螺旋離心泵的設(shè)計(jì)【12張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務(wù)書(shū)+開(kāi)題報(bào)告】

螺旋離心泵的設(shè)計(jì)【12張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務(wù)書(shū)+開(kāi)題報(bào)告】,12張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務(wù)書(shū)+開(kāi)題報(bào)告,螺旋,離心泵,設(shè)計(jì),12,CAD,圖紙,畢業(yè)論文,任務(wù)書(shū),開(kāi)題,報(bào)告 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 課題名稱(chēng) 螺旋離心泵的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專(zhuān)業(yè)、學(xué)號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)基本要求、主要設(shè)計(jì)內(nèi)容及需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題 基本要求：設(shè)計(jì)符合要求的螺旋離心泵，繪制0號(hào)裝配圖及非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖。 主要內(nèi)容：查閱相關(guān)資料，初步確定結(jié)構(gòu)尺寸并計(jì)算，綜合考慮實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和耐久度等問(wèn)題，最終確定總體結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計(jì)出符合要求的螺旋離心泵。 解決問(wèn)題：優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其滿足實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、可靠和耐久的要求。 計(jì)劃 進(jìn)度 安排 第一周 查找相關(guān)資料，完成開(kāi)題報(bào)告。 第二周 確定本設(shè)計(jì)總體方案。 第三到七周 確定結(jié)構(gòu)尺寸并初步計(jì)算，繪制裝配圖和零件圖。 第八到十周 經(jīng)計(jì)算后確定最終尺寸并完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 第十一周 請(qǐng)教導(dǎo)師并改正設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤及不妥之處。 應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 關(guān)醒凡主編的《泵的理論與設(shè)計(jì)》，機(jī)械工業(yè)出版社 關(guān)醒凡主編的《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)》，宇航出版社 陳乃祥，吳玉林主編的《離心泵》.機(jī)械工業(yè)出版 指導(dǎo)老師（簽名）： 職稱(chēng)： 系（教研室）主任（簽名）： 分管院長(zhǎng)（簽章）： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 設(shè)計(jì)題目： 螺旋離心泵的設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè)年級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 姓　 名： 指導(dǎo)教師、職稱(chēng)： 一、 本設(shè)計(jì)課題的目的意義 螺旋離心泵在生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起到越來(lái)越重要的作用。作為一種新型泵，與普通泵相比，它在輸送長(zhǎng)纖維、大顆粒的固液混合物料上具有優(yōu)秀的表現(xiàn)，具有不纏繞、不堵塞、對(duì)物料破壞極小的優(yōu)點(diǎn)。本次的課題是設(shè)計(jì)一款在生產(chǎn)中具有實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性的螺旋離心泵。 二、 本設(shè)計(jì)課題的主要設(shè)計(jì)、預(yù)期設(shè)計(jì)結(jié)果 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容： (1)了解螺旋離心泵的應(yīng)用、生產(chǎn)現(xiàn)狀； (2)了解螺旋離心泵的工作原理； (3)確定螺旋離心泵的結(jié)構(gòu)尺寸； (4)設(shè)計(jì)符合要求的螺旋離心泵。 預(yù)期設(shè)計(jì)結(jié)果： 以市場(chǎng)上現(xiàn)有的螺旋離心泵作為參考，結(jié)合任務(wù)書(shū)中的要求設(shè)計(jì)螺旋離心泵。 