雙吸離心油泵的結(jié)構(gòu)及其機械密封的設(shè)計.doc

畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書目錄第一章 引言11.1 離心泵的發(fā)展前景11.2 各種離心泵的的工作環(huán)境1第二章 泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計32.1估算泵的效率32.2軸功率和原動機功率42.3 泵汽蝕余量的計算方法42.4 泵的基本參數(shù)的確定52.4.1確定泵的進(jìn)口直徑52.4.2 確定泵的出口直徑62.4.3泵轉(zhuǎn)速的確定62.5 葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計及主要尺寸計算72.5.1葉輪的材料選擇72.5.2 葉輪結(jié)構(gòu)型式的確定82.5.3葉輪輪轂直徑的計算82.5.4 葉輪進(jìn)口直徑的計算92.5.5 葉輪外徑的計算102.5.6 葉輪出口寬度的計算102.5.7 葉片數(shù)的計算和選擇112.5.8精算葉輪外徑122.5.9 葉輪進(jìn)口速度122.5.10 葉輪出口速度142.5.11 葉輪強度計算142.6 軸的設(shè)計計算172.6.1 扭矩的計算172.6.2 根據(jù)扭矩計算泵軸直徑的計算182.6.3 畫出軸的受力簡圖如圖5.3所示182.6.4 軸的強度計算182.6.5 軸的彎矩圖212.7 殼體壁厚計算212.8 壓出室和吸入室的水力設(shè)計222.8.1 壓出室的水力設(shè)計222.8.2 渦形體的各斷面面積222.8.3 舌角的計算242.8.4 渦室進(jìn)口寬度242.8.5 基圓直徑252.9 吸入室的選擇252.9.1 吸入室的作用252.9.2 吸入室的分類25第三章 泵的軸封設(shè)計計算263.1 常用的軸封結(jié)構(gòu)及其特點263.1.1常用的軸封結(jié)構(gòu)263.1.2 軸封結(jié)構(gòu)的特點263.2機械密封的概念組成及其工作原理273.2.1 機械密封的基本概念：273.2.2機械密封的組成：273.3 機械密封的計算273.3.1端面比壓的計算和彈簧比壓的選擇273.3.2 機械密封摩擦功率283.3.3 機械密封型號的選擇293.3.4 機械密封的材料選擇例表3-3.130致謝31參考文獻(xiàn)32英語翻譯33中文翻譯41第一章 引言1.1 離心泵的發(fā)展前景泵在國內(nèi)是應(yīng)用相當(dāng)廣泛的能用機械產(chǎn)品，不管是農(nóng)業(yè)機械，還是工業(yè)機械，應(yīng)用都很普通。正是因為泵的應(yīng)用范圍很廣，所以中國每年泵類產(chǎn)品的產(chǎn)值在400億以下，其中全國發(fā)電量的20%-25%都要消耗在泵類產(chǎn)品上，全國泵類企業(yè)已達(dá)6000 家以上。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人民生活水平的提高，農(nóng)村工業(yè)化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化越來越普遍，越來越多的泵類產(chǎn)品將大批量擁入農(nóng)村市場。隨著泵業(yè)企業(yè)的增多，競爭力 越來越大，將來泵類產(chǎn)品的高科技技術(shù)，優(yōu)秀的售后服務(wù)將成為最有力的競爭手段。做好泵類企業(yè)的廣告宣傳，充分利用可利用的一切資源，特別是網(wǎng)絡(luò)資源，讓更多的用戶了解自己的產(chǎn) 品，讓更多的人有機會接觸自己的產(chǎn)品，泵類行業(yè)的前景發(fā)展還是一片光明的。1.2 各種離心泵的的工作環(huán)境 泵是把原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液體能量的機器。泵用來增加液體的位能、壓能、動能.原動機通過泵軸帶動葉輪旋轉(zhuǎn),對液體做功,使其能量增加,從而使需要數(shù)量的液體,由吸水池經(jīng)泵的過流部件輸送到要求的高度或要求壓力的地方。