畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于solidworks的系列工業(yè)泵設(shè)計

PAGE1PAGE1PAGE1題目基于SolidWorks的系列工業(yè)泵設(shè)計專業(yè)班級姓名學號指導教師職稱2012年5月23日┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊襄樊學院畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙第3頁基于SolidWorks的系列工業(yè)泵設(shè)計摘要：本次設(shè)計的任務是IHE65-50-160型化工流程泵。主要包括：葉輪的水力設(shè)計，吸水室的設(shè)計，壓出室的設(shè)計，零部件的選擇和設(shè)計，并對相關(guān)部件進行了強度校核。單級泵的主要部件有吸入室，壓出室，軸，葉輪，密封，軸承部件等。對于這種小流量泵，比轉(zhuǎn)速低，泵的效率太低，無法達到要求。在設(shè)計中可以采取加大流量法來設(shè)計。該類型泵采用徑向式導葉，它除具有某些結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點外，還能在各種工況下平衡作用于葉輪上的徑向力。在本設(shè)計中采用環(huán)形吸水室。它的各個斷面形狀和尺寸均相同，結(jié)構(gòu)簡單緊湊。其缺點是存在沖擊和漩渦，并且液流速度分布不均勻。每一個零部件都對整臺泵的運行起著非常重要的影響。因此，應對這些部件做詳細的設(shè)計與選取，使整臺泵達到良好的性能。關(guān)鍵字：泵水力設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計臨界轉(zhuǎn)速TheseriesofindustrialpumpdesignbasedonsolidworksAbstract:ThisprojectisaimedtoIHE65-50-160chemicalprocesspump.Themaincontentofdesignisthehydraulicdesignoftheimpeller,suctionchamberanddeliverychamber,theselectionanddesignofsomepartsarealsoconcluded,thestrengthofsomepartsareverified.Themainpartsofthesinglepumpconcludesuctionsection,deliverychamber,shaft,impeller,seal,bearing,boltandsoon.Forsuchasmallflowpump,lowerspecificspeedandefficiencyofthepumptoolowtomeettherequirement.Inthedesigncanbetakentoincreasetheflowofdesign.Theuseofradial‐typepumpguidevanes,whichinadditiontoacertainstructureonthemerits,butalsoinvariousconditionbalancingroleintheradialforceontheimpeller.Duringthedesignofaring‐absorbentroom.Thevarioussectionsarethesameshapeandsize,compactstructureissimple.Itsshortcomingsthereisshockandwhirlpool,flowspeedandunevendistribution.Everypartsplaysaveryimportantinfunctionofpump.SoIshoulddowelltoincreaseefficiencyofthepump.Keywords:pump，hydraulicdesign，structuredesign，criticalspeed目錄第一章緒論 61.1. 