课程设计----离心泵水力设计

1、课程设计说明书题目：离心泵水力设计院（部）：机械工程学院专业班级：过控08-1班课程设计任务书机械工程院甲）学号学生姓名过程控制 教研室专业（班级）离心泵水力设计计术数设技参流量 q： 145 m 7h扬程h： 60 m转速 n: 2900 r/min效率：78%设计要求1 用速度系数法和解析计算法进行离心泵水力设计。2.编写设计计算说明书1. 离心泵结构方案的确定。2. 离心泵水力过流部件（叶轮）主要儿何参数的选择和计算。3. 叶轮轴面投影图的绘制工作计划6月13日到14日查阅相关资料了解设计大致步骤；6月15日到18曰确定叶轮主要儿何参数和编写说明书;6月19日绘制叶轮轴面投影图；6月20

2、日上交说明书并做答辩；参考资料1. 水泵及水泵站习题实验课程设计指导书2. 泵的理论与设计 关醒凡 机械工业出版社 t414/193. 现代泵技术手册关醒凡 1959.94. 离心泵陈乃祥 吴玉林 th311/c5275. 离心泵与轴流泵原理及水利设计 丁成伟 t414. 2/56. 叶片泵原理及水利设计查森 t414. 2/7指导教师签字教研室主任签字第一章绪论31. 1 泵的用途31.2泵的分类31.3离心泵主要部件4第二章结构方案的确定52. 1 确定泵比转速52.2确定泵进、出口直径52.3确定效率和功率以及电动机的选择52.4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

3、73. 1叶轮进口直径do的确定 73.2 确定叶片入口边直径耳83.3确定叶片入口处绝对速度岭和入口宽度勺83.4 确定叶片入口处圆周速度纠 83.5 确定叶片数z 93.6 确定叶片入口轴面速度匕q和入口安放角093.7确定叶片出口安放角0和叶轮外径以 93.8确定叶片厚度s93.9计算排挤系数吕93. 10确定叶片包角0103. 11确定叶片出口宽度位103. 12计算有限叶片时,液体出口绝对速度呛以及临与叱的夹角心2113. 13 叶轮的轴面投影图以 12第四章压水室的设计124. 1基圆直径的确定134.2 压水室的进口宽度134.3 隔舌安放角旳134.4 泵舌安放角& 1

4、34.5 断面面积f 134.6 当量扩散角144.7各断而形状的确定14计算数据汇总16结束语 17参考文献 18第一章绪论11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；釆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來输送液体，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來输送液体，如活塞泵、

5、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520000加'/力，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。m8(mi2出田)q（米*时图1-1离心泵输送清水的粘度极限q（米*时1. 3离心泵主要部件叶轮:将原动机能量传递给液体的零件；一般前盖板、后盖板、叶片轮毂组成；分为闭 式、半开式和开式叶轮（很少用）。吸入室使液体以最小

6、损失均匀进入叶轮；锥形、厨不形、半螺旋形吸入式。压出室!以最小损失将叶轮中流出的液体收集，均匀的引至吐出口或次级雌，顺便将 一部分动能变为压能；螺旋形、环形、径向导片、流道式导叶和扭曲叶片式导叶。和密封环:为减少高压区液体向低压区流动。泵体和叶轮l分别安装了两个密封环一一泵 罔心泵体密封环和叶轮密封环。轴封机构!泵轴伸岀泵体处，牆多泵轴和固定泵体z间冇轴封机构，减少压力液体流岀 泵外和防止空气进入泵内；有骨架橡胶密封、填料密封、机械密封和浮动环密封。轴向力平衡机构!作用在转子上的力不平衡产牛了轴向力，单级泵用平衡孔或平衡管， 多级泵采用平衡盘或平衡鼓。离心泵还有泵轴、中段、轴承体、托架、支姐

7、联轴器等主要零部件a>图1-2离心泵的叶轮h片b)第二章结构方案确定2.1确定比转数计算泵的比转数,确定泵的结构方案。公式为3.65/7/q(101)式中q单吸叶轮泵的流量，m3/sh单级叶轮泵的扬程，贝山3.65x29osj15%6oo6q34=100.2242.2确定泵进、出口直径泵的进出口直径。吸入口直径由进口流速叫（经济流速）决定，dv =j初选 vs = 2一3.5 m/s 试选 vs = 3.0 m/s4x150/3600 3.1415x3.0= 132.983 mm按标進取ds = 135 mm而出口直径9按经验公式0= （0.71.0） 0确定。对于低压小流量:泵，取泵出

