IS100-80-125單級單吸清水泵設(shè)計(刪減版)

1、 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 IS100-80-125單級單吸清水泵設(shè)計學(xué) 生：學(xué) 號：09011010105專 業(yè)：過程裝備與控制工程班 級：2009.1指導(dǎo)教師：王維慧四川理工學(xué)院機械工程學(xué)院二O一三年六月四 川 理 工 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書設(shè)計（論文）題目： IS100-80-125單級單吸清水泵設(shè)計 院： 機械工程學(xué)院專業(yè)： 過程裝備與控制工程 班級： 2009級1班 學(xué)號： 09011010105學(xué)生： 指導(dǎo)教師： 王維慧 接受任務(wù)時間 2013年3月1日 系主任 （簽名）院長 （簽名）1畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求設(shè)計（論文）的要求完成：裝配圖1張，零件圖2張（CAD繪制

2、），設(shè)計說明書1份設(shè)計（論文）的原始數(shù)據(jù)泵型號：IS100-80-125 流量：60(m3/h) 揚程：24m 轉(zhuǎn)速：2900rpm 汽蝕余量h=4.0m2指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說明機械設(shè)計手冊，機械工業(yè)出版社 機械制圖，清華大學(xué)出版社過程流體機械，化學(xué)工業(yè)出版社3進(jìn)度安排設(shè)計（論文）各階段名稱起 止 日 期1資料收集，閱讀文獻(xiàn)，完成開題報告3月 2 日至3月25日2完成所有結(jié)構(gòu)設(shè)計和設(shè)計計算工作3月26日至4月21日3完成所有圖紙繪制4月22日至5月22日4完成設(shè)計說明書5月23日至6月 1日5完成圖紙和說明書的修改，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯6月 2 日至6月10日摘 要IS系列清水泵屬于單級單吸的軸

3、向吸入性離心泵，其廣泛運用于給水排水及農(nóng)業(yè)工程、石油及化學(xué)工業(yè)、航空航天和航海工程、能源工程和車輛工程等各個領(lǐng)域中。本次設(shè)計根據(jù)給定的主要設(shè)計參數(shù)，完成了葉輪、泵殼的水力設(shè)計，以及泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，并驗算泵的抗汽蝕性能，對葉輪、泵體、泵軸、軸承、鍵、法蘭盤和聯(lián)結(jié)螺栓等泵的主要零部件進(jìn)行強度校核，完成了泵的總裝圖及主要零件圖的繪制。 關(guān)鍵詞：清水泵；水力設(shè)計；葉輪；強度校核ABSTRACTIS series water pump belongs to the axial single-stage single suction centrifugal pump inhalation , is wi

4、dely used in water supply and drainage and agricultural engineering, petroleum and chemical industry, aerospace and marine engineering, energy engineering and vehicle engineering and other fields. This design according to the given design parameters, the hydraulic design of impeller, pump casing, an

5、d the overall structure of the pump design, and the cavitation performance of checking pump, the main parts of pump body, impeller, pump shaft, bearing, bond, flange and bolt and the pump inlet line strength, complete the drawing of pump assembly diagram and parts diagram. Keyword: water pump; hydra

6、ulic design; impeller; strength check 目 錄摘要IABSTRACTII第1章 前言11.1選此課題的意義11.2本課題的研究現(xiàn)狀11.3本課題研究的主要內(nèi)容1第2章 泵的基本知識22.1 泵的簡介22.2 泵的用途22.3 泵的分類42.4 IS系列清水泵簡介42.5 IS型單級單吸離心泵發(fā)展及工作原理5第3章 徑向力和軸向力及其平衡計算63.1 徑向力及其平衡6第4章 清水泵的水力設(shè)計104.1 泵的水力設(shè)計方案104.8 壓水室和吸水室的水力設(shè)計224.8.1 壓水室設(shè)計224.8.2 吸水室設(shè)計27第5章 離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計及部分零件的強度校核285.1

7、 葉輪強度計算285.3.2鍵的擠壓應(yīng)力計算35第6章 離心泵主要通用部件的選擇376.1 聯(lián)軸器的選擇376.2 軸承的選擇和計算386.2.1軸承的選擇386.2.2軸承的壽命計算396.3 軸封種類及設(shè)計要求406.3.1填料的選擇406.3.2填料函結(jié)構(gòu)及尺寸的確定416.3.3填料密封的安裝技術(shù)要求42第7章 離心泵裝配及運轉(zhuǎn)時的注意事項437.1 裝配時的注意事項437.3.3 軸承組件44第8章 結(jié)論45參考文獻(xiàn)46致謝47第1章 前 言1.1選此課題的意義泵是一種應(yīng)用廣泛、耗能大的通用流體機械，我國每年各種泵的耗電量大約占全國總耗電量的20%,耗油量大約占全國總耗油量的50%。