本課題的研究背景 61.1.1. 工業(yè)泵設(shè)計的意義及前景 61.2. 本課題研究的主要目的 61.3. 本課題研究的主要內(nèi)容 21.4. 本章小結(jié) 2第二章水力設(shè)計 32.1. 泵的基本設(shè)計參數(shù) 32.2. 基本方案的確定 32.2.1. 泵進出口直徑的計算 32.2.2. 水力方案確定和比轉(zhuǎn)速的計算 32.2.3. 泵的工作效率的初步估算 42.3. 葉輪主要參數(shù)的選擇和計算 52.3.1. 軸徑的確定 52.3.2. 葉輪進口直徑的確定 52.3.3. 葉輪出口直徑與葉輪外徑的初步計算 62.3.4. 葉片數(shù)Z和出口安放角β2的確定 72.3.5. 葉輪外徑的精算 72.4. 葉輪軸面投影圖的繪制 82.5. 一元理論軸面流線的繪制 102.6. 方格網(wǎng)包角變換法葉片繪型 102.6.1. 流線分點 102.6.2. 在平面方格網(wǎng)上繪制流線 102.6.3. 軸面截線的繪制 132.6.4. 葉片加厚 142.6.5. 葉片繪型質(zhì)量檢查 142.6.6. 葉片木模加工圖的繪制 142.6.7. 小結(jié) 15第三章壓水室水力設(shè)計 163.1. 壓出室的水力設(shè)計 163.2. 渦室的設(shè)計和計算 163.2.1. 基圓直徑 163.2.2. 渦室進口寬度b3 173.2.3. 舌角α0 173.2.4. 渦室隔舌安放角φ0 173.2.5. 渦形體各斷面面積的計算 173.2.6. 渦形體軸面投影圖的繪制 183.2.7. 渦形體平面圖的繪制 193.2.8. 擴散管的繪制 193.2.9. 擴散管中間斷面的繪制 19第四章材料的選擇 194.1. 材料選擇時應考慮的因素 194.2. 金屬材料的應用 204.2.1. 幾種較特殊的金屬材料的大致應用情況 204.2.2. 主要零件材料的選擇 21第五章 工業(yè)泵總體設(shè)計及三維零件建模 22感謝信 28參考文獻 29

第一章緒論本課題的研究背景工業(yè)泵設(shè)計的意義及前景2005年，工業(yè)泵工業(yè)總產(chǎn)值將達到150億元，可實現(xiàn)銷售收入160億元，是1998年的125%。其中，工業(yè)總產(chǎn)值“十五”期間年增長率為5%；2010年，工業(yè)泵行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值預計達到180億元，銷售收入達190億元，是2000年的150%。行業(yè)經(jīng)濟效益將得到明顯的提高。

國內(nèi)市場的占有率也將從目前的84%左右，提高到90%。其中，火電、核電和“三大化工”中的重點產(chǎn)品市場2005年和2010年占有率分別達到75%和80%以上。企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)、試制、加工設(shè)備等的技術(shù)水平和裝備能力將具有較強的競爭能力。未來10年，也是泵行業(yè)出口創(chuàng)匯增加幅度最大的時期，預測2005年、2010年的出口創(chuàng)匯額分別可達4.5億美元和7億美元左右，比1998年增加2.5倍和4.4倍，比2000年的預測值也將增加1.2倍和2.9倍。2005年和2010年產(chǎn)品的出口額將占到工業(yè)總產(chǎn)值的25%和32%左右。

重點發(fā)展為超臨界火電機組配套用鍋爐給水泵、空冷火力發(fā)電機組用泵、核電站用泵，逐步填補油田、海上采油、煉油和油品、石化等方面的特殊用泵空白，形成工業(yè)泵行業(yè)新的經(jīng)濟增長點。

