螺旋离心泵的设计要点

湘潭大学兴湘学院毕业设计湘潭大学兴湘学院毕业设计---第一章绪论1.1螺旋离心泵概述泵是把原动机的机械能转换为抽送液体能量的机器。一般，原动机通过泵轴带动叶轮旋转，对液体做功使其能量增加，从而使要求数量的液体从吸入口通过泵的过流部分，输送到要求的高度或要求有压力的地方。泵是世界上最早发明的机器之一。现今世界上泵产品产量仅次于电机，所消耗的电量大约为总发电量的四分之一。泵的种类甚多，应用极为广泛。除农田灌溉、城市和工业给排水、热电厂、石油炼厂、石油矿厂、输油管线、化工厂、钢铁厂、采矿、造船等部门外，目前泵在原子能发电、舰艇的喷水推进、火箭的燃料供给等方面亦得到重要应用。另外，还可以用泵来对固体如煤、鱼等进行长距离水力输送。泵抽送的介质除水外，有油、酸、碱浆料……一直到超低温的液态气体和高温熔融金属。可以说，凡是要让液体流动的地方，就有泵在工作。泵在国民经济中起着十分重要的作用。根据科学技术的发展，泵输送固态物质的应用领域日益扩大，如污水污物、泥浆、纸浆、灰渣矿石、粮食淀粉、甜菜水果、鱼虾贝壳等不胜枚举。据文献介绍，如今已成功地从5000米深的海底用泵向陆地输送猛矿石。对输送这类物质的泵，有两个主要要求：一是无堵塞，二是耐磨损。耐磨损主要与材料有关，无堵塞主要取决于叶轮的结构形式。目前作为无堵塞泵叶轮的结构形式有：1.开式或半开式叶轮；2.旋流式叶轮；3.单（双）流道式叶轮；4.螺旋离心叶轮。螺旋离心泵是典型的无堵塞离心泵。世界上第一台螺旋离心泵是用来输送鱼类，随后用来输送固液两相流体，可以用来排雨水和输送高黏度液体。为防止故态物质堵塞，使之顺利的流出，开式叶轮中有一片或两片扭曲的螺旋形叶片，在锥形的轮毂体上由吸入口沿轴延长，叶片的半径逐渐增大，形成螺旋形流道。壳体由吸入盖和涡壳两部分组成。吸入盖部分的叶轮，产生螺旋推进作用，涡壳部分的叶轮像一般的离心泵产生离心作用，叶片进口的锐角部分将杂物导向轴心附近，再利用螺旋作用使之沿轴线推进。这种泵是容积泵和离心泵的组合，故称为螺旋离心泵。1.2离心泵主要零部件及结构形式离心泵的主要零部件包括：前盖板、叶轮、主轴、涡室、后盖板、轴封、轴承体、带轮和支架。离心泵中还包括像螺母、法兰盘、轴承等具有通用标准的零部件。离心泵的结构形式主要有以下几个：按主轴方向卧式：主轴水平放置；立式：主轴垂直放置；斜式：主轴倾斜放置。按液体流出叶轮的方向离心式装径流式叶轮；混流式一一装混流式叶轮；轴流式装轴流式叶轮。按吸入方式单吸 装单吸叶轮；双吸一一装双吸叶轮。按级数单级 装一个叶轮；多级一一同一根轴上装两个或两个以上的叶轮。按叶片安装方法可调叶片：叶轮的叶片安放角可以调节的结构；固定叶片：叶轮的叶片安放角度是固定的结构。按壳体剖分方式分段式：壳体按与主轴垂直的平面剖分；；节段式：在分段式多级泵中，每一级壳体都是分开式的；中开式：壳体在通过轴心线的平面上分开；水平中开式：在中开式中，剖分面是水平的；垂直中开式：在中开式中，剖分面是垂直的；斜中开式：在中开式中，剖分面是倾斜的。7•按泵体形式涡壳泵：叶轮排出侧具有带涡室的壳体；双涡壳泵：叶轮排出侧具有双涡室的壳体；透平泵：带导叶的离心泵；筒式泵：内壳体外装有圆筒状的耐压壳体；双壳泵：指筒式泵之外的双层壳体泵。8•特殊结构泵潜水电泵：驱动泵的电动机与泵一起放在水中使用的泵；贯流式泵：泵体内装有电动机等驱动装置；屏蔽泵：泵与电动机直连（共用一根轴），电动机定子内侧装有屏蔽套，以防液体进入。自吸式泵：在一般的自吸泵中抽送液体作用的叶轮同时能起灌水作用，泵启动是无须灌水。管道泵：泵作为管路的一部分，无须特别改变管路即可安装泵。无堵塞泵：抽送液体中所含的固体不能在泵内造成堵塞。第二章总体方案的确定2.1设计参数流量Q=80mh，扬程H=13m,效率n=65%转速：1450r/min，吸程：7m（水柱）2.2方案的确定设计上以国际标准的IS泵为基型，此次设计的螺旋离心泵，在设计结构上采用单级单吸悬臂卧式结构，其主要结构是装有背叶片的具有特殊的三维螺旋叶片的叶轮，叶片型线为空间对数螺旋线，采用液固两相流理论进行水力设计。