双吸离心油泵的结构及其机械密封的设计.doc

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1、毕业设计（论文）说明书目录第一章 引言11.1 离心泵的发展前景11.2 各种离心泵的的工作环境1第二章 泵的结构设计32.1估算泵的效率32.2轴功率和原动机功率42.3 泵汽蚀余量的计算方法42.4 泵的基本参数的确定52.4.1确定泵的进口直径52.4.2 确定泵的出口直径62.4.3泵转速的确定62.5 叶轮结构设计及主要尺寸计算72.5.1叶轮的材料选择72.5.2 叶轮结构型式的确定82.5.3叶轮轮毂直径的计算82.5.4 叶轮进口直径的计算92.5.5 叶轮外径的计算102.5.6 叶轮出口宽度的计算102.5.7 叶片数的计算和选择112.5.8精算叶轮外径122.5.9 叶

2、轮进口速度122.5.10 叶轮出口速度142.5.11 叶轮强度计算142.6 轴的设计计算172.6.1 扭矩的计算172.6.2 根据扭矩计算泵轴直径的计算182.6.3 画出轴的受力简图如图5.3所示182.6.4 轴的强度计算182.6.5 轴的弯矩图212.7 壳体壁厚计算212.8 压出室和吸入室的水力设计222.8.1 压出室的水力设计222.8.2 涡形体的各断面面积222.8.3 舌角的计算242.8.4 涡室进口宽度242.8.5 基圆直径252.9 吸入室的选择252.9.1 吸入室的作用252.9.2 吸入室的分类25第三章 泵的轴封设计计算263.1 常用的轴封结构

3、及其特点263.1.1常用的轴封结构263.1.2 轴封结构的特点263.2机械密封的概念组成及其工作原理273.2.1 机械密封的基本概念：273.2.2机械密封的组成：273.3 机械密封的计算273.3.1端面比压的计算和弹簧比压的选择273.3.2 机械密封摩擦功率283.3.3 机械密封型号的选择293.3.4 机械密封的材料选择例表3-3.130致谢31参考文献32英语翻译33中文翻译41第一章 引言1.1 离心泵的发展前景泵在国内是应用相当广泛的能用机械产品，不管是农业机械，还是工业机械，应用都很普通。正是因为泵的应用范围很广，所以中国每年泵类产品的产值在400亿以下，其中全国发

4、电量的20%-25%都要消耗在泵类产品上，全国泵类企业已达6000 家以上。 随着科学技术的发展，人民生活水平的提高，农村工业化，农业生产机械化越来越普遍，越来越多的泵类产品将大批量拥入农村市场。随着泵业企业的增多，竞争力 越来越大，将来泵类产品的高科技技术，优秀的售后服务将成为最有力的竞争手段。做好泵类企业的广告宣传，充分利用可利用的一切资源，特别是网络资源，让更多的用户了解自己的产 品，让更多的人有机会接触自己的产品，泵类行业的前景发展还是一片光明的。1.2 各种离心泵的的工作环境 泵是把原动机的机械能转换成液体能量的机器。泵用来增加液体的位能、压能、动能.原动机通过泵轴带动叶轮旋转,对液

5、体做功,使其能量增加,从而使需要数量的液体,由吸水池经泵的过流部件输送到要求的高度或要求压力的地方。离心泵的主要工作性能参数有流量Q,扬程H,转速 n, 功率P,效率,汽蚀余量等. 泵的结构型式有很多，例如单吸单级泵，两极悬臂泵，双吸单级泵，分段式多级泵，涡壳式多级泵深井泵，潜水电泵等。单吸单级泵的用途很多一般流量在扬程在范围内都用这种泵。轴封机构可以采用机械密封，也可以采用填料密封和浮动密封。两级悬臂泵用于单级悬臂泵不满足要求，而采用多级泵的级数又较少时。这种泵的扬程范围为流量为。分段式多吸泵实际上等于将几个叶轮装在一根轴上，串联的工作所以其扬程一般较高。它的流量一般在，扬程在范围内。采用螺

6、旋形压出室的泵叫做涡壳式多级泵。这种泵一般用与流量较大扬程较高的城市供水，矿山排水和输油管线等，这种泵的扬程范围为，流量为如果要把深井的水提到地上来，一般采用深井泵。其使用电机一般为立式电机。其井径一般在范围内，泵的流量为，扬程为。双吸单级泵在 工业和农业各部门使用也较广，它实际上是等于将两个相同的叶轮背靠背的装在一根轴上并联的工作，这种泵不但流量较大，而且能平衡轴向力，其流量在，扬程在范围内。轴封机构可用机械密封，填料密封等，一般用机械密封。而且它能提高泵的总效率。 泵在国内是应用相当广泛的能用机械产品，不管是农业机械，还是工业机械，应用都很普遍。基本用途主要用来输送液体，包括水，油，乳化液

7、液态金属等，也可以输送液体、气体混合物。 本课题要采用流量为，扬程为， 的主要参数同时要使泵有较高的效率，综和比较各种泵的使用环境和流量扬程范围选用单级双吸式离心泵。 第二章 泵的结构设计2.1估算泵的效率1.水力效率 水力效率按下式计算式中：泵流量（m3/s）双吸泵取 泵的转速（r/min）2.容积效率 容积效率可按下式计算该容积效率为只考虑叶轮前密封环的泄漏的值,对于有平衡孔、级间泄漏和平衡盘泄漏的情况,容积效率还要相应降低。则 3.机械效率泵的总效率 泵的理论扬程 泵的理论流量 2.2轴功率和原动机功率泵的轴功率原动机功率式中: 余量系数 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 表7-10取=

