化工流程泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

摘要 Ⅰ 1.1泵的定義及其用途 11.2泵的分類 11.2.1葉片式泵 11.2.2容積式泵 1 2.1泵基本參數(shù)的確定 3 2.1.2軸徑的初步計(jì)算 32.2葉輪的水力設(shè)計(jì) 5 4.1引言 25 4.2.1葉輪強(qiáng)度計(jì)算 254.2.2葉片厚度的計(jì)算 264.2.3輪轂強(qiáng)度的計(jì)算 27 4.4泵軸的校核 29 4.4.2按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 294.4.3校核軸的強(qiáng)度 31 4.4.6軸的剛度校核計(jì)算 354.5鍵的校核 35 4.5.2鍵的擠壓切應(yīng)力的計(jì)算 36第5章化工流程泵零部件的選 5.1選用化工流程泵零部件的重要 5.2軸封結(jié)構(gòu)的選擇 38 5.2.2填料函結(jié)構(gòu)尺寸的確定 385.2.3填料密封安裝技術(shù)要求 405.3軸承部件的選擇 40 5.3.2滾動(dòng)軸承安裝時(shí)的問題 41第6章化工流程泵裝配及運(yùn)轉(zhuǎn)的注意事項(xiàng) 42 6.3維護(hù)和保養(yǎng) 43 “泵”這個(gè)名詞本身的意義說明其作用是用來提水，而且在很長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)期，這是它的唯一的用途。然而現(xiàn)在，泵的應(yīng)用范圍非常的廣泛而且多方面，以致把泵說成是提水的機(jī)器就顯得很片面。出城市和工業(yè)供水外，泵還用于灌溉、水力蓄能、給水、運(yùn)輸?，F(xiàn)在有熱電廠用泵、船用泵、化工、石油、造紙、泥煤以及其它工業(yè)用特殊型式的泵。在很多的機(jī)器中，采用泵作為輔助裝置，以保證潤(rùn)滑。泵是應(yīng)用最廣泛的的機(jī)器之一，而且各種泵的結(jié)構(gòu)是是極為多樣的。因此，泵的定義可以說成是把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為所抽送液體的能量的機(jī)器。葉片式泵是由裝在主軸上的葉輪的作用，給液體以能量的機(jī)器。按其作用原理可作如下分類：(1)離心泵：離心泵主要是由離心力的作用，給葉輪內(nèi)的液體以壓力能和速度能，進(jìn)而，在殼體或者導(dǎo)葉內(nèi)，將其一部分速度能轉(zhuǎn)變成壓力能，進(jìn)行抽送液體的泵。(2)軸流泵：軸流泵是由葉片的升力作用，給葉輪內(nèi)液體以壓力能和速度能，進(jìn)而，通常是在導(dǎo)葉內(nèi)，將其一部分速度能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，進(jìn)行抽送液體的泵。(3)混流泵：混流泵是介于離心泵和軸流泵之間，它是由離心力和葉片升力的作用，給葉輪內(nèi)的液體以壓力能和速度能，進(jìn)而，在導(dǎo)葉內(nèi)，將其一部分速度能轉(zhuǎn)變成壓力能，進(jìn)行抽送液體的泵。是由活塞、柱塞、以及轉(zhuǎn)子等的排吸作用，進(jìn)行抽送液體的機(jī)器。容積式泵大致分為往復(fù)泵和轉(zhuǎn)子泵。(1)往復(fù)泵：往復(fù)泵是由柱塞等的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行排送液體。其類型有：活塞泵、柱塞泵和隔膜泵。(2)轉(zhuǎn)子泵：轉(zhuǎn)子泵是由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行排送液體液體的泵。下列泵屬于轉(zhuǎn)子泵：齒輪泵、螺桿泵、凸輪泵、滑片泵。1、特殊類型的泵這類泵是指葉片式泵和容積式泵以外的特殊的泵。主要由以下幾種：旋渦泵、空氣揚(yáng)水泵、射流泵、粘性泵、電磁泵.口和排除口的確定1、設(shè)計(jì)給定的基本參數(shù)是轉(zhuǎn)速n=2950r/min2、泵吸入口和排除口的確定VV選取過小，則泵的體積增大，并可能影響泵的效率以及造成吸入管堵塞，s D== Q——流量(m3/h)mm一般來說，低壓泵的吸入口徑和出口直徑是相等的，但是在壓力較高時(shí)，出于對(duì)管路系統(tǒng)投資經(jīng)濟(jì)性的考慮，泵的吸入口徑大于泵的吐出口徑，一般由以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：D=(1—0.7)D故D=125-883根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)確定泵的轉(zhuǎn)速、比轉(zhuǎn)數(shù)、級(jí)數(shù)和結(jié)構(gòu)形式Ne====21.106kwQHpsgQHNe====21.106kw100010000.725式中H——揚(yáng)程(m)ps——介質(zhì)密度(kg/m3)——重度(N/m3)Ne——有益功率(kw)式n=>72%式中n——傳動(dòng)效率N——軸功率(kw)則電動(dòng)機(jī)功率dkdknn——傳動(dòng)效率，皮帶傳動(dòng)為0.95—0.98，直接傳動(dòng)時(shí)為而化工流程泵選用皮帶傳動(dòng)，因?yàn)榭梢愿鼡Q皮帶直徑來較方便。所以Nd===37,5kw所以Nd===37,5kw(k取1.2，n取0.96)n0.96從《機(jī)械零件》可以查得，可按下式計(jì)算泵軸傳遞的扭力矩M=2466.89kg?cm97360NdM=2466.89kg?cmn1480由于泵軸的材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，查得許用應(yīng)力為50—60MPa,這里取[p]=50MPad=3=3=2.91cm葉輪自吸及其由靜不平衡所引起的離心力，均會(huì)使軸產(chǎn)生彎曲，所以按扭矩公式計(jì)算的最小軸徑并非實(shí)際的最小軸徑。因此初選軸徑2.2.1葉輪的主要參數(shù)的選擇和計(jì)算HR為揚(yáng)程比，如果用H表示泵抽送清水時(shí)的揚(yáng)程，Hm表示抽送響泵的因素很多，如泵的流量、轉(zhuǎn)速、葉輪直徑、固體濃度、固體顆粒直徑、固體密度、固體顆粒粒度分布、混合物的粘性系數(shù)等等，但一般認(rèn)為其中最主要的影響因素有固體濃度、顆粒當(dāng)量直徑和固體密度。幾個(gè)主要經(jīng)驗(yàn)公式列于下表2-1：表2-1作者HR表達(dá)式CAVEVOCADLOBURGESSSELLGRENS=4.4pmS=p1、葉輪的進(jìn)口直徑D0在葉輪的進(jìn)口處有Vf-Vs=Uei (1)式中Vf——液相速度(m/s)根據(jù)瓦斯普提的計(jì)算公式可求得：dsi——固體顆粒的當(dāng)量直徑(m)dsiCDe3)De——水流當(dāng)量直徑(m)De=KBe…………………(4)式中KBe——修整系數(shù)，KBe=3.5—4.5 將(4)、(3)、代入(2)可解出臨界沉降速度Uei. Uei==1.37m/sUei==1.37m/s (5)Qf=(1-Cv)Q (6)將(6)代入(5)可求得Vf,將Uei、Vf代入(1)可求得固體Vf=2=2.02Vf=2=2.02m/sVs=Vf-Uei=2.02-1.37=0.65m/s葉輪進(jìn)口處固體流動(dòng)的當(dāng)量直徑：式中Qs—固體的流量(假定)Qs=Q-Qf (8)Ds==0.082VfDs==0.082Vfnv葉輪進(jìn)口處液體流動(dòng)的當(dāng)量直徑：DfQf……………(9)式中nv—泵的容積效率，可根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù)ns和流量Q查得，nv=0.96，代入(9)葉輪進(jìn)口直徑可用下式計(jì)算：(10)=0.127m2、葉片進(jìn)口D1直徑可用下式計(jì)算一般情況下，流道中心線上葉片進(jìn)口直徑可用下式進(jìn)行計(jì)算：D1=kD0 (11)D1=114mm。3、葉片數(shù)N一般取取N=3—5，從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看，為改善化工流程泵的通過4、葉輪出口直徑D2：葉輪出口直徑D2的大小不但直接影響泵的揚(yáng)程，而且對(duì)泵的效率也有很大的影響，因?yàn)閴毫κ业乃p失大小直接與葉輪出口的絕對(duì)速度有關(guān)。為了減小壓水室的水力損失，應(yīng)當(dāng)在在滿足設(shè)計(jì)參數(shù)的條件下使葉輪出口的絕對(duì)速度最小，并以次來確定葉輪的出口Du=3=Du=3==0.023mn36001480=0.296m化工流程泵葉輪葉片一般作成等寬度葉片，主要考慮固體顆粒的通過性能，為了考慮固體顆粒堵塞流道和減輕磨損，所設(shè)計(jì)的化bkb………(12)型化工流程泵取大值。=0.2+(1-0.2)=1.13 33=36mm6、葉片進(jìn)口安放角1式中u1——計(jì)算點(diǎn)液體的圓周速度(m/s)Vu1——計(jì)算點(diǎn)液體絕對(duì)速度的圓周分量(m/s)Vm1——計(jì)算點(diǎn)液體的軸面速度(m/s)60=0=8.83m/s Vm1=Vm1=n0—容積效率，一般取0.9—0.95，這里取0.9N=0.863=1.698m/s=10o+15o7、葉片出口安放角2在確定葉片出口角時(shí)應(yīng)考慮泵的比轉(zhuǎn)數(shù)、對(duì)特性曲線形狀的要求以及流道的擴(kuò)散程度等。