离心泵课程设计

目 录 第一章 绪论…………………………………………………………………………3 1.1 泵的用途………………………………………………………………………3 1.2 泵的分类………………………………………………………………………3 1.3 离心泵主要部件………………………………………………………………4 第二章 结构方案的确定……………………………………………………………5 2.1 确定泵比转速…………………………………………………………………5 2.2 确定泵进、出口直径…………………………………………………………5 2.3 确定效率和功率以及电动机的选择…………………………………………5 2.4 联轴器处轴径的初步确定及轴的结构设计…………………………………6 第三章 叶轮的水力设计 …………………………………………………………7 3.1 叶轮进口直径D0的确定 ……………………………………………………7 3.2 确定叶片入口边直径1D………………………………………………………8 3.3 确定叶片入口处绝对速度1V和入口宽度1b…………………………………8 3.4 确定叶片入口处圆周速度1u ………………………………………………8 3.5 确定叶片数Z …………………………………………………………………9 3.6 确定叶片入口轴面速度1mV和入口安放角1………………………………9 3.7 确定叶片出口安放角2和叶轮外径2D ……………………………………9 3.8 确定叶片厚度S………………………………………………………………9 3.9 计算排挤系数1………………………………………………………………9 3.10 确定叶片包角……………………………………………………………10 3.11 确定叶片出口宽度2b ……………………………………………………10 3.12 计算有限叶片时，液体出口绝对速度2v以及2v与2u的夹角'2…………11 3.13 叶轮的轴面投影图以 ………………………………………………………12 第四章 压水室的设计 ……………………………………………………………12 4.1 基圆直径3D的确定……………………………………………………………13 4.2 压水室的进口宽度……………………………………………………………13 4.3 隔舌安放角3 ………………………………………………………………13 4.4 泵舌安放角 ………………………………………………………………13 4.5 断面面积F …………………………………………………………………13 4.6 当量扩散角……………………………………………………………………14 4.7 各断面形状的确定……………………………………………………………14 计算数据汇总 ………………………………………………………………………16 结束语 …………………………………………………………………………17 参考文献 …………………………………………………………………………18 - 1 -

第一章 绪论 1.1泵用途 农业灌溉和排涝，城市给水排水；动力工业中锅炉给水泵、强制循环泵、循环水泵、冷凝泵、灰渣泵、疏水泵、燃油泵等；采矿工业的矿山排水泵、水砂充填泵；石油工业中泥浆泵、注水泵、深井才有泵、输油泵、石油炼制泵等；化学工业中耐腐蚀泵、比例泵、计量泵。

1.2泵的分类 泵：通常把提升液体、输送液体和使液体增加压力的机器统称为泵。 （1）叶片泵：利用叶片和液体相互作用来输送液体，如离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵等。

（2）容积泵：利用工作容积周期性变化来输送液体，如活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、螺杆泵等。

（3）其它类型泵：只改变液体位能的泵，如水车；或利用流体能量来输送液体的泵，如射流泵、水锤泵等。

流量在5~20000hm/3，扬程在8~2800m范围内使用离心泵比较合适。 优点：效率高、体积小、重量轻、转速高、流量大、结构简单、性能平稳、容易操作和维修等。

缺点：启动前需要灌泵、液体粘度对泵性能有较大影响，如下图1-1所示。

图1-1离心泵输送清水的粘度极限 - 2 -

1.3离心泵主要部件













、联轴器等主要零部件、轴承体、托架、支架离心泵还有泵轴、中段衡鼓。多级泵采用平衡盘或平，级泵用平衡孔或平衡管平衡产生了轴向力，单：作用在转子上的力不轴向力平衡机构浮动环密封。填料密封、机械密封和内；有骨架橡胶密封、泵外和防止空气进入泵液体流出有轴封机构，减少压力转泵轴和固定泵体之间：泵轴伸出泵体处，旋轴封机构。体密封环和叶轮密封环—泵—环上分别安装了两个密封压区流动。泵体和叶轮为减少高压区液体向低密封环叶片式导叶。叶、流道式导叶和扭曲螺旋形、环形、径向导一部分动能变为压能；轮，顺便将的引至吐出口或次级叶流出的液体收集，均匀：以最小损失将叶轮中压出室。环形、半螺旋形吸入式匀进入叶轮；锥形、圆：使液体以最小损失均吸入室（很少用）。式、半开式和开式叶轮成；分为闭、后盖板、叶片轮毂组体的零件；一般前盖板将原动机能量传递给液离心泵::叶轮

