流體機(jī)械選型設(shè)計(jì)及低比轉(zhuǎn)速離心泵設(shè)計(jì)

PAGEPAGEPAGEivPAGEi流體機(jī)械選型設(shè)計(jì)及低比轉(zhuǎn)速離心泵設(shè)計(jì)摘要選泵的型式和性能符合裝置流量、揚(yáng)程、壓力、溫度、汽蝕流量、吸程等工藝參數(shù)的要求。離心泵具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結(jié)構(gòu)簡單、輸液無脈動(dòng)、性能平穩(wěn)、容易操作和維修方便等特點(diǎn)流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一，它直接關(guān)系到整個(gè)裝置的的生產(chǎn)能力和輸送能力主水泵房一般設(shè)在井筒附近，要求通風(fēng)良好，便于遠(yuǎn)搬設(shè)備。在一般情況下，主水泵房和井下中央變電所連接在一起，并設(shè)防爆門分隔，當(dāng)?shù)V井由于擴(kuò)大開采和延深，使涌水量有所增加的可能時(shí)，應(yīng)考慮泵房長度有增設(shè)水泵的余地，此時(shí)，在井筒斷面的大小上，也要預(yù)備有相應(yīng)增設(shè)管路的安裝位置。煤礦主要通風(fēng)設(shè)備是保證礦井安全生產(chǎn)極為重要的設(shè)備，必須嚴(yán)格遵守煤礦安全規(guī)程，的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)置，并保證經(jīng)常不停的運(yùn)轉(zhuǎn)，主要通風(fēng)機(jī)必須設(shè)置兩部同等能力的通風(fēng)機(jī)，其中一部分作為備用，備用的通風(fēng)機(jī)必須在十分鐘內(nèi)開動(dòng)，。低比轉(zhuǎn)速離心泵是指比轉(zhuǎn)速在30-80之間的離心泵。它具有揚(yáng)程高、流量小的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于化工、石油、礦山、農(nóng)業(yè)和國防工業(yè)等領(lǐng)域。低比轉(zhuǎn)速泵小流量高揚(yáng)程的特點(diǎn)決定了其具有不同于一般離心泵的水力特性：水泵作為一種通用機(jī)械，在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用，在農(nóng)業(yè)的灌溉和排澇；城市的給水和排水；石油工業(yè)中，化學(xué)工業(yè)中，交通運(yùn)輸業(yè)，以及采礦工業(yè)中，水泵都是不可缺少的設(shè)備。泵是一種能量轉(zhuǎn)換機(jī)械，它將外施于的能量轉(zhuǎn)換為液體，使液體能量增加，從而將其提升或壓送到所需之處關(guān)鍵詞：水泵選型風(fēng)機(jī)選型水泵布置風(fēng)機(jī)布置葉輪軸鍵AbstractChoosespump'spatternandperformancetechnologicalparameterandsoonequalitycircuitcurrentcapacity,lifting,pressure,temperature,suctionstrokerequests.Thecentrifugalpumphastherotationalspeedtobehigh,thevolumeissmall,theweightislight,theefficiencyishigh,thecurrentcapacityisbig,thestructureissimple,theinfusiondoesnothavethepulsation,theperformancesteady,easytooperateandcharacteristiccurrentcapacitiesandsoonserviceconveniencechoosesoneofpump'simportantperformancedata,itsdirectrelationentireinstallmentproductivityanddeliverycapacity;plantislocatedinnearbygenerallythewellchamber,therequestventilatesgood,isadvantageousmovestheequipmentfar.Generally,theprincipalhorizontalpumphouseandthemineshaftcentraltransformersubstationconnectintogether,andsupposestheexplosivedoorseparation,whenminepit,becauseexpandedminingandextendsthedepth,whencausespossibilitywhichthewellingupwatervolumeincreases,shouldconsiderthatthepumphouselengthhasadditionallybuildswaterpump'sleeway,thistime,inwellchambercrosssectionsize,mustpreparetohaveadditionallybuildspipeline'sinstallmentpositioncorrespondingly。Thecoalminemaindraftequipmentisguaranteedthattheminesafetyproductiongreatimportancetheequipment,mustobservethecoalminesafetyregulationsstrictly,theconcernedrequirementscarryontheestablishment,andguaranteeddoesnotstopfrequentlytherevolution,themainventilatormustestablishtwosamelevelabilitiestheventilators,aparttakesspare,thespareventilatormuststartintenminutes。Thepumpisonekindofenergyconversionmachinery,itimpressedintheenergyconversionfortheliquid,makestheliquidenergytoincrease,thusdeliversitspromotionorthepressureneedstheplace.Lowersisreferstocomparedtotherotationalspeedcentrifugalpumpcomparestherotationalspeedin30-80betweencentrifugalpump.Ithasliftshigh,thecurrentcapacitysmallcharacteristic,widelyappliesindomainsandsoonchemicalindustry,petroleum,mine,agricultureanddefenseindustry.Loweredhaddecidedtherotationalspeedpumpsmallcurrentcapacityhigh-liftcharacteristicithadismoredifferentthanwiththecommoncentrifugalpump'shydrauliccharacteristic.Keyword:Waterpump'sselection,airblower'sselection,waterpump'sarrangement,airblower'sarrangement,impeller,axis,key。目錄第一篇流體機(jī)械選型設(shè)計(jì) 1第一章排水設(shè)備選型 2第一節(jié)水泵的選型 2第二節(jié)水房的水泵布置 8第二章通風(fēng)設(shè)備選型 11第一節(jié)風(fēng)機(jī)的選型 11第二節(jié)主通風(fēng)機(jī)房 13第二篇低比轉(zhuǎn)速離心泵設(shè)計(jì) 15第一章離心泵的工作原理 16第一節(jié)離心泵的基本結(jié)構(gòu) 16第二節(jié)離心泵的工作原理 16第二章方案及主要參數(shù)確定 18第一節(jié)泵的直徑計(jì)算 18第二節(jié)汽蝕余量的確定 18第三節(jié)計(jì)算比轉(zhuǎn)速 19第四節(jié)計(jì)算泵的效率 20第三章葉輪設(shè)計(jì) 22第四章壓水室的水力設(shè)計(jì) 25第五章吸水室的設(shè)計(jì) 27第六章軸的設(shè)計(jì) 28第一節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 28第二節(jié)軸的校核 29第七章葉輪的強(qiáng)度校核 32第八章徑向力及其平衡 33第九章軸向力及其平衡 34第十章軸承部件的選擇 36第十一章強(qiáng)度校核 38第一節(jié)鍵的強(qiáng)度計(jì)算 38第二節(jié)葉輪的強(qiáng)度校核 39第三節(jié)泵體強(qiáng)度計(jì)算 39第四節(jié)泵體聯(lián)結(jié)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 40第五節(jié)泵出口法蘭強(qiáng)度計(jì)算 41第六節(jié)泵的軸封 42結(jié)束語 43參考資料 45外文資料及翻譯 46致謝 56太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書PAGE57第一篇流體機(jī)械選型設(shè)計(jì)題目條件：礦井產(chǎn)量：120萬噸;服務(wù)年限：80年;豎井井深：195米；氣候條件：溫和；最大涌水：368米3/時(shí)；最小涌水：205米3/時(shí);最大天數(shù)65天，最小天數(shù)300天；礦水性值PH=7；所需風(fēng)量：43.5第一章排水設(shè)備選型第一節(jié)水泵的選型一、泵選型原則1.使所選泵的型式和性能符合裝置流量、揚(yáng)程、壓力、溫度、汽蝕余量、吸程等工藝參數(shù)的要求2.機(jī)械方面要求可靠性高、噪聲低、振動(dòng)小