8、口直径，则取dt = ds =135 mm2.3确定效率和功率以及电动机的选择d估算容积效率:11 + 0.68/7/31 + 0.68x100.2242/3二 0.942）估算机械效率:一1+820亿2=0. 9311+820100.2242f3）总效率：77 = 0.774）估算水力效率：770.77=0.880.93x0.94轴功率:二 9.8x1 q3 x 150x60 二幻伽 kw1000x0.77x3600配套电机功率p. = =1.2x31.818=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

9、载转数为2970 r/min, 额定功率为45 kwo2.4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mn - 97360pn97360x38.182 1qo1。” l=1281. 862 kgcm2900泵轴选用35 q275 ,正火处理，查表t二（400 500） kg / cm2 ,取7r = 45 lctt最小轴径：j128l862v 0.2x450=24.24 mm2）轴的结构设计考虑轴上零件的固定和

10、定位，以及装配顺序，选用下图装配方案:图1-3轴匕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d。的确定1）求v. = kv（）yj2h，查泵产品设计规程图1-1-15得k岭二0.20/. va =0.2x72x9.8x60 = 6.859 m/s2）求通过叶轮的流量03）求叶轮进口直径q4x0.0473.1415x6.859=93.407 mm32确定叶片入口边直径p2 一般按 池,.确定：.二 100.200取 2 = 2）二93.407 mm3. 3确定叶片入口处绝对速度v,和入口宽度b、取 v产 二6. 859 m / 5=23. 454 mm0.047 3.1415x0.

11、093x6.859为提高气蚀性能可适当增大勺，取b=30 mil ,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：l.kl<2.5/rdb 3415x0.093x0.023_。工适3. 5确定叶片数z对兔二100 (60h250)7=63. 6确定叶片入口轴面速度f和入口安放角卩、vm =£y 取£=1.3 , 则vw1 =1.3x6.859=8.917 m/s设进口无旋，则液流角0；为：取叶片入口安放角为:01 = 33°3. 7确定叶片出口安放角仏和叶轮外径d2一般取02=16°40',高住 取小值，低住取大值，通

12、常取02=20°30° 在这里取02=30°,由图1-1-15取kyl.oo。凤2 =心 j2gh二l.oox j2x98x60二34. 293 m/s=225.851 mm60 禺60x34.2933.1415x29003.8确定叶片厚度s叶片厚度s可按下列经验公式计算：s = kd2 + l =5x0226x + 1= 5 mm, 材料为铸铁。3. 9计算排挤系数叶片圆周厚度5和节距d =-= 9 mmsin 0| sin 33ttd. 3.1415x93.047 心t = = 48. 718 mm1 z6° 一勺“兀d、sin 0|4&71

13、83.1415x0.093. o4&“i 3.1415x0.093-6'sin 33此处计算的匂与假设的匂相符，不需要重算。3.10确定叶片包角0对叫二60 220的泵，一般取0 = 75°150° ,低亿取大值，取0 = 135°3.11确定叶片出口宽度也由图1-1-15取札=014，叶轮出口轴面速度为: 匕2 = k% j2gh 二 0.14x 丿2x 9.8 x 60 二4. 801 m/s叶片出口圆周厚度：v s8,=二=10 mmsin 02 sin 30叶轮出口宽度血：=15.061 mm0.047（3.1415x0.226-6x0.0

14、1）x4.8013.12计算有限叶片时，液体出口绝对速度临以及巾皿293 一誥=25. 977 必2x0.96（0.226丫（0.093）1 2丿< 2丿0.226?（2八2二0. 3596式中：（p= （0.55 0.68 ） +o.6sin02 （经验系数）取0 = 0.9匕281 + p25.9771 + 0.3596=19. 1064 ni/s480119.1064= 14°= tan_l= 719.106+4.8012 =19. 700 m/s3.13叶轮的轴面投影图图1-4叶轮轴面投影图简图第四章压水室的设计压水室是指叶轮出口到泵出口法兰（对节段式多级泵是到次级叶轮