由于该泵是通过其特殊的三维螺旋叶片将螺旋的容积推进作用和叶片的离心作用有机的结合，使介质获得能量。所以它兼有容积泵和叶片泵的特点，是二者相互结合的产物。较一般的普通杂质泵和旋流泵相比，具有以下特点： （1）无堵塞性能好；（2）无损性能好；（3）效率高，与其他同类杂质泵相比效率高5%^上;（4）泵的吸入性能好。可抽送含气介质，含气量在15%以下时，泵的性能，震动基本不发生变化。（5）具有优良的抗汽蚀性能。其他参数相同的条件下，螺旋离心泵的汽蚀性最好，即 NPSH最小。该螺旋离心泵在结构上主要有三大部分组成，分别为泵头部分，轴封部分以及传动部分，分别叙述其结构特点。•泵头部分泵头部分由泵体和泵盖组成。前，后盖板的直径大于叶轮直径，叶轮可由前或后拆卸，叶轮为螺旋离心叶轮，叶轮的后盖板带有背叶片以减少泄露，提高泵的寿命及效率。•轴封部分本次设计的轴封采用填料轴封，填料轴封结构简单，维修方便，但需使用轴封水，还需配备供应轴封水的泵。•传动部分传动部分包括托架和轴承组件，轴承根据传动的功率不同选择单列向心圆锥滚子轴承，能够承受泵的最大轴向及径向载荷，轴承采用干油润滑，轴承体两端有密封端盖，并且有两道密封圈，能有效的防止污物进入轴承，保证轴承安全运行，具有较高的使用寿命。2.3原动机的选择根据泵实际工作要求，该泵与钻机配套使用时，常需要野外作业，电源使用不方便，故选用柴油机作为原动机，柴油机转速选择n>2200r/min，用V型带传动，因给定泵的转速n=1450r/min，故传动比i=n/n=2200/1450=1.52。柴油机功率计算：

泵输出功率：SmQHmNe二3672.6510 8013367=7.5KW式中：Sm 介质密度kg/m3Q――流量（m3/h）Hm 扬程（泵输入功率：N=Nen7.50.65=11.54KW式中： ——泵效率柴油机功率：N。=山i= 11.540.96=12.02KW式中：1——V带传动效率，取1=0.96因此，原动机选择转速为n、2200r/min，功率为12KW勺柴油机。2.4水力设计3.65nQns二式中:故:nsH3.65nQns二式中:故:nsH 扬程（m）3.651450 80/3600.115.2443134沉降层速度：VSB=Fl..2gD（s-1）=1.3829.80.1(2.65-1)=2.48(m/s)入口速度：Q 80V1 2A3.14x0.05=2.83(m/s)出口速度：V2二V1=2.83(m/s)Vi二V2—Vsb•••满足设计要求。泵的进口直径：DS=100mm（标准法兰盘直径）泵的出口直径：Dd=100mm（标准法兰盘直径）第三章叶轮的设计3.1概述1982年，A.布斯曼较早地在离心泵叶轮上采用对数螺旋线。 1961年，J•郝比奇在“模型挖泥泵特性”一文中，通过实验指出，采用对数螺旋线叶形叶轮的泵，其输送清水和浆体时的效率均高于渐开线等叶形的叶轮。目前渣浆泵叶轮叶片型线设计中，比较广泛地采用对数螺旋线。本次的叶轮设计是以劳学苏以及何希杰提出的螺旋离心泵叶轮叶片工作面和负压面空间曲线方程为依据进行的设计，叶轮叶片型线为对数螺旋线。3.2叶轮主要参数的确定图3-1叶轮轴面投影图1.叶轮最大外径D2max:D2max=k(ns/100)』.168Dq (“式中： Dq=%：Q扁齐亟600=0.025q \1450k=10〜12.5故： D2max=k(115.244/100)°1680.025=0.238 〜0.298(m取： D2max=260mm叶轮出口宽度b2:

ns 0.53b2=3 (五)Dq=3(115.244)053 0.025100取:=80.86(mrh取:b2=80(mm叶轮出口直径D,:其中：取轮毂直径d叶轮出口直径D,:其中：取轮毂直径dh:叶轮轴向长度L:&=3.5〜6.5J8036003 1 1 .1450=0.836 〜0.161(mD1=100(mm)（主要考虑效率兼顾泵的抗汽蚀性能）dh=19.96+0.07xns=19.96+0.07x115.244=28(mmL=(1.24 0.23ns五)r2max115244115244=(1.24 0.23 ) 130100=195.66(mm圆整后得:L=195 圆整后得:L=195 (mm6.