根據(jù)工業(yè)泵協(xié)會統(tǒng)計，協(xié)會會員近3年，工業(yè)泵平均每年出口額以200%的速度進行增長，預計2000年、2005年泵協(xié)會員單位出口創(chuàng)匯可分別達到1.6億美元、3億美元，整個泵行業(yè)達到2億美元、4.5億美元左右。工業(yè)泵出口的主要國家和地區(qū)是，東南亞、孟加拉、巴基斯坦、南非等地。浙江豐球集團公司的潛水泵產(chǎn)品，通過在美國、歐洲等地開辦經(jīng)銷部，已打開這些地區(qū)的產(chǎn)品銷售，并且獲得了比國內(nèi)銷售更好的效益。本課題研究的主要目的目前工業(yè)泵普通產(chǎn)品供大于求，高水平、高質(zhì)量的特殊產(chǎn)品供不應求，還需從國外進口，產(chǎn)品的水平與用戶要求差距較大。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理的現(xiàn)象尤為明顯，產(chǎn)品達到當代世界先進水平極少，大部分僅達到80年代90年代初的水平，不能適應市場需求結(jié)構(gòu)的變化。一方面產(chǎn)品積壓嚴重，另一方面市場急需的產(chǎn)品試制太慢或短缺，沖不出傳統(tǒng)產(chǎn)品的格局。與國外的動態(tài)差距并沒有縮小，形勢不容樂觀。黨在十六大報告中明確指出了要通過未來20年的建設(shè)，實現(xiàn)國民生產(chǎn)總值GDP翻兩番，全面建設(shè)小康社會的目標。從2002年到2020年設(shè)定的增長目標是GDP翻兩番，那么也就是說年均GDP增長率不能低于7.2%，這是必須要實現(xiàn)的目標。GDP的增長在很大程度上要依靠基礎(chǔ)投資來拉動，而基礎(chǔ)設(shè)施投資的逐年增長意味著工程機械特別是液壓挖掘機需求量會逐年上升。在未來20年將會為挖掘機行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供一個良好的宏觀經(jīng)濟環(huán)境?？傊袊I(yè)泵持續(xù)波浪型發(fā)展，從科學的發(fā)展觀來看，要摒棄一切脫離實際的超前。今后一個時期工業(yè)泵市場火爆式的炎夏恐難遇到，我們期待溫暖、柔和、生機勃勃的春天的到來。期望中國工業(yè)泵市場能夠持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展。當今任何一個國家，若其要在綜合國力上取得優(yōu)勢地位，就必須在科學技術(shù)上取得優(yōu)勢。90年代以來，隨著以計算機技術(shù)為主的信息技術(shù)的發(fā)展，世界經(jīng)濟格局發(fā)生了巨大的變化，逐步形成了一個統(tǒng)一的一體化市場，經(jīng)濟循環(huán)加大、加快市場競爭日趨激烈，從而也迫切要求對產(chǎn)品設(shè)計的研究能有進一步的突破，為了縮短產(chǎn)品的設(shè)計周期、提高生產(chǎn)的質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，就需要在產(chǎn)品的設(shè)計階段進行預測。計算機輔助設(shè)計，將難以用語言表達的復雜的機械結(jié)構(gòu)形象地表達在人們的面前，讓設(shè)計者在設(shè)計階段就能清楚地見到產(chǎn)品的最終結(jié)果，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題。本課題研究的主要內(nèi)容本課題利用SolidWorks三維設(shè)計軟件的零件設(shè)計與裝配及運動仿真功能，將復雜的工業(yè)泵形象地展現(xiàn)在用戶的面前，使設(shè)計者在設(shè)計階段就能清楚地見到產(chǎn)品的最終結(jié)果，直觀方便，并能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，既減輕了工作量又節(jié)省資金，大大提高了勞動效率。