图1-2 离心泵的叶轮 - 3 - 第二章 结构方案确定 2.1 确定比转数 计算泵的比转数ns，确定泵的结构方案。公式为

4/365.3HQnns (10—1）

式中 Q——单吸叶轮泵的流量，m3/s H——单级叶轮泵的扬程，m。 则：

4360

3600150290065.3

sn

=100.224 2.2 确定泵进、出口直径

泵的进出口直径 。吸入口直径Ds由进口流速sv(经济流速)决定，ssvQD4 初选sv2—3.5 m/s 试选 0.3sv m/s

则 0.31415.33600/1504sD =132.983 mm 按标准取sD135 mm 而出口直径Dt按经验公式Dt＝（0.7～1.0）Ds确定。 对于低压小流量泵，取泵出口直径，则取tDsD=135 mm

2.3 确定效率和功率以及电动机的选择

1）估算容积效率：

3268.0111svn

=32224.10068.0111=0.94 - 4 -

2）估算机械效率：

282011smn

=2224.100820110.93 3) 总效率：77.0 4）估算水力效率：

vmh





=94.093.077.0=0.88 轴功率：

1000QHPa

=360077.0100060150108.93=31.818 kw

配套电机功率acKPP=1.231.818=38.182 kw 选用电动机查《机械设计课程设计》附表9-1，选用Y225M-2 型电 动机。其参数为同步转数为3000 r/min，满载转数为2970 r/min, 额定功率为45 kw。错误!未找到引用源。 2.4 联轴器处轴径的初步确定及轴的结构设计

1）轴径的确定 泵轴的直径应按其承受的外载荷（拉、压、弯、扭）和刚度及临界转 速条件确定。因为扭矩是泵轴最主要的载荷，所以在开始设计时，可按扭矩确定泵轴的最小直径（通常是联轴器处的轴径）。 扭矩nPMcn97360 - 5 -

=2900182.3897360=1281.862 kgcm 泵轴选用35 Q275，正火处理,查表[错误!未找到引用源。]=2(400500)/kgcm，取2450/kgcm错误!未找到引用源。 最小轴径：

mind3

2.0

n

M

=34502.0862.1281=24.24 mm 2）轴的结构设计 考虑轴上零件的固定和定位，以及装配顺序，选用下图装配方案：

图1-3 轴上零件装备图 第三章 水利设计（速度系数法） 3.1 叶轮进口直径D0的确定 1)求0V 002VVKgH,查《泵产品设计规程》图1-1-15得0VK=0.20 859.6608.922.00V m/s 2）求通过叶轮的流量'Q

vQQ' =360094.01600.047 sm/3 - 6 -

3）求叶轮进口直径0D 0'04VQD

=859.61415.3047.04=93.407 mm

3.2确定叶片入口边直径1D 1D一般按sn确定：sn=100200 取1D=0D=93.407 mm

3.3确定叶片入口处绝对速度1V和入口宽度1b 取1V=0V=6.859/ms

11'1VDQb =859.6093.01415.3047.0=23.454 mm 为提高气蚀性能可适当增大1b，取1b=30 mm ,经验表明，叶片入口过流断面积和叶轮入口面积之比，在下列范围内较好： 201141.12.5DDb

42011DbD =4093.01415.3023.0093.01415.32=1.012合适。

3.4确定叶片入口处圆周速度1u 6011nDu =602900093.01415.3=14.121 m/s