一般取2=20o—30o,取2=20o。8、葉片包角Q同比轉(zhuǎn)數(shù)的泵有不同的最佳值。由兩相流理論推導(dǎo)出的計(jì)算式在實(shí)踐中的效果良好，可以滿足泵的要求。Qo=式中r1——葉片出口直徑(mm)Qo=130o9、葉片厚度62 291=21.67o6=4sin280o6=4sin280o=11.87mm10、前、后蓋板的形狀和厚度葉輪的蓋板的磨損較為嚴(yán)重，尤其是后蓋板與葉片進(jìn)口邊相交mm蓋板的軸面為一個(gè)圓弧，可有效減小脫流，并減小渣漿對(duì)后蓋板的沖擊。葉輪入口后蓋板處的形狀對(duì)減小該處的磨損有明顯的影響。高硬度耐磨材料，葉輪入口后蓋板應(yīng)該有凸出的、由光滑圓弧形成的輪轂頭。11、葉片繪圖當(dāng)葉輪主要幾何尺寸確定后，即可進(jìn)行葉片繪型。葉片采用變角螺旋線型，其特點(diǎn)是數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單，葉片包角可自由選擇，并在任意包角下保持葉片角的均勻變化，便于優(yōu)化設(shè)計(jì)，其線型符合葉輪中固體的運(yùn)動(dòng)的軌跡，損失小，磨損均勻，是目前最新型的圓柱型葉片。其數(shù)學(xué)表達(dá)式：r=r1e9[k+tg1]r=57e9[-0.060.55k+0.4661]將包角六等分392=43.33o5o94=86.67o95=108.33o分別帶入公式得：mmmmr16mmr48mm根據(jù)以上的數(shù)據(jù)繪葉片投影如下：12、背葉片的設(shè)計(jì)：(1)背葉片的作用：背葉片可減小填料處的壓力，有利于填料密封，并可以減小泵的軸向力。(3)背葉片高度：通常為了保證泵的性能，將前端間隙調(diào)至最小，這樣，后背葉片與后蓋板的間隙增大，為了使后背葉片有較好的密封效果，其高度應(yīng)較前背葉片大，一般為前葉片的高度的兩片以上。背葉片出口附近的線速度及濃度較高，為了減小該處與對(duì)應(yīng)的前后護(hù)板處的磨損，背葉片出口附近有一定的傾斜度，傾斜范圍又葉輪半徑的到葉輪外圓，出口處背葉片的高度為總高度的到2。故后背葉片的高度：h1=(0.2—0.45)b2b2=36mm,取h1=10mm前背葉片的高度：h2=(0.5—0.35)h1(4)背葉片的形狀：設(shè)計(jì)采用楔形的平面形狀。(5)背葉片的寬度：背葉片的寬度取6mm。(6)背葉片的磨損：由于葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，背葉片的區(qū)域內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)大顆粒固體，但細(xì)小的顆粒濃度隨半徑增大而增加，所以背葉片的厚度由小半徑到大半徑遞增，背葉片的磨損比葉片磨損輕，可較薄，葉輪前端間隙磨損后，泄露量會(huì)增加，前背葉片區(qū)域也會(huì)出現(xiàn)大顆粒固體，加快背葉片的磨損，所以所設(shè)計(jì)前背葉片的厚度比厚背葉片的厚度大。(1)基圓直徑D3(2)進(jìn)口寬度b3：b3=(b2+61+62)+C1=(36+8+8+14)+20=86mmVV36009.92CC程泵取大值。(3)隔舌安放角的設(shè)計(jì)：隔舌不僅對(duì)泵的性能，而且對(duì)護(hù)套的抗磨性有顯著的影響。隔舌處的渣漿流速較高，渣漿腐蝕性能越強(qiáng)，隔舌距葉輪的距離因該越大，該距離越大，偏離最佳工況時(shí)葉輪承受的徑向力越小，泵的性能曲線越平坦，高效區(qū)越寬，泵的最佳效率越低，在最佳的效率點(diǎn)以下的范圍內(nèi)，隔舌間隙處環(huán)流量大，泵在小流量時(shí)，隔舌的磨損相當(dāng)嚴(yán)重，尤其是重型泵，隔舌頭部應(yīng)設(shè)計(jì)成圓弧狀，圓的半徑應(yīng)適當(dāng)，過小一則不抗磨，二則在變工況時(shí)易脫流，過大則效果不好，而且易遭受大顆粒的高速大沖角碰撞，同時(shí)產(chǎn)生較大的繞流速(4)渦室斷面面積FⅧ=F3f+F3s (1)采用等速度法，即渦室各個(gè)斷面的速度相等，可求出渦室中的速度：V3=Kv3………………(2)=13.1m/s =V32………………(3)V3f-V3s=uei…………………(4)聯(lián)立兩式V3f=9.92m/sV3s=8.55m/sF3f=F3f==FⅧ=F3f+F3s=1.810-3m2由于介質(zhì)從葉輪均勻流出，故斷面面積均勻變化。F1=FⅧ=1.57510-3F2=FⅧ=1.3510-3F3=FⅧ=1.12510-3F4=FⅧ=0.910-3F=FⅧ=0.67510-3F6=FⅧ=0.4510-3F7=FⅧ=0.22510-3在求得以上的數(shù)值后，就可以按螺旋形渦室的繪圖方法繪出平面圖和軸面圖，軸面圖個(gè)斷面根部可以根據(jù)結(jié)構(gòu)和工藝要求修圖。(5)螺旋形渦室的繪圖計(jì)算完以上的尺寸后，就可以繪制圖紙了，在繪型時(shí)，既要考慮計(jì)算時(shí)所選定的尺寸，又要考慮結(jié)構(gòu)安排的可能性。在繪型時(shí)可能由于結(jié)構(gòu)的需要而對(duì)尺寸做必要的修改。繪型具體步驟如下：1、在平面圖上畫出坐標(biāo)軸，并作基圓。3、做出軸面圖的寬度，并以此寬度作梯形，使等腰梯形面積大到40o,比轉(zhuǎn)數(shù)大，此角可取大些，反之，取得小些。低比轉(zhuǎn)數(shù)的泵4、按結(jié)構(gòu)和工藝要求，將梯形的四個(gè)角修圓，修圓后的梨形面積等于計(jì)算的FⅧ。5、在軸面上依次作出第Ⅶ、Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ斷面，方法同上，在作圖時(shí)應(yīng)使渦室各斷面的徑向高度和修圓的半徑有規(guī)律6、將各個(gè)斷面的徑向尺寸移到平面圖的相應(yīng)斷面上。7、將各斷面的頂點(diǎn)用圓弧光滑連接，然后逐點(diǎn)用圓弧光滑連接各斷面頂點(diǎn)，成為螺旋行渦室輪廓線。8、做泵舌安放角，此角與螺旋形渦室輪廓線的交點(diǎn)即為泵舌的9、作擴(kuò)散管部分。擴(kuò)散管應(yīng)具有適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散角，還有標(biāo)準(zhǔn)的吐出徑。擴(kuò)散管出口的中心線與渦室軸線的距離應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)選定，并使擴(kuò)散管與渦室螺旋線和泵舌光滑連接。擴(kuò)散管長(zhǎng)度取整數(shù)。螺旋形渦室斷面尺寸標(biāo)注法：(6)護(hù)套的設(shè)計(jì)加之有背葉片，也就決定了護(hù)套的進(jìn)口寬度較大。為了保證泵的性能，護(hù)套各過流斷面的面積應(yīng)適當(dāng)，另外，為了不使渣漿顆粒在護(hù)套外壁集中，該壁面應(yīng)為直線，綜上所述，護(hù)套各斷面形狀應(yīng)為矩2、護(hù)套的性能：護(hù)套的性能與葉輪的性能基本上確定了泵的性能，通常，葉輪所產(chǎn)生的揚(yáng)程隨渣漿濃度的增加而下降，護(hù)套的阻力隨濃度的增加而增加，尤其是重型泵。使得泵的性能發(fā)生變化，渣漿濃度越高，泵的揚(yáng)程越低，同時(shí)最佳的效率點(diǎn)向小流量移動(dòng)。為了保證泵的性能，隨著要求輸送濃度的增加，護(hù)套斷面的尺寸應(yīng)加大，以減小護(hù)套的流速和阻力，如果護(hù)套的寬度不變，需要加大徑向尺寸，加大量又所輸送的渣漿性質(zhì)定，渣漿的腐蝕性越強(qiáng)，徑向尺寸越大，反之越小。(7)護(hù)套與隔板的間隙護(hù)套與護(hù)板間隙處經(jīng)常受到渣漿的嚴(yán)重磨損，該間隙傾斜的角外，護(hù)板裝入護(hù)套后應(yīng)該有一定的伸出量，這樣自葉輪流出的渣漿不會(huì)直接沖刷間隙，就可以有效的降低間隙的磨損。(8)壁面的磨損化工流程泵輸送的介質(zhì)含有固體顆粒，因而磨損是化工流程泵面臨的主要問題之一，解決磨損問題的途徑有三條：一是選用適當(dāng)?shù)牟牧希窃诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)使得易磨損部件便于更損部位進(jìn)行加強(qiáng)；三是合理地進(jìn)行過流部件的水力設(shè)計(jì)。水泵中由于流體的機(jī)械作用而造成的磨損可以分為三類：一是流體中所含固體顆粒的沖擊造成的摩擦損傷，二是汽蝕損傷，三是損傷和腐蝕共同作用而造成的損摩擦損失常見于葉輪、渦室及管道的彎曲部分。Roco對(duì)輸送兩相流體的固體顆粒的磨損機(jī)理進(jìn)行了研究，提出了三種模型。一是固體顆粒以較大的角度與壁面強(qiáng)烈沖擊而造成的沖擊損傷，這種損傷在陶瓷等脆性材料中容易發(fā)生。二是由于流道壁面附近的許多固體顆粒的長(zhǎng)期反復(fù)沖擊而造成的疲勞損傷。三是固體顆粒比較小的角度沿壁面運(yùn)動(dòng)而造成的切削損傷，它容易發(fā)生在韌性較好的金屬磨損與固體顆粒的硬度有很大的關(guān)系，當(dāng)固體顆粒的硬度接近或超過壁面材料的硬度時(shí)，磨損急劇增加。當(dāng)液流的流速增加時(shí)，磨損也隨之增加，查有關(guān)資料介紹，沖擊損傷與流速的2~6方成正比，切削損傷于流速的2.3次方成正比。