机械毕业设计36200D多段离心式清水泵结构设计

目录

摘要 (Ⅰ)

Abstract (Ⅱ)

一般部分

第1章诸论 (1)

第2章泵的概述 (2)

2.1 泵及其在国民经济中的应用 (2)

2.2 泵的分类 (2)

2.3 叶片式离心泵的型式 (3)

2.3.1按主轴方向 (3)

2.3.2 按液体从叶轮流出的方向 (3)

2.3.3 按吸入方式 (3)

2.3.4 按级数 (3)

2.3.5 按叶片安装方法 (3)

2.3.6 按壳体分开方式 (3)

2.3.7 按泵体形式 (3)

第3章离心泵的基本理论知识及主要部件 (4)

3.1 离心泵的结构形式……………………………………… .5

3.2 泵的基本参数 (4)

3.2.1 流量 (4)

3.2.2 扬程 (5)

3.2.3 转速 (6)

3.2.4 汽蚀余量 (6)

3.2.5 功率和效率 (6)

3.3 泵的各种损失及泵的效率 (7)

3.4 离心泵主要零部件及结构型式 (9)

3.4.1 吸入室及其结构型式 (9)

3.4.2 叶轮及其结构型式 (10)

3.4.3 压出室及其结构型式 (10)

3.4.4 轴封机构及其结构型式 (11)

3.4.5 轴向力平衡机构及其结构型式 (12)

3.4.6 其它零部件 (12)

第4章离心泵结构设计 (13)

4.1离心泵结构方案的选择 (13)

4.1.1 原电机的选择 (13)

4.1.2 确定电机转数、比转数和级数 (14)

4.1.3 初步确定吸入口直径、流速和吐出口直径 (15)

4.1.4 确定泵的最小汽蚀余量和汽蚀比转数 (17)

4.2轴径的初步设计 (19)

4.3离心泵叶轮的设计 (20)

4.3.1 确定叶轮入口直径 (20)

4.3.2 确定叶片入口边直径 (22)

4.3.3 确定叶片入口处绝对速度 (23)

4.3.4 确定叶片入口宽度 (23)

4.3.5 确定叶片入口处圆周速度 (23)

4.3.6 确定叶片数 (23)

4.3.7 确定叶片入口轴面速度 (24)

4.3.8 确定叶片入口安放角 (24)

4.3.9 确定叶片厚度 (25)

4.3.10确定叶片排挤系数 (26)

4.3.11 叶轮包角的确定 (27)

4.3.12确定叶轮外径 (27)

4.3.13 确定叶片出口安放角 (28)

4.3.14 确定叶轮出口宽度 (28)

4.3.15 确定叶轮出口绝对速度和圆周速度的夹角 (30)

4.4 径向导叶的设计计算 (32)

4.4.1 确定基圆直径 (32)

4.4.2 确定导叶入口角 (32)

4.4.3 确定导叶入口宽度 (33)

4.4.4 确定导叶喉部面积和形状 (33)

4.4.5 确定导叶入口厚度 (34)

4.4.6 确定导叶扩散角 (35)

4.4.7 确定导叶扩散段长度 (35)

4.4.8 确定反导叶入口角 (36)

4.4.9 确定反导叶叶片数 (36)

4.4.10 确定反导叶出口角 (37)

4.5 吸入室的设计 (37)

4.6 平衡装置的设计计算 (37)

4.6.1 确定平衡盘两侧压差 (38)

4.6.2 计算平衡盘半径 (39)

4.6.3 计算轴向间隙长度和平衡盘外圆半径 (39)

4.6.4 确定轴向间隙和径向间隙 (40)

4.6.5 计算径向间隙长度 (40)

4.6.6 计算平衡盘的泄漏量 (41)

第5章离心泵主要零部件的强度计算 (43)

5.1 叶轮盖板强度计算 (43)

5.2 叶片厚度计算 (44)

5.3 轮毂的强度计算 (45)

5.4 分段式多级泵中段计算 (45)

5.5 泵体密封面连接螺栓计算 (46)

5.6 泵轴的校核 (48)

5.7 键的强度校核 (50)

第6章离心泵主要通用零部件的选择 (52)

6.1 轴封结构的选择 (52)

6.1.1轴封的作用 (52)

6.1.2填料密封 (52)

6.2 轴承部件的选择 (53)

6.3 联轴器的选择 (53)