本章小結(jié)本章主要對課題的研究目的和意義及主要內(nèi)容進行了說明，通過對這些題的分析和探討,更加深入了解對課題研究的必要性。第二章水力設(shè)計泵的基本設(shè)計參數(shù)揚程H=32m流量Q=25㎡/h轉(zhuǎn)速n=2950r/min汽蝕余量NPSHr=4.8m效率：η=69％，均質(zhì)清潔液體介質(zhì)密度ρ=1000kg/m3介質(zhì)溫度小于105基本方案的確定泵進出口直徑的計算考慮到此泵的流量，以及保證其具有高抗汽蝕性能，綜合考慮取=2.1m/s，泵的吸入口直徑按下式確定上式中取vs＝2.1m/s取離心泵系列標準口徑=65m出口直徑：=（1～0.7）=0.77=50.05㎜?。?50㎜取標準法蘭直徑D＝65mm。取Ds＝65mm，Dd＝50mm均符合標準的法蘭和管路直徑。水力方案確定和比轉(zhuǎn)速的計算該泵的揚程為32m，采用單吸式葉輪，由于單吸式不可以自動平衡軸向力，為使泵安全穩(wěn)定運行，并且能夠提高泵抗汽蝕的性能，應采用平衡孔來平衡軸向力。由比轉(zhuǎn)速公式：式中n=2950r/min，H=32m,Q=25m3/h泵的工作效率的初步估算1）、水力效率2）、容積效率3)、機械效率4）、泵的總效率泵的總效率為取:η＝0.72≥0.69，符合設(shè)計要求。故采用單級單吸結(jié)構(gòu)是合理得選擇。葉輪主要參數(shù)的選擇和計算軸徑的確定扭矩是泵最主要的載荷，開始設(shè)計時一般先按照剛度計算泵軸的最小直徑，通常時聯(lián)軸器處的最小直徑。對初算的軸徑修正后，并圓整到標準直徑。待設(shè)計結(jié)束后，再對泵軸的強度和剛度進行校核計算。泵軸材料采用35鋼，軸的剛度計算公式如下：[τ]＝0.5～1，本次設(shè)計中取0.8；G=80.8×109；軸的剛度計算公式可以導出軸的最小直徑計算公式如下：式中，式中，N=r=9.8*1000k=1.2在此取400*10代入數(shù)據(jù)后計算，得d＝9.03mm葉輪進口直徑的確定葉輪進口直徑和葉輪進口流速有關(guān)，在以前的設(shè)計方案中，一般取進口流速v0=3～4m/s，并認為進一步提高進口流速會降低泵的抗汽蝕性能要求和水力性能。實踐證明，泵在相應增加v0很廣的范圍之內(nèi)運轉(zhuǎn)時可以保證水力效率不變。決定葉輪內(nèi)水力損失的速度是相對速度的大小和變化，所以應當考慮泵進口相對速度的影響，通常葉輪流道中面積是擴散的，這樣，從減小泵進口撞擊損失和流道擴散損失考慮，都希望W減小，從W最小可以推出葉輪當量直徑的計算公式：上式中：主要考慮效率：3.5～4.0效率和汽蝕兼顧：4.0～4.5主要考慮抗汽蝕：5.0～5.5本次設(shè)計中取k0=4.9,則：=0.065m=65mm取進口當量直徑De＝65mm。考慮該葉輪不穿軸，因此不考慮輪轂直徑的影響，葉輪進口直徑就是進口當量直徑：=65mm葉輪出口直徑與葉輪外徑的初步計算根據(jù)統(tǒng)計資料：=0.496=0.489=0.489=0.0065圓整后取6.5mm=10.31=12.63=12.63=0.168m取葉輪外徑D2和葉片出口安放角β2以及葉片出口寬度b2是影響泵揚程的最主要的參數(shù)；另外影響揚程的有限葉片數(shù)修正系數(shù)也和D2和β2關(guān)。葉片數(shù)Z和出口安放角β2的確定1、葉片數(shù)的確定根據(jù)ns=66.7,取葉片數(shù)Z＝5。2、出口安放角β2的確定根據(jù)ns=66.7，取葉片安放角β2=32°以上只是對葉輪參數(shù)初步估算，由上述計算預取，De＝65mm、D0＝65mm、D2＝168mm、Z＝5、β2＝32°、b2＝6.5mm，下面對葉輪外徑D2進行進一步的精算。