轮缘侧圆弧半径R6.轮缘侧圆弧半径R1:R1=52.28+0.91 nsR1=52.28+0.91x115.244=157.15圆整后等：R1=160(mm7•轮毂侧圆弧半径R2:R2=73.4+1.29ns=73.4+1.29 115.244=222.06圆整后等：R2=220(mm轮毂侧圆弧半径R3:R3=60〜90(mm取R3=70(mm轮缘侧叶片倾角:1:3=60.51-0.13 ns：讦60.51-0.13 115.244=45.528取:[=45轮毂侧叶片倾角：2:：2=57.1-0.1 ns：2=57.1-0.1 115.244-■2=45.58取一：辺=45叶轮出口倾角>3:-■3=7.79Inns「24.03=7.79 In115.244-24.03=12.95取〉3=13叶轮出口最小直径D2min:D2min=D2max_2b2tg>3

=260-2 80tg13=189.45取D2min=190(mm13•轮缘和轮毂各段轴向长度 L4:L,=(0.45〜0.68)L=(0.45〜0.68) 195=87.75〜132.6(作图在范围内)L2=(0.6〜0.8)L=(0.6〜0.8)195=117〜156取L2=140(mmL3=(0.2〜0.4)L=39〜78取L3=60(mmL4=(0.05〜0.08)L=9.75〜15.6(作图在范围内)14•轮缘侧叶片出口安放角 jsh:2sh=tg2sh=tgV2mu2sh(1—Ksh)其中：V2m二©m..2gH其中：K2m=0.048(ns)02-0.04938100u2sh=「：D2maxn/60=3.142601450/60=19.7297Ksh=0.826(仏)亠177=0.8055100所以：R 40.04938汉€2沢9.8汇13"tg19.7297(1-0.8055)=11.615•轮毂侧叶片出口安放角Fu=tgV2mUFu=tgV2mU2hu(1一Khu)其中：u2uh其中：u2uh=14.42Khu=0.789所以：Pu-603.14190 145060=0.848（上）°164100丄」0.04938 29.813=tg14.42x（1-0.789）=14.516•叶片进口安放角：1sh,：1hu:=12〜18取=15'：1hu=60〜75取％=6517•叶轮出口叶片包角 \x:ex=156.95（匹）亠43100=147.67取ex=15018•轮缘螺线起点处圆弧半径R。:R0=0.63ns-4.17=0.63 115.244-4.17=68.43圆整得：R0=70（mrh19•轮毂侧叶片包角;:hu:hu=821.17-1.42ns=821.17-1.42 115.244=657.524取;：hu=658•轮缘侧叶片包角3=652-1.02n=652-1.02 115.244=534.451取;：sh=535•计算叶轮曲面螺线首先计算叶轮轮缘侧曲面螺线。包括a；a2和8283各曲面上的螺线，其次计算叶轮出口边曲面螺线，最后，计算轮毂侧曲面螺线，包括Sb?，b?b3和bsb4各曲面上的螺线。a?a2曲面螺线方程：由何希杰所推导的公式：r=(1二bRr0z=(1_b“Zo式中(Zo，r。)为81点坐标(115,130)根据边界条件，以o点为坐标原点得 云a2空间曲线方程为：r=130[1-0.001639]z=115[1-0.001639] 9=0〜135( 9=135时,r=101.34z=86.34)828s空间曲线螺线方程：设8283端点对应的螺线转角分别为-a2和as在8283上取一点p(z,r)转角为二,可建立z,r,二三者之间的关系如下：Z-ZZ二Za2-,z2.83厲2「)廿82—廿83r=(R学)-.R2匚(Z匚Zs3)2根据边界条件，以0点为坐标原点得8283空间曲线方程为：Z=115.48-0.216二1 °=135〜535r=206.24-•25600-Z2a1b1曲面螺线方程：