關(guān)鍵問(wèn)題： 1、整體設(shè)計(jì)是否經(jīng)濟(jì)實(shí)用； 2、整體結(jié)構(gòu)是否科學(xué)，是否低噪、耐久。 三、 設(shè)計(jì)方法和步驟 設(shè)計(jì)方法： （1）文獻(xiàn)研究法：通過(guò)查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，了解螺旋離心泵的發(fā)展現(xiàn)狀和在生產(chǎn)中的應(yīng)用。 （2）訪談法：通過(guò)詢(xún)問(wèn)指導(dǎo)老師，了解螺旋離心泵設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。 設(shè)計(jì)步驟： （1） 了解選題背景后，查閱一些有關(guān)泵的材料、泵的設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)實(shí)例等方面的文獻(xiàn)，全面復(fù)習(xí)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程。 （2）通過(guò)查閱相關(guān)資料，了解螺旋離心泵的結(jié)構(gòu)、制造及設(shè)計(jì)和裝配流程。 （3） 初步設(shè)計(jì)并計(jì)算，通過(guò)對(duì)工件的工藝分析與工藝計(jì)算，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性和可行性，確定工藝方案。 （4）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定泵的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。 四、 設(shè)計(jì)工作的總體安排及進(jìn)度 2015.1.28，查找相關(guān)資料，完成開(kāi)題報(bào)告。 2015.2.5，確定本設(shè)計(jì)總體方案。 2015.2.10-2015.4.20，確定結(jié)構(gòu)尺寸并初步計(jì)算，繪制裝配圖和零件圖。 2015.4.21-2015.5.5，經(jīng)計(jì)算后確定最終尺寸并完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 2015.5.5-5.15，請(qǐng)教導(dǎo)師并改正設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤及不妥之處。 2015.5.18，上交設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和相關(guān)圖紙。 2015.5.22，進(jìn)行論文查重檢測(cè)。 2015.5.25，參與畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 五、指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)： 簽字：　　　　　　 年　月　日 六、系(教研室)審查意見(jiàn)： 簽字：　　 年　月　日 七、學(xué)院審查意見(jiàn)： 分管院長(zhǎng)簽章： 年　月　日 目錄 摘要 I ABSTRACT II 第1章 緒論 - 1 - 1.1 選題背景及意義 - 1 - 1.2 砂石泵的概述及發(fā)展 - 1 - 1.2.1砂石泵的工作原理 - 1 - 1.2.2砂石泵的主要零部件 - 2 - 1.2.3砂石泵的發(fā)展 - 2 - 第2章 砂石泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 3 - 2.1砂石泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體方案分析 - 3 - 2.1.1螺旋離心泵葉輪結(jié)構(gòu)特征 - 3 - 2.1.2砂石泵的主要性能參數(shù) - 4 - 2.2確定泵的總體結(jié)構(gòu)形式 - 4 - 2.3泵的進(jìn)出口直徑的確定 - 6 - 2.3.1進(jìn)口直徑 - 6 - 2.3.2泵的出口直徑Dd - 6 - 2.4 泵轉(zhuǎn)速的確定 - 6 - 2.5確定泵的水利方案 - 7 - 第3章 砂石泵的水利設(shè)計(jì)計(jì)算 - 8 - 3.1軸功率和原動(dòng)機(jī)功率 - 8 - 3.2 泵軸徑和葉輪輪轂直徑的初步計(jì)算 - 8 - 3.3葉輪主要尺寸的確定方法 - 8 - 3.3.1基本公式 - 9 - 3.3.2用速度系數(shù)法計(jì)算葉輪主要尺寸的公式 - 9 - 3.4 壓水室設(shè)計(jì) - 14 - 3.4.1渦形體各斷面面積內(nèi)的平均速度 - 14 - 3.4.2、舌角的計(jì)算 - 15 - 3.4.3 基圓直徑 - 15 - 3.5 葉片厚度的確定 - 16 - 第4章 軸向力及其平衡 - 17 - 4.1 軸向力的計(jì)算 - 18 - 第5章 砂石泵主要零件的強(qiáng)度計(jì)算 - 18 - 5.1 葉輪強(qiáng)度計(jì)算 - 19 - 5.1.1蓋板強(qiáng)度計(jì)算 - 19 - 5.1.2葉片厚度計(jì)算 - 19 - 5.1.3輪轂強(qiáng)度計(jì)算 - 20 - 5.2泵軸的強(qiáng)度校核 - 20 - 5.2.1 