另外，液流中固體顆粒的含量增加時(shí)磨損也會(huì)增加。防止沖擊損傷可以采用韌性材料，而增加材料的硬度可以減小Cr具有腐蝕時(shí)可以采用不銹鋼，鎳合金，鈦合金等。在流道內(nèi)橡膠襯里也是經(jīng)常采用的方法。值得注意的是，陶瓷材料作為耐磨材料近年來獲得了廣應(yīng)用。在設(shè)計(jì)螺旋形泵時(shí)，通常認(rèn)為流體從葉輪均勻流出，并在渦室中做等速運(yùn)動(dòng)。因此，螺旋形渦室是在一定的設(shè)計(jì)流量下，為了配合一定的葉輪而設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)流量下，渦室可以基本上保證流體在葉輪的周圍做等速運(yùn)動(dòng)，因此葉輪周圍壓力大體上是均勻分布的，在葉輪上也不產(chǎn)生徑向力，葉輪和渦室是一致工作的。然而，當(dāng)造成葉輪和渦室協(xié)調(diào)工作的條件—流離發(fā)生變化時(shí)，即泵在大流量或者是大于小流量下工作時(shí)，葉輪和渦室協(xié)調(diào)的一致性就遭到破壞，在葉輪周圍流體流動(dòng)速度和壓力分布變得不均勻，便形成了作用在葉輪上的徑向力。在設(shè)計(jì)流量時(shí)，渦室內(nèi)的流體流動(dòng)速度和流體流出葉輪的速度基本是一致的，因此從葉輪流出的流體能平順地流入渦室，所以在葉輪周圍流體的流動(dòng)速度和壓力是分布均勻的，此時(shí)沒有徑向力，在小于設(shè)計(jì)流離時(shí)，渦室內(nèi)的流體流動(dòng)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(jì)流離時(shí)流體流出葉輪的速度不是減小，反而增加了，方向也發(fā)生了變化。一方面渦室里流動(dòng)的速度減慢，另一方面葉輪出口處流動(dòng)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，而是撞擊在渦室內(nèi)的流體上。撞擊的結(jié)果，使流出葉輪流體的流動(dòng)速度下降到渦室里的流動(dòng)速度，同時(shí)，把一部分動(dòng)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同樣的分析，也可以說明在大于設(shè)計(jì)流量時(shí)，渦室里流體壓力是不斷下降的。渦室里流體的壓力，對(duì)流出葉輪的流體其著阻礙作的，因此，葉輪周圍受流體流出的反沖力是不均勻的，這是形成徑向力的次要原因，這是伴隨壓力分布不均勻而產(chǎn)生的。在計(jì)算軸和軸承時(shí)，必須考慮作用在葉輪上徑向力，因?yàn)楸貌粫?huì)總是在設(shè)計(jì)流量下工作在起動(dòng)和停車時(shí)甚至要在流量下工作。渦殼式離心泵的葉輪上的徑向力，可以用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：P1-)HBD2式中P——作用在葉輪上的徑向力(公斤)Q——實(shí)際工作流量(m3/h)Qd——設(shè)計(jì)流量(m3/h)H——泵的揚(yáng)程(米)B——葉輪出口總寬度(包括前后蓋板)(米)D2——葉輪外徑(米)——液體重度(公斤/米3)如下：有時(shí)，徑向力會(huì)使軸產(chǎn)生較大的撓度，甚至使密封環(huán)、級(jí)間套和軸套產(chǎn)生研磨而損壞，同時(shí)，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)著的軸，徑向力是個(gè)交變載荷，會(huì)使軸因疲勞而破壞。因此，消除徑向力和減輕徑向力對(duì)軸的作用的十分必要的。將渦室分成兩個(gè)對(duì)稱的部分，既構(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(gè)渦室里的壓力分布仍是不均勻的，但由于兩個(gè)渦室相互對(duì)稱，作用在葉輪上的徑向力是互相平衡的。的70%，其作用范圍是相當(dāng)?shù)拇?，而且?yīng)用面較廣，既然泵在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著如此巨大的作用，那么保證泵的順暢運(yùn)行就顯得尤為重要了，但根據(jù)對(duì)離心泵的調(diào)查，離心泵故障停機(jī)檢修多半是由軸封失效和軸承損壞所至，而軸封和軸承壽命均與泵的軸向力的大小有密切的關(guān)系，因此，泵的軸向力的研究具有十分重要的價(jià)值，只有準(zhǔn)確的了解泵的軸向力的大小并掌握其變化規(guī)律，以致最終做到對(duì)軸向力大小的控制，才能恰當(dāng)?shù)倪x擇軸承和密封，使泵的運(yùn)行可靠性得以提高，從而減少泵的故障停機(jī)檢修，延長(zhǎng)泵的壽命，提高泵的利用率，這無疑具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。長(zhǎng)期以來，離心泵的軸向力一直是泵的行業(yè)內(nèi)人士十分關(guān)注的問題，然而人們對(duì)離心泵軸向力認(rèn)識(shí)的現(xiàn)狀正象一些專著中所指的于離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的軸向力的原因，認(rèn)識(shí)幾乎是一致的，但是按照不同的計(jì)算出的軸向力的值，有時(shí)還是相差很大的，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上實(shí)測(cè)的軸向力甚至比最大計(jì)算值還要大很多，由于軸向力對(duì)離心泵的設(shè)計(jì)和運(yùn)行質(zhì)量影響很大，因此，定量的了解軸向力的大小并盡可能的減小它，是一個(gè)十分重要的問題。分析泵內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)，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)的部門，如水輪機(jī)、航空、壓縮機(jī)以及其他學(xué)科的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)來看，液體運(yùn)動(dòng)的很多問題是很有趣的，但還沒有充分的理論分析，主要是目前的數(shù)學(xué)、流體力學(xué)發(fā)展還不是很充分。軸向力產(chǎn)生的原因是由于葉輪在液流內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，沿每個(gè)葉片的兩邊產(chǎn)生壓力差，所以，葉輪和液流產(chǎn)生力的相互作用。葉片對(duì)液流的壓力造成了液流的強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)及其移動(dòng)，增加了液流的壓力和速度，既增加了機(jī)械能。同時(shí)，液流對(duì)葉輪的前后蓋板以及暴露于液流中的轉(zhuǎn)子其他部分均會(huì)產(chǎn)生力的作用，泵腔中運(yùn)動(dòng)流體對(duì)轉(zhuǎn)子壓力分布的積分結(jié)果表現(xiàn)為對(duì)轉(zhuǎn)子的一個(gè)很大的作用力，此力消除了徑向分量，還有軸向分量。根據(jù)目前為止的研究，一致認(rèn)為產(chǎn)生的軸向力有幾個(gè)方面的原因，意識(shí)離心泵葉輪的前后蓋板受液體壓力作用于兩蓋板上的流體壓力以及作用于吸入口的流體壓力在軸向上不能平衡，造成軸向的分力，這個(gè)軸向的分力是軸向力的主要組成部分。二是由于液體流入葉輪吸入口及從葉輪出口流出，其速度大小及方向均不同，液體動(dòng)量的軸向分量發(fā)生了變化。根據(jù)動(dòng)量定理，在軸向作用了一個(gè)沖力，或稱為動(dòng)反力，這個(gè)作用在葉輪上的力也是軸向力的組成部分。對(duì)于懸臂式葉輪，由于吸入壓力與大氣壓力不同而引起軸向力，其方向視具體情況而定，對(duì)于立式離心泵，轉(zhuǎn)子的重量也是軸向力的組成部分。在大多數(shù)情況下，泵內(nèi)的軸向力值是比較大的。因此，必須設(shè)法平衡或者消除作用在葉輪上的軸向力，否則，它將使轉(zhuǎn)子竄動(dòng)甚至與固定零件接觸，造成零部件損壞，如果止推軸襯能可靠地受軸向推力，這將是最有效的解決方法。但由于軸向力通常較大，用止推軸襯來平衡就會(huì)使結(jié)構(gòu)復(fù)雜。所以，最好的辦法是用水力方法來平衡部分或者是全部軸向力。但是，按目前的觀點(diǎn)，只有在降低離心泵效率的情況下才能做到這一點(diǎn)。在單級(jí)離心泵內(nèi)，通常采用下述兩種方法之一來減小或者是消除軸向推力，第一種方法是在單吸葉輪后蓋板上也設(shè)密封環(huán)，這樣在葉輪背面形成一個(gè)平衡室，室內(nèi)壓力通過后蓋板上的平衡孔或者專用的回水管與葉輪入口壓力平衡，平衡孔總面積或卸荷管斷面應(yīng)比密封環(huán)間隙面積大四倍。采用卸荷管的方法在結(jié)構(gòu)上比采用平衡孔的方法要好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用平衡孔后流經(jīng)后蓋板上的平衡孔的液體流動(dòng)方向與葉輪入口處液流的方向相反，破壞了葉輪入口處的液流分布。著兩種方法都會(huì)增加容積損失。為了保證完全軸向力，還必須采取一定的措施。