葉輪外徑的精算理論揚程：有限葉片修正系數(shù)p取0.38無窮葉片數(shù)理論揚程：=(1+0.38)×37.96=52.38m葉片出口排擠系數(shù)：=0.942出口軸面速度：=1.475m/s出口圓周速度：=12.299m/s出口直徑：=0.167996m符合假設(shè)?。喝~輪軸面投影圖的繪制葉輪軸面投影圖的形狀至關(guān)重要，它的好壞直接影響到葉輪內(nèi)的流動情況和泵運行時的穩(wěn)定性。一般，流道彎曲不應過急，在軸向結(jié)構(gòu)允許的條件下，采用較大的曲率半徑為宜。在前述計算的基礎(chǔ)之上，參考已有的葉輪畫出軸面投影圖形狀，做內(nèi)切圓，檢查過水斷面面積沿軸面中線的變化規(guī)律。對于中ns泵，可以采用下式來計算過水斷面面積：Fi＝2∏Ribi式中，Ri為內(nèi)切圓圓心至軸心的距離；bi為過水斷面形成線長度。一般情況下，過水斷面面積沿軸面中線均勻變化，若不符合要求應堅決修改。有時，用一段任意的圓弧線設(shè)計的前后蓋板流線難以滿足面積變化的要求。這時，可在反復設(shè)計計算的基礎(chǔ)上，選擇一個進口和出口附近面積變化規(guī)律相同的軸面流道圖，以該圖的軸面流道中線為準，并使該曲線光滑。按進出口面積沿該線線性變化來計算內(nèi)切圓簇，在中間處用幾段圓弧包絡，即得到軸面投影圖。下表是根據(jù)上式計算的結(jié)果列表S(mm)(cm)19381945.3326271444.6338191046.1354.5146.546.7769115.547.678110550.86由上表可以做出-圖此圖為光滑線，符合要求一元理論軸面流線的繪制軸面流線是軸面和流面的交線，也就是葉片和流面交線的軸面投影，一條軸面流線繞軸線旋轉(zhuǎn)一周所形成的回轉(zhuǎn)面是一個流面。一般按照各小流道流過相等的流量來劃分流線，在具體分流線的時候應該先分進口邊和出口邊，出口邊一般平行于軸線（如出口邊是傾斜的，可延長一部分流線使得出口邊與軸線平行），等分出口邊線段即可；進口邊流線也可以適當延長使之與軸線平行，按圓環(huán)面積相同確定分點。若分成幾個小流道，則進口分點半徑為：式中，R0－為葉輪進口半徑，Rh－為輪轂半徑(Rh=0)，n－為劃分的流道數(shù)目代入相關(guān)數(shù)據(jù)計算得R1=27mm。有了始末分點，憑經(jīng)驗作出各條軸面流線，應力求光滑準確。再做若干過水斷面，在同一個過水斷面上ri△bi＝const，其中ri為小流道中點到軸線距離，△bi為小過水斷面長度，可用上式來修正流線。方格網(wǎng)包角變換法葉片繪型所謂的包角變換，就是保證空間流面上流線與圓周方向的角度保持不變得變化。在平面上展開流線要與圓周方向上的夾角和空間流線的角度對應相等。流線分點在軸面投影圖旁邊做一個夾角為5°的尖劈，從葉輪軸面投影圖上的任一條流線的出口邊開始，試取△s,若△s中點半徑所對應的尖劈的弧長與△s相同，則第一點確定，依此再分2、3……點及其它的流線。在平面方格網(wǎng)上繪制流線a、進口安放角的確定(1)、a-a流線，分12點，葉片進口圓周速度＝5.92m/s假定葉片進口安放角＝20°==0.342得：===9.27代入葉片進口軸面速度計算公式得＝1.988m/s則，葉片進口安放角有下式計算得出，（=0）==0.3359故，=故正沖角△β＝（2）、b-b流線，分14點，葉片進口圓周速度m/s葉片進口軸面液流過水斷面面積＝2×3.14×0.044×0.038＝0.0105假定葉片進口安放角β1b＝=0.3979故，=代入葉片進口軸面速度計算公式得=1.92m/s則，葉片進口安放角有下式計算得出，故，＝23°35’故正沖角△β＝1°35’（3）、c-c流線，分17點，葉片進口圓周速度m/s葉片進口軸面液流過水斷面面積假定葉片進口安放角β1c＝24°故，代入葉片進口軸面速度計算公式得m/s則，葉片進口安放角有下式計算得出，故，＝28°5’故正沖角△β＝4°10’b、由葉片骨線的進口和出口方向取合適的包角值在軸面流線上分點時取的是5°的尖劈，考慮到在設(shè)計流量下泵的效率并不是很高，ns相對中高，故取包角φ＝110°葉片繪型時，要求葉片在出口處能有一段葉片出口安放角保持不變，其它部分盡量均勻過渡。