3.經(jīng)濟(jì)上要求綜合考慮到設(shè)備費(fèi)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、維修費(fèi)和管理費(fèi)的總成本最低4.離心泵具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結(jié)構(gòu)簡單、輸液無脈動(dòng)、性能平穩(wěn)、容易操作和維修方便等優(yōu)點(diǎn)。因此除以下情況外，應(yīng)盡可能選用離心泵：有計(jì)量要求時(shí)，選用計(jì)量泵揚(yáng)程要求很高，流量很小且無合適小流量高揚(yáng)程離心泵可選用時(shí)，可選用往復(fù)泵，如汽蝕要求不高時(shí)也可選用旋渦泵。揚(yáng)程很低，流量很大時(shí)，可選用軸流泵和混流泵。介質(zhì)粘度較大（大于650~1000mm2/s）時(shí)，可考慮選用轉(zhuǎn)子泵或往復(fù)泵、介質(zhì)含氣量75%，流量較小且粘度小于37.4mm2/s時(shí)，可選用旋渦泵對(duì)啟動(dòng)頻繁或灌泵不便的場合，應(yīng)選用具有自吸性能的泵，如自吸式離心泵、自吸式旋渦泵、氣動(dòng)（電動(dòng)）隔膜泵。自吸式旋渦泵、氣動(dòng)（電動(dòng)）二、泵的選型依據(jù)泵選型依據(jù)，應(yīng)根據(jù)工藝流程，給排水要求，從五個(gè)方面加以考慮,既流體的輸送流量、裝置揚(yáng)程、液體性質(zhì)、管路布置形式以及操作運(yùn)轉(zhuǎn)條件等1.流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一，它直接關(guān)系到整個(gè)裝置的的生產(chǎn)能力和輸送能力。如設(shè)計(jì)院工藝設(shè)計(jì)中能算出泵正常、最小、最大三種流量。選擇泵時(shí)，以最大流量為依據(jù)，兼顧正常流量，在沒有最大流量時(shí)，通常可取正常流量的1.1倍作為最大流量。2.裝置系統(tǒng)所需的揚(yáng)程是選泵的又一重要性能數(shù)據(jù)，一般要用放大5%—10%的余量后的揚(yáng)程來選型。3.液體性質(zhì)，包括液體介質(zhì)名稱，物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)和其它性質(zhì)。物理性質(zhì)有溫度，密度，粘度，介質(zhì)中固體顆粒直徑和氣體的含量等，這涉及到系統(tǒng)的揚(yáng)程，有效氣蝕余量的計(jì)算和合適泵的類型；化學(xué)性質(zhì)，主要指液體介質(zhì)的化學(xué)腐蝕性和毒性，是選用泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據(jù)。4.裝置系統(tǒng)的管路布置條件指的是送液高度，送液距離，送液走向，吸入側(cè)最低液面，排出側(cè)最高液面等一些數(shù)據(jù)和管道規(guī)格及其長度、材料、管件規(guī)格、數(shù)量等，以便進(jìn)行系梳揚(yáng)程計(jì)算和汽蝕余量的校核。5.操作條件的內(nèi)容很多，如液體的操作T飽和蒸汽力P、吸入側(cè)壓力PS絕對(duì)）、排出側(cè)容器壓力PZ、海拔高度、環(huán)境溫度操作是間隙的還是連續(xù)的、泵的位置是固定的還是可移的。三、排水系統(tǒng)的選擇在相同的使用條件，集中排水系統(tǒng)的水平數(shù)和泵房數(shù)量少，且系統(tǒng)簡單可靠，基礎(chǔ)建設(shè)投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低，維護(hù)工作量要比分段排水系統(tǒng)減少一半，同時(shí)所要求的工作人員也比較少。因此，今年國內(nèi)外均去想于采用直接排水系統(tǒng)。在此礦井的選型設(shè)計(jì)中本著節(jié)約成本的原則也選取集中排水系統(tǒng)。四、預(yù)選水泵的型號(hào)與臺(tái)數(shù)根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的要求，水泵必須有工作、備用和檢修水泵，其中工作泵應(yīng)能在20h內(nèi)排出礦井24h的正常涌水量；備用泵的總排水能力，應(yīng)不小于工作泵的70%；工作和備用水泵的總排水能力，應(yīng)能在20h內(nèi)排出礦井24的最大涌水量；檢修水泵的排水能力應(yīng)不小于工作水泵排水能力的25%；水文地質(zhì)條件復(fù)雜或有突水危險(xiǎn)的礦井，可根據(jù)具體情況，在主要泵房內(nèi)預(yù)備留安裝一定數(shù)量水泵的位置，或另外增加排水能力。正常涌水時(shí)期，水泵必須的總排水能力2.最大涌水時(shí)期，水泵必須的總排水能力3.水泵所須的揚(yáng)程的估算式中：HC:測(cè)地高度，即水倉最低水位與排水管出口間的高度差:管路效率，一般?。?.9～0.89）此處取0.9井底車場與吸水面標(biāo)高差4米排水管出口高出井口的高度1米預(yù)選水泵從《礦山固定機(jī)械手冊(cè)》中選取200D43×6型號(hào)泵，其額定流量Q=288m/h,額定楊程H=244.8m，效率0.80，轉(zhuǎn)數(shù)為1480r/min,電機(jī)為JR136-4,重量4185kg,長×寬×高=3548×1190×1285。4.水泵臺(tái)數(shù)的確定：根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，當(dāng)qz>50m3/h時(shí)，若工作的水泵臺(tái)數(shù)為n1，則備用水泵的臺(tái)數(shù)n2為n2’=0.7n1和n2’’=1.2qmax（Q為泵的舊管工況流量，求得工況點(diǎn)前可用額定流量預(yù)選）兩個(gè)計(jì)算值中取較大值，然后再偏上取值，檢修水泵的臺(tái)數(shù)n3=0.25n五、選擇管路系統(tǒng)1.管路趟數(shù)的確定排水管路的趟數(shù)在滿足《煤礦安全規(guī)程》的前提下，在井筒內(nèi)布置以不增加井筒直徑為原則，則不易超過四趟，泵房管路布置主要取決于泵的臺(tái)數(shù)和管路趟數(shù)，根據(jù)泵的總臺(tái)數(shù)，選用典型的三泵兩趟管路系統(tǒng)，一條管路工作，一條管路備用，正常涌水時(shí)，一臺(tái)泵向任一趟管路供水，最大涌水時(shí)，只要兩臺(tái)泵同時(shí)分別向兩趟管路排水就能達(dá)到20h內(nèi)排出24h的最大涌水量。故從減小能耗的角度可采用三泵向兩趟管路供水，從而可知每趟管內(nèi)流量Qg等于泵的流量2.管路材料的確定因?yàn)榫畈怀^200m.,故采用焊接鋼管3.排水管內(nèi)徑：從《礦山固定機(jī)械手冊(cè)》中預(yù)選Ф273×7型號(hào)的焊接鋼管，則排水管內(nèi)徑：dP=273-2×4=259mm4驗(yàn)算壁厚:5選擇吸水管徑，根據(jù)選擇的排水管徑，吸水管徑選用Ф32510焊接鋼管六、計(jì)算管路特性1.管路布置：如圖（1）2.管路特性方程的確定：根據(jù)管路特性方程H=Hc+RtQ2知，管道阻力系數(shù)Rt=H-Hc/Q2=222-200/2882=2.65*104則管路特性方程式如下：七、.繪制管路特新曲線確定工況點(diǎn)，根據(jù)新、舊管特新方程，取八個(gè)流量值得相應(yīng)的損失，如下表:050100150200250300350200200.7202.7205.9210.6216.6223.9232.5200201.1204.5210.1218.0228.2240.6254八、校核計(jì)算1.