第二種法是在后蓋板上加背葉片，當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，用背葉片減小葉輪和泵體間腔室內(nèi)的壓力。很明顯，第一種方法會(huì)使泵的容積損失增加一倍，而在密封環(huán)磨損時(shí)，容積損失還要加大。第二種方法需要一定的附加功率，此附加功率并不隨時(shí)間變化，對(duì)輸送含有固體雜質(zhì)的流體的流體來說，這種方法比第一種方法更為經(jīng)濟(jì)而有效。采用背葉片平衡軸向力需要消耗一些功率，但是通常認(rèn)為這個(gè)功率值不會(huì)超過采用平衡孔所產(chǎn)生的泄露量而消耗的功率。該功率值與背葉片外徑的平方成正比，與背葉片的平均寬度成正比。因此，為了達(dá)到同樣的平衡，希望適當(dāng)?shù)販p小背葉片的外徑而增加其寬度，為了減小背葉片消耗的功率，計(jì)算中的背葉片的寬度可以事先給定。通過分析軸向力產(chǎn)生的原因及理論計(jì)算方法，闡明了要從理論上準(zhǔn)確計(jì)算離心泵的軸向力在目前還是可能的。現(xiàn)行的一些計(jì)算公式是在經(jīng)過適當(dāng)簡(jiǎn)化后得出的，雖然它們各自在不同側(cè)面突出了問題的主要方面，但均不能準(zhǔn)確的表達(dá)軸向力，只能對(duì)軸向力的大小做出大小的估計(jì)。用背葉片平衡軸向力的公式同樣是如此，也是建立在許多假設(shè)和經(jīng)驗(yàn)的公式上的，同樣不能精確的描述背葉片平衡軸向力的真實(shí)情況。因此只能用實(shí)驗(yàn)研究測(cè)量其準(zhǔn)確性。對(duì)于離心泵的零件，特別是對(duì)過流部件來說，耐汽蝕、沖刷化學(xué)腐蝕和電腐蝕也是十分重要的。因此要進(jìn)行校核，但由于泵的一些零部件形狀不規(guī)則用一般的材料力學(xué)的公式難以解決這些零部件的強(qiáng)度和剛度問題。在工作過程中，離心泵零件受外力的作用，使零件產(chǎn)生變形和破壞，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做強(qiáng)度。為了提高泵的使用性能和壽命，應(yīng)該盡量使這些尺寸大些，但另一方面，在實(shí)際中，又希望泵的零件盡可能的小，面的矛盾，合理的確定離心泵的零件的尺寸和材料，這樣既滿足要求，又可以合理的使用材料的。葉輪的強(qiáng)度可以分為葉輪蓋板的強(qiáng)度、葉片強(qiáng)度和輪轂強(qiáng)度的離心泵不斷的向高速化方向發(fā)展，當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速提高后，葉輪因離心力而產(chǎn)生的應(yīng)力也隨之提高，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過一定的數(shù)值后，就會(huì)導(dǎo)致葉輪的損壞。在計(jì)算的過程中可以把葉輪簡(jiǎn)化為一個(gè)圓盤(即將葉片對(duì)葉輪概板的影響忽略不計(jì))。計(jì)算分析表明，對(duì)于旋轉(zhuǎn)圓盤來說，圓周方向的應(yīng)力應(yīng)該是主要的，葉輪圓周方向的速度于圓周方向的應(yīng)力近似的滿足以下的關(guān)系：m2G=1042g式中m——葉輪材料的重度(MPa)，對(duì)于鑄鐵葉輪來說m=0.0088(MPa)；2——葉輪圓周速度(米/秒)s=66而許用應(yīng)力[G]=250~350，因此滿足條件，經(jīng)驗(yàn)表明鑄鐵葉輪單級(jí)揚(yáng)程可以如果葉輪的圓周速度沒有超過上述的范圍，則葉輪蓋板的厚度可有由結(jié)構(gòu)與工藝上的要求決定，懸臂式泵和多級(jí)泵的葉輪蓋板的厚度一般可以由下表選取，對(duì)于雙級(jí)泵的葉輪蓋板的厚度可以比表葉輪的直徑為300mm，考慮到化工流程泵的耐磨性，可取蓋板輪直徑(mm)100~180181~250251~5204567為了擴(kuò)大葉輪流道的有效過流面積，希望葉片越薄越好；但如果葉片選擇的過于薄，在鑄造上有一定的困難，而且從強(qiáng)度方面考慮，葉片也需要有一定的厚度。目前，鑄鐵的葉輪的最小葉片的厚以選擇的太厚，葉片太厚降低效率，惡化泵的汽蝕性能。大泵的葉片厚度要適當(dāng)?shù)募雍褚稽c(diǎn)，這樣對(duì)延長(zhǎng)泵的壽命有好處材料比轉(zhuǎn)數(shù)系數(shù)k673568葉片厚度，可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： S=kD2+1 =3.53mm所以選葉片的厚度符合強(qiáng)度要求對(duì)于一般離心泵，葉輪和軸是動(dòng)配合，大型鍋爐給水泵和熱油泵等產(chǎn)品，葉輪和軸是靜配合，為了使輪轂和軸的配合不松動(dòng)，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由離心力產(chǎn)生的變形應(yīng)小于軸和葉輪配合的最小公盈，在葉輪輪轂處有離心力所引起的應(yīng)力變形可近似地按照下面公式計(jì)算：D=DcDc——葉輪輪轂平均直徑(厘米),Dc=6cm 39.54=0.001839.54=0.0018mm常用的離心泵的泵體有渦室和中段兩種，耐磨離心式化工流程泵采用螺旋行渦室。下面介紹渦室的計(jì)算方法。渦室壁厚的計(jì)算方法：渦室是離心泵中較大的零件，并承受高壓液體作用。所以，渦室除了應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的工藝性以外，為了保證運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，還必須有足夠的剛度。在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)中，在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)中，雖然由于渦室的的強(qiáng)度夠了，但由于剛度不夠，在加工、實(shí)驗(yàn)、存放的過程中發(fā)生了變形，影響離心泵的運(yùn)行和裝目前，一般低壓和中壓泵的渦室均以鑄鐵制造，實(shí)踐表明，如象。所以，一般采用高強(qiáng)度鑄鐵、鑄鐵或者是合金剛鑄造。由于渦室的形狀不規(guī)則，很難的計(jì)算渦室的內(nèi)應(yīng)力，現(xiàn)推薦下式中S——渦室壁厚(厘米)GMPa鑄鐵的使用應(yīng)力100~150MPa，鑄鋼的許用應(yīng)力200~250MPa,比轉(zhuǎn)數(shù)小時(shí)取大值。Scq——渦室的當(dāng)量壁厚，可由下式計(jì)算：=30.9+0.42+7.2=38.52mS=Scq QH=6.5mm由于考慮渣槳泵的耐磨性，可以將渦室壁厚取為10mm.4.4.1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核軸的扭轉(zhuǎn)條件為：Mpa式中TT——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力(Mpa)T——軸所受的扭矩(Nm)WT——軸的抗扭截面系數(shù)(mm3)N——軸的轉(zhuǎn)速(r/min)P——軸傳遞的功率(Kw)d——計(jì)算截面處軸的直徑(mm)4.18Mpa<30Mpa,所以泵軸滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的要求。按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算在支點(diǎn)處對(duì)軸的水平力和豎直作用力的分析,平面力平衡FH2=FH1+Fr=29.4+15=44.4公斤在豎直平面內(nèi)有力矩平衡，可得方程：由平面力的平衡Fv1=Q+Fv2=15+14.2=29.2公斤QQ水平平面彎矩：2、做出扭矩圖：M=HvM2+M2M=Hv矩的加載情況及產(chǎn)生應(yīng)力的循環(huán)特性差異參數(shù)。T=43.7N?mMc1=M+(T)2=30.7NMc1=假設(shè)兩個(gè)軸襯的軸向力相同N確定危險(xiǎn)截面為兩個(gè)軸襯所在的位置有第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)式中F——軸向力(N)A橫截面積(m2)W——軸的抗彎截面系數(shù)，W=0.1d3(mm)2=5.3Mpa60MPac2=(+)2+()2=5.4Mpa60MPa4.4.4按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核計(jì)算安全系數(shù)：S=SST>ST S2+ST對(duì)于材料不夠均勻，計(jì)算精度較低時(shí)S=1.5~1.8;K——彎曲疲勞極限綜合影響系數(shù)40.3B圖4-2彎矩圖1313.1Nm圖4--3扭矩圖——零件的有效應(yīng)力集中系數(shù)，查得K c=2.06c——零件的尺寸系數(shù)則K=1.28Q——零件受循環(huán)彎曲應(yīng)力特性，對(duì)與碳鋼Q=0.1~0.2，計(jì)算得S=47.7T對(duì)于ST帶入上式計(jì)算得：KT=1.28式中T——試件循環(huán)切應(yīng)力時(shí)的材料的特性，T=0.5QT——剪切應(yīng)力副,T=1.7MpaT計(jì)算得：S=67.3T計(jì)算安全系數(shù)：S=SST=15>S=1.8T S2+ST所以滿足疲勞強(qiáng)度要求。