚀性能和能量性能。加厚规律见右表。绘型表见下页，表中各几何参数的意义见下图。圆弧法叶片绘型表计算截面l(mm)42.049.053.057.058.0max(mm)6.05.24.43.62.8序号x/l（mm)/max(%)49.792.2143197

19、.3237.6xxxxx10.000.00.000.0000.000.0000.000.0000.000.0000.000.00021.2524.20.531.4520.611.2580.661.0650.710.8710.730.67832.5033.41.052.0041.231.7371.331.4701.431.2021.450.93545.0046.42.102.7842.452.4132.652.0422.851.6702.901.299610.0063.14.203.7864.903.2815.302.7765.702.2725.801.767720.0086.48.405.18

20、49.804.49310.603.80211.403.11011.602.419830.0093.612.605.61614.704.86715.904.11817.103.37017.402.621940.0098.816.805.92819.605.13821.204.34722.803.55723.202.7661050.0098.021.005.88024.505.09626.504.31228.503.52829.002.7441160.0089.525.205.37029.404.65431.803.93834.203.22234.802.5061270.0076.029.404.

21、56034.303.95237.103.34439.902.73640.602.1281380.0056.833.603.40839.202.95442.402.49945.602.04546.401.5901490.0031.637.801.89644.101.64347.701.39051.301.13852.200.8851595.0017.239.901.03246.550.89450.350.75754.150.61955.100.48216100.001.042.000.06049.000.05253.000.04457.000.03658.000.028（9）叶片绘型 画翼型展开

22、图 根据叶片绘型表的数据，将翼型加厚，得到各截面的翼型图。 确定叶片旋转轴线位置 取距离翼弦进口处的骨线上的点作为旋转中心水平线。必要时可以适当偏离骨线。 作叶片轴面投影图 做各翼型的水平中心线，将翼型进出口端点到中心水平线的纵坐标方向距离，移到轴面图中心线的两侧，光滑连接各点得到叶片轴面投影的进出口边。进出口边应该为光滑的曲线。 作轴面投影和木模截线 在轴面投影图中，作一组垂直轴线的木模截面，按各截线间的距离画到各翼型展开图中。同时在各翼型中画出一组竖线，竖线间水平距离等于对应半径截面中心角的弧长。将各翼型图中水平线1，2，3与翼型工作面及背面交点，按所在角度位置用插入点法插入到平面图中相应

23、的角度位置，分别光滑地连接，得到工作面的木模截线（实线）和背面木模截线（虚线）。设计中要求木模截线光滑有规律变化。详细见叶片木模图，在此不赘述。3 导叶的设计轴流泵的导叶作用是消除液体环量，转换速度能为压力能。本设计中，采用流线法设计导叶。为了减少水泵的整体长度，本设计采用将导叶与扩散管合为一体的方案，在此我们称之为导流壳，详见零件图的导流壳部分。为减少损失，导流壳的扩散角为，本设计因水泵尺寸小，仅取为。导叶进口边应该与叶轮出口边平行，本设计尽量以此为原则，略微有些偏离。导叶和叶轮间距离取。叶片数取5个。流线法设计导叶的步骤为： 绘制导叶的轴面投影图； 分流线 导叶有锥度，流面为锥面。根据经验

24、，以圆柱面代替，误差不大。为简便起见，本设计即以圆柱面代替锥面； 计算各流面叶片进出口安放角和 由进口速度三角形，式中，导叶进口轴面速度， 叶片进口排挤系数， 式中，计算流面的进口直径； 导叶进口圆周方向厚度，式中，计算流面导叶进口的流面厚度； 导叶进口安放角； 导叶进口处圆周分速度，按计算。本设计，先选定，然后确定出。根据确定出的求出，然后与选定值比较，进行校核。叶片出口角一般取，本设计中取。 确定叶栅稠密度本设计参考类似设计取定叶栅稠密度。根据对流道扩散角的校核，满足扩散角为的要求。流道扩散角的校核公式：流道扩散角。 导叶高度导叶高度。本设计取先确定，定出，再校核扩散角。导叶高度，取。校核