泵軸的強(qiáng)度計(jì)算 - 20 - 5.2.2 泵軸的剛度校核 - 21 - 5.3 鍵的校核 - 21 - 5.3.1 鍵的選擇 - 21 - 5.3.2 鍵聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 - 21 - 第6章 砂石泵主要通用零部件的選擇 - 22 - 6.1軸封結(jié)構(gòu)的選擇 - 23 - 6.2 軸承部件的選擇 - 23 - 6.3 聯(lián)軸器的選擇 - 24 - 6.4 電動(dòng)機(jī)的選擇 - 24 - 結(jié)束語(yǔ) - 24 - 參考文獻(xiàn) - 26 - 致謝 - 26 - 摘要 螺旋離心泵在生產(chǎn)使用中有著優(yōu)異的表現(xiàn)，廣泛運(yùn)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。本人對(duì)其進(jìn)行了探索性設(shè)計(jì)，結(jié)合了普通螺旋泵和離心泵的原理，設(shè)計(jì)出符合要求的產(chǎn)品。設(shè)計(jì)過(guò)程中我對(duì)此泵結(jié)構(gòu)上可能出現(xiàn)的問(wèn)題以及實(shí)際使用中面臨的問(wèn)題進(jìn)行了分析和改造，并對(duì)軸向力和徑向力的平衡問(wèn)題做了計(jì)算分析。在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)過(guò)程中，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，優(yōu)化了參數(shù)，對(duì)主要零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核，保證此泵具有可靠性和實(shí)用性。 關(guān)鍵詞：螺旋離心泵；水利計(jì)算；葉輪；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；市場(chǎng) ABSTRACT Helicoidal pump has excellent performance in production use.widely used in various fields of national economy. It was carried out exploratory design that combines the principles of ordinary screw and centrifugal pumps designed to meet the requirements of the product. The design process, I might appear on this pump structural problems and the problems faced by the actual use of the analysis and transformation, and the balance of axial and radial forces made a calculation and analysis. In the design of the structure process, choose the right form of structure, optimizing the parameters of the main components of strength check, to ensure that this pump has the reliability and practicality. Key words: Helicoidal Pump；Water Conservancy Counting；Impeller；Construction Design；Market 第1章 緒論 1.1 選題背景及意義 螺旋離心泵在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍在近數(shù)十年內(nèi)不斷擴(kuò)大，已成為各類(lèi)型泵中非常重要的一類(lèi)。從使用情況來(lái)看，在輸送含顆粒、雜質(zhì)混合液的情況上現(xiàn)有的各類(lèi)型泵盡管有著良好的表現(xiàn)，但因?yàn)槭軜?gòu)造的限制在工作中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)繞纏與淤塞問(wèn)題，并且嚴(yán)重破壞原料，故無(wú)法用于輸送長(zhǎng)纖維、大直徑和不能被損傷的物料，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場(chǎng)的需求。 螺旋離心泵在堵塞、繞纏和物料的破壞上表現(xiàn)優(yōu)異，是一種新式泵。在國(guó)外，開(kāi)發(fā)離心泵的歷史有50余年，秘魯于上世紀(jì)60年代首創(chuàng)，此后日本，德國(guó)和其他國(guó)家也成功開(kāi)發(fā)了。據(jù)報(bào)道，當(dāng)前國(guó)際上已研發(fā)了多種不同結(jié)構(gòu)的螺旋式葉輪：?jiǎn)晤^、雙頭和帶有蓋板等，技術(shù)發(fā)展迅猛。許多生產(chǎn)部門(mén)得到廣泛應(yīng)用了普通干式泵、浸沒(méi)式泵、潛水泵等多種新型泵。 螺旋離心泵的開(kāi)發(fā)在我國(guó)起步較晚，上世紀(jì)八十年代才首次制成了LLB型螺旋離心泵。