作葉片骨線時，先繪制中間流線，流線應光滑，不要由彎曲，葉片角度β要變化均勻，對于低ns的葉輪，葉片前面1/3-1/2的部分做成空間扭曲葉片的，其余采用圓柱葉片。軸面截線的繪制在方格網(wǎng)上畫出的三條流線，就是葉片表面的三條型線，用軸面去截這三條流線，所截三點的連線就是一條軸面截線。在方格網(wǎng)上每隔一定角度的豎線與三條流線的交點，對應編號，用插入法分別點到軸面投影的三條流線上，光滑連接三點即為軸面截線。軸面截線應光滑并有規(guī)律的變化，軸面截線和流線夾角λ最好接近90°，一般不應小于60°。λ角過小，蓋板與葉片的真實夾角γ過小，會帶來排擠嚴重，鑄造困難和過水斷面形狀不良等缺點。葉片加厚葉片頭部厚度根據(jù)鑄造工藝加工的可能性，越薄越好。一般例如對于直徑為300mm的葉輪，頭部厚度可以取3～4mm，葉片最厚的地方可以安排在葉片長度的2/5處或再稍后一點的地方。本次設(shè)計中，δmax可以取5mm，為了增大葉片的排擠系數(shù)，從而提高抗汽蝕的性能，取頭部厚度為3mm，葉片最大厚度處為5mm，葉片厚度S沿軸面流線L的變化詳見水力圖葉片繪型質(zhì)量檢查待方格網(wǎng)繪型結(jié)束后，可以檢查相對速度W和速度矩vuR沿著流線的變化，其中的△S是軸面流線分段長度，從軸面流線上量?、?，β角從方格網(wǎng)上量取，相對速度W和速度矩vuR沿著真實流線長度L應當光滑有規(guī)律的變化作出的兩條曲線應光滑且均勻變化，這樣說明葉片之間的流道合理，水力損失相對較小，否則應該修改葉輪水力設(shè)計方案。葉片木模加工圖的繪制用一組厚度為4mm的木板去截軸面截線，每隔截面和葉片均有兩條交線，它們分別是工作面和背面。將各截面與工作面和背面的交線分別作在平面圖上，稱之為木模圖。在葉片出口邊空開一定的角度是為了作木模圖時的方便。繪制木模圖時應注意：若從葉輪入口看葉輪逆時針旋轉(zhuǎn)，則左部分是前蓋板的工作面和背面，以及后蓋板背面和各平面截面的背面；右部分是后蓋板工作面和背面，以及前蓋板工作面和各平面截面的工作面，反之亦然。葉輪工作面軸面截線至葉輪軸心線距離：軸面0ⅡⅤⅦⅨⅪ中間流線303341516481前蓋板流線39.54147536481后蓋板流線212939511-12-2373-33139.54-42835455-525.532.5425264816-62431405164817-729.539516481葉輪背面軸面截線至葉輪軸心線距離：軸面0ⅡⅤⅦⅨⅪ中間流線2932.538476077.5后蓋板流線384044506077.5前蓋板流線212535476077.51-1392-2323-327.535.54-425314149.55-522.528.538.548.560776-626.5374760777-735.545.56077據(jù)以上數(shù)據(jù)可做出木模截線圖小結(jié)（1）、軸面投影圖上各流線在方格網(wǎng)上的形狀極為重要，一般要使中間流線為一與直線很近似的曲線，且使前后蓋板處兩條葉片型線的角度變化量盡量平緩。中間型線的葉片安放角的平緩變化是很重要的，因為液流大部分由此經(jīng)過，此處角度變換平緩使得前后蓋板處的流線角度變化救不繪很劇烈，將來葉片表面的壓力變化也就平緩了。（2）、根據(jù)經(jīng)驗，葉片進口邊的恰當位置應使葉輪葉片進口邊與前蓋板的交點在略大于或等于葉輪吸入口徑的地方，這個交點與進口邊和后蓋板交點的連線與葉輪軸線的夾角在30°－45°內(nèi)，這樣的布置對于提高泵的效率和揚程使有利的。若夾角再增大或葉片進口邊不適當?shù)卦偕煜蛉~輪吸入口，均會造成排擠系數(shù)過小，從而使液流在進口處軸面速度增大，從而使水泵汽蝕性能變壞，并給鑄造和加工帶來困難。（3）、葉片進口安放角一般液流角再加上一定角度的正沖角。這樣可以提高泵的抗汽蝕性能，并且對效率的影響葉不是很大。