Z-115 801506 o二-0〜—150r=130 80tg12150⑷be?曲面螺线方程：Z=169.23-0.172二j--150〜一100r=146.81-..4900-(Z-186.41)2(5)b2b3曲面螺线方程：r=99.8[1-0.006出Z=186.41[1-0.006二]v--100〜86⑹b3b4曲面螺线方程：Z=150.8^0.184^v-86〜520r=229.31-48400-(Z-55)2表3-1轮缘侧曲面螺线（部分）值N0123456780022.54567.590112.5135157.5180r130125.2120.5115.7110.51106.6101.496.391.3Z115110.71106.6102.497.8:94.389.781.576.6N910111213141516170202.5225247.5270292.5315337.5360382.5r86.481.676.972.267.663.158.754.450.4Z71.866.9:6257.252.3:47.542.537.732.9N181920212223240405427.5450472.5495517.5535r48.6[47.9147.2146.8；46.3:46.146Z2823.218.313.48.63.70表3-2出口段螺线（部分）值N0-1-2-3-4-5-6-700[-22.5-45「-67.5-90-112.5-135:-150r130127.5125.1122.6120.1117.6115.2113.5Z115:126.9138.91150.8162.7174.6186.61194.5表3-3轮毂侧曲面螺线（部分）值N-6-5-4-3-2-10123e-135-112.5P-90P-67.5-45-22.5022.5P4567.5

r110.5103.597.993.288.68479.374.77065.5Z192.5188.6287.1:261.9236.7211.6186.4161.2136.1110N456789101112e90112.5135157.5180202.5225247.5270r156.652.2:484440.53733.730.5Z34.3130.2126.1121.9111.8113.6109.5105.4101.2N131415161718192021667.663.158.7「54.450.4405427.5450472.5r8.426.324.322.421.120.316.314.113Z97.192.988.8184.780.576.472.268.164N2223246495517.5520r12.512.212Z59.855.755.222.叶片螺线平面图根据上述叶轮叶片曲面螺线计算结果，绘制叶片螺线。在圆周上取 16个轴面，每两个轴面夹角为22.5,当Z=0时,空间螺线在平面上投影,如图所示：4KI 勺图3-2空间螺线在平面上的投影图23.叶片厚度计算确定叶片厚度时，应注意到铸造的可能性，对铸铁叶轮，叶片最小厚度为 3〜4毫米，本次设计的叶轮材料选用MT-4,叶片厚度（S）由经验公式求出：

式中:K――经验系数，与材料和比转数有关，查表得K=5式中:D2max――叶轮外径扬程叶片数，Z=1所以:=5.687 叶片数，Z=1所以:=5.687 (mrh取：S=6 (mm3.3背叶片的设计背叶片的主要作用是减压，其减压程度决定了背叶片的几何参数。背叶片对于一般的泵而言，还有另一个作用，就是能够及时地把固体颗粒甩至涡室内，以防止固体颗粒进入填料箱，破坏其密封性能。背叶片减压后剩余的压头 HSR可由下列经验公式求出:Hsr式中：Hsr式中：Hd——泵腔压头(包括灌注压头)m,其中灌注压头Ho=O.15HHd=(10.15)Hn 泵的转速n=1450r/minD2max:――叶轮外径cmD2max=27cmDr-一背叶片外径cmDR=D2min=19cmS2背叶片宽度取S2=5mmt——背叶片与涡室间隙取t=1mmDs背叶片内径cm取Ds=8cm,, 1 14502 2 2 5+2疋12 2 2故：Hsr=(1+0.15) 13 ( )2[(262-192)( )2(192-82)]2861000 5+1Hsr=9.65(m由计算结果可知，经背叶片减压后，剩余压头为9.65m，如果近似把1bar=10m水柱,则剩余压头为0.965bar。