8、離心泵是各種水力機械中應(yīng)用最廣泛的一種，是日常生活和生產(chǎn)活動聯(lián)系最緊密的一種機械，在給水排水及農(nóng)業(yè)工程、固體顆粒、液體輸送工程、石油及化學(xué)工業(yè)、航空航天和航海工程、能源工程和車輛工程等國民經(jīng)濟各個部門都有廣泛的應(yīng)用。本次課題設(shè)計的清水離心泵適用工業(yè)和城市給水、排水，亦可用于農(nóng)業(yè)排灌，供輸送清水或物理化學(xué)性質(zhì)類似清水的其他液體之用。1.2本課題的研究現(xiàn)狀當(dāng)前國內(nèi)離心泵的技術(shù)水平通過幾十年的發(fā)展以及許可證技術(shù)引進(jìn)，從綜合技術(shù)水平來看，單、兩級泵方面都具有國際先進(jìn)水平，與國外同類型泵相比無差距，有些地方還是國際一流水平，如可靠性、效率、通化程度等。而高溫高壓多級泵在結(jié)構(gòu)形式、可靠方面已達(dá)到國際同類型

9、水平，國內(nèi)起步較晚，引進(jìn)技術(shù)消化吸收，從89年，90年開始生產(chǎn)高技術(shù)水平泵，逐步開發(fā)完善，并代替進(jìn)口。國外離心泵總體技術(shù)水平比國內(nèi)技術(shù)水平要高一些，效率合格率為85.7%，總體平均水平與國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值相比高2.30%，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求，效率、汽蝕余量合格率分布情況總體與國內(nèi)的情況是相一致的，在低比轉(zhuǎn)速處合格品分布率相對好一些。1.3本課題研究的主要內(nèi)容本次課題研究的內(nèi)容是單級單吸清水離心泵設(shè)計，包括單級單吸清水離心泵的方案設(shè)計，離心泵基本參數(shù)選擇和結(jié)構(gòu)方案、確定功率和電機的選擇、葉輪主要參數(shù)的選擇和計算、離心泵壓水室和吸水室的設(shè)計，以及進(jìn)行軸向力及徑向力的平衡，最后要進(jìn)行清水泵主要零部件的強度

10、校核。進(jìn)行離心泵設(shè)計的難點就是密封設(shè)計，本次課題設(shè)計的離心泵密封類型是填料密封，填料密封是用填料填塞泄露通道阻止泄露的一種密封形式。其不足之處在于密封性能較差，對軸或軸套磨損大，損失功率大以及使用壽命短等。通過分析傳統(tǒng)填料密封結(jié)構(gòu)、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） 盡量使徑向壓緊力均勻且與泄露壓力規(guī)律一致，使軸套承壓面受壓均勻，從而使軸套磨損小而且均勻；（2） 使填料密封結(jié)構(gòu)中的填料具有補償能力、足夠的潤滑性和彈性；（3） 密封的填料沿軸向抱緊力應(yīng)均勻分布。（4） 綜上所述，填料密封結(jié)構(gòu)應(yīng)該是一種能夠自動根據(jù)被密封介質(zhì)壓力的變化而變化密封力的填料密封結(jié)

11、構(gòu)。經(jīng)驗無疑是一項影響設(shè)計優(yōu)劣的重要因素。在今天，相當(dāng)多的設(shè)計環(huán)節(jié)仍然是靠經(jīng)驗確定的，很多的計算公式也是根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)出來的，所以，設(shè)計精度仍然局限在一定范圍內(nèi)。為了提高設(shè)計的準(zhǔn)確性，在設(shè)計工程中必須要有認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，同時盡量采用適合資深設(shè)計情況的公式。 （5） 作為一個水泵設(shè)計人員，設(shè)計一臺高質(zhì)量的泵，無論從節(jié)能還是從企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟性角度考慮，都會帶來巨大的經(jīng)濟效益。尤其是在深化改革、市場經(jīng)濟運作的今天，圍繞價值工程學(xué)，以最低的生產(chǎn)投入，設(shè)計一種經(jīng)濟、安全、優(yōu)質(zhì)高效的泵，無疑是擺在我們面前的一項艱巨任務(wù)。 光有理論知識是不能做好泵的設(shè)計的，此次設(shè)計正好為我們提供了一次時間的機會，有助于