新產(chǎn)品已通過(guò)專(zhuān)家鑒定和眾多行業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用多年，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 1.2 砂石泵的概述及發(fā)展 1.2.1砂石泵的工作原理 圖 1為簡(jiǎn)易的泵結(jié)構(gòu)示意圖。原動(dòng)機(jī)使葉輪旋轉(zhuǎn)，讓液體由A處進(jìn)入泵體，輸送至B處。葉輪起主導(dǎo)作用，葉片迫使液體運(yùn)動(dòng)，向四周做離心運(yùn)動(dòng)。泵體中的液體排出后，由于大氣壓力，新的液體進(jìn)入泵內(nèi)，循環(huán)往復(fù)。 注意應(yīng)向泵內(nèi)注滿水后再啟動(dòng)。如不注滿水，則葉輪帶動(dòng)空氣運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的離心力不足以將泵內(nèi)和管路中的空氣排出，泵內(nèi)形成無(wú)法運(yùn)行的真空狀態(tài)，這就是氣縛現(xiàn)象，說(shuō)明離心泵沒(méi)有自吸能力。底閥用于灌水，調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)流量。 圖 1 泵結(jié)構(gòu)示意圖 1.2.2砂石泵的主要零部件 吸水室、葉輪、壓水室為泵的三大主要過(guò)流部件。 吸水室在葉輪前方，它將液體導(dǎo)向葉輪。外型主要有：螺旋形、直錐形、彎管形。 葉輪是過(guò)流部件的核心。由蓋板及葉片構(gòu)成。以葉輪排出液體的不同運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橐罁?jù)，主要分為徑流、混流和軸流。 徑流式葉輪的液體流出方向垂直于軸線； 混流式葉輪的液體流出方向與軸線的夾角處于0°到90°之間； 軸流式葉輪的液體流出方向平行軸線。 壓水室在葉輪外側(cè)，葉輪排出的液體被它收集后運(yùn)輸?shù)脚懦龉堋? 泵的類(lèi)型： 葉片式、容積式和其它類(lèi)型是泵的主要類(lèi)型。葉片式泵中葉輪在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，液體的能量就是由它所提供。葉片式泵主要有：1.離心式:單吸、雙吸;2.混流式;3.軸流式;4.單級(jí);5.多級(jí)。 1.2.3砂石泵的發(fā)展 螺旋離心泵具備不淤塞、損傷小等優(yōu)異性能，在生產(chǎn)中有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，推廣前景樂(lè)觀。 當(dāng)前國(guó)際對(duì)生產(chǎn)的需求量在不斷增長(zhǎng),各國(guó)都在發(fā)展多功能多用途、高可靠性和機(jī)械密封性的離心泵，并將會(huì)使用新材料、技術(shù)及工藝。 第2章 砂石泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1砂石泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體方案分析 2.1.1螺旋離心泵葉輪結(jié)構(gòu)特征 由于螺旋離心泵葉輪葉片包角大、流道大，加上進(jìn)口的導(dǎo)向和螺旋的推進(jìn)作用，使泵的通過(guò)性表現(xiàn)優(yōu)秀，輸送含大顆粒、纖維物質(zhì)的液體濃度高于其它類(lèi)型的泵。固液混合物料的流動(dòng)方向不會(huì)突然變化，不會(huì)對(duì)物料的造成破壞。由于泵的葉片伸展至泵的吸入口，從而提高了抗汽蝕能力。由于吸入性好，所以可以輸送粘度較高的液體。 葉輪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)(見(jiàn)圖2)。 1.葉輪進(jìn)口直徑Dl 進(jìn)口的邊緣與軸心線的最大垂直距離的2倍為進(jìn)口直徑Dl。 2.葉輪輪轂直徑Dh 葉片邊緣處與軸心線的最小垂直距離的2倍為輪毅直徑Dh。 3.葉輪出口直徑DZ 葉片邊緣處與軸心線的最大垂直距離的2倍為出口直徑DZ。 4.葉輪出口寬度b 葉片出口邊緣處，兩蓋板間的軸向距離為出口寬度b。 5.葉片長(zhǎng)度L 葉片工作面進(jìn)口邊緣與葉片底面的軸向距離為葉片長(zhǎng)度L。 6.葉片包角α 葉片工作面進(jìn)口邊緣與出口邊緣繞軸所轉(zhuǎn)過(guò)的角度為葉片包角α。 7.出口邊傾斜角αZ 葉片出口邊緣與葉輪軸心線的夾角為出口邊傾斜角αZ。 圖 2 螺旋離心泵幾何結(jié)構(gòu)參數(shù) 2.1.2砂石泵的主要性能參數(shù) 參數(shù)要求： 出口大?。?0 cm； 入口大?。?0 cm； 流量：2 m3/min； 揚(yáng)程：H=15 m； 轉(zhuǎn)速：1450 r/min； 軸轉(zhuǎn)速：9.61 KW。 介質(zhì)要求：能夠輸送液體中包含了大顆粒及長(zhǎng)纖維的物料，輸送體積濃度達(dá)12%。 2.2確定泵的總體結(jié)構(gòu)形式 基本部件為高速旋轉(zhuǎn)的葉輪和固定的蝸形泵殼。葉輪被固定在泵軸，上有4到12個(gè)后彎葉片，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下與泵軸一起做高速旋轉(zhuǎn)。