第7章离心泵材料的选择 (53)

7.1 壳体 (53)

7.2 轴 (54)

7.3 叶轮 (54)

第8章经济分析 (55)

8.1泵经济工作条件 (55)

8.2 技术经济分析的性质 (55)

结论 (56)

参考文献 (57)

附录1 (59)

附录2 (63)

摘要

泵作为一种通用机械，在国民经济中各个领域都有广泛的应用。农业的灌溉和排涝，城市的供水和排水都需要泵。在工业的各个部门泵更是不可缺少的。本人此次设计的是200D型离心式清水泵。此类泵是利用叶片和液体相互作用来输送液体的叶片泵的一种，输送清水（含杂质量小1%，颗粒度小于0.1mm），物理化学性质类似于水的其他液体。它输送介质温度小于80C

，适用于矿山排水、工厂和城市给排水等场合。离心泵具有结构简单，系统无需卸压装置，运行安全可靠和性能优良等特点。

本文介绍200D型离心泵的各部分结构和几何参数对泵性能的影响，分段式多级泵的用途比较广泛，产量也比较大，这种泵实际上等于将几个叶轮装在一根轴上，串联的工作，所以扬程一般比较高，每个叶轮均有相应的导叶。

【关键词】离心泵导叶叶轮平衡装置

Abstract

pump is as one kind of general machinery, and all there is the extensive application in each domain in national economy. The agriculture irrigates and draining flooded fields, and the water supply of city and draining off water all needs the pump. Each department pump in industry more cannot lack. What I this time designed is 200D's mould being at odds with the community or the leadership type clear water pump. This kind of pump is using leaf blade and liquid to interact to carry a kind of liquid vane pump, and carries clear water ( keeping in the mouth the miscellaneous quality small 1%, the granulation is smaller than 0.1mm ), similar other liquid in water of physicochemical property. Its transport medium temperature is smaller than 80, occasions such as is suitable in the mine draining off water and factory and city plumbing etc. It is simple that the centrifugal pump possesses the structure, and the system need not the decompression device, the characteristics such as to run safe and reliable(l y) with the function fine etc.

This book is introduced the various part of structure of 200D's mould centrifugal pump and how much influences to the pump function of parameter, extensive, and output is also fairly greatly, in fact this kind of pump is equaled to to load several impellers on an axle, tandem work, so the lift is generally fairly higher, that every impeller all has corresponding(ly) leads.

【Key words】centrifugal pump, impeller, the leaf is led by the leaf, the balance installing

一般部分

第1章诸论

我的设计题目是《200D多段离心式清水泵结构设计》。根据指导教师给的设计参数的具体分析，我设计的多段离心式清水泵需要的流量是每小时280立方米，扬程是260米水柱，工作效率为70%，转速为每分钟1470转，液体重度为每立方米1000千克。多段离心式清水泵，它属于D型泵。 D型离心式清水泵是单吸多级分段式离心泵，供输送清水及物理化学性质类似于水的液体之用。具有效率高，性能范围广，运转安全平稳，噪声低，寿命长，零件互换性强，使用维护方便，产品规格齐全，覆盖面广等优点。卧式多级分段式离心泵依靠自身的结构可以满足大流量高扬程供水需求。往往是农业工业中不可却少的排水设施。因而该泵的性能应用范围是泵业发展所关注的。在密封采用软填料密封，注入液体或循环液体可以即起到密封作用又可以隔离及冷却。该泵价格底，结构简单、安装检修方便，因此可以隔离及冷却适用于工厂、城市、矿山、农村的给排水等，分段式多级泵的用途比较广泛，产量也比较大，它应用领域也在不断地扩大，具有广泛的研究意义。

D型离心式清水泵在国内外有了很大的发展。在国民经济的各个领域都有应用，无论是农业、城市、矿山，还是工业的各个部门都有它的存在。总之，无论是尖端的科学技术，还是日常的生活，到处都需要泵，到处都有泵在运行。只要有泵的地方就有离心泵的存在，其发展前景是可观的。在我国泵业发展庞大。从单级到多级，对泵的研究机理已经达到了国际水准。离心泵是泵中的一个分支。我国的离心泵研究合理，基本上满足从农业到工业跨领域性应用。