12、理解、鞏固理論知識和為以后的工作打下基礎(chǔ)。因此我們必須端正設(shè)計態(tài)度，以嚴(yán)肅的眼光看待設(shè)計，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)對待設(shè)計，同時在實踐過程中多想、多問、多動手，使我們能夠在以后的工作中迅速進(jìn)入角色，完成從學(xué)生到工程技術(shù)人員的轉(zhuǎn)變。第2章 泵的基本知識2.1 泵的簡介所謂泵，即將原動機的能量傳遞給所輸送液體，從而達(dá)到使其位能、壓能和動能增加的機器。在此過程中，原動機通過軸承帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，對其做功，使其能量增加，從而使需要的液體由吸水池經(jīng)泵的過流部件輸送到要求的高處或要求壓力的地方。泵的性能參數(shù)有很多，但主要有流量和揚程，此外還有軸功率、轉(zhuǎn)速和必需汽蝕余量。其中，流量是指單位時間內(nèi)通過泵出口輸出的液體量，

13、一般采用體積流量。揚程是單位重量液體從泵進(jìn)口（泵進(jìn)口法蘭）到泵出口（泵出口法蘭）處能量的增值，也就是 1N 液體通過泵獲得的有效能量。對于容積式泵，能量增量主要體現(xiàn)在壓力能增加上，所以通常以壓力增量代替揚程來表示。泵的效率不是一個獨立性能參數(shù)，它可以由別的性能參數(shù)例如流量、揚程和軸功率按公式計算求得。反之，已知流量、揚程和效率，也可求出軸功率。 泵的各個性能參數(shù)之間存在著一定的相互依賴變化關(guān)系，可以通過對泵進(jìn)行試驗，分別測得和算出參數(shù)值，并畫成曲線來表示，這些曲線稱為泵的特性曲線。每一臺泵都有特定的特性曲線，由泵制造廠提供。通常在工廠給出的特性曲線上還標(biāo)明推薦使用的性能區(qū)段，稱為該泵的工作范圍

14、。泵的實際工作點由泵的曲線與泵的裝置特性曲線的交點來確定。選擇和使用泵，應(yīng)使泵的工作點落在工作范圍內(nèi)，以保證運轉(zhuǎn)經(jīng)濟性和安全。此外，同一臺泵輸送粘度不同的液體時，其特性曲線也會改變。通常，泵制造廠所給的特性曲線大多是指輸送清潔冷水時的特性曲線。對于動力式泵，隨著液體粘度增大，揚程和效率降低，軸功率增大，所以工業(yè)上有時將粘度大的液體加熱使粘性變小，以提高輸送效率。2.2 泵的用途泵作為一種通用機械，在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。農(nóng)業(yè)的灌溉和排澇，城市的給水和排水都要用泵。在工業(yè)的各個部門中，泵更是不可缺少的機械。如在動力工業(yè)中需要鍋爐給水泵、強制循環(huán)泵、循環(huán)水泵、冷凝泵、灰渣泵、疏水泵

15、、燃油泵等；在采礦工業(yè)中需要礦山徘水泵、水砂允填泵、煤水泵等；在石油工業(yè)中需要泥漿泵、注水泵、深井采油泵、石油煉制用泵等；在化學(xué)工業(yè)中需要耐腐蝕泵、計量泵等；在交通運輸工業(yè)中需要燃油泵、噴油泵、潤滑油泵、液壓泵等。2.3 泵的分類泵的分類方法較多，可以按工作原理分、結(jié)構(gòu)型式分，還可以按工作性能(如壓力、比轉(zhuǎn)數(shù)等)分。按工作原理分大致有如下幾種：（1）葉片式泵這類泵以旋轉(zhuǎn)葉輪作為傳送能量的主要部件，它依靠有葉片的葉輪高速旋轉(zhuǎn)來對流體作功，使流體獲得能量。這類泵在國民經(jīng)濟各部門，尤其在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極廣。目前火力發(fā)電廠中的主要用栗多為此類。如鍋爐結(jié)水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵及次渣泵等都是葉片式泵。

16、葉片式泵又可根據(jù)液體在葉輪流道內(nèi)的流動特點，分為離心式、鈾流式及混流式三種。流體在離開葉輪時的流向，如果是沿著垂直于主軸的半徑方向，而且是離心的，則這類泵稱為離心泵。（2）容積式泵容積式泵是靠工作時容積的周期性變化，來提高流體能量并輸送出去。如活塞泵、柱塞泵、齒輪泵、等。在火力發(fā)電廠中，容積式泵用做供油或化學(xué)車間加藥裝置的動力設(shè)備。（3）其它類型泵真空泵，是用于抽取真空用泵，在醫(yī)藥及石油化工部門，車、船卸油等場合都有廣泛應(yīng)用。又如射水泵，在火力發(fā)電廠中用來抽吸凝汽器內(nèi)空氣，維持凝汽器的真空。2.4 IS系列清水泵簡介IS系列清水泵屬于單級單吸的軸向吸入性離心泵，是供輸送清水或物理化學(xué)性質(zhì)類似于

