常溫清水單級單吸臥式離心泵設計（含20張CAD圖紙）

常溫清水單級單吸臥式離心泵設計（含20張CAD圖紙）,常溫,清水,單級單吸,臥式,離心泵,設計,20,CAD,圖紙 開題報告 學院： 專業(yè)： 學號： 年級： 學 生 姓 名 指 導 教 師 設計題目 常溫清水單級單吸臥式離心泵設計(ns=80.6) 與本課題有關的國內(nèi)外研究情況： 泵是量大面廣的通用產(chǎn)品，其中的單級單吸離心泵（以下簡稱離心泵）屬泵類中量大面廣、品種繁多的產(chǎn)品，也是明顯受世界金融危機影響較大的泵產(chǎn)品之一。 在改革開放之前，離心泵產(chǎn)品大多由沈陽水泵研究所組織聯(lián)合設計，對老產(chǎn)品技術進行升級換代。單級泵在20世紀50年代是K型泵（參考前蘇聯(lián)的產(chǎn)品），20世紀60年代為BA型（B型）泵，20世紀70年代為IS型泵。IS型泵，當時盡量向國際標準靠攏，加之大力推廣，現(xiàn)已占據(jù)我國單級泵主導位置，至今已30年。這期間，一方面泵本身技術在進步，另一方面國民經(jīng)濟各部門對泵不斷提出更多更高的要求。現(xiàn)在看來，現(xiàn)有單級泵的性能與可靠性已難以滿足國家的需要，尤其是泵的效率與現(xiàn)代的高效節(jié)能產(chǎn)品相比存在著很大的差距。 國內(nèi)單級單吸離心泵性能參數(shù)范圍窄。 IS（IH）泵29個品種。流量12.5～400，揚程20～400m。揚程20～125m時的最大流量為200，流量400m3/h時的最大揚程為50m。國外單級泵的參數(shù)：XA泵最大流量為650，ISO泵最大流量為720，CZ泵最大流量為1700，ZA泵最大量為2390。有的單級泵揚程超過200m。我國有些泵廠，為了滿足訂貨需要，已將流量在IS泵的基礎上擴大到3 200，揚程增加到200m。 目前單級單吸離心泵的主要缺陷： 1、效率和汽蝕指標偏低 經(jīng)初步統(tǒng)計分析，我國單級泵與世界先進水平相比，效率低2%左右，汽蝕余量約高10%。實際上大約有1/4的產(chǎn)品還達不到規(guī)定指標。 2、全部采用單渦殼結構壓水室，泵運行的穩(wěn)定性差 目前，國內(nèi)單級單吸離心泵全部采用單渦殼結構壓水室，有損泵運行的穩(wěn)定性。更多地采用雙渦殼結構壓水室，已成為世界泵發(fā)展的一個趨勢。采用雙渦殼結構，可以減小泵運行中的徑向力，從而降低泵的振動噪聲；另外雙渦殼結構有助于擴大泵的高效范圍。 3、葉輪進口堵塞 IS（IH）泵中，有些泵的進口面積過小，流速過高，導致葉輪進口堵塞，不但影響汽蝕性能，而且使葉片間流道的擴散度增大，使泵的效率下降，這也是泵在大流量時，流量上不去的重要原因。 4、只有一條性能曲線 ，限制了泵的使用范圍。IS（IH）泵，在樣本等資料中只給出設計點和大、小流量三個點的性能參數(shù)，一條過只有三點性能參數(shù)的曲線。國外泵均給出包括至少有兩次切割葉輪直徑的通用特性曲線（含等效曲線、汽蝕余量曲線和軸功率曲線），既擴大了泵的使用范圍，又為選泵提供了方便條件。 5、整體結構造型、零部件的結構有待改進 國內(nèi)外單級單吸離心泵的主要特點： 1、運行平穩(wěn)：泵軸的絕對同心度及葉輪優(yōu)異的動靜平衡，保證平穩(wěn)運行，絕無振動。 2、滴水不漏：不同材質的硬質合金密封，保證了不同介質輸送均無泄漏。 3、噪音低：兩個低噪音的軸承支撐下的水泵，除電機微弱聲響，基本無噪音。 4、故障率低：結構合理，關鍵部分采用一流品質配套，整機無故障工作時間大大提高。 5、維修方便：更換密封、軸承、簡易方便。 6、占地更?。