軸流泵設(shè)計說明書

1、目 錄第一局部 內(nèi)容摘要3第二局部 概 述5第三局部 設(shè)計方案及原理說明9第四局部 水力設(shè)計10第五局部 結(jié)構(gòu)設(shè)計19第六局部 重要部件的校核23第七局部 參考文獻29第八局部 畢業(yè)設(shè)計小結(jié)30第一局部 內(nèi)容摘要內(nèi)容摘要 軸流泵流量大，揚程低，比轉(zhuǎn)速高，軸流泵的液流沿軸方向流動，但是其設(shè)計的根本原理與離心泵根本相同。軸流泵大多是單級的立式的，可以分為固定葉片式和可調(diào)葉片式兩種。本畢業(yè)設(shè)計的工程是可調(diào)葉片式軸流泵即葉片可調(diào)節(jié)傾斜角度。本畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容屬于化工泵，只有大致工況設(shè)定，沒有具體工作環(huán)境說明幾要求，大致要求材料要有一定的耐腐蝕性能。此外，化工泵廣泛應(yīng)用于多種場合?；け眉扔须x心式的，也有

2、軸流式的，既有立式的，也有臥式的，既有單級的，也有多級的，應(yīng)不同場合而定。本畢業(yè)設(shè)計要求為設(shè)計軸流立式料漿，這就決定了設(shè)計方向為：化工、立式、單級、軸流。泵主要由泵體、傳動軸和傳動裝置等組成。傳動專制是將原動機的動力傳遞給泵軸的中間裝置。泵設(shè)計最主要的是水力設(shè)計葉片及導(dǎo)葉的水力設(shè)計。葉片的水力設(shè)計采用兩種方法：圓弧法和升力法。經(jīng)分析比擬：采用圓弧法設(shè)計的軸面投影圖葉片更為光滑，難度相對更高。采用升力法設(shè)計的軸面投影圖雖然比圓弧法設(shè)計的稍微差點，但是，由于當(dāng)今國內(nèi)的制造水平對于三維曲面的加工還相對落后，即使是好的設(shè)計也是難以加工出來的，對于空間曲面加工效果好的機床是五軸聯(lián)動機床，國內(nèi)包括在國內(nèi)的

3、外企，擁有五軸聯(lián)動機床的公司屈指可數(shù)?；仡^來看升力設(shè)計法，這種水力設(shè)計法雖然可能相對簡陋，但是它簡單實用，可操作性強，更加適合初級設(shè)計人員，對于本科畢業(yè)生來說是更好的操練工具。導(dǎo)葉那么采用的是流線設(shè)計法。由于導(dǎo)葉是按錐面分流線，所以設(shè)計為空間導(dǎo)葉。水力設(shè)計之后是結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計決定著泵的受力情況，影響到泵的許多零件的強度問題，所以也是相當(dāng)重要的。此次設(shè)計主要依據(jù)關(guān)醒凡教授的?現(xiàn)代泵設(shè)計手冊?進行水力設(shè)計，所有圖紙均采用AutoCAD軟件繪制。AbstractAxis pumps are type of blade pump with great flux, lower head, high,

4、 fluids flow from axis pumps along the axis, but the basic theory used to design it is conformed to one in centrifugal pumps. Axis pumps always are monopole, and they can be setted into immobility blade and adjustable blade.The object of the graduate design is to design an adjustable pump-just as wh

5、at it is said that its blades are adjustable-pitches. The pump I am going to design attributes to the chemical pumps, and the given conditions are mistiness, I am not going to say that the design assignment which my teacher disposed is confusing, but to say that the environment of the design is a da

6、le. Though it is so board a dale, it requires me clear about the general direction, it is that the stuff of the pump asks for somehow anti-high-temperature, incorrupt, and so on. Chemical pumps are used abroad like everyone knows.Chemical pumps not just contain centrifugal ones, but also axis ones,