17、水的其它液體之用，運送介質(zhì)溫度不高于80。其廣泛運用于給水排水及農(nóng)業(yè)工程、石油及化學(xué)工業(yè)、航空航天和航海工程、能源工程和車輛工程等各個領(lǐng)域中。泵是通用類產(chǎn)品，其中的單級單吸清水泵屬泵類中量大面廣的一類泵，目前共有29個IS系列的泵產(chǎn)品。長期以來,單級單吸清水泵生產(chǎn)需求量占泵市場的30%以上。我國的清水泵行業(yè)發(fā)展已有60多年歷史，在這期間，一方面泵本身技術(shù)在進(jìn)步，另一方面國民經(jīng)濟各部門對泵不斷提出更多更高的要求?，F(xiàn)在看來，現(xiàn)有單級泵的性能與可靠性已難以滿足國家的需要，尤其是泵的效率與現(xiàn)代的高效節(jié)能產(chǎn)品相比存在著很大的差距。本次設(shè)計的是IS10080125單級單吸清水泵，以此型號為例：IS：符合I

18、SO國際標(biāo)準(zhǔn)的單級單吸懸臂式清水離心泵100：泵的出口直徑（mm）80：泵的出口直徑（mm）125：葉輪直徑（mm）2.5 IS型單級單吸離心泵發(fā)展及工作原理IS型清水泵是離心泵的一種。1689年，法國物理學(xué)家巴涅完成了世界上第一臺離心泵的設(shè)計。但是直到19世紀(jì)中葉，由于動力機械轉(zhuǎn)速低、功率小，這種離心泵一直未能付諸實現(xiàn)。19世紀(jì)末期，小流量的活塞式泵遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)時上業(yè)發(fā)展的需要，加上高轉(zhuǎn)速的動力機械電動機和氣渦輪的出現(xiàn)，才使得離心泵得到了廣泛的應(yīng)用。自二十世紀(jì)以來，離心泵以其結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣，運轉(zhuǎn)可靠，操作維修方便等優(yōu)點廣泛地應(yīng)用。單級單吸離心泵的主要過流部件有吸水室、葉輪和壓水室。吸水

19、室位于葉輪的進(jìn)水口前 、導(dǎo)葉和空間導(dǎo)葉三面，起到把液體引向葉輪的作用；壓水室主要有螺旋形壓水室（蝸殼式）種形式；葉輪是泵的最重要的工作元件，是過流部件的心臟，葉輪由蓋板和中間的葉片組成。單級單吸離心泵工作前，先將泵內(nèi)充滿液體，然后啟動離心泵，葉輪快速轉(zhuǎn)動，葉輪的葉片驅(qū)使液體轉(zhuǎn)動，液體轉(zhuǎn)動時依靠慣性向葉輪外緣流去，同時葉輪從吸入室吸進(jìn)液體，在這一過程中，葉輪中的液體繞流葉片，在繞流運動中液體作用一升力于葉片，反過來葉片以一個與此升力大小相等、方向相反的力作用于液體，這個力對液體做功，使液體得到能量而流出葉輪，這時液體的動能與壓能均增大。啟動后，葉輪由軸帶動高速轉(zhuǎn)動，葉片間的液體也必須隨著轉(zhuǎn)動。在

20、離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進(jìn)入蝸形泵殼。在蝸殼中，液體由于流道的逐漸擴大而減速，又將部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，最后以較高的壓力流入排出管道，送至需要場所。液體由葉輪中心流向外緣時，在葉輪中心形成了一定的真空，由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液體便被連續(xù)壓入葉輪中?？梢姡灰~輪不斷地轉(zhuǎn)動，液體便會不斷地被吸入和排出。工作原理圖：圖2-1 IS型單級單吸離心泵工作原理圖第3章 徑向力和軸向力及其平衡計算3.1 徑向力及其平衡采用蝸形壓水室的泵在最優(yōu)工況時，蝸室各斷面中的壓力基本上是均勻的。當(dāng)泵的流量小于最優(yōu)工況流量時蝸室中的液體流速減慢，而葉輪出

21、口液體的絕對速度由出口速度三角形可看出大于最優(yōu)工況時的絕對速度，同時也大于蝸室中的速度，從葉輪中流出的液體不斷撞擊著蝸室中的液體，使蝸室中的液體接受能量，蝸室中的液體壓力便自隔舌開始向擴散管進(jìn)口不斷增加。當(dāng)泵的流量大于最優(yōu)工況流量時，與上述情況相反，從葉輪中流出的液體的絕對速度小雨最優(yōu)工況時的絕對速度，也小于蝸室中的液體流速，兩種液體在蝸室中撞擊的結(jié)果，蝸室中的液體要不斷付出能量，以增加從葉輪中流出的液體的速度，這樣，蝸室中的液體壓力自隔舌至擴散管進(jìn)口是逐漸降低的。蝸室各斷面就產(chǎn)生一個徑向力。又因為葉輪周圍液體壓力分布的不均勻，破壞了葉輪中液體的軸對稱流動，壓力大的地方液體自葉輪中流出得少，壓