泵的吸入口和吸入管路相通，單向底閥安裝在入管路的底部。排出管路裝有調(diào)節(jié)閥并與泵殼側(cè)旁的排出口相通。螺旋離心泵主結(jié)構(gòu)如圖3所示。 圖3 螺旋離心泵結(jié)構(gòu)示意圖 首先需要確定泵的原動(dòng)機(jī)類(lèi)型及整體結(jié)構(gòu)形式，然后綜合以下計(jì)算，分析比較后做最終決定。 由于泵還沒(méi)有設(shè)計(jì)出來(lái)，但設(shè)計(jì)時(shí)又要用到泵的效率，所以先參考同類(lèi)產(chǎn)品，借助公式及曲線近似計(jì)算泵所需的效率值，再設(shè)法使其接近設(shè)計(jì)所要求的值。 由文獻(xiàn)[1]查得 1) 水力效率 (2.1) 泵流量Q，泵轉(zhuǎn)速為n，g取9.8 m/s2。 2)容積效率 (2.2) 實(shí)際容積效率會(huì)低于該計(jì)算值。 3) 機(jī)械效率 (2.3) (2.4) 4)理論揚(yáng)程和理論流量 (2.5) (2.6) 2.3泵的進(jìn)出口直徑的確定 2.3.1進(jìn)口直徑 由文獻(xiàn)[1]查得 (2.7) 取v5=1.1m/s。 把參數(shù)代入 =mm (2.8) 取D5=200mm。 2.3.2泵的出口直徑Dd 由文獻(xiàn)[1]查得 =（1—0.7） (2.9) 本次設(shè)計(jì)的是低揚(yáng)程泵，所以取Dd=0.9 D5。 2.4 泵轉(zhuǎn)速的確定 由文獻(xiàn)[1]查得 N=Nｏ（1-S） (2.10) N=1450r/min S：滑差率 ，取0.967，Nｏ取1500 r/min。 由文獻(xiàn)[1]查得 (2.11) 2.5確定泵的水利方案 由文獻(xiàn)[1]查得 (2.12) (2.13) 由文獻(xiàn)[1]查得 (2.14) 在不同國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)中n5的表達(dá)式各不相同，計(jì)算所得的n5也不同。將其換算為單位相同時(shí)的數(shù)值，公式： = =126.8,取。 綜合考慮以下因素來(lái)確定比轉(zhuǎn)速時(shí)： 1)泵的效率最高時(shí)ns=120~210，一旦小于60則效率明顯下降； 2)若使用單吸葉輪時(shí)ns太大，則采用雙吸式，取ns=27； 3)ns大小與泵特性曲線相關(guān)； 4)泵的級(jí)數(shù)和比轉(zhuǎn)速呈正相關(guān)，級(jí)數(shù)越多則ns就越大。 第3章 砂石泵的水利設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1軸功率和原動(dòng)機(jī)功率 由文獻(xiàn)[6]查得 泵的軸功率： (3.1) 原動(dòng)機(jī)效率： (3.2) 式中：K為余量系數(shù)；為傳動(dòng)效率。 3.2 泵軸徑和葉輪輪轂直徑的初步計(jì)算 設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)其承受載荷、軸承剛度和臨界轉(zhuǎn)速來(lái)確定泵軸的直徑。泵軸最主要的載荷是扭矩，則可根據(jù)扭矩來(lái)設(shè)計(jì)泵的最小直徑。 由文獻(xiàn)[6]查得 根據(jù)扭矩計(jì)算泵軸直徑 m (3.3) 式中：為扭矩 (3.4) 式中：為計(jì)算功率，取 =1.2N；為材料的許用應(yīng)力，取=490×Pa；d=0.04 m；=47.88 N·m；=7.27 kW。 3.3葉輪主要尺寸的確定方法 泵的性能與葉輪參數(shù)的設(shè)計(jì)有關(guān)。泵的流量與葉輪進(jìn)口半徑呈正相關(guān)；葉輪出口處液體的圓周速度和牽連速度與出口半徑呈正相關(guān)，泵的理論揚(yáng)程與之也呈正相關(guān)；葉片推動(dòng)液體的速度與葉片間距呈正相關(guān)；泵性能也受到葉片厚度、傾角、輪心錐體的角度、半徑和長(zhǎng)度等參數(shù)的影響。設(shè)計(jì)葉輪時(shí)要考慮各個(gè)參數(shù)，提高所設(shè)計(jì)的泵的性能。 使用速度系數(shù)法。 圖4 葉輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3.3.1基本公式 由文獻(xiàn)[1]查得 則 (3.5) 因∝nD，則 D=- 由 D= 因∝nD,則。 K是速度系數(shù)，相似泵的K相等。利用ns和速度系數(shù)的關(guān)系，可得系數(shù)K，再根據(jù)K=f(ns)來(lái)計(jì)算各部分尺寸。 3.3.2用速度系數(shù)法計(jì)算葉輪主要尺寸的公式 由文獻(xiàn)[1]查得 1)葉輪進(jìn)出口計(jì)算 (3.6) (3.7) 式中：Q為泵的流量；n為泵轉(zhuǎn)速；K0根據(jù)資料選取。 主要考慮效率時(shí)取=3.5~4.0 兼顧效率和汽蝕時(shí)取=4.0~4.5 主要考慮汽蝕時(shí)取=4.5~5.5 實(shí)取200mm；200mm；=180mm。 2)輪外徑或出口角的理論計(jì)算 由基本方程式： (3.8) 由速度三角形得 (3.9) 則 (3.10) 經(jīng)整理得 解u2的一元三次方程得 由u2求得D2 求，需知，計(jì)算需用到（=Φ2），所以我們必須先假定是建立在錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上。