7、not only horizontal but also stand-style, and include both of monopole and multilevel, when to use some kind of pump depends on live condition. My design assignment requires me to design a stand-style pump dealing with slurry, and it definitudes my work: chemical, stand-style, monopole, adjustable a

8、xis.Pumps are constituted with pump body, driving axis and driving devices, and so on. The driving devices are intermediary setting used to drive energy from motor to pump axis.The most important step in designing a pump is waterpower design-the design of the blades and lead blade. There are always

9、two methods to be used to design pump cycle method and peace method. Put the two together: we find that the result after cycle method is better, the blades designed with it are more velvet, but it is more difficult. Compared with the cycle method, although the peace method is simple, however for pre

10、sent, manufacturing level is not component in three-dimensional products producing. I think there must be standout engineering, good conceive and good design home, but why all these advantage things cant come to true, mainly because I think that there are a fat lot five-axis linkage machines in dome

11、stic companies, even includes external corporations in China. And let me look back to the peace method, although the method could be simper, it is more practically, be easy to deal with, and it is more suitable for the first class personnel, and is a practice tool.The lead blades are going to design

12、 with streamline method. Because the lead blades are partitioned through cone, so it will be designed into vacuum lead blade, and adopt the twist triangle method to product. Configuration design follows waterpower design. Configuration design determines the pressed conditions of pump, and it will im

13、pact much most intention of the part, so it is also very important.The design of hydraulic computation is on the basis of <Modern pump design handbook> edited by professor Guan Xingfan. All the drawings adopt the software of AutoCAD.第二局部 概述一、設(shè)計依據(jù) 1、設(shè)計參數(shù)： 流量 Q 850 ( m3/h ) 揚程 H 3.5 (m) 轉(zhuǎn)速 n 145

14、0 ( r/min ) 效率 75 汽蝕比轉(zhuǎn)速C1000 2、料漿密度： 1500( kg/m3 ) 3、固相物質(zhì)： 五氧化二磷，重量濃度30左右 4、結(jié)構(gòu)形式： 采用60°出水彎管，葉片調(diào)節(jié)形式為半調(diào)節(jié) 5、泵的液下長度： 1.0 (m) 底板至葉輪中心距離二、設(shè)計內(nèi)容1、文獻檢索、市場調(diào)研通過對國內(nèi)外相關(guān)文獻的檢索和國內(nèi)市場調(diào)研，了解目前所設(shè)計類型泵的特點和研究情況，熟悉其水力設(shè)計方法，比照分析幾種主要結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點，確定設(shè)計方案。綜合文獻檢索和市場調(diào)研的結(jié)果，寫出調(diào)研報告。2、外文資料翻譯外文資料翻譯應(yīng)通順、正確。3、水力設(shè)計掌握所設(shè)計類型泵的水力設(shè)計方法，按照給定設(shè)計參數(shù)進

15、行水力設(shè)計，繪制木模圖。4、裝配圖和零件圖的繪制整體結(jié)構(gòu)和零件設(shè)計必須合理、可靠，能滿足實際要求，裝配圖和所有零件圖均可采用手工或CAD繪制，尺寸、公差等標(biāo)注正確，圖紙符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)。5、設(shè)計計算說明書應(yīng)綜合概括其設(shè)計計算過程和內(nèi)容；結(jié)構(gòu)形式確實定、水力設(shè)計、主要零件軸、鍵的強度校核、軸承使用壽命校核等，論證嚴(yán)謹(jǐn)，計算正確。三、設(shè)計思路1.文獻檢索：通過對有關(guān)軸流式料漿泵方面資料的檢索、學(xué)習(xí)，掌握其葉輪和導(dǎo)葉的水力設(shè)計方法，比擬和掌握軸流式料漿泵的結(jié)構(gòu)型式及特點。2調(diào)研工作：了解所輸送介質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)，以確定所用關(guān)鍵過流部件的材料。通過對有關(guān)軸流泵，以及料漿泵方面論文資料的檢索和學(xué)習(xí)，進