22、力小的地方液體自葉輪中流出得多。由于沿葉輪的圓周液體流出的多少不一樣，所以作用于葉輪圓周上的液體動反力也不一樣，這又引起一個徑向力。在設(shè)計流量時，渦室內(nèi)的流體流動速度和流體流出葉輪的速度基本是一致的，所以從葉輪流出的流體能平順地流入渦室，因此在葉輪周圍流體的流動速度和壓力是分布均勻的，此時沒有徑向力，在小于設(shè)計流離時，渦室內(nèi)的流體流動速度一定減慢。但是，從葉輪出口三角形中可以看出，在小于設(shè)計流離時流體流出葉輪的速度不是減小，反而增加，方向也發(fā)生了變化。一方面渦室里流動的速度減慢，另一方面葉輪出口處流動的速度增加，兩方面就發(fā)生了矛盾，從葉輪里流出的液體，再不能平順地與渦室內(nèi)流體匯合，而是撞擊在渦

23、室內(nèi)的流體上。撞擊的結(jié)果致使流出葉輪流體的流動速度下降到渦室里的流動速度，同時，把一部分動能通過撞擊傳給渦室內(nèi)的流體，使渦室里流體的壓力增高。流體從渦室前端流到渦室后斷的過程中，不斷受到撞擊，不斷增加壓力，致使渦室里壓力的分布曲線成為逐漸上升的形狀。壓力分布不均勻是行成徑向力的主要原因。由于泵不會總是在設(shè)計流量下工作在起動和停車時甚至要在流量下工作，所以在計算軸和軸承時，必須考慮作用在葉輪上徑向力。渦殼式離心泵的葉輪上的徑向力，可以用經(jīng)驗公式計算： （3-1）式中：作用在葉輪上的徑向力（公斤）； Q ：實際工作流量(m3/h)； ：設(shè)計流量(m3/h)； ：泵的揚程（米）； ：葉輪出口總寬度（

24、包括前后蓋板）(米)； 2 ：葉輪外徑（米）； ：液體重度（公斤/米3），（水的重度為1000公斤/米3）。代入數(shù)據(jù)得： 徑向力有時會使軸產(chǎn)生較大的撓度，甚至使密封環(huán)、級間套和軸套產(chǎn)生研磨而損壞，同時，對于轉(zhuǎn)動軸，徑向力是個交變載荷，會使軸因疲勞而破壞。所以消除徑向力和減輕徑向力對軸的作用的十分必要的。將渦室分成兩個對稱的部分，構(gòu)成平常所說的雙層渦室或雙渦室，在雙渦室里，雖然在每個渦室里的壓力分布仍是不均勻的，但由于兩個渦室相互對稱，作用在葉輪上的徑向力是互相平衡的。3.2 軸向力及其平衡3.2.1 軸向力的計算近些年，離心泵的軸向力一直是泵的行業(yè)內(nèi)人士比較關(guān)注的問題，然而人們對離心泵軸向力認(rèn)

25、識的現(xiàn)狀正如所謂的“軸向力既難準(zhǔn)確計算又難準(zhǔn)確測量”。目前，對于離心泵運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的軸向力的原因認(rèn)識幾乎是一致的，但按照不同計算所得出的軸向力的值還是有很大的差距。有時在實驗臺上實測的軸向力甚至比最大計算值還要大很多，由于軸向力對離心泵的設(shè)計和運行質(zhì)量影響很大，所以定量了解軸向力的大小并盡可能將其減小是一個十分重要的問題。在分析泵內(nèi)的流體運動時應(yīng)在流體力學(xué)一般原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行，并考慮有關(guān)技術(shù)科學(xué)的部分，如水輪機、航空、壓縮機以及其他學(xué)科的實驗研究成果，葉片泵的理論基礎(chǔ)是直接由流體力學(xué)的基本原理推演出來的規(guī)律。從泵的技術(shù)發(fā)展觀點來看，液體運動的 ：鍵的長度 (cm)； ：鍵的許用剪切應(yīng)力（MPa