由舊管工況點(diǎn)驗(yàn)算排水時(shí)間，正常涌水時(shí)，若采用1臺(tái)水泵排水，則:最大涌水量最大涌水時(shí)，采用2臺(tái)泵2趟管排水工作即能完成在20h內(nèi)排出24H的最大涌出量Tmax=24qmax/(n1+n2)Qm2=14.2h<20h2..經(jīng)濟(jì)性校驗(yàn)ηM2.計(jì)算允許的吸水高度取又查的則吸水高度帶入數(shù)據(jù)得：八、電動(dòng)機(jī)功率：為了確保運(yùn)行可靠。電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)由新管應(yīng)由新管工況點(diǎn)確定，其計(jì)算公式如下：=1.1200=220kW——電動(dòng)機(jī)容量富裕系數(shù)，一般當(dāng)水泵軸功率大于10kW.取=1.1，當(dāng)水泵的軸功率10~100kW時(shí)，取=1.1~1.2九、電耗計(jì)算：1.全年排水電耗2.噸水百米電耗校驗(yàn)噸水百米電耗與水泵效率，傳動(dòng)效率，電機(jī)效率，管路效率的乘積成反比，它反映了礦井排水系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的總效率，是一種能夠比較科學(xué)，全面地評(píng)價(jià)排水設(shè)備運(yùn)行情況的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，《煤礦井下排水設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》規(guī)定，排水設(shè)備噸水百米電耗應(yīng)小于0.5Kw.h,否則，便認(rèn)為低效設(shè)備，不予采用。第二節(jié)水房的水泵布置一般規(guī)定：1.主水泵房一般設(shè)在井筒附近，要求通風(fēng)良好，便于遠(yuǎn)搬設(shè)備2.在一般情況下，主水泵房和井下中央變電所連接在一起，并設(shè)防爆門分隔，當(dāng)?shù)V井由于擴(kuò)大開采和延深，使涌水量有所增加的可能時(shí)，應(yīng)考慮泵房長度有增設(shè)水泵的余地，此時(shí)，在井筒斷面的大小上，也要預(yù)備有相應(yīng)增設(shè)管路的安裝位置。3.每臺(tái)水泵排水量小于100m3/h時(shí)，兩臺(tái)水泵的吸水管可共用一個(gè)吸水井，但是濾水器邊緣間的距離，不得小于吸水管直徑的兩倍，100m4.水泵電動(dòng)機(jī)容量大于100kw時(shí)，主排水泵房應(yīng)設(shè)起重梁，并敷設(shè)軌道與車場巷道相通，在井口處應(yīng)留有轉(zhuǎn)車空隙。5.為保證雨季或發(fā)生透水災(zāi)害是的安全，泵房必須設(shè)置防水閘門，在閘門關(guān)閉時(shí)，泵房還必須留有形成獨(dú)立通風(fēng)巷道。水泵房布置水泵應(yīng)順著泵房的長度軸向排列，泵房輪轂尺寸根據(jù)安裝設(shè)備的最大外形尺寸，通道寬度和安裝檢查條件等確定一、水泵房的長度：L=3+2.0(3+1)=11式中n——水泵臺(tái)數(shù)——水泵機(jī)組（包括電動(dòng)機(jī)）的總長度，m=2549m.(《由礦山機(jī)械固定手冊(cè)》查得)泵長3548，由附表Ⅱ-4差得機(jī)長1995mm,=1995+3548=5543mmA——水泵機(jī)組的凈空距離，m一般為1.5~2.0m二、水泵房寬度式中——水泵基礎(chǔ)寬度——水泵基礎(chǔ)邊到軌道一側(cè)墻壁的距離，以通過泵房內(nèi)最大設(shè)原則，一般為1.5~2.0m——水泵基礎(chǔ)邊到吸水井一側(cè)墻壁的距離，一般為0.8~1.0m三、水泵房高度水泵高度應(yīng)滿足檢修時(shí)起重的要求，一般為3.0~4.0m若根據(jù)水泵工作輪直徑確定四、水泵基礎(chǔ)的近似計(jì)算水泵基礎(chǔ)的長和寬應(yīng)比水泵底座最大外形每邊約200mm,大型水泵基礎(chǔ)應(yīng)高于泵房地面150~300mm,小心水泵可以固定與巖石上，臨時(shí)性小型水泵可不設(shè)基礎(chǔ)1.基礎(chǔ)的容積式中PB——垂直往上的力PB=（1.0~2.5）G,kg垂直往下的力PB=（1.0~2.5）G,kg水平力PB=（1.0~2.5）G,kgG——水泵與電動(dòng)機(jī)的重量，kg由《礦山機(jī)械固定手冊(cè)》表3-2-1得：泵重1130kg電機(jī)2320kg——基礎(chǔ)容積比重=2000kg/m2.基礎(chǔ)深度式中B——基礎(chǔ)寬度m由《礦山機(jī)械固定手冊(cè)》查的B=2549mL——基礎(chǔ)長度L=11m0．15~0，3——基礎(chǔ)高出水泵地面的高度，m第二章通風(fēng)設(shè)備選型第一節(jié)風(fēng)機(jī)的選型一、計(jì)算風(fēng)源必須產(chǎn)生的風(fēng)量和風(fēng)壓風(fēng)機(jī)應(yīng)產(chǎn)生的風(fēng)量式中：Qo——井下所需風(fēng)量K——漏風(fēng)系數(shù)，此井為豎井，年產(chǎn)量為120萬噸，K=1.151.2取1.15通風(fēng)機(jī)需要的風(fēng)壓二、選擇風(fēng)機(jī)根據(jù)查《礦山固定機(jī)械手冊(cè)》中70B2軸流式通風(fēng)機(jī)性能表，可初步選擇70B2-11No18型軸流式通風(fēng)機(jī)，n=750rpm。三、確定通風(fēng)機(jī)的工礦點(diǎn)1.后期工況點(diǎn)通風(fēng)網(wǎng)路阻力系數(shù)通風(fēng)網(wǎng)路特性曲線方程：計(jì)算數(shù)據(jù)如下表：05101520253040454802.8511.425.645.671102182230262如圖3-2所示，按上表作礦井通風(fēng)網(wǎng)路特性曲線與通風(fēng)機(jī)性能曲線交于點(diǎn)，此點(diǎn)即通風(fēng)機(jī)后期工礦點(diǎn)。圖（3-2）通風(fēng)通風(fēng)網(wǎng)路特性曲線與通風(fēng)機(jī)性能曲線2.初期工礦點(diǎn)通風(fēng)網(wǎng)路阻力系數(shù)通風(fēng)網(wǎng)路特性曲線方程計(jì)算數(shù)據(jù)如下表01218243238424548010.623.942.675.6106.9131150170在上圖中按上表作通風(fēng)網(wǎng)路特性曲線與通風(fēng)機(jī)性能曲線交于點(diǎn)，此點(diǎn)即通風(fēng)機(jī)初期工礦點(diǎn)。四、電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算1.末期電動(dòng)機(jī)功率2.初期電動(dòng)機(jī)功率通風(fēng)機(jī)選型計(jì)算結(jié)果名稱及單位葉輪直徑m葉片安裝角（度）轉(zhuǎn)速rpm風(fēng)量m3/s靜壓mmH2O效率%電動(dòng)機(jī)功率kW初期1.8257505028574163末期1.8307505018565221第二節(jié)主通風(fēng)機(jī)房煤礦主要通風(fēng)設(shè)備是保證礦井安全生產(chǎn)極為重要的設(shè)備，必須嚴(yán)格遵守煤礦安全規(guī)程，的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)置，并保證經(jīng)常不停的運(yùn)轉(zhuǎn)，主要通風(fēng)機(jī)必須設(shè)置兩部同等能力的通風(fēng)機(jī)，其中一部分作為備用，備用的通風(fēng)機(jī)必須在十分鐘內(nèi)開動(dòng)，通風(fēng)機(jī)房布置圖應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.通風(fēng)機(jī)房的位置應(yīng)盡量靠近風(fēng)井，以減少風(fēng)道及阻力損失，盡量離開辦公樓及生活區(qū)，以免噪聲影響2.風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)速一般取10～12m/s，最大不超過15m/s。風(fēng)道轉(zhuǎn)彎應(yīng)盡量減少，并做成圓弧狀，以減少阻力損失，風(fēng)道沿風(fēng)流方向應(yīng)有0.002下坡，并在低洼處用管子將積水引出，管末端裝有閥門。3.需設(shè)消聲器，出風(fēng)道的布置應(yīng)能滿足噪聲的控制，消聲器安裝，檢修維護(hù)等的要求。4.通風(fēng)機(jī)機(jī)身可布置到室外，在嚴(yán)寒地帶出處式系統(tǒng)中因停機(jī)時(shí)間長廢氣濕度大，葉片和機(jī)殼有可能結(jié)冰，這時(shí)應(yīng)考慮設(shè)于室內(nèi)。5.通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)周圍通道不少于1.5m，并能放下拆除的最大部件大于一頓時(shí)應(yīng)注意在機(jī)房內(nèi)安裝起重設(shè)施。