第四章压水室及吸水室的设计4.1压水室的用途及分类压水室即涡形体，是泵中的一个非常重要的过流部件。它主要是把从吸水室和叶轮中流通过来的高速流体介质，通过叶轮的离心力作用，送入下级叶轮进口或者送入排出管路，从而把泵轴的机械能转化为液体的压力能。常用的压水室结构形式有环形压水室、螺旋形压水室、以及半螺旋形压水室。实验数据显示，螺旋形压水室比环形压水室的效率个高，所以本次设计的螺旋离心泵采用的是螺旋形压水室。4.2压水室的设计压水室的设计要根据泵输送介质的特性来决定。过去我国生产的老型号离心杂质泵几乎全是环形压水室， 压水室各个断面的水流速度不同，用环形压水室可减轻隔舌的磨损，但冲击损失较大，这也是杂质泵水力效率很低的原因之一。为了增大效率选用螺旋形压水室，考虑到离心杂质泵的特点，为了减少隔舌处的磨损，降低噪音，提高其寿命，涡壳断面选择矩形，如图所示：泵体断面图泵体断面图图4-3泵体断面图螺旋形涡室俗称涡形体，其主要优点是制造比较方便，泵性能曲线高效率区域比较宽广，车削叶轮后泵效率变化比较小，缺点是单涡壳泵在非设计公况运转时产生不平衡的径向力。在设计螺旋形涡室时，通常认为液体从叶轮中均匀流出，并在涡室中作等速运动,涡室只起收集液体的作用，在扩散管中将液体的一部分动能变为压能。涡壳主要由两部分组成。即压水室和出水管。主要是压水室的设计，压水室的作用是以最小的水力损失将叶轮流出的高速水流引向吐出口， 并且将水流的一部分动能变为压力能。压水室几何参数的确定：基圆直径D3:根据经验取D3=290mm涡室宽度B3:"s0905B3=91.97(怎)0.905100=134.57圆整后得：B3=135mm隔舌位置角:-0::-0=15.62-0.12lnns=15.62-0.12 In115.244=15.05取〉0=15■-■>0从涡室出口中心线起反时针方向隔舌位置出间隙S。:S0=(0.234-0.041 lnns)D3= (0.234-0.041In115.244) 290=8.74取S0=9mm涡室内轮廓线型线：采用对数螺线：—认:二式中： ‘0 初始动径9——动径角:' 角系数根据边界条件求出?0=202.5,〉=1.9X10；，根据公式计算各个断面位置和距中心点的半径。结果列于下表：表4-1各断面位置和中心点半径断面In9(=)0304590135P(mm)202.5214.5220.6240.3261.7IVVVDVffl180225270315360285.1310.5338.2368.4401.3压水室的壁厚根据铸造要求，强度要求，由经验初步选取壁厚为 8mm此处省略NNNNNNNNNNN字N需全套设计和图纸资料请联系扣扣九七一九一零八零零第6章 主要通用零部件的选择正确选用主要通用零部件的重要性现代大部分机械设备中有相当部分是通用零部件。 也就是说通用零部件对于现代机械来说，是非常重要的也是必不可少的部分。通用零部件关系着机械产品的加工制造效率和经济效益。因为合理的通用零部件的选择可以方便产品的组装和使用后的维修工作。特别是标准化后的零部件对于主要零件的设计、标准件的选购以及方便用户使用维修方面更是具有非常重要的意义。轴封结构的选择一•离心泵常用的填料用石墨或黄油侵透的棉织调料，用于低压离心泵输送常温清水。石墨侵透的石棉填料，在中等温度及压力下使用。一般输送液体的温度低于250°C，压力小于10kg/cm2，最大压力不小于18kg/cm2。最高温度为400°C。二•填料密封结构尺寸的确定在已知轴径或轴套直径后，可按水泵行业标准选用填料压盖，填料套，填料环，长扣螺栓和螺母等。填料可取4〜6圈，如果没有行业标准，填料函的主要结构尺寸可按下列步骤确定。图6.1填料函结构1.