号P式單級離心泵是水平吸入，垂直吐出，立式單級離心泵是出口可向左、向右兩個方向，便管道布置安裝，節(jié)省空間。 當前，單級單吸離心泵的主要應用場合： 1、IS臥式清水泵，供輸送清水及物理化學性質類似于清水的其它液體之用，使用溫度t≤80℃。 2、IR臥式熱水泵廣泛適用于：冶金、化工、紡織、造紙以及賓館飯店等鍋爐熱水增壓循環(huán)輸送及城市采暖系統(tǒng)，ir型使用溫度t≤120℃。 3、IH臥式化工泵，供輸送不含固體顆粒，具有腐蝕性、粘度類似于水的液體，使用溫度為-20℃～+120℃。 4、ISW臥式管道油泵，供輸送汽油、煤油、柴油等油類產(chǎn)品或易燃、易爆液體，被輸送介質溫度為-20～ +120℃ 本課題研究的主要內(nèi)容及方法： 目前基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)和設計理論的一元設計理論已經(jīng)相當成熟，當前普遍采用的設計理論。依據(jù)已經(jīng)積累的水力模型能夠設計出一些水利性能比較優(yōu)秀的產(chǎn)品。但離心泵內(nèi)部流動是一個全三維的復雜流動，采用一元設計理論設計的理論模型并不能滿足要求，優(yōu)化設計因此隨之出現(xiàn)和發(fā)展，并成為離心泵設計過程中的關鍵步驟。其與反問題設計技術相互配合，并且與CAD技術、CAM技術、人工智能技術等結合，能夠實現(xiàn)高效水力模型的快速、智能化設計和制造。 依賴計算機、計算流體力學以及計算機輔助設計等領域的技術發(fā)展，人們在一元設計方法的改進、優(yōu)化設計和內(nèi)部流動數(shù)值模擬等方面取得了先進的成果，包括國外較為先進的CAD/CFD交互設計技術，是的離心泵的設計逐步從一元流設計向三元流設計方向發(fā)展。 國內(nèi)外預測泵性能的主要方法就是流場分析法、水力損失法和神經(jīng)網(wǎng)絡法。水力損失法經(jīng)過幾十年的發(fā)展,現(xiàn)今已經(jīng)較成熟,但它的預測精度有待進一步提高。神經(jīng)網(wǎng)絡法目前的預測精度不是很高,而且其精度的提高在很大程度上依賴于人工神經(jīng)網(wǎng)絡學科的發(fā)展。對于研究泵的工作者,最具發(fā)展?jié)摿Φ木褪橇鲌龇治龇ā? 世界上理論研究的重點仍然是泵內(nèi)部的全三維流動計算、內(nèi)流測試、多相流和汽蝕等。并在此基礎上,提高性能預測和計算機仿真技術。以后的水力設計方法是多目標、多約束的優(yōu)化設計法。不僅考慮水力設計,還兼顧到可靠性、節(jié)能、制造技術、價值工程、產(chǎn)品的模塊化和個性化相結合等。結構方面將采用更加可靠的密封技術和軸承新材料的研究也是今后泵行業(yè)發(fā)展的重點。監(jiān)測系統(tǒng)與故障診斷系統(tǒng)的進一步發(fā)展將使泵的工作更加可靠,并減少運行維修費用。 本課題依據(jù)關醒凡教授《現(xiàn)代泵設計手冊》里面所介紹的離心泵葉片、渦殼的設計方法，結合以往的設計資料及調研學習的結果，完成常溫清水單級單吸臥式離心泵的水利設計和結構設計，繪制葉輪和蝸殼的木模圖以及主要部件的結構圖。并在完成課題的同時爭取有所創(chuàng)新，尋找改進的方法。 傳統(tǒng)的水利設計方法主要有：相似換算法、速度系數(shù)法、面積比原理設計法、加大流量設計法、短葉片偏置法等。 下面介紹應用比較廣泛的兩種方法： 1、相似換算法：相似換算法是建立在相似理論基礎上的一種方法，通過在一臺模型泵的基礎上對相似模型泵的尺寸進行放大或縮小來得到所有設計的泵尺寸。對完全相似的泵來說，比轉速ns相等。