6.軸流通風(fēng)機(jī)集風(fēng)器前及擴(kuò)散器比的風(fēng)道中均應(yīng)有密封性能好的維護(hù)，軸流式通風(fēng)機(jī)為拆卸連接電動(dòng)機(jī)長軸，集風(fēng)道上應(yīng)有起重吊環(huán)，7.測(cè)壓處前后的風(fēng)道，應(yīng)保持一定厚度的直線段，前距風(fēng)道轉(zhuǎn)彎處不小于風(fēng)道直徑或其高度的兩倍，8.主通風(fēng)機(jī)設(shè)備必須裝有反風(fēng)設(shè)備，能在十分鐘內(nèi)改變基到中風(fēng)流方向，當(dāng)風(fēng)流改變方向時(shí)，供給的風(fēng)量不得小于正常風(fēng)量的60%9.通風(fēng)機(jī)房符合防火要求10.通風(fēng)機(jī)房必須有兩回單獨(dú)供電電源圖2-5《礦山機(jī)械固定手冊(cè)》查得知距離第二篇低比轉(zhuǎn)速離心泵設(shè)計(jì)由于低比速泵的各種水力性能之間既是相互矛盾又是相互聯(lián)系的，因此對(duì)應(yīng)的各種水力設(shè)計(jì)方法之間也是相互聯(lián)系的。加大流量法可以提高效率，但是由于此時(shí)面積比Y值比較大，將使特性曲線出現(xiàn)駝峰和軸功率曲線不飽和，從而可能引起不穩(wěn)定性和過載現(xiàn)象低比轉(zhuǎn)速離心泵是指比轉(zhuǎn)速在30-80之間的離心泵。它具有揚(yáng)程高、流量小的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于化工、石油、礦山、農(nóng)業(yè)和國防工業(yè)等領(lǐng)域。低比轉(zhuǎn)速泵小流量高揚(yáng)程的特點(diǎn)決定了其具有不同于一般離心泵的水力特性：1.效率比較低；2.小流量工況下容易產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象；3.在大流量區(qū)配套電機(jī)容易過載；4.汽蝕特，陛曲線是急速下降的。低比轉(zhuǎn)速離心泵水力設(shè)計(jì)由于沒有專門的理論和設(shè)計(jì)方法，只能采用普通離心泵的水力設(shè)計(jì)方法，因而導(dǎo)致了上述問題的產(chǎn)生。近20年來，為了解決低比速泵的特有問題，國內(nèi)外許多學(xué)者和技術(shù)人員做了大量的研究?一、設(shè)計(jì)參數(shù)：流量Q=12.5m3揚(yáng)程H=9m轉(zhuǎn)速n=1450r/min二、技術(shù)指標(biāo)及工作要求：1.n>=60％2.允許吸上真空度[HS]=7m3.供吸送清水及物理，化學(xué)性質(zhì)類似清水的液體4.液體溫度t<=60oC5.結(jié)構(gòu)要求：體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，制造維修方便，適于一般小型工業(yè)水泵廠制造。第一章離心泵的工作原理第一節(jié)離心泵的基本結(jié)構(gòu)離心泵的基本部件是高速旋轉(zhuǎn)的葉輪和固定的蝸牛形泵殼。具有若干個(gè)（通常為4～12個(gè)）后彎葉片的葉輪緊固于泵軸上，并隨泵軸由電機(jī)驅(qū)動(dòng)作高速旋轉(zhuǎn)。葉輪是直接對(duì)泵內(nèi)液體做功的部件，為離心泵的供能裝置。泵殼中央的吸入口與吸入管路相連接，吸入管路的底部裝有單向底閥。泵殼側(cè)旁的排出口與裝有調(diào)節(jié)閥門的排出管路相連接。第二節(jié)離心泵的工作原理當(dāng)離心泵啟動(dòng)后，泵軸帶動(dòng)葉輪一起作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，迫使預(yù)先充灌在葉片間液體旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的作用下，液體自葉輪中心向外周作徑向運(yùn)動(dòng)。液體在流經(jīng)葉輪的運(yùn)動(dòng)過程獲得了能量，靜壓能增高，流速增大。當(dāng)液體離開葉輪進(jìn)入泵殼后，由于殼內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而減速，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，最后沿切向流入排出管路。所以蝸形泵殼不僅是匯集由葉輪流出液體的部件，而且又是一個(gè)轉(zhuǎn)能裝置。當(dāng)液體自葉輪中心甩向外周的同時(shí)，葉輪中心形成低壓區(qū)，在貯槽液面與葉輪中心總勢(shì)能差的作用下，致使液體被吸進(jìn)葉輪中心。依靠葉輪的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，液體便連續(xù)地被吸入和排出。液體在離心泵中獲得的機(jī)械能量最終表現(xiàn)為靜壓能的提高。離心泵的基本結(jié)構(gòu)和工作原理需要強(qiáng)調(diào)指出的是，若在離心泵啟動(dòng)前沒向泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體，由于空氣密度低，葉輪旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力小，葉輪中心區(qū)不足以形成吸入貯槽內(nèi)液體的低壓，因而雖啟動(dòng)離心泵也不能輸送液體。這表明離心泵無自吸能力，此現(xiàn)象稱為氣縛。吸入管路安裝單向底閥是為了防止啟動(dòng)前灌入泵殼內(nèi)的液體從殼內(nèi)流出?？諝鈴奈牍艿肋M(jìn)到泵殼中都會(huì)造成氣縛。第二章方案及主要參數(shù)確定第一節(jié)泵的直徑計(jì)算泵的吸入口直徑計(jì)算：在吸入口徑小于250mm時(shí)，建議取吸入流速VS=1.0～1.8m/s;在吸入口徑小于200mm時(shí)，大都設(shè)計(jì)成單吸泵，因?yàn)閱挝媒Y(jié)構(gòu)簡單，重量輕，零件少，加工制造比較容易；選擇原電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)綜合考慮動(dòng)力來源，價(jià)格，投資，維護(hù)和管理等費(fèi)用，一般有電的地區(qū)首先采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；吸入口徑小于200mm故泵的吸入口直徑取離心泵系列中的標(biāo)準(zhǔn)口徑DS=4.910-2=50m；由文獻(xiàn)1表7-1取標(biāo)準(zhǔn)吸入口徑DS=50mm二、.泵出口直徑Dd;對(duì)于低揚(yáng)程泵,可取與吸入口徑相同,高揚(yáng)程泵為減小泵的體積和排出管直徑,可小于吸入口直徑,一般取Dd=（1～0.7）DS所以DS=0.8DS=500.8=40mm第二節(jié)汽蝕余量的確定汽蝕余量對(duì)于泵的設(shè)計(jì)，試驗(yàn)和使用都是十分重要的汽蝕基本參數(shù)。設(shè)計(jì)泵時(shí)根據(jù)對(duì)汽蝕性能的要求設(shè)計(jì)泵，如果用戶給定了具體使用條件，則設(shè)計(jì)泵的汽蝕余量NPSHr必須小于按使用條件的裝置汽蝕余量NPSHa欲提高泵的汽蝕性能，應(yīng)盡量減小NPSHr另一方面，考慮一個(gè)安全余量得到許用汽蝕余量[NPSH]為了深入理解汽蝕概念，應(yīng)區(qū)分以下幾種汽蝕余量1.NPSHa裝置汽蝕余量又叫有效的汽蝕余量。是由吸入裝置提供的，越大泵越不容易發(fā)生汽蝕2.NPSHr泵汽蝕余量又叫必須的汽蝕余量，是規(guī)定泵要達(dá)到的汽蝕性能參數(shù)，NOPSH越小，泵的抗汽蝕性能越好3.NPSHt試驗(yàn)汽蝕余量，是汽蝕試驗(yàn)是算出的值，試驗(yàn)汽蝕余量有任意多個(gè)，但對(duì)應(yīng)泵性能下降一定值的試驗(yàn)汽蝕余量只有一個(gè)，稱為臨界汽蝕余量.[NPSH]許用汽蝕余量，這是確定泵使用條件的汽蝕余量，它應(yīng)大于汽蝕余量，以保證運(yùn)行時(shí)不發(fā)生汽蝕這些汽蝕余量如下關(guān)系：NPSHtNPSHr[NPSH]NPSHa可知：轉(zhuǎn)速n和汽蝕基本參數(shù)NpsHr及C有確定的關(guān)系，如得不到滿足將發(fā)生汽蝕，對(duì)既定的泵汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)C值為定值，轉(zhuǎn)速增加，流量增加，則NpsHr增加，當(dāng)該值大于裝置汽蝕余量NpsH是，泵發(fā)生汽蝕。4.汽蝕會(huì)引起的嚴(yán)重后果:(1)產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。(2)對(duì)泵的工作性能有影響:當(dāng)汽蝕發(fā)展到一定程度時(shí),汽泡大量產(chǎn)生,會(huì)堵塞流道,使泵的流量、揚(yáng)程、效率等均明顯下降。