所以用逐次逼近法：用求得的D2或設(shè)定一個(gè)D2值，根據(jù)以上過(guò)程、重新計(jì)算，當(dāng)求得的D2值與設(shè)定的D2值相等或相近時(shí)結(jié)束。計(jì)算β2時(shí)，也要先設(shè)定β2進(jìn)行逼近計(jì)算。有關(guān)參數(shù)的計(jì)算如下： ①計(jì)算 (3.11) (3.12) 式中：為葉片出口圓周厚度。取=0.8-0.9 = (3.13) 式中：為葉輪出口軸面截線與流線的夾角，取=70°~90°；為葉片出口實(shí)際厚度 一般取=2mm~4mm。 = (3.14) ②若使用直錐形吸水室，水沿內(nèi)壁四周流入，沒(méi)有旋轉(zhuǎn)，=0。 半螺旋吸水室 (3.15) (3.16) 式中：R1為進(jìn)口半徑；m=0.055~0.08 ；Q為流量；n為轉(zhuǎn)速；n5取較大值。 裝反導(dǎo)葉時(shí)，反導(dǎo)葉出口的圓周分速度 式中：α6=60°~90，是反導(dǎo)葉出口安放角；v6=(0.85~1.0)vj，是反導(dǎo)葉出口絕對(duì)速度；v6為葉輪進(jìn)口速度。 螺旋離心泵通常選角β2，精確D2?；炝鞅萌~片出口邊是傾斜的，為了使外徑不同的各流線的揚(yáng)程相同，D2較小的流線應(yīng)采用大的出口角β2。由速度系數(shù)法計(jì)算尺寸，畫(huà)出出口邊，計(jì)算葉片各流線的出口角。 (3.17) 取40度，葉片數(shù)取Z=2 首次精算葉輪外徑 理論揚(yáng)程 （3.18) 修正系數(shù) ψ= (3.19) 取=0.66 靜矩 (3.20) 精算葉輪外徑 有限葉片數(shù)休整數(shù) ψ (3.21) 無(wú)窮葉片數(shù)理論揚(yáng)程 =（1+P）=62.1 m (3.22) 葉片出口排擠系數(shù) ψ2=1-=0.98 (3.23) 出口軸面速度 ==1.28(m/s) (3.24) 出口圓周速度 =25.8 m/s (3.25) 出口直徑 =0.34 m (3.26) 第二次精算葉片出口排擠系數(shù) ψ2=1-=0.981 (3.27) 出口軸面速度 ==1.31(m/s) (3.28) 出口圓周速度 =25.6 m/s (3.29) 葉輪外徑 =350 m (3.30) 葉片出口排擠系數(shù) ψ2=1-=0.981 (3.31) 出口軸面速度 ==1.31 m/s 出口圓周速度 =25.8(m/s) (3.32) 出口速度 =7.05(m/s) (3.33) 無(wú)窮葉片數(shù)出口圓周分速度 =23.59 m/s (3.34) 3.4 壓水室設(shè)計(jì) 3.4.1渦形體各斷面面積內(nèi)的平均速度 由文獻(xiàn)[1]查得 (3.35) 式中：是速度系數(shù)，若=127時(shí)，則=0.362；H=15m，為泵的揚(yáng)程。 代入上式=6.21m/s，取=6m/s。 渦形體隔舌安放角ψ=20°，分為六個(gè)斷面，計(jì)算斷面流量 20 m3/s (3.36) 斷面面積 (3.37) 式 中 ：Ф 是 斷 面 包 角 。 3.4.2、舌角的計(jì)算 由文獻(xiàn)[1]查得 舌角應(yīng)與葉輪出口絕對(duì)速度的液流角一致，即 == (3.38) 式 中 ： 為 有 限 葉 片 數(shù) 時(shí) 中 間 流 線 出 口 處 液 流 圓 周 的 分 速 度 。 取==7.04 m/s (3.39) 代入上式===38.7度 渦形體寬度 =（1.5—2）；=105—140 mm (3.40) 繪型時(shí)實(shí)際=180mm。 3.4.3 基圓直徑 由文獻(xiàn)[1]查得 基圓直徑為： ==350—367.2 mm (3.41) 取=360 mm。 3.5 葉片厚度的確定 根據(jù)之前計(jì)算結(jié)果，誘導(dǎo)輪和葉輪距離X進(jìn)口直徑為D1 由于越小越好，則取為20mm 葉片厚度 mm 為軸面流線與水平的夾角 =20 實(shí)際厚度mm 流面厚度=4mm (3.42) 圓周厚度 mm (3.43) 軸面垂直厚度 5.2 mm (3.44) 徑向厚度 1.8 mm (3.45) 第4章 軸向力及其平衡 4.1 軸向力的計(jì)算 根據(jù)半開(kāi)式葉輪的經(jīng)驗(yàn)公式近似計(jì)算軸向力 式 中 ： 是 圓 心 在 葉 片 進(jìn) 口 邊 上 與 葉 輪 輪 廓 相 切 的 圓 的 直 徑 。 d1=（D1-dh）/2=40cm；k為軸向力系數(shù)，查表得 k=1.63；為d圓心處的半徑，=（D1+D2）/4=100mm；為液體重度，=2650kg/m3 故： 第5章 砂石泵主要零件的強(qiáng)度計(jì)算 5.1 葉輪強(qiáng)度計(jì)算 5.1.1蓋板強(qiáng)度計(jì)算 由文獻(xiàn)[4]查得 蓋板的應(yīng)力大部分是由離心力造成的，應(yīng)力越大的地方半徑越小。 （4.1） （4.2） 式中：為材料的寬度；為許用應(yīng)力， 銅的；為材料的屈服極限；為拉伸強(qiáng)度；e=2.71828；D2=0.248m；ρ=7800N·m；Dx=0.2mδ2=0.008m；u2=18.9m/s；w=18.9r/s。 材料選取ZG1Cr13,KPa。 