26、），由表5-5可知45號鋼，取 =600MPa。 帶入數(shù)據(jù)得： <表5-5 鍵的許用剪切應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力材料熱處理狀態(tài)許用剪切應(yīng)力(MPa)許用擠壓應(yīng)力(MPa)45調(diào)質(zhì)處理HB=24130260015005.3.2鍵的擠壓應(yīng)力計算擠壓可以按下式計算得： (4-12） 式中：h ：鍵高（mm）； ：許用擠壓應(yīng)力，由表4-4可知45號鋼，=1500MPa； l ：鍵長（mm）； M：鍵的傳遞扭矩（N·m）。第6章 離心泵主要通用部件的選擇清水泵的通用零件主要有聯(lián)軸器、軸承部件、軸封結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)等。6.1 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器是使泵軸與原動機軸互相連接并傳遞功率的部件，泵通常是用

27、聯(lián)軸器直接與電機連接的。隨著工業(yè)的發(fā)展，聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)形式也日益增多，通常使用的聯(lián)軸器均已標(biāo)準(zhǔn)化了，需要時只要根據(jù)工作條件選用就可以了。為了檢查離心泵的安裝精度，可以在幾個相反位置上測量聯(lián)軸器平面間的間隙，聯(lián)軸器兩平面的最大和最小間隙的允差不得超過0.3毫米，兩端中心線上下或左右允差不得超過0.1毫米。泵常用的聯(lián)軸器有兩種：即爪型彈性聯(lián)軸器和彈性柱銷聯(lián)軸器。這兩種聯(lián)軸器均已納入水泵行業(yè)標(biāo)推。兩半聯(lián)軸器的材料用HT200制造，柱銷的材料為45鋼，彈性套用橡膠制成。彈性柱銷聯(lián)鈾器具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，更換容易，尺寸小，重量輕的特點。根據(jù)泵的最小軸徑、轉(zhuǎn)速和電動機的軸徑，查機械設(shè)計手冊，選用B110

28、1-66-00-20彈性柱銷聯(lián)軸器，其形狀如圖6-1所示。其主要尺寸和參數(shù)見表6-1。柱銷中心分布直徑（mm）60聯(lián)軸器外徑D（mm）90柱銷數(shù)z2軸孔直徑d（mm）20左聯(lián)軸器長L(mm)30右聯(lián)軸器長(mm)40重 量(公斤)1.579許用扭矩（公斤/米）1.79許用轉(zhuǎn)速（r/min）11500表6-1 B1101-66-00-20聯(lián)軸器的尺寸和參數(shù)圖6-1 B1101-66-00-20彈性套柱銷聯(lián)軸器 & 6009型深溝球軸承6.2 軸承的選擇和計算6.2.1軸承的選擇軸承是支承離心泵轉(zhuǎn)子的部件，承受徑向和軸向裁荷。根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)的不同，可分為滾動軸承及滑動軸承兩大類。本次設(shè)計采用

29、深溝球軸承6009型，兩個軸承成對使用，深溝球軸承的優(yōu)點： 1、大多數(shù)滾動軸承能同時受徑向和軸向載荷，故軸承組合結(jié)構(gòu)簡單； 2、徑向游隙比較小，向心角接觸軸承可用預(yù)緊可用預(yù)緊力消除游隙，運轉(zhuǎn)精度高； 3、 一般條件下，滾動軸承的效率和液體動力潤滑軸承相當(dāng)，但較混合潤滑軸承要高一些； 4、對于同尺寸的軸徑，滾動軸承的寬度比滑動軸承小，可使機器的軸向結(jié)構(gòu)緊湊； 5、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成批生產(chǎn)，消耗潤滑劑少，便于密封，易于維護，不需要有用有色金屬成本低。深溝球軸承的缺點：1、振動及噪聲較大；2、徑向尺寸比滑動軸承大；3、承受沖擊載荷能力較差；4、高速重載載荷下軸承壽命較低。具體結(jié)構(gòu)見圖6-1，此泵是進(jìn)行

30、全天24小時連續(xù)工作，軸承必須達(dá)到預(yù)期壽命。雖然兩個軸承成對使用，但是必須計算軸承的壽命以保證安全。6.2.2軸承的壽命計算由于水泵轉(zhuǎn)速較高，且同時受軸向力和徑向力，所以本次設(shè)計采用深溝球軸承，它的作用是支持旋轉(zhuǎn)及承受軸上的載荷，代號為6309，該軸承同時承受軸向力和徑向力。 基本額定壽命：按一組軸承中10%的軸承發(fā)生點蝕破壞，而90%的軸承不發(fā)生點蝕破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)（以106 轉(zhuǎn)為單位）或工作小時數(shù)作為軸承基本額定壽命。 基本額定動載荷：就是使軸承的基本額定壽命恰好為106 轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的載圖6-2 軸承的受力圖帶入數(shù)據(jù)得： 滿足要求，所選軸承合格6.3 軸封種類及設(shè)計要求泵內(nèi)液體和泵外空