(3)對(duì)流道的材質(zhì)會(huì)有破壞:主要是在葉片入口附近金屬的疲勞剝蝕5.提高離心泵抗汽蝕性能的方法有:（1）改進(jìn)機(jī)泵結(jié)構(gòu),降低Δhr,屬機(jī)泵設(shè)計(jì)問題。（2）提高裝置內(nèi)的有效汽蝕余量.最主要最常用的方法是采用灌注頭吸入裝置.此外，盡量減少吸入管路阻力損失，降低液體的飽和蒸汽壓，即在設(shè)計(jì)吸入管路時(shí)盡可能選用管徑大些，長度短些，彎頭和閥門少些，輸送液體的溫度盡可能低些等措施，都可提高裝置的有效氣蝕余量第三節(jié)計(jì)算比轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)數(shù)是討論葉輪的相似性，確定泵的特性及形式時(shí)所采用的準(zhǔn)則，它是從相似理論引出的一個(gè)綜合性參數(shù)。比轉(zhuǎn)數(shù)說明了相似泵的Q,H,和n間的關(guān)系，泵的總揚(yáng)程，流量；轉(zhuǎn)數(shù)決定葉輪形狀尺寸的三個(gè)基本參數(shù)。NPSHr=H=90.044=0.39mm水力機(jī)械特有的一種現(xiàn)象。當(dāng)流道中局部液流壓力降低到接近某極限值(目前多以液體在該溫度下的汽化壓力作為極限值)時(shí)，液流中就開始發(fā)生空(汽)泡，這些充滿著氣體或蒸汽的空泡很快膨脹、擴(kuò)大并隨液流至壓力較高的地方后又迅速凝縮、潰滅。液流中空泡的發(fā)生、擴(kuò)大、漬滅過程涉及許多物理、化學(xué)現(xiàn)象，會(huì)有噪音，振動(dòng)甚至對(duì)流道材料產(chǎn)生侵蝕作用(汽蝕)。以上這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為汽蝕現(xiàn)象。氣蝕比轉(zhuǎn)速取970一般清水泵C值大致在8000～1000左右，此處取C=970取n=1450，符合汽蝕條件第四節(jié)計(jì)算泵的效率一、泵內(nèi)能量損失泵從原動(dòng)機(jī)獲得的機(jī)械能，只有一部分轉(zhuǎn)換為液體的能量，而另一部分則由于泵內(nèi)消耗而損失。泵內(nèi)所有損失可分為以下幾項(xiàng)：1.水力損失由液體在泵內(nèi)的沖擊、渦流和表面摩擦造成的。沖擊和渦流損失是由于液流改變方向所產(chǎn)生的。液體流經(jīng)所接觸的流道總會(huì)出現(xiàn)表面摩擦，由此而產(chǎn)生的能量損失主要取決于流道的長短、大小、形狀、表面粗糙度，以及液體的流速和特性。2.容積損失容積損失是已經(jīng)得到能量的液體有一部分在泵內(nèi)竄流和向外漏失的結(jié)果。泵的容積效率容一般為0．93～0．98。改善密封環(huán)及密封結(jié)構(gòu)，可降低漏失量，提高容積效率。3.機(jī)械損失機(jī)械損失指葉輪蓋板側(cè)面與泵殼內(nèi)液體間的摩擦損失，即圓盤損失，以及泵軸在盤根、軸承及平衡裝置等機(jī)械部件運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦損失，一般以前者為主。二、由文獻(xiàn)1（17表7-4）得：1.水效率（）=80%2.容積效率（）=由圖7-2得：（）=86%3.機(jī)械效率（功率大的泵取小值，功率小的泵取大值）所以泵的總效率三、確定軸功率泵軸的直徑應(yīng)按照強(qiáng)度（拉、壓、彎、扭）和剛度（撓度）及臨界轉(zhuǎn)速條件確定。因?yàn)榕ぞ厥潜米钪饕妮d荷，開始設(shè)計(jì)時(shí)首先按扭矩確定泵軸的最小直徑，通常是聯(lián)軸器處的軸徑，泵軸的直徑應(yīng)按照強(qiáng)度和剛度及臨界轉(zhuǎn)速條件確定。1.軸功率2配套功率：K是工況變化系數(shù)：取k=1.1～1.23泵傳遞時(shí)扭矩M：有<機(jī)械零件>書中可知，可按下式計(jì)算泵軸所傳遞的拉力矩M()4.按扭矩初步計(jì)算的最小軸徑d（m）選用45#鋼是泵軸材料的許用應(yīng)力（單位：），對(duì)于普通優(yōu)質(zhì)碳鋼可取=（343～441）對(duì)于合金鋼=（441～588）第三章葉輪設(shè)計(jì)離心泵的葉輪此設(shè)計(jì)采用圖2-2中（a），閉式葉輪。葉輪是離心泵的關(guān)鍵部件;按其機(jī)械結(jié)構(gòu)可分為閉式、半閉式和開式三種。閉式葉輪適用于輸送清潔液體；半閉式和開式葉輪適用于輸送含有固體顆粒的懸浮液，這類泵的效率低。閉式和半閉式葉輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，離開葉輪的一部分高壓液體可漏入葉輪與泵殼之間的空腔中，因葉輪前側(cè)液體吸入口處壓強(qiáng)低，故液體作用于葉輪前、后側(cè)的壓力不等，便產(chǎn)生了指向葉輪吸入口側(cè)的軸向推力。該力推動(dòng)葉輪向吸入口側(cè)移動(dòng)，引起葉輪和泵殼接觸處的摩損，嚴(yán)重時(shí)造成泵的振動(dòng)，破壞泵的正常操作。在葉輪后蓋板上鉆若干個(gè)小孔，可減少葉輪兩側(cè)的壓力差，從而減輕了軸向推力的不利影響，但同時(shí)也降低了泵的效率。這些小孔稱為平衡孔。葉輪主要尺寸的確定方法：速度系數(shù)法葉輪主要尺寸參數(shù)示意圖葉輪進(jìn)口直徑葉片進(jìn)口直徑葉輪穀直徑dn葉輪出口直徑葉輪出口寬度和葉片數(shù)Z二、葉輪其它參數(shù)的確定1.葉輪葉片數(shù)及安裝角由于本設(shè)計(jì)用的是相似法，故其葉片數(shù)于安裝角均與模型泵相同，由模型泵的葉片數(shù)可知，實(shí)型泵的葉片數(shù)也為6，安裝角由繪圖即可決定，本設(shè)計(jì)的比轉(zhuǎn)數(shù)n為60應(yīng)設(shè)計(jì)為梯形扭曲葉片，選取的模型泵恰于此一樣。2.葉片厚度及蓋板厚度根據(jù)[2],參考同類產(chǎn)品，去蓋板厚度So=4mm鑄鐵葉輪的最小葉片厚度為3-4mm,鑄鐵葉片最小厚度為5-6mm,為了擴(kuò)大葉輪流道有效過有有效面積，葉片越薄越好，但不能太薄，在鑄造工藝上有一定困難，從強(qiáng)度方面考慮葉片葉片需一定的強(qiáng)度，但葉片太厚要降低效率，惡化泵的汽蝕性能葉輪進(jìn)口直徑：葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑1.按以為半徑的圓管斷面積少于葉輪進(jìn)口去掉輪轂的有效面積取60mm的選擇主要考慮效率3.5-4.0兼顧效率和汽蝕4.0-5.0主要考慮汽蝕5.0-5.5再計(jì)算葉輪進(jìn)口直徑取60mm2.葉輪出口寬度：（k=0.64～0.7）由文獻(xiàn)1（7-19c）公式：即5.6mm3.葉輪的出口直徑：由文獻(xiàn)（7-19b）公式此處去9.4所以=確定葉片出口它的角：取葉片數(shù)：按照比轉(zhuǎn)數(shù)選擇葉片數(shù)30～4545～6060～120120～30028～107～86～74～6所以：本設(shè)計(jì)選取Z=64.精算葉輪外徑：（1）理論揚(yáng)程（2）修正系數(shù)（3）有限葉片數(shù)修正系數(shù)（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)有限葉片修正系數(shù)P=0.3～0.45，此處P取0.436）（4）無窮葉片數(shù)理論揚(yáng)程（5）葉片出口排擠系數(shù)（6）出口軸面積速度（7）出口圓周速度（8）出口直徑與假定值接近，不再重新計(jì)算第四章壓水室的水力設(shè)計(jì)一、壓水室的作用1.收集從葉輪中流出的液體，并輸送到排出口或下一級(jí)葉輪吸入口2.保證流出葉輪的流動(dòng)是軸對(duì)稱的，從而使葉輪內(nèi)具有穩(wěn)定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以減少葉輪內(nèi)的水力損失。3.降低液流速度，使速度能轉(zhuǎn)化成壓能4.消除液體從葉輪流出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以避免由此造成的水力損失，有三種基本形式：（1）螺旋形壓水室（2）葉片式壓水室（3）壓水室從水力方面看，螺旋形壓水室中的流動(dòng)比較理想，1.適應(yīng)性強(qiáng)，高效率范圍寬，但流到不能機(jī)械加工2.尺寸形狀表面光潔直接靠鑄造來保證。葉片式壓水室一般可以單獨(dú)制造，并可以進(jìn)行機(jī)械加工，但水力方面不如螺旋形壓水室理想，渦室主要用于單級(jí)泵和中開式多級(jí)泵，葉片式壓水室主要用于多級(jí)泵，而帶導(dǎo)葉的環(huán)形壓水室，主要用于大型單級(jí)泵。二、渦室主要結(jié)構(gòu)參數(shù)渦形的斷面形狀主要有梯形，矩形和圓形。其中梯形斷面結(jié)構(gòu)簡單水力性能好，本設(shè)計(jì)采用的即時(shí)梯形斷面結(jié)構(gòu)1.螺旋型渦室的設(shè)計(jì)步驟：基圓間隙增大，能減小葉輪外圍流動(dòng)的不均勻性，降低振動(dòng)和噪聲，并使效率稍有提高，但間隙過大除增加外徑尺寸外，因間隙處存在著旋轉(zhuǎn)的液流環(huán)，消耗一定的能量取48mm2.