件進(jìn)行校核軸的靜強(qiáng)度是根據(jù)軸上作用的最大的瞬間時(shí)載荷來校核，靜強(qiáng)度校核時(shí)強(qiáng)度的條件是：Ssc=SsScT>SsccT S2+ccTcScSs——按屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)，對(duì)于中等塑性材料，Ss=1.4~1.8S——只考慮彎曲時(shí)的安全系數(shù)sS——只考慮扭轉(zhuǎn)時(shí)的安全系數(shù)sT(0.55~0.62)sMmax,Tmax——軸的危險(xiǎn)截面上所承受的最大彎矩和最大扭矩(N?m)Fmax——軸的危險(xiǎn)截面所受的最大的軸向力(N)A——軸的危險(xiǎn)截面的面積(mm2)W,WT——分別為危險(xiǎn)截面的抗彎和抗扭截面系數(shù)在危險(xiǎn)截面處，計(jì)算得Ss=61.46，SsT=1.58Ssc=1.51>S=1.4,故滿足要求。軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角0來表示，階梯軸的轉(zhuǎn)角為：式中Ti——軸所受的扭矩(N?mm)Ti,li——分別代表階梯軸第i項(xiàng)所受的扭矩和長(zhǎng)度Q[Q]o/m式中[Q]——軸每米長(zhǎng)的允許扭轉(zhuǎn)角，一般為0.5~1o/m故軸的剛度滿足要求。式中M——軸所傳遞的扭矩(N?m)d——軸徑(cm)b——鍵的寬度(cm)l——鍵的長(zhǎng)度(cm)M=580<7200,所以鍵滿足剪切應(yīng)力的要求。應(yīng)力的計(jì)算擠壓可以按下式計(jì)算得：式中h—鍵高(mm)[p]——許用擠壓應(yīng)力(公斤/厘米2)，可取鑄鐵的許用擠壓M——鍵的傳遞扭矩(公斤?厘米)所以鍵滿足擠壓應(yīng)力要求。正確的設(shè)計(jì)過流部件和選用材料是保證泵達(dá)的性能和使用性命的重要條件。但是，如果泵其他零件不能正常工作，就是過流部件設(shè)計(jì)得再好，材料選用的再好，也不能保證泵的性能和壽命，經(jīng)驗(yàn)表明，泵在運(yùn)行中所產(chǎn)生的問題大部分是材料的選用問題以及主要零部件的選擇問題和精度問題。對(duì)耐腐蝕性泵運(yùn)行中的事故進(jìn)行分析表明，純屬泵性能方面的問題的僅占總事故的10.6%，其他都屬于材料的選用問題以及主要零部件的選用問題和制造精度問題。由此可見，正確的選用泵主要零部件是保證泵正常運(yùn)行的重要條件。對(duì)于離心式化工流程泵來說，過流部件占的數(shù)量畢竟還是比較少見的，而其他零件的數(shù)量還是比較多的。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，泵的品種越來越多，如果不努力提高離心泵零部件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化程度，就會(huì)使零部件的種類越來越多，批量相對(duì)的越來越小，這就造成了生產(chǎn)管理的混亂，限制了勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高，而且給使用和維護(hù)也帶來了很大的困難。因此，不斷的提高離心泵的零部件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化程度一直是泵行業(yè)的一項(xiàng)重要工作，現(xiàn)在，托架、支架填料環(huán)、填料套、軸承架、聯(lián)軸器等零件都有了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和系列標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的不斷提高。以F型的耐腐蝕性泵用一個(gè)托架。由于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的提高，改善了工廠了生產(chǎn)管理，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，有力的保證了水泵業(yè)的持續(xù)躍進(jìn)。因此，在設(shè)計(jì)離心泵時(shí)，應(yīng)盡可能按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選用通用標(biāo)準(zhǔn)零部件。在泵的所有零部件中，在運(yùn)轉(zhuǎn)中最容易發(fā)生的問題是軸封部件，軸承潤(rùn)滑部件和冷卻部件，如果對(duì)這些部件的選用不當(dāng)，輕者離心泵不能工作后者使離心泵燒毀，重者引起嚴(yán)重的事故(如易燃、高溫、高壓、高速泵所占泵的行業(yè)的比重逐年增大，經(jīng)驗(yàn)表明，泵的溫度越高，壓力越大，軸封，潤(rùn)滑和冷卻問題也顯得重要。軸封的作用主要是防止高壓液體從泵中漏出和防止空氣進(jìn)入泵內(nèi)，盡管軸封在離心泵中所占的位置并不大，但泵是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn)卻和軸封有密切的關(guān)系，如果軸封選用不當(dāng)，不但在運(yùn)轉(zhuǎn)中需要維修，泄露很多被輸送的液體，而且可能由于泄露出的易燃、易爆和有毒液體而引起火災(zāi)，爆炸和中毒事件，后果不堪設(shè)想，因此，必須合理選用軸封結(jié)構(gòu)才能保證離心泵的安全運(yùn)行。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(jī)械密封和浮動(dòng)環(huán)密封。在設(shè)計(jì)中，本人采用填料密封，填料密封是一般離心泵的常用的密封機(jī)構(gòu)，一般由填料套，填料環(huán)，填料，填料壓蓋，長(zhǎng)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(shí)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，露量較小甚至不準(zhǔn)漏出，所以不能采用填料密封。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25Mpa，最高溫度為400oC，設(shè)計(jì)時(shí)選用石墨浸透的石棉填料作為密封材料。式中d——軸或軸套直徑(mm)H=(5~7)SH=72mmh=(2~3)S4、壓入填料函體內(nèi)的填料壓蓋長(zhǎng)度b(mm)b=(0.5~1)S計(jì)算得b=6mm應(yīng)保證在填料函體內(nèi)裝滿填料時(shí)不需要加壓就能擰上螺母20~2530~3540~7580~100M6M8M10M12aa=(0.8~1)d＇式中d＇——填料壓蓋螺栓直徑SdDSdDaabhH裝填料時(shí)，填料接頭必須錯(cuò)開，一般交錯(cuò)120o。使水封失去作用。填料函體應(yīng)進(jìn)行冷卻，并采用水冷填料壓蓋。4、為保證填料函的密封性能，對(duì)填料函應(yīng)進(jìn)行水封，一般用自來水或從泵吐出口引水即可，如果輸送的是衣帽間高壓油品，則密封液體應(yīng)該用常溫中性密封油，每個(gè)填料函的密封油量一般為0.2~0.5米3時(shí)，密封油壓力應(yīng)比所在側(cè)填料函前的壓力高0.5~1.5公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。本次設(shè)計(jì)采用滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)是：軸承磨損小，軸或轉(zhuǎn)子不會(huì)因?yàn)檩S承的磨損而下沉很多；軸承間隙小，能保證軸的對(duì)中性；互換性好，維修方便；摩擦系數(shù)小，泵的起動(dòng)力矩?。惠S承才軸向尺寸?。蝗秉c(diǎn)是：負(fù)擔(dān)沖擊的能力差，在高速時(shí)有噪音；安裝要求精確；滾珠的工作能力隨滾珠分離圈線速度的增加而減少。總的來說，滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過缺點(diǎn)，所以逐漸在各種機(jī)器中廣泛采用。不承受軸向力或承受部分軸向力，轉(zhuǎn)速一般在2950滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑及軸承結(jié)構(gòu)滾動(dòng)軸承是否能正常工作與軸承潤(rùn)滑情況密切相關(guān)。一般說來，被輸送液體的溫度在80oC，轉(zhuǎn)速在2950轉(zhuǎn)/分以下的小型泵，可以用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。如果轉(zhuǎn)速較高，功率較大或被輸送液體的溫度超懸臂泵軸承部件可采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，也可以采用稀油潤(rùn)滑，油面應(yīng)保持在最下部的滾珠的中心附近。1、與內(nèi)圈一起旋轉(zhuǎn)的軸，一般采用過盈配合。安裝前，軸承應(yīng)oC不用任何特殊工具就能裝在軸上。好進(jìn)行淬火處理，以避免拆卸時(shí)將軸擦3、軸承內(nèi)圈應(yīng)靠在軸肩上，并用鎖緊螺母壓緊若軸肩支撐面太小(每邊不得小于1~2毫米)可增加墊圈，每邊的高度5~8毫米。