離心泵的主要工作性能參數(shù)有流量Q,揚程H,轉(zhuǎn)速 n, 功率P,效率,汽蝕余量等. 泵的結(jié)構(gòu)型式有很多，例如單吸單級泵，兩極懸臂泵，雙吸單級泵，分段式多級泵，渦殼式多級泵深井泵，潛水電泵等。單吸單級泵的用途很多一般流量在揚程在范圍內(nèi)都用這種泵。軸封機構(gòu)可以采用機械密封，也可以采用填料密封和浮動密封。兩級懸臂泵用于單級懸臂泵不滿足要求，而采用多級泵的級數(shù)又較少時。這種泵的揚程范圍為流量為。分段式多吸泵實際上等于將幾個葉輪裝在一根軸上，串聯(lián)的工作所以其揚程一般較高。它的流量一般在，揚程在范圍內(nèi)。采用螺旋形壓出室的泵叫做渦殼式多級泵。這種泵一般用與流量較大揚程較高的城市供水，礦山排水和輸油管線等，這種泵的揚程范圍為，流量為如果要把深井的水提到地上來，一般采用深井泵。其使用電機一般為立式電機。其井徑一般在范圍內(nèi)，泵的流量為，揚程為。雙吸單級泵在 工業(yè)和農(nóng)業(yè)各部門使用也較廣，它實際上是等于將兩個相同的葉輪背靠背的裝在一根軸上并聯(lián)的工作，這種泵不但流量較大，而且能平衡軸向力，其流量在，揚程在范圍內(nèi)。軸封機構(gòu)可用機械密封，填料密封等，一般用機械密封。而且它能提高泵的總效率。 泵在國內(nèi)是應(yīng)用相當(dāng)廣泛的能用機械產(chǎn)品，不管是農(nóng)業(yè)機械，還是工業(yè)機械，應(yīng)用都很普遍?；居猛局饕脕磔斔鸵后w，包括水，油，乳化液，液態(tài)金屬等，也可以輸送液體、氣體混合物。 本課題要采用流量為，揚程為， 的主要參數(shù)同時要使泵有較高的效率，綜和比較各種泵的使用環(huán)境和流量揚程范圍選用單級雙吸式離心泵。 第二章 泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1估算泵的效率1.水力效率 水力效率按下式計算式中：泵流量（m3/s）雙吸泵取 泵的轉(zhuǎn)速（r/min）2.容積效率 容積效率可按下式計算該容積效率為只考慮葉輪前密封環(huán)的泄漏的值,對于有平衡孔、級間泄漏和平衡盤泄漏的情況,容積效率還要相應(yīng)降低。則 3.機械效率泵的總效率 泵的理論揚程 泵的理論流量 2.2軸功率和原動機功率泵的軸功率原動機功率式中: 余量系數(shù) 查【現(xiàn)代泵技術(shù)手冊關(guān)醒凡編著】 表7-10取=1.1(原動機為電動機)傳動效率 查【現(xiàn)代泵技術(shù)手冊關(guān)醒凡編著】 表7-11取(直聯(lián))所以選擇45Kw的電動機可滿足要求,查【機械零件手冊吳宗澤主編】選擇電動機的型號為Y225-22.3 泵汽蝕余量的計算方法汽蝕余量對于泵的設(shè)計、試驗和使用都是十分重要的汽蝕基本參數(shù)。設(shè)計泵時根據(jù)對汽蝕性能的要求設(shè)計泵,如果給定了具體的使用條件,則設(shè)計泵的汽蝕余量必須小于按使用條件確定的裝置汽蝕余量。欲提高泵的汽蝕性能,應(yīng)盡量減小。裝置汽蝕余量又叫有效的汽蝕余量。泵汽蝕余量又叫必需的汽蝕余量,是規(guī)定泵要達(dá)到的。汽蝕余量必需滿足如下關(guān)系:泵汽蝕余量的計算: 式中: 托馬汽蝕系數(shù)； 泵最高效率點下的泵單級揚程； 最高效率點下的泵汽蝕余量。根據(jù)【現(xiàn)代泵技術(shù)手冊關(guān)醒凡編著，宇航出版社?！?查圖4-7取=0.035所以2.4 泵的基本參數(shù)的確定2.4.1確定泵的進(jìn)口直徑泵進(jìn)口直徑也叫泵吸入口徑,是指泵吸入法蘭處管的內(nèi)徑.吸入口主要取決于流速。泵的進(jìn)口流速一般為3m/s左右，從制造經(jīng)濟行考慮，大型泵的流速取大些，以減小泵體積，提高過流能力。從提高抗汽蝕性能考慮，應(yīng)取較大的進(jìn)口直徑，以減小流速。常用的泵吸入口徑，流量和流速的關(guān)系如圖所示。對抗汽蝕性能要求高的泵，在吸入口徑小于250mm時，可取吸入口徑流速，在吸入口徑大于250mm時，可取。吸入流速按下式確定。 ；流速，流量與吸入口徑的關(guān)系如表2-4.1。