這是因為：a、采用正沖角可以減小葉片彎曲，從而增大葉片進口過流面積，減小葉片的排擠；b、采用正沖角，可以葉片背面形成穩(wěn)定的，不易向工作面擴散的漩渦；c、采用正沖角可以改善泵在大流量工況下的工作條件。第三章壓水室水力設(shè)計壓出室的水力設(shè)計泵的壓出室是渦形體，徑向式導葉、流道式導葉、空間導葉和環(huán)形壓出室等的總稱。其作用在于：（1）、將葉輪中流出的液體收集起來并送往下一級葉輪或者管路系統(tǒng)。（2）、降低液體的流速，實現(xiàn)動能到勢能的轉(zhuǎn)化，并減小液體流往下一級葉輪或者管路系統(tǒng)中的損失。（3）、消除液體流出葉輪后的旋轉(zhuǎn)速度，以避免由于這種旋轉(zhuǎn)運動帶來的水力損失。本課題設(shè)計的單級單吸懸臂式離心泵，選用渦形體壓出室，且選用梨形斷面。選用梨形斷面的優(yōu)點式結(jié)構(gòu)簡單，水力性能好，是渦形體中用的最廣的一種。渦室的設(shè)計和計算基圓直徑渦形體外壁的徑向尺寸是沿著渦形體內(nèi)液體流動的方向逐漸增大的，外壁最小徑向尺寸部位將渦形體的擴散管部分和渦形體部分隔開，稱之為隔舌。通過隔舌起點的圓叫做基圓。顯然基圓直徑應大于葉輪外徑且葉輪與隔舌之間應有一定的間隙，間隙太大，除增大泵的徑向尺寸外，還使泵的效率降低。此間隙也不宜太小，因為太小難以難以保證葉輪出來的流體均勻的進入渦形體，且大小容易引起振動和噪音。取:D3=(1.03～1.08)D2=(1.01～1.08)×168=171～181mm取D3=171mm。渦室進口寬度b3確定渦室時，主要考慮使葉輪前后蓋板與渦形體側(cè)壁之間有足夠的間隙以利于回收部分圓盤損失功率。一般=15mm至25mm取b3＝24mm舌角α0隔舌角α0是渦室第Ⅷ斷面處的0點處，螺旋線的切線與基圓切線間的夾角，為了符合流動的規(guī)律，減小液流撞擊損失，隔舌螺旋角應該等于葉輪出口稍后的絕對液流角α3。所以，α0＝α3＝arctan（vm2/vu2）＝10°51’渦室隔舌安放角φ0隔舌和第Ⅷ斷面的夾角為隔舌安放角。φ0應保證螺旋線部分與擴散管光滑連接，并盡量減小徑向尺寸，根據(jù)《現(xiàn)代泵設(shè)計手冊》246頁表8－1查得φ0＝20°。渦形體各斷面面積的計算為了方便計算和繪圖，渦室通常取8個彼此成45°的斷面，即用8個軸面切割渦室。計算各斷面面積時，是把渦形體中的圓周速度方向看成平均流速為常熟來設(shè)計的。其平均流速為v3，K3－速度系數(shù)根據(jù)《現(xiàn)代泵設(shè)計手冊》249頁表8-10查得k3＝0.52，代入得一般通過第Ⅷ斷面得流量和泵流量相差不大，取稍大得流量并沒有壞處，取通過第Ⅷ斷面得流量QⅧ為泵的總流量，QⅧ＝Q=6.5586m/s因而可用泵得總流量計算第Ⅷ斷面得面積。即，=6558640/5000=1312其它斷面面積按照各斷面速度相等確定，所以，由上式得：渦形體軸面投影圖的繪制根據(jù)確定的b3，D3、HⅧ作一矩形，以b3為流道的寬，HⅧ為高，然后對矩形取圓角，使矩形圓角后的面積等于Ⅷ斷面的面積，至此,Ⅷ斷面做完。它斷面一般在同一平面上，相當于各斷面的軸面投影，即用軸面截渦室的斷面，圓弧投影到一個軸面上，其作圖方法如第Ⅷ斷面。詳見泵體水力圖。渦形體平面圖的繪制根據(jù)所畫出的各斷面軸面圖中的各斷面高度H，在平面圖上相應的射線上截取，然后光滑連接所得的各端點，即為渦形體平面圖上的螺旋線。擴散管的繪制根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸確定A，A＝0.5（D3+HⅧ），又用求得的Ly和L定出擴散管出口中心并繪出Dy，從Dy外端作直線與斷面Ⅷ處圓弧相切，從Dy里端作直線與隔舌起點o直接連接，并根據(jù)泵的大小用r≥2.5～4的圓弧圓整，就得到渦形體的平面圖。詳見泵體水力圖。擴散管中間斷面的繪制擴散管出口是圓形斷面，進口第Ⅷ斷面是不規(guī)則形狀的斷面，從進口過渡到出口，其間的斷面應該逐漸變化，以保證整個壁面光滑，可按下述方法繪制。