离心泵是一种用量最大的水泵，在给水及农业工程、固体颗粒液体输送工程、石油及化学工业、航空航天和航海工程、能源工程和车辆工程等国民经济各个部门都有广泛的应用。

第2章泵的概述

2.1 泵及其在国民经济中的应用

泵是应用非常广泛的通用机械，在国民经济各部门中，泵是不可缺少的机械设备，输送各种液体都离不开它。例如在火力发电厂中，向锅炉送水的给水泵；向汽轮机凝汽器送冷却水的循环水泵；排出凝汽器中凝结水的凝结水泵；在几级加热器之间增加水流压力的中继水泵；排除热力系统各处疏水的疏水泵；向热力网系统补充水的补给水泵以及向热力系统中补充软化水的水泵等。这些泵都是火力发电厂的重要辅助设备。此外，还有用来输送各种润滑油、药液以及排除锅炉灰渣的特殊用途的泵。而且随着科学技术的发展，其应用范围正在迅速扩大。据1984年统计，泵耗电量占全国用电量的20%，耗油量占全国总用油量的5%。可见，提高泵类产品的技术指标，对节约能源，加速四个现代化建设具有重要意义。

2.2 泵的分类

泵的类型复杂，品种规格繁多。按其工作原理可分为以下三大类：叶片式泵：是利用叶片和液体相互作用来输送液体,叶片式泵是由装在主轴上的叶轮的作用，给液体以能量的机器。按其作用原理可分为以下几类：它主要是包括离心泵和轴流泵、混流泵。

离心泵主要是由离心力的作用，给叶轮内液体以压力能和速度能，进而，在壳体或导叶内，将其一部分速度能转变为压力能，进行抽送液体的泵。离心泵是叶片泵的一种，它具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、性能平稳、容易操作和维修等优点。国内外生产实践表明：离心泵的产值在泵类产品中是最高的。这也是我的设计的目的，了解其结构和特点。

还有容积泵包括往复泵和转达子泵。

由于我主要研究的是离心泵在这里就对其它的泵不多作介绍了。

2.3 叶片式离心泵的型式

叶片式泵按其结构型式，可详细分类如下：

2.3.1按主轴方向

1.卧式：主轴水平放置；

2.立式：主轴垂直放置；

3.斜式：主轴倾斜放置；

2.3.2 按液体从叶轮流出的方向

1.径流式：液体主要在与主轴垂直的平面上流出；

2.混流式：液体主要在与主轴为中心轴的圆锥面上流出；

3.轴流式：液体主要在与主轴同心的圆柱上流出；

2.3.3 按吸入方式

1.单吸：叶轮只在一面有吸入口；

2.双吸：叶轮在两面有吸入口；

2.3.4 按级数

1.单级：液体通过一个叶轮的结构；

2.多级：液体通过同一轴上的两个以上叶轮的结构，称为2级……；

2.3.5 按叶片安装方法

1.可调叶片：叶轮的叶片安放角度可以调节；

2.固定叶片：叶轮的叶片安放角度是固定的；

2.3.6 按壳体分开方式

1.分段式：壳体按与主轴垂直的平面分开；

2.节段式：在分段式多级泵中，每一级壳体都是分开的；

3.中开式：壳体在通过轴心线的平面上分开；

4.水平中开式：在中开式中分开面是水平的；

5.垂直中开式：在中开式中分开面是垂直的；

6.斜中开式：在中开倾斜的式中分开面是

2.3.7 按泵体形式

1.蜗壳泵：叶轮压出侧具有带蜗室的壳体；

2.双蜗壳泵：叶轮压出侧具有带两个轴心对称的蜗室的壳体；

3.透平泵：带导叶的离心泵；

4.筒式泵：内壳体外装有圆筒状的耐压壳体

5.双壳泵：指筒式泵之外的双层壳体；

第6章离心泵的基本理论知识及主要部件

3.1 离心泵的结构形式

离心泵结构形式虽然很多，但由于作用原理相同，所以主要零部

件的形状是相近的。离心泵的主要零部件有以下几种：叶轮，吸入室，压出室，密封环，轴封机构，轴向力平衡机构。泵的主要过流部件有吸水室、叶轮和压水室，其中还包括导叶。泵的吸水室位于叶轮前面，其作用是把液体引向叶轮、有直锥形、弯管形和螺旋形三种形式。