5.1.2葉片厚度計(jì)算 由文獻(xiàn)[4]查得 （4.3） 式中：H為單級(jí)揚(yáng)程；Z為葉片數(shù)；D2為葉片外徑；A是系數(shù)，取A=5；D2=0.248m；ns=127；Z=2；H=15m S=50.248=3.4mm 實(shí)際S=4mm。 最小壁厚： 一般鑄造條件下灰鑄鐵最小許可厚度 HT250：。 高 錳 鋼 ： 砂 型 鑄 造 m m 。 筋 的 厚 度 ： 1 0 m m 。 5.1.3輪轂強(qiáng)度計(jì)算 由文獻(xiàn)[6]查得 軸向力 （4.4） 由此應(yīng)力所引起的變形為 （4.5） 式中：E為彈性模數(shù)，鑄鐵E=，鑄銅E=，銅E=； Dc為輪轂平均直徑；為由離心力引起的輪轂直徑的變形；應(yīng)小于葉輪和軸配合的最小公盈，即<。 MPa 因 故在時(shí)葉輪蓋板是安全的。 mm < 根據(jù)公差配合，可知因離心力引起的變形小于最小配合公盈。 5.2泵軸的強(qiáng)度校核 5.2.1 泵軸的強(qiáng)度計(jì)算 由文獻(xiàn)[9]查得 軸的當(dāng)量彎矩 （4.6） 式中：為計(jì)算斷面的彎矩；a為系數(shù)，通常取a=0.57~0.61。故取a=0.6。 N·m （4.7） mm （4.8） 查得軸是安全的。 5.2.2 泵軸的剛度校核 由文獻(xiàn)[9]查得 由軸的細(xì)長(zhǎng)比： 經(jīng)計(jì)算，得：=1.35 故泵軸是可以采用的。 聯(lián)軸器的選用：d=40mm，L=112mm，D=130mm，D1=105mm 螺栓個(gè)數(shù)n=4，直徑M10，L0=229mm，重量m=7.29kg，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是0.043。 5.3 鍵的校核 5.3.1 鍵的選擇 由文獻(xiàn)[9]查得 M=47.88 N·m （4.9） d=40mm 鍵：，一般鍵聯(lián)接 深度：軸，轂，平鍵l=50mm 5.3.2 鍵聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 由文獻(xiàn)[9]查得 計(jì)算鍵的剪切應(yīng)力： N·m （4.10） 可知鍵是安全的。 計(jì)算鍵的擠壓應(yīng)力 N·m （4.11） 鋼的許用擠壓應(yīng)力=1500~1600 N·m 由于 ，輪轂是安全的。 鍵的剪切應(yīng)力可按下式計(jì)算： （4.12） 式中：M為鍵所傳遞的扭矩；d為軸徑；b為鍵的寬度；l為鍵的長(zhǎng)度；為鍵的許用剪切應(yīng)力，45號(hào)鋼的鍵取=600 N·m。 擠壓應(yīng)力 （4.13） 式中：h為鍵高；為許用擠壓應(yīng)力。 通常需根據(jù)輪轂材料進(jìn)行校核。鍵的材料的許用擠壓應(yīng)力比輪轂的大，故取鋼的許用擠壓應(yīng)力：=1500-1600 N·m。 第6章 砂石泵主要通用零部件的選擇 6.1軸封結(jié)構(gòu)的選擇 此 次 設(shè) 計(jì) 的 填 料 密 封 的 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 為 ： 填料寬度S =1.6=10mm （5.1） d為軸式軸套直徑 填料高度H 當(dāng)液體壓力MPa時(shí) H=(5-7)S=60mm （5.2） 填料壓蓋高度h h=(2-3)S=25mm （5.3） 填料壓蓋長(zhǎng)度b b=(0.5-1)S=8 mm （5.4） 填料壓蓋螺栓長(zhǎng)度L 需 保 證 填 料 函 體 內(nèi) 裝 滿 填 料 時(shí) ， 不 必 加 壓 就 能 擰 上 螺 母 。 填料壓蓋螺栓直徑d，取M6 填料壓蓋厚度 =9 mm （5.5） 取=7mm 為 填 料 壓 蓋 螺 栓 直 徑 。 6.2 軸承部件的選擇 選擇61309/P6型號(hào)的深溝球軸承（GB276-64）。 尺寸：軸徑d = 45mm，D =100mm，B = 25mm 安裝尺寸：D1 =54 mm，D3=90mm 重量：0.83kg 選擇11109/P6型號(hào)的雙列向心球面球軸承（GB281-64） 尺寸：軸徑 d = 45mm，D =100mm，B = 36mm 安裝尺寸：D1=55mm，D3=90mm 重量：1.25kg 6.3 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，由于直徑等于40mm，故選擇彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器（GB4323-84）,Tl6型號(hào)，L=112mm，D=160mm，A=45mm。 重量：10.36kg 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：0.026kg·m2 6.4 電動(dòng)機(jī)的選擇 查手冊(cè)電動(dòng)機(jī)選取Y系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)： 型號(hào)：Y132M-4；功率：7.5kW；額定電流：15.4A；額定電壓：380V；轉(zhuǎn)速：1440r/min；效率：87%；功率因數(shù)：0.85。 結(jié)束語(yǔ) 本次所設(shè)計(jì)的螺旋離心泵，在當(dāng)今國(guó)際上具有廣泛的應(yīng)用范圍，且開(kāi)發(fā)前景十分樂(lè)觀。