吸入口徑（mm）40506580100150200250單級泵流速（m/s）1.3751.772.12.763.532.832.652.83流量（m3/h）6.2512.52550100180300500表2-4.1注：此表取自【現(xiàn)代泵技術(shù)手冊關(guān)醒凡編著，宇航出版社?！咳∥肟诹魉?，代入公式得：取泵的吸入口徑為150mm。2.4.2 確定泵的出口直徑 泵出口直徑也叫泵排出口徑，是指泵排出法蘭處管的的內(nèi)徑。對于低揚程泵，排出口徑可與吸入口徑相同；對于高揚程泵，為減小泵的體積和排出管路直徑，可取排出口徑小于吸入口徑，一般取 式中：泵的排出口徑 泵的吸入口徑根據(jù)該泵的特性，由于該泵的流量大，考慮排水管路的經(jīng)濟性取2.4.3泵轉(zhuǎn)速的確定 一.影響泵轉(zhuǎn)速的因素：1.泵的轉(zhuǎn)速越高，泵的體積越小，重量越輕，據(jù)此應(yīng)選擇盡量高的轉(zhuǎn)速；2.轉(zhuǎn)速和比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，而比轉(zhuǎn)數(shù)和效率有關(guān)，所以轉(zhuǎn)速應(yīng)該和比轉(zhuǎn)數(shù)結(jié)合起來確定；3.泵的轉(zhuǎn)速受到汽蝕條件的限制，從汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)公式 式中： 泵的轉(zhuǎn)速（r/min） 泵流量（m3/s）雙吸泵取可知：轉(zhuǎn)速和汽蝕基本參數(shù)及有確定的關(guān)系，如得不到滿足，將發(fā)生汽蝕。二泵的轉(zhuǎn)速計算：選 ,，則 根據(jù)汽蝕要求，泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)小于，從實際選定的電機來看泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)為。故滿足條件。計算比轉(zhuǎn)數(shù)由此可知這樣的比轉(zhuǎn)速不能達(dá)到預(yù)定的要求修正得由故設(shè)計成雙吸泵。2.5 葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計及主要尺寸計算2.5.1葉輪的材料選擇葉輪是離心泵傳遞能量的主要部件，通過它把電能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能和動能，因此，要求葉輪具有足夠的機械強度和完好的葉片形狀，在材料上，除了考慮介質(zhì)腐蝕，磨損外，由于它是旋轉(zhuǎn)部件，故還應(yīng)考慮離心力作用下的強度。通常，用于葉輪的材料有鑄鐵，青銅鑄件，不銹鋼，鉻鋼等。當(dāng)葉輪圓周速度超過30m/s，考慮鑄鐵強度不能承受這樣大的離心力的作用，則需改用青銅作材料，由于本設(shè)計泵屬于中小型泵，其圓周速度遠(yuǎn)小于30m/s，在考慮到材料來源的難易，鑄造上的方便與否，同時考慮到泵的效率和抗汽蝕性能的要求，故選灰口鑄鐵，雖然它的強度不高，但它的生產(chǎn)工藝簡單，價格低廉，易于熔化，澆鑄性能好，冷凝的收縮性小，而且，其切削性能好，便于加工，減振性好，可以減輕由于水力沖擊造成的振動，而HT200又是在灰口鑄鐵中這些性能更為突出的，所以，本設(shè)計中葉輪的材料選用HT200作為原材料，熱處理采用退火，許用應(yīng)力為&25-35MPa2.5.2 葉輪結(jié)構(gòu)型式的確定葉輪一般可分為單吸式和雙吸式兩種。單吸式葉輪為單邊吸水葉輪前蓋板不對稱，雙吸式葉輪為雙邊吸水前蓋板對稱。一般大流量離心泵多采用雙吸式葉輪。葉輪按形狀可分為畢式，開式，半畢式。本設(shè)計選用閉式葉輪。閉式葉輪由前蓋板，后蓋板，葉片和輪轂組成。葉輪主要尺寸的確定有三種方法：相似換算法、速度系數(shù)法、葉輪外徑或葉片出口角的理論計算。此處葉輪的計算采用速度系數(shù)法設(shè)計，速度系數(shù)法是建立在一系列相似泵基礎(chǔ)上的設(shè)計，利用統(tǒng)計系數(shù)計算過流部件的個部分尺寸。2.5.3葉輪輪轂直徑的計算 葉輪示意圖2-4.3葉輪輪轂直徑必須保證軸孔在開鍵槽之后有一定的厚度，使輪轂具有足夠的強度，通常，在滿足輪轂結(jié)構(gòu)強度的條件