压水室位于叶轮外围，其作用是收集从叶轮流出的液体，送入排出管。压水室主要有螺旋形压水室、矩形形压水室两种形式。

叶轮是泵最重要的工作元件，是过流部件的心脏。叶轮由盖板和中间的叶片组成，根据液体从叶轮流出的方向不同，叶轮分为径流式、混流式和轴流式三种型式。

径流式叶、混流式叶轮、轴流式叶轮

3.2 泵的基本参数

表示泵的主要性能的参数有以下几个：流量Q 、扬程H 、转速n 、汽蚀余量Δh 、功率N e 和效率η

3.2.1 流量

流量是泵在单位时间内输送出去的流体量（体积或质量），其中，体积流量用Q 表示，单位是：m 3/s 、m 3/h 、L/s 等，质量流量用m Q 表示，单位是：t/h 、kg/s 等。

质量流量和体积流量的关系为

m Q ＝Q ρ

式中 ρ——流体的密度（kg/m 3、t/m 3），常温清水ρ＝1000kg/m 3。

液体重度γ随温度变化，而压力变化对其影响较小。所以，在计算中可根据实际情况由表查出。

3.2.2 扬程

扬程是泵所抽送的单位重量的液体从泵进口处（泵进口法兰）到泵出口处（泵出口法兰）能量的增值。也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。其单位是N ·m/=m ，即泵抽送液体的液柱高度，习惯简称为米。

根据定义，泵的扬程可以写为

S D E E H -=

式中 D E ——泵出口处单位重量流体的能量（m ）

D E ——泵进口处单位重量流体的能量（m ）

单位重量流体的能量在水力学中称为水头，通常由压力水头ρ

g P (m)、速度水头g

v 22

(m)、位置水头Z （m ）三部分组成，即 D D D D Z g

v g P E ++=22ρ， S S s Z g

v g Ps E ++=22ρ 因此 )(222S D S D S D Z Z g

v v g P P H -+-+-=ρ 式中 D P 、S P ——泵出品、进口处液体的静压力

D P 、S P ——泵出品、进口处液体的速度

D P 、S P ——泵出品、进口到任选的测量基准面的距离

3.2.3 转速

转速是泵轴单位时间的转数，用符号n 表示，单位是r/min 。它与所用的原动机形式有关，如采用电作为动力源的可以选择电机直接驱动，也可以选择加入一个变速器，来改变转数；也可以选择采用汽油机、柴油机驱动；还可以采用汽轮机驱动。

3.2.4 汽蚀余量

汽蚀余量是表示汽蚀性能的主要参数。把泵入口的全水头和液体

饱和蒸气压力水头

γv P 之差，作为发生汽蚀的大致标准。汽蚀余量国内

曾用h ?表示。 γγv P g V P h -???

? ??+=?2211

式中 P 1——泵入口处的静压力

V 1——泵入口处的平均流速

3.2.5 功率和效率

泵的功率通常指输入功率，即原动机传到泵轴上的功率，故又称轴功率，用N 表示。

泵的有效功率又称输出功率，用Ne 表示。它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。

有效功率为：

QH g g HQ N m e ρ== （KW ）

或 1000

1000QH QH g N e γρ==

（KW ） 式中 ρ——泵输送液体的密度（kg/m 3） γ——泵输送液体的重度（N/m 3）

Q ——泵的流量（m 3/s ）

H ——泵的扬程（m ）

g ——重力加速度（m/s 2）

若液体重度的单位kgf/m 3、Q 、H 的单位与上式相同，则

102

QH N e γ= （KW ） 轴功率N 和有效功率N e 之差为泵内的损失功率，其大小用泵的效率来计量。泵的效率为有效功率和轴功率之比，用η表示，即

N N e =η， 也可以用下式表示 h v m ηηηη=

式中 ηm ——机械效率

ηv ——容积效率

ηk ——水力效率

3.3 泵的各种损失及泵的效率

机械损失和机械效率：原动机传到泵轴上的功率又称轴功率，首先要花费一部分去克服轴承和密封装置的摩擦损失，剩下来的轴功率用来带动叶轮旋转。但是叶轮旋转的机械能并没有全部传给通过叶轮的液体，其中一部分消耗于克服叶轮前、后盖板表面与液体和盖板表面与泵腔中液体之间的摩擦，这部分损失称为圆盘摩擦损失。而机械损失效率ηm 由轴承损失功率、密封损失功率和圆盘损失功率大小表示。