16、一步掌握其相關(guān)的水力設(shè)計，尤其是決定所設(shè)計的泵的重要性能相關(guān)的關(guān)鍵步驟。并且在導(dǎo)師的帶著下對靖江市金麟泵的實地參觀和學(xué)習(xí)，對所設(shè)計的軸流料漿泵及其他的離心液下化工泵的結(jié)構(gòu)有了深刻的了解，并將其吸收到設(shè)計中去。3水力設(shè)計：依據(jù)關(guān)醒凡教授?現(xiàn)代泵設(shè)計手冊?里面所介紹的軸流泵葉片、導(dǎo)葉的設(shè)計方法，結(jié)合以往的設(shè)計資料及調(diào)研學(xué)習(xí)的結(jié)果。進行葉片、導(dǎo)葉的水力設(shè)計，繪制木模圖。 4. 畫總裝圖：參考以往軸流泵結(jié)構(gòu)，畫總裝圖。選擇鍵、軸承等型號并對軸、鍵進行強度校核。5畫零件圖：參考已有的資料簡圖，根據(jù)水力設(shè)計結(jié)果。畫葉輪座、導(dǎo)葉體等過流和結(jié)構(gòu)部件的零件圖，并在零件設(shè)計時考慮材料的工藝性及強度要求。 6畫其他

17、零件：畫其他非標(biāo)準(zhǔn)零件的圖紙，形成整套圖紙。 7. 整理設(shè)計說明書。四、設(shè)計意義 1熟悉軸流泵設(shè)計流程，明白一些參數(shù)值意義，如何選取其值大小，以及其對葉輪外形、效率的影響。2鍛煉查閱資料、搜索所需資料的能力；熟悉材料標(biāo)準(zhǔn)，尤其是不銹鋼的選用，熟練掌握軸承、鍵標(biāo)準(zhǔn)及類型選用。熟練掌握繪圖軟件AUTOCAD等，提高繪圖速度，掌握繪圖技巧。第三局部 設(shè)計方案及原理說明1 設(shè)計原理根據(jù)關(guān)醒凡教授?現(xiàn)代泵設(shè)計手冊?北京：宇航出版社 19952 葉片、葉輪座等重要過流部件采用耐腐蝕不銹鋼材料。考慮制造工藝，導(dǎo)葉體、直管等零件過渡部位均采用圓角過渡。本設(shè)計中，葉輪、導(dǎo)葉體均采用砂型鑄造。彎管與出口法蘭鑄造成

18、一體3 采用升力法進行葉片的水力設(shè)計；采用流線法進行導(dǎo)葉的水力設(shè)計4 其他零件參考以往和實際產(chǎn)品的泵結(jié)構(gòu)。5 對鍵、軸等進行強度校核時，力求精確，采用合理的平安系數(shù)以保證不盲目浪費材料。第四局部 水力設(shè)計一、葉輪的水力設(shè)計一結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇1確定輪轂比 根據(jù)輪轂比與比轉(zhuǎn)速的關(guān)系表，取14001000700500d2葉輪直徑D ：根據(jù)液流的連續(xù)性條件，不考慮排擠，那么葉輪區(qū)域內(nèi)的軸面速度為 取，那么根據(jù)輪轂比及給定的參數(shù)，葉輪直徑即可求出。那么 ， 取 即 3確定葉片數(shù)Z 葉片數(shù)通常按選取50070010001400Z5645343為了更易于調(diào)節(jié)動平衡，取Z=44確定葉柵稠密度Z=4,葉輪外緣的葉