31、氣之間壓力不同，順著軸就要產(chǎn)生泄露，為此需要設(shè)置密封裝置，稱其為泵的軸封。泵內(nèi)軸封處的壓力小于大氣壓力，軸封是用于防止空氣進(jìn)入泵內(nèi)；泵內(nèi)軸封處的壓力大于大氣壓力，軸封是用以防止液體泄露。泵常用的軸封種類：1） 填料密封；2） 機械密封；3） 浮動密封。設(shè)計密封裝置的要求：1） 密封可靠，能長期運轉(zhuǎn)；2） 消耗功率??；3） 適應(yīng)泵運轉(zhuǎn)狀態(tài)的變化。設(shè)計密封裝置要考慮被密封液體的性能（腐蝕性、含雜質(zhì)的磨損性、凝固性、侵透性、揮發(fā)性、有毒、引火、有位等），溫度（高溫、常溫、低溫溫度變化范圍）和壓力（高壓、常壓、低壓、真空、壓力變化范圍）。離心泵常用的軸封結(jié)構(gòu)有：有骨架的橡膠密封，填料密封，機械密封和浮

32、動環(huán)密封。本次設(shè)計采用填料密封，填料密封是一般離心泵的常用的密封機構(gòu)，一般由填料套，填料環(huán)，填料，填料壓蓋，長扣雙頭螺栓和螺母組成，靠填料和軸（軸套）的外圓表面接觸來實現(xiàn)密封，軸封的嚴(yán)密性可以用松緊填料壓蓋的方法來調(diào)節(jié)，如果填料壓的太緊，雖然可以減少泄露，但填料與軸套的摩擦損失會增大，降低填料和軸套的壽命，嚴(yán)重時造成發(fā)熱，冒煙，甚至將填料與軸套燒毀；如果將填料壓得太松，則泄露量增大，甚至能因泄露過多或者大量空氣經(jīng)填料密封進(jìn)入離心泵而使泵無法正常工作。填料密封的合理泄露是：液體從填料函中滲漏出來，成滴狀，每分鐘潺潺量為60滴左右。對有毒，腐蝕及貴重液體，由于要求泄露量較小甚至不準(zhǔn)漏出，所以不能采

33、用填料密封。6.3.1填料的選擇（1）用石墨或黃油浸透的棉織填料，用于低壓離心泵輸送常溫清水，小于40oC；（2）石墨浸透的石棉填料，在中等溫度及壓力下使用。一般輸送液體的溫度低于250oC ，壓力小于10 Kg/cm2 ，最大壓力不超過18 Kg/cm2，軸或軸套外圓最大線速度不超過25 m/s；（3）金屬箔包石棉芯子填料，適用于輸送石油產(chǎn)品和水，允許工作壓力為25 MPa，最高溫度為400oC；本次設(shè)計采用用墨浸透的石棉填料作為密封材料。換易損件，便于泵的檢修。（6）泵高位布置時，吸水管應(yīng)盡量短些，管徑不小于葉輪入口直徑，彎頭也盡量少，管子彎曲圓弧不宜太小，以免損失過大。管子應(yīng)無漏氣現(xiàn)象，

34、法蘭連要嚴(yán)密，防止空氣進(jìn)入。（7）軸封檢查，用背葉片軸封時，由于其停車密封結(jié)構(gòu)的不同，故當(dāng)填料箱上裝有油杯時，則需通過油杯加潤滑脂，潤滑脂推薦用鈣鈉基潤滑脂。當(dāng)填料箱上裝有常壓水冷卻水管管接頭時，應(yīng)接通水管引入常壓冷卻水。填料軸封時應(yīng)在起動前打開軸封水并檢查軸封水量，水壓是否合適，調(diào)節(jié)填料壓蓋壓緊螺釘，以調(diào)節(jié)填料的松緊程度，調(diào)節(jié)軸封水，從填料壓蓋處的泄露以一滴滴滲出為好，填料太緊，軸套易發(fā)熱，同時耗費功率，填料太松則液體泄露量太大。（8）在可能的情況下，應(yīng)在啟動泵之前，打開進(jìn)水管閥門，開動電動機，檢查進(jìn)出口壓力和流量，檢查填料處泄露量，若填料發(fā)熱，可先松填料壓蓋螺栓，使泄露量大些，待填料與軸跑