N

N N N N m m /

=-=η 式中 N m1——轴承损失功率

Nm 2——密封损失功率

Nm 3——圆盘损失功率

Nm ——机械损失

N ˊ——输入水力功率

输入水力功率用来对通过叶轮的液体作功，因而叶轮出口处液体的压力高于进口压力。出口和进口的压差，使得通过叶轮的一部分液体从泵腔经叶轮密封环间隙向叶轮进口逆流。这样，通过叶轮的流量Q t 又称泵的理论流量，并没有完全输送到泵的出口。其中泄漏量q 这部分液体把从叶轮中获得的能量消耗于泄漏的流动过程中。即从高压液体（出口压力）变为低压（进口压力）液体。所以容积损失的实质也是能量损失。容积损失的大小用容积效率v η来计量。容积效率为通过叶轮除掉泄漏之后的液体（实际的流量Q ）的功率和通过叶轮液体（理论流量Q t ）功率（输入水力功率）之比，即

t

t t t t t t t t v Q Q H gQ gQH h gQ gqH H gQ ==-=ρρρρρη 式中 Q t ——泵的理论流量

q Q Q +=；

t H ——泵的理论扬程，它表示叶轮传给单位重量流体的能

量

q ——泄漏量

多级泵有级间泄漏。另外，泵平衡轴向力装置、密封装置等的泄漏量也应算在泵的容积损失之中。这些都是我应该注意的问题。

通过叶轮的液体从叶轮中接收的能量H t ，也并没有完全输送出去，因为液体在泵过流部分和冲击、脱流、速度方向及大小变化都会引起水力损失，从而要消耗掉一部分能量。单位重量液体在泵过流部分流动中损失的能量称为水力损失，用h 来表示。由于存在水力损失，单位重量流体经过泵增加的能量H ，要小于叶轮传给单位重量液体的能量H t ，即h H H t -=。泵的水力损失的大小用泵的水力效率来计量。水力效率为去掉水力损失液体的功率和未经水力损失液体功率之比，即

t

t h H H gQH gQH ==ρρη 总效率为有效输出功率e N 和轴功率N 之比，即

N

N e =

η 变化为 t t t t t t t

t H H Q Q N H gQ H Q H Q N gQH N gQH

ρρρη===

即 h v m ηηηη=

泵的总效率等于机械效率、容积效率和水力效率之乘积。

3.4 离心泵主要零部件及结构型式

我将按液流从泵入口至出口所经过部件的先后顺序，来讨论和介

绍各个主要部件及其结构型式。

3.4.1 吸入室及其结构型式

吸入室的作用是将吸入管路中的液体以最小的损失均匀地引向叶轮。吸入室对液体进入叶轮的流动情况有很大的影响，所以吸入室形状的好坏能影响离心泵的汽蚀性能。对于泵的设计来说也是非常重要的。

1. 锥形管吸入室

锥形管吸入室，这种型式的吸入室的结构简单，制造方便，能在叶轮入口前产生不大的加速度，使叶轮前流速均匀，液体在锥形管吸入室中损失很小。但是，它主要用于悬臂式结构，其它结构形式的泵中很少采用。所以并不是我所选的吸入室。

2. 圆环形吸入室

圆环形吸入室，这种型式的吸入室的优点是机构简单轴向尺寸较短，缺点是液体进入叶轮时有冲击和旋涡损失：在叶轮前，液流分布也不太均匀。但是，由于多级泵的扬程、吸入室中的水力损失所占比重不大，故在多级泵中广泛使用。由于毕业设计需要我也采用了圆环形吸入室。符合设计要求。

3. 半螺旋形吸入室

半螺旋形吸入室，这种型式的吸入室的优点是液体进入叶轮时流动情况比较好，速度比较均匀，但液体进入叶轮前有预旋，多少要降低离心泵的扬程对比转数较小的泵的影响还不太明显，对转数较大的泵的影响就很显著了。我国的中开式泵都采用半螺旋形吸入室，也有个别悬臂泵采用这种形式。也不在考虑之内。

3.4.2 叶轮及其结构型式

叶轮的功用是将原动机的机械能传递给液体，使液体的压力能和动能均有所提高的零件。叶轮是影响离心泵性能的主要零件。叶轮一般由前盖板、叶片、后盖板和轮毂所组成。叶轮的材料要求有高强度、抗腐蚀、抗冲刷的性能，因此一般采用铸铁、磷青铜或黄铜制成。而大型给水泵和凝结水泵则一般采用不锈钢。