19、柵稠密度推薦為，同時，適當(dāng)減小外緣的，增加輪轂側(cè)的，以減小內(nèi)外側(cè)翼型的長度差，均衡葉片出口的揚程。所以，輪轂和輪緣之間各截面的按直線規(guī)律變化，其值為 取，那么4確定葉片翼型的厚度：通常輪轂截面的相對厚度為 1015%輪緣截面的厚度按工藝條件確定，通常輪緣截面的相對厚度 25%從輪轂到輪緣其厚度按直線規(guī)律變化。二 選定截面及計算1確定計算截面通常選取五個彼此等距離的計算流面，由于本設(shè)計要求為為半調(diào)節(jié)式軸流料漿泵，考慮到葉片的調(diào)節(jié)，輪轂和輪緣需作成球面。 各計算流面的半徑可按下式確定： ，那么取；,那么取； ，為了取整數(shù)，取；那么 2確定軸面速度和速度環(huán)量1確定軸面速度 初算時忽略容積損失，之后再

20、修正，那么取，即 2確定速度環(huán)量3升力法設(shè)計計算選定截面計算表格設(shè)計公式截面截面截面截面截面110413616619622627.8959 254 12.6030 14.8807 17.1583 36.3386 6.3386 6.3386 6.3386 6.3386 44.3440 3.3219 2.7216 2.3050 1.9990 51.1074 0.7316 0.5638 0.4617 0.3923 647.9174 36.1879 29.4151 24.7837 21.4185 71111180.9998 0.9998 0.9998 0.9998 0.9998 90.7538 0.6

21、044 0.5063 0.4350 0.3814 1081.6814 106.8142 130.3761 153.9380 177.5000 11由圖10101277.5973 93.9965 104.3009 110.8354 113.6000 1378.0000 94.0000 104.0000 111.0000 114.0000 1472.9400 115.2496 166.5655 228.6404 301.2849 151.0015 0.6044 0.4091 0.2938 0.2205 161.0542 0.6869 0.5114 0.4080 0.3446 1711819208.

22、1900 7.0500 5.8240 4.4400 3.0780 2122 選擇翼型(NACA)44084408440844084408231102458.917 39.788 30.615 24.784 20.618 25109114計算泵的汽蝕比轉(zhuǎn)速C 知道設(shè)計流量Q和軸流泵的轉(zhuǎn)速n，根據(jù)GB/T 13006-91,查取臨界汽蝕余量,計算泵的汽蝕比轉(zhuǎn)速C：, , ,那么 符合設(shè)計要求。計算各截面翼型厚度坐標(biāo)1截面：NACA4408l=78比例x0h0b0厚度0x3978h0b0厚度50翼型如圖： 2截面：NACA4408l=94比例x0h0b0-厚度0x4794h0b0厚度0翼型如圖：3截

23、面：NACA4408l=104比例x026h0b085-1厚度0x52104h0b0.0730厚度0翼型如圖：4截面：NACA4408l=111比例x0h0b0厚度0x111h0b810厚度0翼型如圖：5截面：NACA4408l=114比例x0h0b0厚度0x57114h0b10厚度0翼型如圖：5葉輪繪型1畫翼型展開圖2確定葉片旋轉(zhuǎn)軸線位置： 旋轉(zhuǎn)軸線通常取離翼弦進口為0.30.4l處，而且一般和翼型最大厚度位置一致。另外，旋轉(zhuǎn)中心一般通過翼型的骨線，也可以偏離骨線，但是，其縱向位置應(yīng)當(dāng)有規(guī)律變化，以保證葉片外表的光滑。3作葉片軸面投影圖，4坐平面投影圖和木模截線圖二、導(dǎo)葉的水力設(shè)計一 導(dǎo)葉結(jié)

24、構(gòu)參數(shù)的選擇 1 確定導(dǎo)葉體的擴散角 一般導(dǎo)葉體的擴散角為，取。2 導(dǎo)葉進口邊一般和葉輪出口平行，其間距為e=0.050.1D,即 e=11.923.8mm, 取 3 葉片數(shù)一般取Z=510片，低比轉(zhuǎn)速取大值，本設(shè)計為比轉(zhuǎn)速的軸流料漿泵，故取葉片數(shù)Z=7。4 彎管管徑為通常是等截面的，因此，與之相聯(lián)的擴散管出口直徑也應(yīng)該與彎管相同，為標(biāo)準(zhǔn)直徑。 故 5 擴散管長度l=(1.52.7) ,為擴散管進口直徑。建議l=(1.41.4) ,綜合以上，取l=443mm。6導(dǎo)葉的設(shè)計與計算(見下表):序號計算公式單位123451m2m/s4.3440 3.3219 2.7216 2.3050 1.9990