在相似工況下，假設實型泵和模型泵的效率相等，已知一臺泵的幾何形狀和性能參數(shù)，利用相似定律，按照比例放大或縮小為另一臺幾何相似的泵，并換算出相應的性能曲線。這種設計要求要有一個水力模型庫。 2、速度系數(shù)法：速度系數(shù)法是以速度系數(shù)圖來進行設計的。實質上，它仍然是基于相似理論基礎的一種相似換算法，它同樣要求要有較好的泵模型，設計時按ns選取速度系數(shù)，并作為水力尺寸的依據(jù)。它們的各項系數(shù)都是在比轉速大于或等于30的情況下取得的，也就限制了它們用于較低比轉速和超低比轉速離心泵的設計。目前已有不少人對這種圖進行了改進，并用此方法進行泵的設計和優(yōu)化。這也是本課題主要采用的方法。 本課題所需要解決的問題： 由于是常溫清水離心泵，所以對泵體以及其他零件的材料沒有特殊的要求。在密封方面，傳統(tǒng)的密封方式有填料密封和機械密封，填料密封雖然價格低，維修方便，但是可靠性較差，而機械密封密封效果較好，可靠性高，所以本課題選用機械密封。 另外，單級離心泵的設計主要問題之一是軸向力的平衡問題。通常平衡軸向力的方法有如下幾種。 1、葉輪上開平衡孔：其目的是使葉輪兩側的壓力相等，從而使軸向力平衡，在葉輪輪盤上靠近輪毅的地方對稱地鉆幾個小孔，并在泵殼與輪盤上設置密封環(huán)，使葉輪兩側液體壓力差大大減小，起到減小軸向力的作用。這種方法簡單、可靠，但有一部分液體回流葉輪吸人口，降低了泵的效率。本課題采用的就是本方法。 2、采用雙吸葉輪：它是利用葉輪本身結構特點，達到自身平衡，由于雙吸葉輪兩側對稱，所以理論上不會產(chǎn)生軸向力，但由于制造質量及葉輪兩側液體流動的差異，不可能使軸向力完全平衡。 3、葉輪上設徑向筋板：在葉輪輪盤外側設置徑向筋板以平衡軸向力，設立徑向筋板后，葉輪高壓側內(nèi)液體被徑向筋板帶動，以接近葉輪旋轉速度的速度旋轉，在離心力的作用下，使此空腔內(nèi)液體壓力降低，從而使葉輪兩側軸向力達到平衡。其缺點就是有附加功率損耗。一般在小泵中采用4條徑向筋板，大泵采用6條徑向筋板。 4、設置止推軸承：在用以上方法不能完全消除軸向力時，要采用裝止推軸承的方法來承受剩余軸向力。 5、對于多級泵常常采用平衡盤和平衡鼓的方法平衡軸向力。 預期結果及其意義： 通過前期的調研，資料的查詢，結合自身所學的知識和學校以及企業(yè)導師的指導，完成本課題的相關內(nèi)容，使設計結果達到參數(shù)要求和預期的結果。在完成本課題的過程中，掌握泵設計的過程、影響性能參數(shù)的因素，以及數(shù)據(jù)的選取與處理。熟悉標準的選擇以及標準件（軸承、鍵等）選擇和類型。熟練繪圖軟（UG、CAD）的應用。為以后的工作學習打下好的基礎。 參考文獻： [1]《我國單級單吸離心泵的現(xiàn)狀及發(fā)展方向》 關醒凡、商明華、張生昌 [2]《離心泵性能預測的研究現(xiàn)狀及展望》 談明高、袁壽其、劉厚林 [3]《國內(nèi)離心泵的發(fā)展》 李必祥 [4]《低比轉速離心泵研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢》 張佩芳、袁壽其、黃良勇 完成課題的各階段工作具體安排 起止日期 本階段的工作安排 3.07--3.20 外文翻譯 3.21--4.10 水利設計 4.11--4。28 總裝圖繪制 4.29--5.27 零件圖繪制 5.28--6.05 設計計算說明書撰寫 6.06--6.08 答辯前準備 6.09--6.10 答辯 指導教師意見： ? 開題報告符合要求，同意開題。 ? ? ? ? 簽名： 年 月 日 系審批意見： ? ? ? 簽名： 年 月 日 6