渦室入口寬度通常大于包括前后蓋板的葉輪出口寬度至少應(yīng)有一定的間隙，以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子的串動(dòng)和制造誤差。目前有些渦輪的取得相當(dāng)寬通常3.渦室隔臺(tái)安放角的大小應(yīng)保證螺旋線部分與擴(kuò)散管光滑連接，并盡量減小徑向尺寸。高nS的泵大，大，渦室外壁向徑向擴(kuò)展的較大，同取較大的角，以使形狀協(xié)調(diào)文獻(xiàn)1（17表8-1得）取為15，又考慮到泵較小去為104.隔舌螺旋角隔舌螺旋角是在渦室第Ⅷ斷面的O（即渦室螺旋線的起點(diǎn)1處，螺旋線的切線與基圓切線間的夾角，為了符合流動(dòng)規(guī)律，減小液流的撞擊，隔舌螺旋角應(yīng)等于葉輪出口稍后的絕對(duì)液流角取=13，即舌角=135.渦室斷面形狀和斷面面積渦殼斷面形狀有矩形，梨形，梯形和圓形等，有人用同一葉輪在，和面積及最大外壁尺寸相同的矩形渦室和梨形渦室實(shí)驗(yàn)表明，矩形渦室設(shè)計(jì)點(diǎn)的效率比梨形渦室比渦室低0.8%，但最高效率高1.2%，用速度系數(shù)法確定計(jì)算渦室斷面面積的大小，由所選取的渦室流速?zèng)Q定，速度系數(shù)法是一種個(gè)義的相似換算法，它是根據(jù)統(tǒng)計(jì)的性能良好的速度系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的式中k：螺旋形渦室中的速度系數(shù)由圖8-10查得，k=0.48：渦室斷面的平均速度H：泵的單級(jí)揚(yáng)程第五章吸水室的設(shè)計(jì)吸水泵指泵進(jìn)口法蘭到葉輪進(jìn)口的過流部分，吸水室的功用是把液體按要求的條件吸入葉輪。對(duì)吸入室的要求是：保證葉輪進(jìn)口有要求的速度場，如速度場，如速度分布均勻，大小適當(dāng)，方向（環(huán)量）符合要求，水力損失最小。設(shè)計(jì)用直錐形吸水室直錐形吸水室，結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)良。其中液體，在直錐形收縮管中流動(dòng)，流速漸增，分布均勻，水力損失小，保證葉輪進(jìn)口有均勻的速度場，由于結(jié)構(gòu)有限制，這種吸水室多用于單級(jí)懸臂式泵吸水室進(jìn)口直徑：泵葉輪進(jìn)口直徑吸水室進(jìn)口直徑，也就是泵進(jìn)口法蘭處內(nèi)徑，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)直徑，通常吸入口的流速為3m/s左右，直錐形吸入室的長度視泵的總體結(jié)構(gòu)而定，并無特殊要求在吸入管沿流動(dòng)方向加導(dǎo)向板，頂部作成弧形，兩端做成流線型，使泵的效率稍有提高。第六章軸的設(shè)計(jì)第一節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括軸的形狀。軸的徑向尺寸和軸向尺寸。一、軸的形狀的確定：設(shè)計(jì)時(shí)既要滿足強(qiáng)度要求，也要保證軸上零件的定位和固定，便于裝配，并有良好的加工工藝性。所以軸一般都做成階梯狀結(jié)構(gòu)如圖1.泵軸的直徑應(yīng)按其承受的外載荷和剛度及臨界轉(zhuǎn)速條件確定。因?yàn)榕ぞ厥潜幂S最主要的載荷。按扭矩計(jì)算泵軸直徑為公式：由此選用最小直徑扭矩是泵軸最主要的載荷為此選d=16mm所以選用葉輪圓螺母M162.階梯第二軸懸臂泵泵軸不通過葉輪吸入口，是葉輪配合直徑選=17由于此處有鍵聯(lián)接故選取3.階梯第四軸，的尺寸應(yīng)大些，這樣剛度和強(qiáng)度都能滿足要求，但的尺寸應(yīng)有一定的限制，既不能高于滾動(dòng)軸泵的內(nèi)圈半徑，=32mm4.階梯第三軸：在確定最大軸徑后，應(yīng)先考慮托架結(jié)構(gòu)，然后再推算到安裝軸泵處的軸徑，比大一級(jí)，并選用5.階梯軸第五軸段：因?yàn)榘卜泡S承段故=25mm6.階梯軸第六軸段：連接架連接端=24mm結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖：第二節(jié)軸的校核葉輪所受徑向力由上可知式中：：H：泵揚(yáng)程H=9m：葉輪外徑=65mm：包括蓋板的葉輪出口寬度（m）傳遞轉(zhuǎn)矩二、軸的強(qiáng)度校核1.畫軸的空間受力圖2.畫出水平受力圖，計(jì)算支點(diǎn)反力，畫水平彎矩圖，如圖，支點(diǎn)反力由所以D點(diǎn)受的彎矩3.垂直面受力圖：同理：D的受的垂直彎矩：4.合成彎矩D的彎矩：5.畫出轉(zhuǎn)矩如圖6.計(jì)算D點(diǎn)當(dāng)量彎矩，畫出當(dāng)量彎矩圖7.校核軸的強(qiáng)度，根據(jù)彎矩大小及軸的直徑選定C、D兩截面進(jìn)行強(qiáng)度校核，由《械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2-5得選用由機(jī)械設(shè)計(jì)表2-7插值法得=59Mpa，C截面當(dāng)量彎曲應(yīng)力（截面有鍵槽，考慮到對(duì)軸強(qiáng)度的影響，應(yīng)乘以0.95）三、軸的剛度校核T：軸所受轉(zhuǎn)矩，G：軸材料的切變模量MPa鋼G=8.1MPaIp：軸截面的極慣性矩，，對(duì)于圓軸：階梯軸所受轉(zhuǎn)矩作用的長度，mm：分別代表階梯第i段上所受的轉(zhuǎn)距，長度和極慣性距，單位同前由機(jī)械設(shè)計(jì)表2-9得，=0.5～1（°）/m第七章葉輪的強(qiáng)度校核1.葉輪強(qiáng)度計(jì)算葉輪強(qiáng)度計(jì)算可以分為葉輪蓋板強(qiáng)度，葉片強(qiáng)度和葉穀強(qiáng)度。蓋板中的應(yīng)力主要由離心力造成的，半徑越小，應(yīng)力越大。在和處的應(yīng)力近似用下式：：材料的密度對(duì)于鑄鐵葉輪此值為：130755：葉輪圓周速度對(duì)于鑄鐵葉輪此值為：130755故，滿足2.葉片厚度計(jì)算：根據(jù)葉片工作面和背面的壓力差=0.63第八章徑向力及其平衡一、徑向力：泵在大流量或小流量工作時(shí)，葉輪和渦室協(xié)調(diào)一致就遭到破壞，在葉輪周圍液體流動(dòng)速度和壓力分布變得不均勻形成了作用在葉輪上的徑向力二、徑向力的產(chǎn)生：采用蝸形壓室的泵在最優(yōu)工況時(shí)，蝸室各斷面中的壓力基本上是均勻的，當(dāng)泵流量小于最優(yōu)工況流量時(shí)，蝸室中的液體流速減慢，而葉輪出口液體的絕對(duì)速度由出口速度三角形可看出大于最優(yōu)工況時(shí)的絕對(duì)速度，同時(shí)大于蝸室中的速度從葉輪中流出的液體不斷進(jìn)口不斷增加，當(dāng)泵的流量大于最優(yōu)工況流量時(shí)，與上述情況相同反，從葉輪中流出的液體的絕對(duì)速度小于最優(yōu)工況時(shí)的絕對(duì)速度，也小于蝸室中的液體流速，兩種液體在蝸室中的撞擊的結(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，這樣蝸室各斷面中的壓力不相等，液體作用于葉輪出口處的圓周面上的壓力也各不相等，于是葉輪上就產(chǎn)生一徑向力，同時(shí)作用于葉輪圓周上的液體動(dòng)反力也不一樣，又引起一個(gè)徑向力，所以作用與葉輪上的徑向力就是上述兩個(gè)徑向力之和。離心泵葉輪上的徑向力計(jì)算：用文獻(xiàn)（17-29）得假設(shè)在50%的設(shè)計(jì)流量下進(jìn)行葉輪所受徑向力式中：：H：泵揚(yáng)程H=9m：葉輪外徑=65mm：包括蓋板的葉輪出口寬度（m）第九章軸向力及其平衡一、軸向力的產(chǎn)生：1.葉輪錢，后蓋板不對(duì)稱產(chǎn)生的軸向力2.軸臺(tái)單吸式離心泵運(yùn)行時(shí)由于葉輪前后蓋板面積不等，作用在葉輪兩側(cè)的壓力不同，以及液體進(jìn)入葉輪式動(dòng)反力等因素，產(chǎn)生了一個(gè)迫使葉輪軸向移動(dòng)的軸向推力。軸向推力除了使葉輪朝進(jìn)口方向移動(dòng)外，還會(huì)引起振動(dòng)，磨損及增加軸承負(fù)荷。軸向推力的計(jì)算（文獻(xiàn)圖17-3）式中：作用在葉輪上的軸向力：單吸揚(yáng)程r：液體重度：葉輪密封環(huán)半徑：葉輪輪轂半徑：實(shí)驗(yàn)系數(shù)，與比轉(zhuǎn)速有關(guān)，（當(dāng)您40～200時(shí)，k=0.6～0.8）8.軸向力的平衡裝置（1）軸向力的產(chǎn)生原因a．葉輪前后兩側(cè)因流體壓力分布情況不同(輪蓋側(cè)壓力低,輪盤壓力高)引起的軸向力A1,其方向?yàn)樽匀~輪背側(cè)指向葉輪入口。b.流體流入和流出葉輪的方向和速度不同而產(chǎn)生的動(dòng)反力A2,其方向與A1相反,所以總軸向力A=A1-A2,方向一般與A1相同(一般A2較小)。