35、合后再調(diào)節(jié)泄露量至規(guī)定值。（9）在運轉(zhuǎn)中應(yīng)定期檢查軸封水的壓力和流量，及時調(diào)節(jié)填料壓蓋或者更換填料。定期檢查軸承組件運轉(zhuǎn)的情況，開始時運轉(zhuǎn)時若軸襯發(fā)熱，則可停泵待軸襯冷卻后再次進(jìn)行運轉(zhuǎn)，若軸襯仍嚴(yán)重發(fā)熱，溫度持續(xù)上升，則須拆檢軸襯組件，檢查原因。一般軸襯發(fā)熱多是由于潤滑油過量或者油中有雜質(zhì)引起的，軸襯潤滑脂（潤滑油）量要適當(dāng)、清潔，要定期添加。泵性能隨著葉輪與護板間隙的增大而發(fā)生變化，效率有所降低，故應(yīng)及時調(diào)整葉輪與前護板的間隙，以保持泵能在高效率的情況下運轉(zhuǎn)，當(dāng)泵磨損到不能滿足系統(tǒng)需要時，應(yīng)更換易損件。7.3 維護和保養(yǎng)7.3.1軸封的維護背葉片在軸封時應(yīng)經(jīng)常檢查常壓冷卻水管中是否始終保持一

36、定水量通過，采用潤滑脂潤滑的應(yīng)定期往油杯注油，以潤滑其停車密封的填料。填料軸封時要定期檢查軸的封水壓及水量，要始終保持少量清潔水沿軸流過，定期調(diào)節(jié)填料壓蓋，檢查并定期更換填料。軸封的水壓，軸封水量應(yīng)符合上述軸封檢查的要求。7.3.2葉輪的調(diào)節(jié)為了保證泵的高效運轉(zhuǎn)，就必須及時調(diào)整葉輪與前護板之間的間隙，使其保證在0.751.5mm之間，調(diào)節(jié)葉輪間隙時應(yīng)首先停泵，松開托架蓋上壓緊螺栓，對稱均勻擰調(diào)托架尾部的調(diào)整螺栓，使軸承組件向前移動，同時手轉(zhuǎn)動軸，使葉輪與前護板有摩擦為止，然后測量托架尾部軸承箱法蘭內(nèi)策面與托架法蘭平面的間隙a ,然后通過調(diào)節(jié)螺栓是軸承組件后移，再測量軸承箱法蘭內(nèi)側(cè)面與托架法蘭平

37、面的間隙b,b應(yīng)等于 a+0.751.5mm ,此時葉輪與前護板之間的間隙既在0.751.5mm之間，最后將調(diào)節(jié)螺栓上的螺母鎖緊，擰緊托架蓋上的壓緊螺栓，調(diào)整后，在再次起動前須重新檢查葉輪轉(zhuǎn)動是否正常，軸承組件壓緊螺栓與調(diào)節(jié)螺栓是否擰緊，然后在起動泵。7.3.3 軸承組件在泵的運轉(zhuǎn)過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查軸承溫升及潤滑油的情況，定期的添加潤滑油和檢查拖架油池內(nèi)冷卻管及軸承冷卻管是否有水通過。第8章 結(jié) 論此次水泵設(shè)計采用通用的經(jīng)驗法，在參照同類型泵的基礎(chǔ)上，根據(jù)總結(jié)出的經(jīng)驗公式，先初略算得各項參數(shù)，然后再逐步優(yōu)化。本次設(shè)計的離心泵滿足泵的效率要求、汽蝕要求，并在設(shè)計時加強了強度性能，以使泵能在較惡劣

38、的環(huán)境下工作。 本次設(shè)計的IS100-80-125單級單吸清水泵是一種應(yīng)用比較廣泛的泵，其廣泛運用于給水排水及農(nóng)業(yè)工程、石油及化學(xué)工業(yè)、航空航天和航海工程、能源工程和車輛工程等各個領(lǐng)域中。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中給定的主要設(shè)計參數(shù)，分析了離心式清水泵的工作原理，主要進(jìn)行離心泵的葉輪、壓出室及吸入室水力設(shè)計，以及泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，并計算了徑向力和軸向力及其平衡和驗算泵的抗汽性性能。此外，還對葉輪、泵體泵軸、軸承、鍵等泵的主要零部件進(jìn)行強度校核，繪制了泵的總裝圖及葉輪、泵軸等零件圖。在完成葉輪的設(shè)計、軸的設(shè)計和校核以及軸承的選擇以及相關(guān)零部件的選擇后，基本完成了清水泵的總體機構(gòu)設(shè)計，從而達(dá)達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)需要。通過本次畢業(yè)設(shè)計，增強和豐富了我的理論知識，對我四年所學(xué)知識做了一個統(tǒng)一的檢驗，培養(yǎng)了我的創(chuàng)造性思維能力和增強獨立全面、科學(xué)的設(shè)計能力，提高了運用理論知識結(jié)合實際生產(chǎn)去分析和解