將進口斷面Ⅷ斷面畫在圓形斷面內(nèi)，并作出若干條射線，將擴散管沿長度等分成幾份，然后將進出口斷面間的射線段對應等分，光滑連接所得各點，則得中間斷面形狀，以保證整個擴散管內(nèi)壁都是光滑的，詳見泵體水力圖。第四章材料的選擇材料選擇時應考慮的因素1）介質(zhì)的腐蝕性，材料對于介質(zhì)的耐腐蝕性是有一定范圍的，例如耐酸鋼1Cr18Ni9耐中稀濃度的硝酸或有機酸的腐蝕，但上不耐稀硫酸的腐蝕。2）電化學腐蝕，在泵的整個流道最好采用相同的金屬材料。3）介質(zhì)溫度，材料在很低的溫度下脆，高溫時會產(chǎn)生蠕變；某種材料能耐常溫的某種介質(zhì)的腐蝕，但不耐高溫的該介質(zhì)的腐蝕；材料性能滿足所輸送介質(zhì)溫度的要求。4）經(jīng)濟性，在設(shè)計或使用中的高材低用，或不耐腐蝕材料當耐腐蝕材料采用都是不經(jīng)濟的。5）固體顆粒的磨損性，介質(zhì)中含有磨料性的固體顆粒時，應采用耐磨的材料。6）材料見的咬合性，對于有相對運動的零件，如軸與軸套、螺栓與螺母、葉輪密封環(huán)與泵體密封環(huán)、平衡盤與平衡板等，在選擇材料時應使用零件材料的硬度有些差別，否則在裝卸或運轉(zhuǎn)中容易互相咬住或擦傷。7）同一零件上溫度的大小，在工作時同一位置的溫度相差很大的零件，例如熱油泵，泵體填料函冷卻水套與泵體相交的地方，與介質(zhì)接觸的泵體溫度高、膨脹大，與冷卻水接觸的冷卻套外周圍溫度低、膨脹小，這樣的零件宜采用塑性好的材料，以免運轉(zhuǎn)中由于膨脹不同而產(chǎn)生裂紋。8）高速液流通過的地方，高揚程泵的葉輪的葉片，導葉葉片進口邊，單級揚程很高的密封環(huán)，高揚程泵平衡套、平衡盤和平衡板等處應采用耐沖刷的材料9）需要補焊的零件，在鑄造加工及使用過程中需要補焊的零件應采用焊接好的材料。10）單級揚程很高，單級揚程達到數(shù)百米甚至上千米的泵，葉輪及導葉材料應采用耐沖刷、抗汽蝕的高強度鋼，如沉淀硬化不銹鋼等。金屬材料的應用幾種較特殊的金屬材料的大致應用情況1）高硅鑄鐵，有優(yōu)異的耐腐蝕性，除高溫鹽酸、氫氟酸、鹵素、苛性堿溶液、熔融堿及亞硫酸等外，可輸送硫酸、硝酸、常溫鹽酸或脂肪酸等多種介質(zhì)；缺點是強度不高，性脆，因此泵的壓力和泵的揚程一般不超過3Kg/cm2，在使用中不宜驟冷驟熱，局部加熱或冷卻，裝配和拆卸時不能使用鐵錘敲打。2）稀土高硅球墨鑄鐵中的石墨球化以后，提高了強度、耐腐蝕性能及加工性能，耐腐蝕性比高硅鑄鐵好，除磨削好，還可以車削、鉆孔、攻絲和補焊，適用介質(zhì)同高硅鑄鐵；3）1號耐酸硅鑄鐵、耐腐蝕性接近高硅鑄鐵，可以車削、車內(nèi)外螺紋、鉆孔和套絲；4）耐堿鋁鑄鐵，用于輸送堿液；5）鉛銻合金，用于輸送稀硫酸或濃度小于10%溫度不高的鹽酸等介質(zhì)，鉛銻合金的強度不高，泵殼的壓力和泵的揚程不超過硅鑄鐵的壓力和揚程；6）1Cr13用于防銹或輸送防污染的介質(zhì)；7）Cr17輸送一定濃度與溫度下的硝酸、堿性溶液、無氯鹽水、硝氨、硝酸、磷酸等；8）Cr28用于輸送濃硝酸；9）1Cr18Ni9用于輸送稀、中濃度的硝酸和有機酸；10）Cr18Ni12Mo2Ti與1Cr18Ni9相似特別適于輸送醋酸；11）ZGCr17Mo2CuR用于輸送酸性礦水，PH值為2-4；12）ZGCr17Mn13N,用于輸送硝酸等氧化性介質(zhì)，耐腐蝕性接近ZGCr18Ni9,材料的機械性能好，強度高，適用于壓力較高的場合；13）ZGCr17Mn13Mo2CuN用來代替ZGCr18Ni12Mo2Ti;14)ZGCr17Mn9Ni4Mo2CuN用于輸送氫氧化鈉、磷酸、蟻酸、硝酸等介質(zhì)，在硫酸中的耐腐蝕性特別好；15）碳化鎢硬質(zhì)合金，碳化鎢硬質(zhì)合金是由硬度極高的難熔金屬碳化物加粘結(jié)劑，用粉末冶金方法壓制燒結(jié)成型。其特點是具有極高的硬度和強度，良好的耐磨性，耐高溫性和一定的耐腐蝕性，線膨脹系數(shù)低，因此廣泛采用來做摩擦副材料。主要零件材料的選擇