其结构有开式、半开式和闭式。

3.4.3 压出室及其结构型式

压出室的作用是以最小的损失，将从叶轮中流出的液体收集起来，均匀地引至泵的吐出口或次级叶轮，在这个过程中，还将液体的一部

分动能转变为压力能。

1. 螺旋形涡室

它一般用于单级泵，不在考虑之内。

2. 环形压出室

由于环形压出室内的各个断面面积相等，所以，各处的流速不相等，因此，无论是否在设计工况下工作，在环形压出室中总是有冲击损失的。所以具有环形压出室泵的效率较高而具有螺旋形压出室的泵效率低，由于我设计的是清水泵，所以环形压出室，也不考虑。

3. 径向导叶

径向导叶：导叶与涡室的作用相似，可以把导叶看作在叶轮周围安放的几个涡室（也可以把涡室看作是只有一个叶片的导叶）。导叶的作用是以最小损失，把由叶轮流出的高速液体收集起来，并把液体的一部分动能变为压能，还要通过反导叶以最小损失把液体均匀得引向次级叶轮。

4. 流道式导叶

流道式导叶：流道式导叶的特点是液体丛导叶入口到反导叶出口都在导叶流道内流动，所以速度变化比较均匀。目前，我国的分段式多级泵一般很少采用流道式导叶。符合设计要求，压出室我选择扭曲径向导叶。

5. 扭曲叶片式导叶

扭曲叶片式导叶：扭曲叶片式导叶引导液流和能量转换的效果虽然没有径向导叶好，但是，扭曲叶片式导叶径向尺寸比较小，所以深井泵、潜水泵、作业面潜水泵和一部分混流泵由于泵的外径受到限制而采用扭曲叶片式导叶。扭曲叶片式导叶收集液体和能量转换工作全部在导叶流道内进行。

3.4.4 轴封机构及其结构型式

在泵轴伸出泵体处，旋转的泵轴和固定的泵体之间有轴封机构。离心泵的轴封机构有两个作用：减少有压力的液体流出泵外和防止空气进入泵内。尽管轴封在离心泵中所占的位置不大，但泵是否正常运转却和轴封密切有关。

1. 有骨架的橡胶密封

有骨架的橡胶密封：在这种密封中，密封碗是主要密封元件，它利用橡胶的弹力和弹簧压力将密封碗紧压在轴（轴套）上。这种密封

结构的优点是，结构简单、体积小、密封效果比较显著；缺点是密封碗内孔尺寸容易超差。因此，将轴压得太紧，造成消耗功率太大。这种密封结构安装要求较严，寿命比较短，所以在小泵上用得还比较多，在大泵上很少采用。

2. 填料密封

填料密封：是一般离心泵中最常用的密封结构，一般由填料套、填料环、填料、填料压盖、长扣双头螺栓和螺母组成，靠填料和轴（或轴套）的外圆表面接触来实现密封的。轴封的严密性可以用松紧填料压盖的方法来调节。填料密封的合理泄漏量是液体从填料函中渗漏出来，成滴状，每分钟泄漏量为60滴左右。根据计算和资料我采用了此密封。

3. 机械密封

机械密封：主要密封原件、辅助密封原件、压紧原件和其他辅助原件组成。优点是密封性好、寿命长、泄漏少、功率消耗少，在运转中可以达到几乎不泄漏的程度，所以广泛应用于输送高温、高压和强腐蚀性的液体的离心泵。缺点是制造复杂、价格较贵、损坏时不易更换，另外主要密封原件和其他辅助密封原件的材料不好选择。

4. 浮动环密封

浮动环密封：浮动密封是籍浮动环端面和浮动套端面的接触来实现轴向密封的，径向密封是籍轴套外圆表面与浮动环内圆表面形成的狭窄缝隙以产生节流来密封的。浮动密封的优缺点是结构简单、泄漏量介于机械密封和填料密封之间，运转可靠，但争购向尺寸略大于其他密封机构。

3.4.5 轴向力平衡机构及其结构型式

多级泵一般用平衡鼓或平衡盘平衡轴向力。因为，泵在运行中由于作用在转子上的力不对称就产生了轴向力。由于轴向力的存在，泵的转动部分必然在轴向力的推动下发生串动，转子与泵体发生研磨，使泵不能正常工作。