4、與外圈配合的軸承體可采用過渡配合。5、軸承的壽命在很大的程度上取決于潤(rùn)滑油的質(zhì)量及安全油面軸承發(fā)熱，一般油室內(nèi)的油面不高于最下部的滾珠中心附近。6.1裝配時(shí)的注意事項(xiàng)裝配時(shí)用油煮預(yù)熱軸襯，溫度不允許超過100oc,軸襯內(nèi)圈必須緊靠軸肩，軸襯采用脂潤(rùn)滑時(shí)，注意在裝配時(shí)加入適量的軸襯潤(rùn)滑。軸襯采用稀油潤(rùn)滑時(shí)，托架箱內(nèi)加注的機(jī)油不應(yīng)超過油標(biāo)的水平刻度線(紅色)，機(jī)油6.2運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的注意事項(xiàng)擰緊全部地腳螺栓。2、用手盤車轉(zhuǎn)動(dòng)軸，軸應(yīng)能帶動(dòng)葉輪均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，無緊澀現(xiàn)象。3、檢查電機(jī)轉(zhuǎn)向，要保證泵按泵殼上所標(biāo)出的箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)，，以致造成泵的損壞。4、直聯(lián)或者采用調(diào)速型液力偶合器傳動(dòng)時(shí)，泵軸和電機(jī)軸應(yīng)精確對(duì)中，皮帶傳動(dòng)時(shí)，泵軸和電機(jī)軸應(yīng)平行，并調(diào)整槽輪位置，使進(jìn)出水管要有支架，以免將管路的小于管子內(nèi)徑，垂直輸送時(shí)應(yīng)加止回閥(水平輸送時(shí)有無均可)，在泵的進(jìn)水管處應(yīng)裝配一段可拆卸的短管，其長(zhǎng)度應(yīng)足以拆開泵殼和更換易損件，便于泵的檢修。6、泵高位布置時(shí)，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，法蘭連要嚴(yán)密，防止空氣進(jìn)入。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(shí)，則需通過油杯加潤(rùn)滑脂，潤(rùn)滑脂推薦用鈣鈉基潤(rùn)滑脂。當(dāng)填料箱上裝有常壓水冷卻水管管接頭時(shí)，應(yīng)接通水管引入常壓冷卻水。填料軸封時(shí)應(yīng)在起動(dòng)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，填料時(shí)耗費(fèi)功率，填料太松則液體泄露量太大。8、在可能的情況下，應(yīng)在泵輸送化工流程泵前用清水啟動(dòng)泵，打開進(jìn)水管閥門，開動(dòng)電動(dòng)機(jī)，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，待填料與軸跑合后再調(diào)節(jié)泄露量至規(guī)定值。9、在運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)定期檢查軸封水的壓力和流量，及時(shí)調(diào)節(jié)填料壓蓋或者更換填料。定期檢查軸承組件運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，開始時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)若軸襯發(fā)熱，則可停泵待軸襯冷卻后再次進(jìn)行運(yùn)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(rùn)滑油過量或者油中有雜質(zhì)引起的，軸襯潤(rùn)滑脂(潤(rùn)滑油)量要適當(dāng)、清潔，要定期添加。泵性能隨著葉輪與護(hù)板間隙的增大而發(fā)生變化，效率有所降低，故應(yīng)及時(shí)調(diào)整葉輪與前護(hù)板的間隙，以保持泵能在高效率的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)泵磨損到不能滿足系統(tǒng)需要鐘清水，以清洗流經(jīng)泵內(nèi)的渣漿，然后依次關(guān)閉閘門、泵及軸封水。6.3維護(hù)和保養(yǎng)背葉片在軸封時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查常壓冷卻水管中是否始終保持一定水量通過，采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑的應(yīng)定期往油杯注油，以潤(rùn)滑其停車密封的填料。填料軸封時(shí)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。為了保證泵的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須及時(shí)調(diào)整葉輪與前護(hù)板之間的間隙，使其保證在0.75~1.5mm之間，調(diào)節(jié)葉輪間隙時(shí)應(yīng)首先停泵，松開托架蓋上壓緊螺栓，對(duì)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(dòng)，同時(shí)手轉(zhuǎn)動(dòng)軸，使葉輪與前護(hù)板有摩擦為止，然后測(cè)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(cè)量軸承箱法蘭內(nèi)側(cè)面與托架法蘭平面的間隙b,b應(yīng)等于a+0.75~1.5mm,此時(shí)葉輪與前護(hù)板之間的間隙既在0.75~1.5mm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(dòng)前須重新檢查葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)6.3.3軸承組件在泵的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查軸承溫升及潤(rùn)滑油的情況，定期的添加潤(rùn)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離心泵是一個(gè)應(yīng)用范圍十分廣泛的泵，它是靠工作葉輪旋轉(zhuǎn)來抽送液體的，或使液體產(chǎn)生壓力。本次設(shè)計(jì)的離心式化工流程泵應(yīng)用于電力、冶金、礦山、煤炭、化工等行業(yè)輸送腐蝕性或腐蝕性渣漿，并采用背葉片及填料密封，泵軸懸臂短，剛性好，可以在惡劣的工況下不會(huì)產(chǎn)生彎曲和振動(dòng)，軸承可以承受泵的較大的軸向載荷，并且設(shè)計(jì)的托架便于安裝和運(yùn)送，同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)件較多，有利于降萬元左右，若在計(jì)入運(yùn)輸費(fèi)等，會(huì)有更好的經(jīng)濟(jì)效益。本次設(shè)計(jì)的化工流程泵結(jié)構(gòu)合理，拆裝方便，在小規(guī)模的工廠中如果采用所設(shè)計(jì)的化工流程泵，具有噪聲低、密封性好的特點(diǎn)。密封性好可以減少泄露，可以減少因打掃廠房環(huán)境所需要的人力和物力，同時(shí)葉輪采用合理的耐磨材料，避免了在使用過程中由于輸送液體具有腐蝕性而損壞葉輪，提高了葉輪的使用壽命，降低了成本，并且在設(shè)計(jì)的過程中，考慮到運(yùn)輸?shù)倪^程的方便，設(shè)計(jì)的托架便于拆卸，可以減少運(yùn)輸?shù)南模瑫r(shí)所設(shè)計(jì)的的化工流程泵占地面積小，對(duì)于小規(guī)模的廠房來說是一個(gè)非常好多產(chǎn)品，通過計(jì)算上面的這些優(yōu)點(diǎn)一年就可以減少1萬元左右，經(jīng)過幾年的使用可以創(chuàng)造出相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)所設(shè)計(jì)的化工流程泵也有相當(dāng)好的社會(huì)效益，從工作環(huán)境的條件來說，減小噪音可以提供一個(gè)優(yōu)良的工作環(huán)境，可以提高工人的工作效率，同時(shí)泄露小，可以減小對(duì)環(huán)境的污染，創(chuàng)造出良好境效益。結(jié)論本次設(shè)計(jì)的為高效節(jié)能型、單級(jí)、單吸、臥式、懸臂、雙泵殼離心式化工流程泵，適用于電力、冶金等行業(yè)輸送含有固體顆粒的磨蝕性或腐蝕性漿體，泵體采用內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)，泵殼為垂直中開式結(jié)構(gòu)，用螺栓連接，離心泵內(nèi)流場(chǎng)對(duì)磨損起關(guān)鍵作用，特別是葉輪出口附近的射流—尾流結(jié)構(gòu)是離心泵內(nèi)的局部磨損的重要原因。泵軸懸臂短，剛性好，可以在惡劣的工況下不會(huì)產(chǎn)生彎曲和振動(dòng)，軸承可以承受泵的較大的軸向載荷，并且設(shè)計(jì)的托架便于安裝和運(yùn)送。