15、出口前, 对水平屮开水泵则是到过渡流道z前）的过渡部分。设计压水室的原则：1、水力损失最小，并保证液体在压水室中的流动是轴对称的，以保证叶轮中 的流动稳定；2、在能量转换过程中，轴对称流动不被破坏；3、消除叶轮的出口速度环量，即进入第二级叶轮之前，速度环量等于0。4、设计工况，流入液体无撞击损失。5、因流出叶轮的流体速度越大，压岀室的损失hf越大，对低ns尤甚，因 此对低ns泵，加大过流面积，减小损失hf。4.1基圆直径°的确定% =(1.03 1.10)r>2 ,取 d3=1.08£>2 = 1.08x0.226 =243. 919 mm4.2压水室的进口宽度

16、仇=b +2s + c = 15.061 + 2x5 + 10=35.061 mm （取 c=10mm）4. 3隔舌安放角旳°3 =勺=1 °4. 4泵舌安放角0查手册，取& = 25°4.5断面面积f釆用速度系数法，查得kv3 = 0.36，压水室中液流速度：匕=心3 二0.36x2x9.8x60二 12. 345 m/s6_150匕 12.345x3600=3375. 186 mnf其他各断面面积:7 7f7=-f=-x 0.00337 =2953. 2877 8 8 8e =-e = -xo.oo337 =2531. 3896 8 8e =-r=-x

17、0.00337 =2109. 4918 844r =-e = -xo.oo337 =1687. 5934 8 8 833f. =-e = -xo.oo337 =1265. 6958 82 2r =-e = -xo.oo337 =843. 7978 8 8m ntmiiim nfmnfmmm nt£ =討二右x0.00337 二421.898 mni4. 6当量扩散角扩散角b常用范围为0 = 610°,取& = 8°4. 7各断面形状的确定确定角：一般 5 = 15。30°,取5 = 20°求a、b值:a = tan » tan

18、 3 = tan 20。x tan 2 = 0.25492 23 = a(1_a)cos5+90 +j3602/ra1 = 0.2549(1 - 0.2549) cos 20° + % +严° x2x3.14x 0.25492360=0.3031求断面高ii及半径r （8个断面分别求）断面i：r 土座逝12b-35.061+j35.06f+4x0.3031x421.898=o.989 斷2x0.3031=20.451mm-35.061+j35.06f+4x0.3031x843.7 叼2x0.3031r2 = ah2 = 0.2549 x 20.451 =5- 213 mmh

19、 _ _2+jg2+4b巧2b-35.061+v35.0612+4x0.3031x1265695 _qo2x0.3031zo. 00b iiunr3= a*h3 =0. 2549x28. 886=7. 363 mm2x0.3031-35.061+j35.06f+4x0.3031x1687.593二36. 57 mmr4 = a*h4 = 0.2549x36.571 =9. 322 mm断面5：-35.061+j35.06f+4x0.3031x2109491=43 676 mm2x0.3031r5=a*/5 = 0.2549x43.676 =11. 133 mm断面6：/?3 + （仇- +43

20、耳2b=50. 314 mm- 35.061+j35.06f+4x0.3031x2531.3862x0.3031= a* w6 = 0.2549 x50.314 =12. 825 mm-35.061+j35.06f+4x0.3031x2953287 乂 匚“=56.569 mm 2x0.3031r7 = a*/7 = 0.2549x56.569 =14. 419 mm断面8：丹如座逑82b-35.061+ v35.0612 +4x0.3031x3375186 “ °”=62 936 mm2x0.3031= a * w8 = 0.2549 x 62.936 =16. 042 mm叶片计

21、算数据汇总计算量符号数值单位进口直径q93. 407mm入口直径93. 407mm入口宽度b23. 454mm叶片数z6个入口安放角33度出口安放角0230度叶轮外径d2225. 851mm叶片厚度s5mm排挤系数&1.3度叶片包角(p135度叶片出口厚度b215. 061mm结束语为期一周的课程设计终于结束了，虽然整天很忙碌很疲 劳，但感觉收获还是蛮大的。通过这次课程设计，不仅学到了离心泵 水利设计的知识，而且还学会了运用各种软件。尤其是后者，通过这 几天的学习和使用，我们已经基本掌握了这些软件的使用方法和特 点，比如说word和excel,以前只是懂了个皮毛，现在有了更深一步 的了解和学会了大部分基本使用方法，我想这些软件的使用技巧，会 在我们以后工作中有很大的帮助。特别是autocad我们又重新熟悉了 以前学会的技巧。以前我们在课堂上只是学到了简单的关于离心泵的理论 知识，并没有考略到实际的工作