3.4.6 其它零部件

离心泵除上述主要零部件以外，还有泵轴、中段、轴承体、托架、支架、联轴器等零部件。

第7章 离心泵结构设计

设计题目：多级离心式清水泵结构设计与计算

设计参数： 流量Q=280 m 3/h

扬程H=260 m

效率η=70%

转速n= 1470 r/min

液体重度γ=1000 kg/m 3

4.1离心泵结构方案的选择

4.1.1原电机的选择

选择原电机时应该综合考虑动力来源、价格、投资和维护管理费用等。由于电源比较方便，一般均采用电机驱动。所以本设计采用电机直接驱动。

离心泵轴功率的计算： η

γη102QH Ne N == 4—1 式中：N e ——泵的有效功率 KW

η——离心泵的效率

γ——清水的重度 γ=1000kg/m 3

Q ——离心泵的流量 Q=280m 3/h

H ——离心泵的扬程 H=260m

查“离心泵总效率”图4-1

取 η=0.70

则： ηγη102QH Ne N ==22.2833600

0.701022602801000=????=

图4-1 多级离心泵总效率

则计算功率： N c =1.2N=1.2?283.22=339.86kw 4-2

查“机械设计手册”选电机型号为Y355L1-2型

4.1.2确定电机转数n 、比转数n s 和级数i

由于本泵是采用电机直接驱动的形式，所以电机转数确定，满载转数n=1470r/min 。

根据比转数计算公式： 4/365.3??? ??=i H Q

n n s 4—

3

式中： n s ——比转数

n ——泵的转数 n=1470r/min

Q ——泵的流量 Q=280m 3/h

H ——泵的扬程 H=260m

i ——多级泵的级数

将上述数值带入上式可得如下关

n s

=34

()6

3

488.643.33=

分别带入级数i=3、4、5、6、7、8级，分别求出相应的比转数n s 的值，见表4—2级数i 与比转数n s 关系表

表4—2级数i 与比转数n s 关系表

级数i

3 4 5 6 7 8 比转数n s 135 167 197 226 256 283

由上表以及查阅了“离心泵总效率”图4-1，综合考虑，确定级数为i=6级，比转数 n s =226。

在确定比转数时应考虑下列因素：

（1）210~120=s n 的区间，泵的效率最高，60

（2）采用单吸叶轮，s n 过大时可考虑采用双吸式，反之，采用双吸s n 过小时，应改为单吸式；

（3）比转数和泵的级数有关，级数越多，s n 越大。卧式泵一般不超过10级，立式深井泵和潜水泵级数多达几十至几百级。但目前的趋势是尽量提高转速，减小级数，以提高泵运行的可靠性。

4.1.3初步确定吸入口直径D 、流速V s 和吐出口直径D '

泵吸入口径的确定主要看吸入管内的流速，根据国内资料看外管路经济流速分析和有关规定，吸入管内最大流速一般不超过5米/秒，最常用的流速为3米/秒左右，管径大时，流速可适当慢些，但流速慢了管径就要大些，又不经济。因此，必须根据具体情况作综合分析比

较。常用的泵吸入口径、流量和流速的关系见表4—3。

表4—3 泵吸入口径、流量和流速的关系

吸入口径（mm ）

50 65 80 100 150 200 250 300 400 多 级泵 流速 m/s 1.77 2.1 2.54 3 2.44 2.48 2.54 2.84 3.42 流量 m 3/s 12.5

25 46 85 155 280 450 720 1500

对汽蚀性能要求较高的泵（汽蚀比转数C>1000），在吸入口径小于250毫米时，建议取吸入口流速V s =1.0~1.8 m/s ；在吸入口径大于250

毫米时，建议取吸入口流速V s =1.4~2.2 m/s 。

根据上述分析取吸入口流速 V s =2.4 m/s ，

则由公式：

D=Vs

Q π4 4—4

式中， Q —流量， Q=280m 3/s

V s —吸入口流速， V s =2.48 m/s

则， D=Vs

Q π4 ≈0.198 m 由上表可圆整为，D=0.20 m=200 mm

由吸入口流速公式：

V s =

24D

Q π 4—5

可得： V s =

24D Q π=2.477m/s 由吐出口流速公式： D ' =D=200