25、 3m/s6.3386 6.3386 6.3386 6.3386 6.3386 4750 0.9000 0.9250 0.9350 0.9450 5弧度角度角度6mm555557mm8777779mm1011mm788082848612角度90909090901314mm15二 導(dǎo)葉繪型 按錐面分流面，其作圖方法和葉輪葉片繪型完全相同，即采用扭曲三角形法繪型。1根據(jù)計算繪制軸面投影圖，在軸面投影圖上作等距木模截線。 繪型計算表格如下：工作面123456789距離0截面對應(yīng)角度0123456789距離0截面對應(yīng)角度0123456789距離0截面對應(yīng)角度0123456789距離截面對應(yīng)角度1234

26、56789距離截面對應(yīng)角度背面123456789距離0截面對應(yīng)角度014123456789距離0截面對應(yīng)角度0123456789距離013截面對應(yīng)角度0123456789距離截面對應(yīng)角度10123456789距離截面對應(yīng)角度第五局部 結(jié)構(gòu)設(shè)計一吸入室的設(shè)計葉輪直徑選用喇叭口形吸入口。軸流泵吸入室的作用和要求與離心泵的吸入室一樣： 1.將水吸入葉輪如口； 2.吸入室中水力損失要小； 3.液流自吸入室流入葉輪吸入口時，速度分布要均勻。喇叭形吸入管的設(shè)計：喇叭形吸入管，它的上端與葉輪室相連，這是一種最簡單的，水力性能最好的吸入室，液體經(jīng)過喇叭管后速度封閉均勻。設(shè)計時，根據(jù)設(shè)計為半調(diào)節(jié)的要求，和葉輪螺

27、母的實際尺寸，本著經(jīng)濟實用的原那么。取內(nèi)管壁圓弧半徑 R=160mm,喇叭管高H=160mm。其最終圖如下：二彎管的設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求，彎管轉(zhuǎn)角為60°，內(nèi)曲率半徑為=0.51,為彎管進口直徑。所以，=0.51150300mm, 取=300mm。其最終圖如下：三泵軸的設(shè)計1估算水力效率水力效率可由經(jīng)驗公式算得，即 ， 取2估算泵的總效率 軸流泵的容積效率較高，一般取0.960.99,取0.96； 機械效率視具體結(jié)構(gòu)型式而定，一般取0.950.97,取所以，總效率為 =××取 2.軸功率P確實定 P= 根據(jù)設(shè)計要求，取=1500 =14.83(KW)3. 計算配套功

28、率P P=P其中, ,=1 P=P=×14.83=17.79(KW)查機械手冊 使用電動機為：Y180M-4, PKW4.計算扭矩M M=9550 (P=37KW) =9550×=121.85(Nm)5.計算軸徑d d=mm (材料選用3Cr13 其中=550*10P) (四) 軸承的選用1.上軸承的選用：根據(jù)國標(biāo)GB/T 282-1994(使用成對安裝角接觸球軸承) 軸承代號: 7212 B/DF 根本尺寸/mm d: 60、根本尺寸/mm D:10、根本尺寸/mm 2B:44極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|脂: 3600極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|油: 5000重量/kg| W