過流部件(葉輪、蝸殼、前護(hù)板、后護(hù)板、軸套、背葉片)采用耐磨材料制造，泵殼與托架用螺栓聯(lián)接，泵的出水口位置可根帶有背葉片，以減少泄露提高使用壽命，葉輪與軸采用螺紋連接牢固可靠，護(hù)板與蝸殼的密封采用o型密封圈，方便可靠，所設(shè)計(jì)泵具有效率高、使用壽命長(zhǎng)、重量輕、震動(dòng)小、噪聲低的特點(diǎn)。版社，1982：12—142關(guān)開元.用計(jì)算機(jī)處理離心泵性能測(cè)試數(shù)據(jù)的方法和步驟.水泵技術(shù).1986,9(6):10-123任仲岳.電機(jī)電工微機(jī)測(cè)試.上海交通大學(xué)出版社，1986拒與熱力學(xué)準(zhǔn)則，機(jī)械工業(yè)出版社，19785王經(jīng)國(guó).提高離心泵抗汽蝕性能的有效途徑.機(jī)械工業(yè)出版社，6徐朗.螺旋離心泵的內(nèi)部流動(dòng)和性能研究.江蘇工學(xué)院博士論文.1990:3-67查森.離心式和軸流式水泵.機(jī)械工業(yè)出版社，19618劉湘文.離心式泥泵系數(shù)設(shè)計(jì)法.水泵技術(shù)，1982，1：47—499黃黔生.離心式泥泵葉輪的改進(jìn).水電部第十三工程局，198310何希杰.離心式泥漿泵的基本原理與設(shè)計(jì)方法.雜質(zhì)泵及管道水力輸送學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.1989：10—2111蔡保元.離心泵的“兩相流”理論及其設(shè)計(jì)理論.科學(xué)通報(bào).1983：490—49812許洪元.離心式化工流程泵的設(shè)計(jì)理論研究和應(yīng)用.水力發(fā)電學(xué)報(bào).1998：70—8513吳玉林.雜質(zhì)泵葉輪中固體顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究.清華大學(xué)學(xué)報(bào).1992,32(5)：50—6014羅先武.氧化鋁流程泵的高效設(shè)計(jì)和抗磨設(shè)計(jì)分析對(duì)比.流體機(jī)械，1998,26(10)：18—2115郭中興.我國(guó)水力機(jī)械抗泥沙磨損的實(shí)驗(yàn)研究.水機(jī)腐蝕，1993：17林福嚴(yán).磨損理論與抗磨設(shè)計(jì).科學(xué)出版社，199318高志強(qiáng).離心泵內(nèi)葉輪的固體顆粒運(yùn)行規(guī)律研究.清華大學(xué)碩士學(xué)位論文,199219白文雄.離心砂泵的設(shè)計(jì)與實(shí)踐.石油機(jī)械，1995，23(1)：20姜培正.液固兩相流泵設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題.西安交大情報(bào)室，1998金工業(yè)出版社，198222張愛習(xí).離心式雜質(zhì)泵的性能及水力設(shè)計(jì).河北機(jī)械，199224陳次昌.兩相流泵的理論與設(shè)計(jì).兵器工業(yè)出版社，1994：不堵塞泵的設(shè)計(jì)方法.航出版社，1955：400—42826TurtonRK.PrinciplesofTurbomachinery,LONDON.E＆F.N.SPON,1984:88—9027MitsunoriTakadaetal.DevelopmentofNewSewagePumpswithHighEfficiency.TechnicalRewiew,February,1984:20—3628Herbichandvallcatince.Char.CharacteristicsofamodeldredgepumpLehighUniversityReport,196129XuHongYuan.VelocityRatioTheoryandDesignPrinciplesonSolid—LiquidPump.IntConfonPumpandsystem,1992:50030V.Vasiliev.OnEvaluationofWearofCentrifugalPumpPartsinHdra—abrasiveMixtures.Istconf.onHydraulicTransportofsolidsinPipess,1970固液兩相流離心泵磨損機(jī)理和葉輪的設(shè)計(jì)目前固液兩相流離心泵廣泛應(yīng)用于江、河、湖泊的開挖、清於，疏浚等水利工程。98年的特大洪水使全國(guó)各地都把興修水利當(dāng)作一件大事來抓，而江河湖泊的清於疏浚被大家公認(rèn)為最有效的措施之由于江河湖泊的水流中含有大量泥沙，在實(shí)際應(yīng)用中，固液兩相流離心泵的過流部件都存在嚴(yán)重的磨損，嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運(yùn)行和安全生產(chǎn)。本文根據(jù)對(duì)離心泵磨損的研究，認(rèn)為顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度及分布與泵內(nèi)流場(chǎng)有很大關(guān)系，而這些因素極大地影響了離心泵的磨損，因此有必要深入研究固液兩相流離心泵內(nèi)流場(chǎng)對(duì)磨響。2專題正文2.1離心泵磨損情況分析葉輪是固液兩相流離心泵內(nèi)磨損最嚴(yán)重的零件，而葉輪出口處又是葉輪中磨損最嚴(yán)重位置之一，磨損后的出口端部極薄，呈鋸齒狀。葉片工作面與后蓋板相交棱角處有很深的條形溝紋，這種條形溝在葉片工作面的不同部位深度和寬度不同，一般在葉輪出口附近最深，甚至有可能使葉片或后蓋板洞穿。葉片非工作面上有凹凸不平的麻坑，但相對(duì)工作面磨痕較淺。葉片入口附近有帶形凹坑，個(gè)別凹坑很深甚至使后蓋板洞穿而導(dǎo)致葉輪失效。葉輪前后蓋板內(nèi)表幾年來，國(guó)內(nèi)外多名學(xué)者進(jìn)行了離心泵葉輪磨損進(jìn)行了研究但他們基本上都是通過對(duì)固體顆粒在葉輪中的運(yùn)動(dòng)軌跡的分析和用數(shù)值分析的方法來研究葉輪的磨損。2.2磨損機(jī)理現(xiàn)代的流場(chǎng)分析與流動(dòng)測(cè)試研究表明離心葉輪流道內(nèi)的流動(dòng)基本上是由相對(duì)速度較小的尾流區(qū)和近似于無粘性的射流區(qū)所組成工作面上，尾流區(qū)愈寬，射流尾流之間的剪層愈薄，兩者之間的速度梯度愈大，意味著射流尾流結(jié)構(gòu)愈強(qiáng)，葉輪內(nèi)的損失也就愈大。尾流的形成與發(fā)展是邊界層的發(fā)展、二次流的發(fā)展、流動(dòng)分離和分層效應(yīng)等因素相互影響相互促進(jìn)而形成的。簡(jiǎn)而言之，就是由于葉輪流道內(nèi)的液流受到葉片作功作用不均勻，靠近葉片工作面強(qiáng)而靠近非工作面弱，在逆向壓力梯度作用下，靠近出口處非工作面的邊界層容易產(chǎn)生分離，使液流在邊界層附近產(chǎn)生回流和脫流，形成尾流區(qū)。相對(duì)流線方向的旋渦是由兩個(gè)因素產(chǎn)生：流線曲率和旋轉(zhuǎn)角速Ri<0，而對(duì)非工作面上的邊界層，Ri>0，也即工作面上的邊界層是不穩(wěn)定的，而非工作面上的邊界層是穩(wěn)定的。由于受到葉輪流道內(nèi)的二次流的影響，工作面不穩(wěn)定邊界層里的低能微團(tuán)就會(huì)通過前、后蓋板進(jìn)入非工作面上的邊界層，致使非工作面的邊界層越來越厚，而工作面上的邊界層則很薄，邊界層里的液流速度較低，而邊界層外主流的液流速度較高，這樣就形成了如圖2所示的尾流射流結(jié)葉輪中的損失集中在尾流區(qū)，其間只有葉輪通道總流量的一小部分流體穿過。在尾流區(qū)與射流區(qū)之間，存在著具有一定速度梯度哥氏力及流線曲率的存在，射流尾流不可混摻。尾流區(qū)的存在是真實(shí)流動(dòng)效應(yīng)的綜合反映，它不僅影響葉輪的效率，而且將大大增加蝸殼內(nèi)的流動(dòng)損失。在徑向與前向葉輪中尤其明顯，而低比轉(zhuǎn)速離心泵的葉輪就是徑向葉輪。射流尾流水力結(jié)構(gòu)一方面消耗了很大的能量，致使揚(yáng)程和效率下降，另一方面使葉片工作面和后蓋板內(nèi)壁的磨損加劇，尤其在靠近葉輪出口兩者的交接處，磨損十分劇烈，常導(dǎo)致固液兩相流離心泵的局部磨損失效。離心泵葉輪一般葉片數(shù)較少，不能假定速度沿通道方向線性分布，如葉片上的載荷較大，即使考慮了粘性的影響，從總體上講吸力邊與壓力邊的速度差也會(huì)較大，從而導(dǎo)致通道法向方向上速度梯度較大。葉片數(shù)減少時(shí)，如葉形變化不大，則相對(duì)速度變化不大，若不減小通道寬度，速度梯度的增加分層效應(yīng)增加，因此葉輪葉片的包角應(yīng)加大，即采用大后彎式，以減小通道寬度，增加相對(duì)速度。分層效應(yīng)與葉片的吸力邊、壓力邊的速度差有關(guān)，即與葉片上的載荷有關(guān)。欲減小分層效應(yīng)必須減小葉片上的載荷。為了減小流道的磨阻損失及提高抗空蝕性能等因素，經(jīng)常適當(dāng)?shù)販p少葉片數(shù)，但葉片數(shù)減少后，將使葉片上的載荷增加，從而使分層效應(yīng)增加。為了減少分層效應(yīng)，必須加長(zhǎng)流道以減少葉片單位長(zhǎng)度上的載荷，因此葉片數(shù)較少的葉輪，其葉型總是取大后彎的形式，一般葉片數(shù)過分加長(zhǎng)流道將增加流道的壁面磨擦損失，反而不利于效率的提高。對(duì)于定常運(yùn)動(dòng)的顆粒運(yùn)動(dòng)受力分析可知，在每一顆粒軌跡線上只有一個(gè)特定的運(yùn)動(dòng)速度能滿足平衡方程。