在實(shí)際生產(chǎn)中，它解放了生產(chǎn)力、創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為工業(yè)、生產(chǎn)業(yè)、礦業(yè)等許多行業(yè)的進(jìn)步起到了巨大的推進(jìn)作用。 設(shè)計(jì)就要有創(chuàng)新、有可行性。本次螺旋離心泵的設(shè)計(jì)是為了能更廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，在控制成本的情況下創(chuàng)造盡可能多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。結(jié)合了普通螺旋泵和離心泵的技術(shù)原理，大量閱讀資料后通過(guò)反復(fù)的計(jì)算、驗(yàn)算，證明了該泵的可靠性和實(shí)用性，以及在輸送物料上不可比擬的優(yōu)異性。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我充分利用了四年來(lái)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并在查閱大量文獻(xiàn)中了解掌握了許多新的知識(shí)。這些都幫助我順利地完成了此次的課題。在設(shè)計(jì)中，綜合考慮了成本問(wèn)題，如何使經(jīng)濟(jì)效益最大化問(wèn)題，如何使產(chǎn)品安全可靠、質(zhì)量過(guò)硬等多方面的問(wèn)題，改進(jìn)了大量參數(shù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使此次的設(shè)計(jì)得到了優(yōu)化。 經(jīng)過(guò)精心、細(xì)心、耐心地設(shè)計(jì)后的產(chǎn)品，相信它能夠在實(shí)踐生產(chǎn)中，發(fā)揮它的作用。 參考文獻(xiàn) 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[2]關(guān)醒凡.現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)[M].北京:宇航出版社，2005. [3]離心泵設(shè)計(jì)基礎(chǔ)編寫(xiě)組.離心泵設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2007. [4]鐘正邦.兩相流理論在泥漿泵設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[M].流體工程出版社，2008 . [5]卜炎.中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典 第3卷[M].江西科學(xué)技術(shù)出版社，2005. [6]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第4卷[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2001. [7]成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第1卷[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2002. [8]王三民，諸文?。畽C(jī)械原理與設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2001. [9]煤炭工業(yè)部.液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版，2003. [10]梁冰，朱玉才.固液兩相流泵的邊界層理論及其應(yīng)用[M].科學(xué)出版社，2003. [11]孫明.機(jī)械工程基礎(chǔ)（上、中、下冊(cè)）[M].黑龍江人民出版，2000. [12]陳乃祥，吳玉林.離心泵[M].機(jī)械工業(yè)出版，2003. [13]機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].冶金工業(yè)出版社，2002. 致謝 到今天為止，此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于順利完成了，首先我要感謝對(duì)我的培養(yǎng)，在我遇到困難時(shí)，是的精神鼓舞著我，讓我充滿榮譽(yù)感和使命感。 在這大半年的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我最要感謝我的導(dǎo)師，是他不辭辛苦、不求回報(bào)、毫不保留地指導(dǎo)我。從最初的選題到畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，林老師都以他嚴(yán)肅的學(xué)術(shù)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和積極的生活態(tài)度感染并激勵(lì)著我，讓我不懼困難的挑戰(zhàn)，克服了一個(gè)又一個(gè)的技術(shù)難題，最終完成了螺旋離心泵的設(shè)計(jì)。 而我周?chē)耐瑢W(xué)們也給予了我莫大的幫助，他們?cè)谖矣龅嚼щy時(shí)，為我提供想法和建議，經(jīng)常使我有了新思路。在此我要衷心的感謝一直以來(lái)幫助我的那些同學(xué)。 - 26 -