（2）軸向力的平衡a.采用雙吸式葉輪:葉輪兩側(cè)對(duì)稱,流體從兩端吸入,軸向力自動(dòng)抵消而達(dá)到平衡。b.開平衡孔或裝平衡管:A:在葉輪輪盤上相對(duì)于吸入口處開幾個(gè)平衡孔。B:為避免開平衡孔后,因主流受擾動(dòng)而增加水力損失,可設(shè)平衡管代替平衡孔,即采用一小管引入口壓力至輪盤背側(cè)。C:采用平衡葉片:在葉輪盤背面鑄幾條徑向筋片,筋片帶動(dòng)葉輪背面間隙內(nèi)的流體加速旋轉(zhuǎn),增大離心力,從而使葉輪背面壓力顯著降低。利用止推軸承承受軸向力。一般小型的單吸泵中止推軸承可以承受全部的軸向力，防止泵軸竄動(dòng)。計(jì)算軸向力及徑向力軸向力：由于作用在葉輪兩側(cè)壓力不等，故有軸向力存在，一般存在在葉輪和泵件間的流體，受葉輪旋轉(zhuǎn)效率的影響以n/2的速度旋轉(zhuǎn)，所以在葉輪和泵體間壓力是按拋物線形狀分布的，有上章可知式中：葉輪進(jìn)口速度：葉輪進(jìn)口邊直徑m：液體寬度既所以總的軸向力為：第十章軸承部件的選擇軸承是支撐離心泵轉(zhuǎn)子的部件，承受徑向和軸向載荷，根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)的不同，可分為滾動(dòng)軸承及滑動(dòng)軸承兩大類滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)：軸承磨損小，軸或轉(zhuǎn)子不會(huì)因軸承而下沉很多，軸承間隙小能保證軸的對(duì)中性，互換性，互換性好，維修放方便，摩擦系數(shù)小，泵的起動(dòng)力矩小，軸承的軸向力小，缺點(diǎn)是：負(fù)擔(dān)沖擊的能力較差，在高速時(shí)易有噪聲，安裝要求準(zhǔn)確，滾珠的工作能力隨滾珠分離線速度的增加而減少該泵選用滾動(dòng)軸承，《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》附表4.2選6005深溝球軸承，相關(guān)數(shù)據(jù)如下：d=25mmD=47mmB=12mm額定動(dòng)負(fù)荷：=10KN=5.85KN計(jì)算軸承壽命軸泵實(shí)際受軸向力和徑向力分別為：（查表=1.2，：軸向力）徑向力（徑向力，上章以算過）當(dāng)量動(dòng)載荷：式中x：徑向載荷系數(shù)由附表4.2得Y：軸向力載荷系數(shù)附表4.2得對(duì)于深溝球軸承，相對(duì)軸向載荷：查得e=0.22y=1.99又故=軸壽壽命：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表（9-9）式中：以小時(shí)為單位的軸壽壽命C：額定動(dòng)載荷P：當(dāng)量動(dòng)載荷：壽命指數(shù)，對(duì)球軸承=3取=252625h第十一章強(qiáng)度校核第一節(jié)鍵的強(qiáng)度計(jì)算鍵的強(qiáng)度計(jì)算，通常校核的擠壓和a-a斷面的剪切有《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用普通平鍵型號(hào)b（mm）h（mm）（mm）t（mm）d（mm）C型663235221.工作面的擠壓應(yīng)力：鍵的許用應(yīng)力，一般鍵為45#鋼故此鍵符合強(qiáng)度要求2.連接聯(lián)軸器處鍵的強(qiáng)度校核，由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用普通平鍵選用鍵：型號(hào)b（mm）h（mm）（mm）t（mm）d（mm）A型8740424同理應(yīng)滿足I故I第二節(jié)葉輪的強(qiáng)度校核工作過程中，泵零件承受各種外力的作用，使零件產(chǎn)生各種變形和破壞，而零件依靠自身的尺寸和材料性能來反抗變形和破壞，一般把零件抵抗變形的能力叫剛度，把零件抵抗破壞的能力叫強(qiáng)度1.葉輪強(qiáng)度計(jì)算：由表得《現(xiàn)代水泵手冊(cè)》2.葉片厚度計(jì)算：根據(jù)葉片工作面和背面的壓力差，可近似得出下面計(jì)算葉片厚度的公式：3.輪轂強(qiáng)度計(jì)算：由《現(xiàn)代泵設(shè)計(jì)手冊(cè)》得第三節(jié)泵體強(qiáng)度計(jì)算泵殼幾何形狀復(fù)雜，且受力不均，故難以精確計(jì)算H:泵的揚(yáng)程v：泵流量：許用應(yīng)力=（9807～14710）kPa=（19613～245177）kPa：當(dāng)量壁厚根據(jù)要求，實(shí)型泵螺旋形渦室的厚壁可取9mm第四節(jié)泵體聯(lián)結(jié)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算一．計(jì)算密封力為了保證接縫的密封性，螺栓力除了抵消工作力之外，還有一部分《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（機(jī)械工業(yè)出版社新版2）由表11.5-46平面型鋼制管法蘭用石棉橡膠墊片公稱通經(jīng)DN=100，墊片內(nèi)徑公稱壓力PN（2.0）=20MPa墊片外徑螺栓孔徑L=20螺栓孔數(shù)n=8個(gè)。墊片厚度P===88kPa：接縫處密封壓力P：被密封介質(zhì)壓力m：墊片系數(shù)m=1.4所以=1.4=123.2kPa式中B：泵接觸的實(shí)際寬：密封面（墊片）的中徑二、計(jì)算螺栓欲緊力和總作用力螺栓頸緊力總作用力式中k：安全系數(shù)。取k=1.0～1.4：基本載荷系數(shù)（對(duì)金屬墊片取=0.1～0.2，對(duì)非金屬墊片=0.3～0.4）三、強(qiáng)度校核在裝配條件下螺栓的強(qiáng)度計(jì)算螺栓的力矩（扳手力矩）式中d：螺栓外徑Z：螺栓數(shù)：與螺母墊圈表面狀態(tài)有關(guān)，查《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)》表19-13取=0.21.螺栓上的應(yīng)力拉應(yīng)力：扭矩：切應(yīng)力：折算應(yīng)力：2.安全系數(shù)n=式中：：螺栓內(nèi)徑（m）s：螺距（m）：螺栓中徑f：螺紋摩擦系數(shù)，與螺紋表面狀態(tài)有關(guān)，根據(jù)《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)》表19-14取f=0.3。3.螺栓在工作條件下的強(qiáng)度計(jì)算（1）拉應(yīng)力：（2）安全系數(shù)（3）校核墊片擠壓強(qiáng)度：許用擠壓應(yīng)力由《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)》表19-12查，第五節(jié)泵出口法蘭強(qiáng)度計(jì)算1.密封力d=125mm;2.介質(zhì)力3.預(yù)緊力第六節(jié)泵的軸封一、機(jī)械密封的基本元件和工作原理由動(dòng)環(huán)（隨軸一起旋轉(zhuǎn)并能作軸向選擇），靜環(huán)，壓緊元件（彈簧）和密封元件（密封圈）等組成。動(dòng)環(huán)靠密封腔中液體的壓力和壓緊元件的壓力，使其端面貼合靜環(huán)斷面上，形成微小的軸向間隙而達(dá)到密封的目的。兩密封環(huán)端面A靜環(huán)和壓蓋的密封C，動(dòng)環(huán)和軸的密封B構(gòu)成三道密封，封堵了密封腔中液體向外泄漏的全部可能的途徑，實(shí)現(xiàn)可靠的密封。密封元件除了起密封作用外，還起著緩沖振動(dòng)和沖擊的作用。二、機(jī)械密封的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.密封端面間液體壓力分布規(guī)律在密封介質(zhì)為液體的情況下，端面摩擦副的最佳工作狀態(tài)是半液體摩擦，液體處于全部接觸面積中，并認(rèn)為摩擦副間隙內(nèi)液體流動(dòng)的阻力沿徑向不變，這樣間隙內(nèi)的壓力按線性變化，壓力分布圖為三角形，如圖1-12.載荷系數(shù)（k）載荷系數(shù)（k）==載荷系數(shù)表示作用到動(dòng)環(huán)上的壓力加到密封端面上的程度，若以知密封環(huán)尺寸，k值很容易算出。3.平衡系數(shù)==1-k平衡系數(shù)表示介質(zhì)產(chǎn)生的比壓，在接觸端面上的減荷程度，通過改變可使端面比壓控制在合適的范圍內(nèi)，以擴(kuò)大密封使用的壓力范圍。結(jié)束語畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們四年的所學(xué)的內(nèi)容都應(yīng)用到了，就這次的設(shè)計(jì)而言，我從中體會(huì)到了，平時(shí)在上學(xué)的在課堂上老師所說的。