相對(duì)于平衡軌跡上的顆粒速度過大或不足都將引起附加的哥氏力與離心力的指向，比平衡流動(dòng)所要求慢的顆粒，傾向于移向吸力邊，比平衡流動(dòng)所要求的速度快的顆粒傾向于移向壓力邊，這就是所謂的顆粒運(yùn)動(dòng)的分層效應(yīng)。因此對(duì)固液兩相流泵，除了考慮液相的分層效應(yīng)，還應(yīng)考慮固相的應(yīng)。從實(shí)際流場(chǎng)來看，固體顆粒有趨向于葉片工作面的趨勢(shì)，只是對(duì)于質(zhì)量(密度及粒徑)的影響不同，趨向的速度和位置不同。而質(zhì)量的影響與流場(chǎng)有關(guān)，如果射流尾流結(jié)構(gòu)強(qiáng)，則流場(chǎng)對(duì)顆粒質(zhì)量的影響將較大，當(dāng)設(shè)計(jì)較合理，射流尾流結(jié)構(gòu)弱時(shí)，流場(chǎng)對(duì)顆粒質(zhì)量的影響將較小。顯然，從泵實(shí)際流場(chǎng)分析可知，射流尾流結(jié)構(gòu)對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡具有決定性影響，從而影響泵的磨損。同時(shí)實(shí)際流場(chǎng)分析也很好地解決了上述不同觀點(diǎn)之間的矛盾。觀點(diǎn)1的理論分析沒有考慮到S液體速度場(chǎng)，沒有考慮到射流尾流結(jié)構(gòu)，因此得到的結(jié)果有一定的局限性。但觀點(diǎn)1的試驗(yàn)正是采用小出口角、少葉片數(shù)等有利減弱射2的試驗(yàn)采用大出口角、多葉片數(shù)的葉輪，因此其射流尾流結(jié)構(gòu)較強(qiáng)，對(duì)較大質(zhì)量的固體顆粒，在進(jìn)入葉輪的初期受流*的后期受射流尾流結(jié)構(gòu)的影響較大，將越來越趨近工作面。2.3設(shè)計(jì)方法固液兩相流離心泵的主要問題是磨損，效率次之。為了提高泵的抗磨性，除考慮材料外，還應(yīng)從實(shí)際流場(chǎng)出發(fā)，對(duì)葉輪進(jìn)行合理設(shè)計(jì)等。固液兩相流離心泵內(nèi)的磨損主要有兩種類型：切削磨損和疲勞磨損。對(duì)切削磨損要求材料硬度高，對(duì)疲勞磨損則要求材料韌性好，因此理想的耐磨材料應(yīng)該是同時(shí)具有很高的硬度和韌性，但Cr5Mo3，這種材料能滿足輸送介質(zhì)要求。2.3.1葉片出口角葉片出口角對(duì)泵的性能影響很大，它不但影響揚(yáng)程，而且對(duì)性w據(jù)顆粒在葉輪中的運(yùn)動(dòng)軌跡分析可知：粒徑大時(shí)，它在葉輪流道內(nèi)流動(dòng)的曲率較大，和葉片工作面接觸相對(duì)較少，出口角可較大，取25°。為了減弱射流尾流結(jié)構(gòu)，固液兩相流泵亦采用較小的葉片出口角，這樣在較少葉片數(shù)時(shí)可得到較高的揚(yáng)程和穩(wěn)定性，并可盡量減少顆粒碰撞葉片工作面。同時(shí)減少β2可使進(jìn)入壓出室的流體流動(dòng)速度減小，對(duì)降低壓出室水力損失及壓出室的磨損均是有利的。2.3.2葉片數(shù)固液兩相流泵大都采用較少的葉片以減少磨損，一般Z=4~7.葉片出口角和葉片數(shù)都對(duì)泵性能有很大影響，兩者之間有密切聯(lián)系。以前為達(dá)到較高揚(yáng)程一般采用多葉片數(shù)大出口角，這對(duì)固液兩相流泵是很不利的。理論和試驗(yàn)都表明，少葉片數(shù)和小出口角更適合。較少葉片數(shù)可減輕葉輪進(jìn)出口排擠現(xiàn)象，也有利于克服性能曲線的2.3.3葉片進(jìn)口角度考慮磨損和防堵塞,一般葉片進(jìn)口邊的厚度取稍厚。對(duì)于細(xì)顆粒,β1=18°~25°；對(duì)于輸送磨蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)，β1=30°~40°。1)離心泵內(nèi)流場(chǎng)對(duì)磨損起關(guān)鍵作用，特別是葉輪出口附近的射流—尾流結(jié)構(gòu)是離心泵內(nèi)的局部磨損的重要原因。2)固體顆粒都有趨向于葉輪工作面的趨勢(shì)，采用小葉片出口角1朱金曦.葉輪內(nèi)固體顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡的分析計(jì)算.水泵技術(shù).1998:2趙振海.管道內(nèi)固液混合物運(yùn)動(dòng)的基本方程.水泵技術(shù).1992:3許洪元.關(guān)于泵輪中顆粒運(yùn)動(dòng)的研究.水泵技術(shù).1994:(5)理論基礎(chǔ).杭州：浙江大學(xué)出版社，19875許洪元.心泵葉輪磨損規(guī)律研究.中國(guó)工程熱物理學(xué)會(huì)流體機(jī)械學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.1997:(11)民等.經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)化工流程泵嗅.水泵技術(shù)，1996:(1)第十屆美國(guó)水射流研討會(huì)水射流沖擊作用下物料的建模分析ZGuo*與M.Ramulu**M.G.Jenkins*波士頓西北科技合作中心Redmond,WA美國(guó)大學(xué)機(jī)械工程部SeattleWA通過有限元分析和實(shí)驗(yàn)的測(cè)量方法與干涉測(cè)量法建立數(shù)學(xué)模型從而研究磨料水射流鉆孔技術(shù)，有限元分析的精確性可以通過與實(shí)酯和陶器類樣本受集中的靜載荷進(jìn)行研究，從而得出二者的一定聯(lián)系，同樣可以和鍍瓷的材料進(jìn)行比較，我們可以發(fā)現(xiàn)有限元模型可以反映出在靜載荷下實(shí)際的負(fù)載狀態(tài)。在數(shù)字化和實(shí)驗(yàn)的技術(shù)相結(jié)合的條件下推定待測(cè)的物質(zhì)與磨料水射流鉆孔時(shí)的漿柱之間的聯(lián)系而得出結(jié)論。關(guān)鍵詞：莫爾干涉測(cè)量法，有限元建模分析，靜載荷磨料水射流加工應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)已有十五年的歷史了，它廣泛應(yīng)用于切割，鉆孔，尤其是對(duì)堅(jiān)硬物料的切割。然而，磨料水射流切割技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜，我們對(duì)這方面的了解比較困難。我們只有在理想的狀況下將力學(xué)與水射流技術(shù)聯(lián)系起來應(yīng)用在加工工藝過程的研究中才能被應(yīng)用在更為廣泛的經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中。解決問題的一種方法是利用數(shù)字模擬的分析方法(Kobayashi,1987),這種方法是被用來研究脆性金屬受到磨料水射流穿透作用下的受力狀態(tài)(Guo,1998)。Ramulu(1993)利用光測(cè)彈性學(xué)來分析透明材料從而研究水射流力學(xué)和磨料水射流加工。一種光學(xué)實(shí)驗(yàn)的測(cè)量法，干涉測(cè)量法，被用來研究陶瓷等易碎材料在水射流沖擊作用下表面的變化。對(duì)樣本在受力狀態(tài)下進(jìn)行有限元分析，并利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)照，二者吻合。這就足有力的證明了實(shí)驗(yàn)與有限元分析的可靠性。這項(xiàng)研究的目的是利用光波干涉來測(cè)定水射流作用下物體表面的張力，從而建立有限元模型來分析沖擊的過程。實(shí)驗(yàn)?zāi)M和有限元模型的建立通過分析易碎材料受集中力進(jìn)行校核。2、光學(xué)實(shí)驗(yàn)的建立和過程磨料水射流系統(tǒng)的研究由高壓泵，多個(gè)噴嘴，捕捉單元，還有提供磨料的漏斗。在磨料水射流的噴嘴處有一個(gè)直徑0.3毫米的孔用來測(cè)量陶瓷等脆性材料的靜負(fù)荷，光波干涉實(shí)驗(yàn)裝置由許多部分組成，有微感應(yīng)儀器，還有用來產(chǎn)生和測(cè)量光波條紋的電子設(shè)備等。測(cè)試的樣本為塊除有高壓水射流裝置外，還有一個(gè)靜載荷的測(cè)量裝置來計(jì)算區(qū)域的變化趨勢(shì)。光學(xué)測(cè)量裝置如圖1所示，樣本表面的靜載荷是由直徑為2毫米鋸齒狀的物體加載的。將標(biāo)準(zhǔn)校核好的砝碼放在由塑料組成的滑移托架上，作用在樣本上的全部靜載荷通過安放在滑移托架中間的測(cè)壓元件來測(cè)量的。由于這是一個(gè)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，所以只需要一個(gè)攝象機(jī)就能夠完成拍攝光波條紋的任務(wù)。當(dāng)u區(qū)域范圍內(nèi)的光波條紋被記錄時(shí)，v區(qū)域范圍就是封閉的，反之亦然。靜載荷裝置bc表示。全部的載荷數(shù)值可以有測(cè)壓元件很快地讀出來，如圖d所示。接下可以被拍攝記錄下來的。靜載荷由零開始慢慢的增加作用在滑移托uva、用來測(cè)定樣本在靜載荷狀態(tài)下變化的光學(xué)儀器b、靜載荷裝置c、測(cè)壓元