8、1.1(原动机为电动机)传动效率 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 表7-11取(直联)所以选择45Kw的电动机可满足要求,查【机械零件手册吴宗泽主编】选择电动机的型号为Y225-22.3 泵汽蚀余量的计算方法汽蚀余量对于泵的设计、试验和使用都是十分重要的汽蚀基本参数。设计泵时根据对汽蚀性能的要求设计泵,如果给定了具体的使用条件,则设计泵的汽蚀余量必须小于按使用条件确定的装置汽蚀余量。欲提高泵的汽蚀性能,应尽量减小。装置汽蚀余量又叫有效的汽蚀余量。泵汽蚀余量又叫必需的汽蚀余量,是规定泵要达到的。汽蚀余量必需满足如下关系:泵汽蚀余量的计算: 式中: 托马汽蚀系数； 泵最高效率点下的泵单级扬程； 最

9、高效率点下的泵汽蚀余量。根据【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】 查图4-7取=0.035所以2.4 泵的基本参数的确定2.4.1确定泵的进口直径泵进口直径也叫泵吸入口径,是指泵吸入法兰处管的内径.吸入口主要取决于流速。泵的进口流速一般为3m/s左右，从制造经济行考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵体积，提高过流能力。从提高抗汽蚀性能考虑，应取较大的进口直径，以减小流速。常用的泵吸入口径，流量和流速的关系如图所示。对抗汽蚀性能要求高的泵，在吸入口径小于250mm时，可取吸入口径流速，在吸入口径大于250mm时，可取。吸入流速按下式确定。 ；流速，流量与吸入口径的关系如表2-4.1。吸入口径

10、mm）40506580100150200250单级泵流速（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【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】取吸入口流速，代入公式得：取泵的吸入口径为150mm。2.4.2 确定泵的出口直径 泵出口直径也叫泵排出口径，是指泵排出法兰处管的的内径。对于低扬程泵，排出口径可与吸入口径相同；对于高扬程泵，为减小泵的体积和排出管路直径，可取排出口径小于吸入口径，一般取 式中：泵的排出口径 泵的吸入口径根据该泵的特性，由于该泵的流量大，考虑排水管路的经

11、济性取2.4.3泵转速的确定 一.影响泵转速的因素：1.泵的转速越高，泵的体积越小，重量越轻，据此应选择尽量高的转速；2.转速和比转数有关，而比转数和效率有关，所以转速应该和比转数结合起来确定；3.泵的转速受到汽蚀条件的限制，从汽蚀比转数公式 式中： 泵的转速（r/min） 泵流量（m3/s）双吸泵取可知：转速和汽蚀基本参数及有确定的关系，如得不到满足，将发生汽蚀。二泵的转速计算：选 ,，则 根据汽蚀要求，泵的转速应小于，从实际选定的电机来看泵的转速应为。故满足条件。计算比转数由此可知这样的比转速不能达到预定的要求修正得由故设计成双吸泵。2.5 叶轮结构设计及主要尺寸计算2.5.1叶轮的材料选

12、择叶轮是离心泵传递能量的主要部件，通过它把电能转换为液体的压力能和动能，因此，要求叶轮具有足够的机械强度和完好的叶片形状，在材料上，除了考虑介质腐蚀，磨损外，由于它是旋转部件，故还应考虑离心力作用下的强度。通常，用于叶轮的材料有铸铁，青铜铸件，不锈钢，铬钢等。当叶轮圆周速度超过30m/s，考虑铸铁强度不能承受这样大的离心力的作用，则需改用青铜作材料，由于本设计泵属于中小型泵，其圆周速度远小于30m/s，在考虑到材料来源的难易，铸造上的方便与否，同时考虑到泵的效率和抗汽蚀性能的要求，故选灰口铸铁，虽然它的强度不高，但它的生产工艺简单，价格低廉，易于熔化，浇铸性能好，冷凝的收缩性小，而且，其切削性

13、能好，便于加工，减振性好，可以减轻由于水力冲击造成的振动，而HT200又是在灰口铸铁中这些性能更为突出的，所以，本设计中叶轮的材料选用HT200作为原材料，热处理采用退火，许用应力为&25-35MPa2.5.2 叶轮结构型式的确定叶轮一般可分为单吸式和双吸式两种。单吸式叶轮为单边吸水叶轮前盖板不对称，双吸式叶轮为双边吸水前盖板对称。一般大流量离心泵多采用双吸式叶轮。叶轮按形状可分为毕式，开式，半毕式。本设计选用闭式叶轮。闭式叶轮由前盖板，后盖板，叶片和轮毂组成。叶轮主要尺寸的确定有三种方法：相似换算法、速度系数法、叶轮外径或叶片出口角的理论计算。此处叶轮的计算采用速度系数法设计，速度系数法是建

14、立在一系列相似泵基础上的设计，利用统计系数计算过流部件的个部分尺寸。2.5.3叶轮轮毂直径的计算 叶轮示意图2-4.3叶轮轮毂直径必须保证轴孔在开键槽之后有一定的厚度，使轮毂具有足够的强度，通常，在满足轮毂结构强度的条件下，尽量减小，则有利于改善流动条件。取轴直径根据叶轮轮毂直径应取1.21.4倍的轴直径，根据设计要求，取叶轮所在的轴的直径为45，所以。取2.5.4 叶轮进口直径的计算以为直径的圆面积等于叶轮进口去掉轮毂的有效面积，即。按下式确定 式中：泵流量（m3/s）对双吸泵取；泵转速（）系数，根据统计资料选取兼顾效率和汽蚀 取2.5.5 叶轮外径的计算 取2.5.6 叶轮出口宽度的计算因为两个叶轮设计在一起，所以叶轮出口宽度11