重點(diǎn)和難點(diǎn)一定要搞清除的作用，在設(shè)計(jì)時(shí)，有的平時(shí)所學(xué)的不精或者不會(huì)的內(nèi)容，在設(shè)計(jì)時(shí)就會(huì)感到十分的吃力，并且還的從新看，從新去學(xué)習(xí)，否則，設(shè)計(jì)是很難進(jìn)行的，所謂的知識(shí)是相互相成的，就是這道理。畢業(yè)設(shè)計(jì)是四年的大總結(jié)，所有知識(shí)的大融匯，在某一方面有一個(gè)不足的地方，都會(huì)成為設(shè)計(jì)的絆腳石。這次我所設(shè)計(jì)的低轉(zhuǎn)速的離心泵，泵在日常生活中是很長見的，有工業(yè)的，農(nóng)業(yè)的，還有專用的供生活用的，我所設(shè)計(jì)的是煤礦上所用的一種小型泵，在設(shè)計(jì)上有一定的要求，并且在以往的原有的泵上有一定的改造，同時(shí)也在工藝上有了新的方案，力求在加工和經(jīng)濟(jì)上到達(dá)最加效果，使其廣泛的應(yīng)用在實(shí)際中。離心泵設(shè)計(jì)新思路離心泵從產(chǎn)生到目前大規(guī)模的使用經(jīng)歷了一個(gè)漫長的歷史過程，在每一個(gè)不同的歷史時(shí)期，離心泵的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思路都有了不同的變化，一方面是為了減少設(shè)計(jì)人員的工作量，縮短設(shè)計(jì)周期，另一方面是為了減少生產(chǎn)成本，不同的發(fā)展時(shí)期采用的手段是不一樣的，在計(jì)算機(jī)沒有普遍使用的年代，為了從大量的水力計(jì)算中節(jié)省時(shí)間，從大量的設(shè)計(jì)成功的水力模型中總結(jié)關(guān)鍵參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，建立了一整套的設(shè)計(jì)方法，如目前仍被廣泛使用的速度系數(shù)設(shè)計(jì)法，就是其中一種典型設(shè)計(jì)方法，為了減少設(shè)計(jì)人員的計(jì)算時(shí)間，縮短設(shè)計(jì)周期，對(duì)比轉(zhuǎn)速相同或相近的泵，利用性能較好的水力模型進(jìn)行相似換算設(shè)計(jì)，也是一種非常理想的設(shè)計(jì)方法。但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算對(duì)于水泵設(shè)計(jì)人員來說，已經(jīng)不再是一種需要大量的時(shí)間和精力的事情，至于用什么樣的方法設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，既能夠滿足用戶的需求，又能夠降低生產(chǎn)、設(shè)計(jì)成本才是最為關(guān)鍵的，這就是一種明顯的變化，假如不及時(shí)更新思路，還是用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念就可能設(shè)計(jì)不出價(jià)廉物美的產(chǎn)品，就會(huì)得不到用戶滿意，所以要改變?cè)O(shè)計(jì)觀念和方法。2.離心泵傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)和優(yōu)、缺點(diǎn)分析離心泵的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法有速度系數(shù)法、相似換算法等等，這幾種設(shè)計(jì)方法目前仍然被廣泛使用，他們都有一種共同的特點(diǎn)就是，在設(shè)計(jì)過程中使用的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)和經(jīng)驗(yàn)公式非常多，給設(shè)計(jì)人員留出了大量的設(shè)計(jì)空間，可以充分發(fā)揮一個(gè)設(shè)計(jì)人員的潛能，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)自己的水平和對(duì)不同用途的產(chǎn)品的理解情況，選擇不同的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，這樣就會(huì)得到不同的設(shè)計(jì)結(jié)果，這對(duì)于能夠設(shè)計(jì)出更加優(yōu)秀的水力模型創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，但是每一次的設(shè)計(jì)也同樣存在非常大的風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)的成功率和一個(gè)人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的熟練使用程度，對(duì)產(chǎn)品的理解程度等等都有著密切的關(guān)系。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)方法就是在大量的、成功的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上得出的設(shè)計(jì)結(jié)論。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的另一重要特點(diǎn)是，可以利用現(xiàn)有的、成功的設(shè)計(jì)資源，進(jìn)行相似換算，計(jì)算量相對(duì)較小。特別是進(jìn)行產(chǎn)品的系列化設(shè)計(jì)，為了減少計(jì)算量，首先對(duì)全系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算出每一種泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)參數(shù)的比轉(zhuǎn)速，確定幾種典型的水力模型，計(jì)算出這幾種水力模型的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，再用相似換算的方法確定其他規(guī)格的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)。參考資料[1]關(guān)泛醒編《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)》北京：宇航出版社，1995年9月第1版[2]嚴(yán)萬生主編《礦山固定機(jī)械手冊(cè)》北京：煤炭工業(yè)出版社，1986年5月第一版[3] 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Beforetheboilerorthehightemperatureventilatorstart,thegasmediumtemperatureachievesitsoperatingtemperaturewithdifficulty,evenwaitsfortheventilatorrevolutioninputstoveinternalheating.Buttheelectricmotorratedpowerisaccordingtothetransportationmediumnormalworktemperaturedesignation.Whenthemediumtemperatureislow,itsdensityisbig,consumesthemerittobealsobig,suchnormaloutputandstartingcapacityondifferenceverymany,therefore,thiskindofventilator'sstartshouldtreatstrictly,besidesallshutsthestrobetostart,butmusttakeintoaccountelectricmotor'soverload.Whenthemediumoperatingtemperatureandthestarttemperaturephasedifferenceisdisparate,butdesignstimewhenhasnotbeenabletousethemultispeedmotororthefluidstrengthshaftcoupling,mustconsiderwhetherlinestart.Themainventilatorcannotinterruptitswork,theshort-timeidletimewillalsodestroyventilatescreatestheaccidentpossibly.Inordertoguaranteethattheventilatorworksreliably,thespecificrequestisasfollows:

Mustequiptwoindependentmainventilatorsintheimportantworkingsurface,takesturnstouseontime.Generallymayestablish