25、满足扩散角要求。 确定导叶骨线半径导叶骨线半径 翼型加厚本设计取翼型除厚，以翼型骨线上的点为圆心画圆；翼型头部以为半径画圆。最后以相切圆弧连接得到翼型。不同截面的取值：截面4.03.53.02.52.0 导叶绘型导叶绘型包括画轴面图，翼型展开图和平面展开图。绘图过程再本说明书中从略，详见导叶木模图。和叶轮设计部分一样，各参数的计算也已经列在表中，见下一页的表格，各参数的意义见下图。导叶设计计算一览表 序号计算公式单位截面1m0.0270 0.0335 0.0400 0.0465 0.0532m/s5.47 4.41 3.72 3.17 2.79 30.85 0.87 0.89 0.91 0.9

26、3 41.026 1.241 1.442 1.654 1.838 545.73 51.18 55.23 58.80 61.46 646.749.453.656.859.47mm444448mm5.50 5.27 4.97 4.78 4.65 95555510mm33.942.150.258.466.6110.837 0.875 0.901 0.918 0.930 12909090909013mm4342.642.141.741.514mm58.361.467.87378.6至此，导叶设计完毕。以上为水力设计部分，下面转入水泵的结构设计。4轴流泵的结构设计（1）概述本设计为小型潜水轴流泵，电机为

27、湿式的，且采用通用轴，这样再工艺、装配上都非常简便。泵为上泵式，主要零件由进水段，叶轮，导叶体，接头和轴套等，工艺主要是铸造。本设计中，对叶轮、导叶体、和轴套的加工要求较高，其他零件要求一般。本结构设计以提高水泵效率为目的。（2）叶轮作为泵的能量转换部件，泵的效率主要取决于叶轮的效率，故需要提高叶轮的制造要求，特别是过流部件。叶轮与轴通过键来联结，为防止叶轮的轴向移动，叶轮选用螺母锁紧。（3）进水段进水段的作用是将水平稳的引向叶轮，以减少损失；另外，进水段还起到支撑泵整体重量的作用，因此在设计中主要考虑以下两个方面： 为提高能量性能，尽量使水流速度平缓，故要求的转弯光滑。本设计采取的是将进水段

28、设计为一段圆弧，并将支撑筋的头部和尾部进行修圆。 由于进水段还起到支撑重量作用，并且还要承受水流的冲击，要对支撑筋进行加厚。为保守起见，本设计取支撑筋偏厚，保证强度满足要求。（4）导流壳导叶的作用是消除环量，将动能转换成压能，以减少液体出口的水力损失。根据实际经验，导叶对效率的影响微乎其微，故对其要求不是很严格。为了使结构紧凑，在本设计中，把导叶和扩散断设计成一个整体，即导流壳。（5）接头接头仅仅使为了联结水管，能够满足所要求的出口直径即可，对其没什么特殊要求。以上各部件的尺寸详见零件图。其他辅助部件，诸如轴瓦，油封，进水网罩等等，在设计中根据具体情况决定，在此不赘述。参考文献1. 查 森编：

29、叶片泵原理及水力设计，第1版，北京，机械工业出版社，19882. 关醒凡编著：现代泵技术手册，北京，宇航出版社，19953. 镇江农机学院翻印资料：轴流式水泵设计计算资料汇编4. 查 森编著：离心式和轴流式水泵，中国工业出版社，19615. 丁成伟主编：离心泵和轴流泵，第1版，北京，机械工业出版社，19816. 北京有色冶金设计研究院主编，机械设计手册，第3版，北京，化学工业出版社，19937. 王之利，王大康主编：机械设计综合课程设计，北京，机械工业出版社，20038. 西北工业大学工程制图教研室编：画法几何及机械制图，西安，陕西科学技术出版社，19989. 甘永立主编：几何量公差与检测，第7版，上海，上海科学技术出版社，200510. 西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著：机械设计，第7版，北京，高等教育出版社，2001目录设计任务书设计参数 -（1）1概述 -（1）2叶轮的设计 -（1）一 升力法设计叶轮 - （6）二 圆弧法设计叶轮 -（21）3导叶的设计 -（26）4轴流泵结构设计 -（29）后记 -（30）参考文献 -（31）