29、2.下軸承的選用：非標(biāo)準(zhǔn)，自己設(shè)計的滑動軸承，具體見零件圖五 出口法蘭確實定 由GB2555-81 并查?現(xiàn)代泵技術(shù)手冊?JB7859標(biāo)準(zhǔn)平面對焊鋼制管法蘭(PN0.6MPa)公稱通徑DN: 300法蘭外徑D:440，螺栓孔中心圓直徑K:395螺栓孔徑L:22， 螺栓數(shù)量 n: 12， 法蘭厚度C:24， 法蘭高度|H:62六墊圈，螺栓，墊片的選用彈簧墊圈： 按GB93-87選取 螺栓：六角頭型按GB5786-86選取 墊片：按GB/T各具體尺寸按照總裝圖中的要求。七電機的選取選取電機型號Y(IP44)，18.5KW, 立式安裝、機座不帶底腳、端蓋上有凸緣、軸伸向下的電動機機座號: 180M-

30、4, 凸緣號: FF300外形尺寸AC: 380, 外形尺寸AD: 285外形尺寸HF: 500, 外形尺寸L: 730水泵的整體結(jié)構(gòu)見裝配圖第六局部 重要部件的校核一、鍵確實定及校核 在本次的設(shè)計中，在葉輪葉片與葉輪座局部，主軸與聯(lián)軸器都需使用鍵。 查?機械設(shè)計手冊?GB/T 109619901 葉輪與軸處使用的鍵 傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =121844.83 N·mm軸的直徑 d =35 mm鍵的類型A型鍵的截面尺寸b×h =10x8 mm鍵的長度L =70 mm鍵的有效長度L0 =60.000 mm接觸高度k =3.200 mm最弱的材料鋼載荷類型靜載荷許用應(yīng)力p =135

31、MPa 計算應(yīng)力p =36.263 MPa 所以，校核計算結(jié)果： 滿足強度要求2 軸與聯(lián)軸器處使用的鍵 傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =121844.83 N·mm軸的直徑 d =45 mm鍵的類型A型鍵的截面尺寸b×h =14x9 mm鍵的長度L =80 mm鍵的有效長度L0 =66.000 mm接觸高度k =3.600 mm最弱的材料鋼載荷類型靜載荷許用應(yīng)力p =135 MPa計算應(yīng)力p =22.792 MPa所以，校核計算結(jié)果： 滿足強度要求二、 軸向力和徑向力的計算 1. 軸向力的計算軸流料漿泵的軸向力通過成對反裝角接觸球軸承平衡。軸向力主要組成：A. 作用在葉片上的軸向力；B.

32、輪轂上液體作用的軸向力；C.轉(zhuǎn)子重量G。(1) 作用在葉片上的軸向力 式中：葉輪半徑m 葉輪輪轂半徑(m)引入輪轂比，得到所以， =1112.73(N)(2) 輪轂上_液體作用的軸向力 =394.19(N)(3) 轉(zhuǎn)子重量a. 泵軸重量 =315.20(N)b. 葉輪及輪轂重量c. 聯(lián)軸器重量 d. 角接觸球軸承重量 所以，轉(zhuǎn)子總重量為 那么，總軸向力為 =2183.85(N)由葉輪、聯(lián)軸器等轉(zhuǎn)動部件剩余平衡質(zhì)量引起的離心力。 最大半徑處的剩余不平衡質(zhì)量(g)葉輪、聯(lián)軸器等的最大半徑mm本設(shè)計采用輪轂處的滑動軸承平衡徑向力。 1葉輪處： =28.25(N) 2聯(lián)軸器處： =17.81(N) 所以，總的徑向力為： =46.06(N) 因此，徑向力非常小，可以忽略。三、軸承壽命較核 由軸承負(fù)荷計算公式 式中： ：作用于軸承的負(fù)荷N ：理論上的計算負(fù)荷N ：負(fù)荷系數(shù) 水泵運轉(zhuǎn)過程中伴有振動、沖擊，因此，負(fù)荷系數(shù)取為 =2 由以上計算，有N N 當(dāng)量動負(fù)荷 本設(shè)計軸承公稱接觸角為 由 查表得 那么= 軸承壽命單位h： 球軸承，由轉(zhuǎn)速，根本額定載荷/kN Cr: 90.8，溫度系數(shù) 那么，計算得 約為2156天，年以上四、 軸的強度校核根據(jù)前面用扭矩計算得最小軸徑