填料宽度S(mm)S=(1.4〜1.8) -d式中：d——轴或轴套直径所以：S=（1.0〜1.8） 56=7.5〜13.5取S=9mm2•填料高度H（mm）当液体压力P<10kg/cm2时H=（5〜7）S=45〜63取H=49mm填料压盖高度h（mm）h=（2〜3）S=18〜27取h=25mm压入填料函体内的填料压盖长度b（mm）b=（0.5〜1）S=4.5〜9取b=9mm填料压盖螺栓长度L应保证在填料函体内装满填料时不需加盖就就能拧上螺母填料压盖螺栓直径d'd可按下表选取：表6.1螺栓直径系列轴或轴套外径20〜2530〜3540〜7580〜100螺栓直径M6M8M10M12所以螺栓直径选取为d'=M107.填料压盖厚度a（mm）a=（0.7〜1.0）d=7〜10取a=7mm三.填料密封的安装技术要求切割填料时，最好将它绕在与轴外径相同的圆棒上切割，以保证尺寸准确和切口平行、整齐、无松散的石棉线头，并成30度角。装填料时填料接头必须错开，一般交错120度。在安装时应注意使填料对准水封环，以免填料添死水封环，使水封失去作用。在液体温度超过105°C或吸入压力大于8kg/cm2时，对填料函体应进行冷却，并采用水冷填料压盖。4•为保证填料函的密封性能，对填料函应进行水封，一般用自来水或从泵吐出口引水即可。由于此次设计的为离心式固液两相泵，为防止泄露现象出现，轴封水经计算得3bar。轴承部件的选择轴承是支撑离心泵转子的部件，承受径向和轴向载荷，在离心泵中应用较多的是滚动轴承。滚动轴承的优点是：轴承磨损小，轴或转子不会因轴承磨损而下沉很多。轴承间隙小，能保证轴的对中性，互换性好，维修方便，磨损系数小，泵的启动力矩小，轴承的轴向尺寸小，缺点是担负冲击的能力较差，在高速时易有噪音，安装要求准确，滚珠的工作能力随滚珠分离圈线速度的增加而减小。总的来说，滚动轴承的优点远远超过缺点，所以，逐渐在各种机械中广泛使用。1轴承的润滑及结构选择由于设计选用的轴承必须能够同时承受轴向载荷和径向载荷，故选用向心推力轴承，经计算拟选单列圆锥磙子轴承。滚动轴承能否正常工作，与轴承的润滑情况密切相关，一般来说，被输送介质在80C以下，转速在2900r/min以下的泵，可以采用脂润滑，此次设计的离心泵转速为1450r/min，常温下输送介质，故采用脂润滑，润滑脂选用锂基润滑脂 SY1412-75的2#或3#。2.轴承安装时应注意的几个问题与内圈一起旋转的轴，一般采用过渡配合，js6，k6。安装时预热轴承内圈不允许超过120C。装轴承处的轴面最好淬火处理，以免拆卸时将轴擦伤。与外圈配合的轴承体可采用过渡配合或间隙配合。第7章离心泵主要零部件的强度计算离心泵的主要零部件在设计的时候需要进行强度计算以满足运行和安全要求。 在螺旋离心泵中，需要进行强度计算的零部件主要有：泵体，泵轴和轴承。7.1泵体的强度计算涡室是离心泵中较大的零件，并承受高压液体作用。所以，涡室应有足够的强度和刚度，本次设计的螺旋离心泵的泵体强度计算是校核涡室的壁厚，计算公式如下：式中：S――涡室厚度cm[▽] 许用应力（kg/cm），铸铁100〜150kg/cm，铸钢200〜250kg/cm2。Scg――涡室当量壁厚，1545Scg= 0.0084ns7.2ns0.0084 115.244 7.2115.244=21.57S=21.57、80/3600竺\ 13 200=0.58cm所以设计时选用MT-4,壁厚为8cm满足强度要求7.2泵轴的校核校核过程如下:受力简图如下:

图7-1受力简图已知：fgFlT——计算支撑反力：叶轮自重，经估计Fg=180NV带泵轴的拉力，Fl=1012.2N泵轴传递的扭矩，T=49.7N.m180x260Fax 234N水平面反力： 200Fbx=234 180=414Nl 1012.2 120 “垂直面反力：FAy 607.3N200Fby=607.3 1012.2=1619.5N画弯矩图：水平面弯矩图:柏船为出.mAB图7-2水平面弯矩图垂直面弯矩图:rfllflfl■pl.468C0.min[itit-i-,..A B图7-3垂直面弯矩图合成弯矩图:46800.m■illIIlll[HHlllHll-r.,AB图7-4合成弯矩图画转矩图：T=49700N.mm转矩图：

49700.mmA B图7-5转矩图许用应力：许用应力值：用插值法由表得[f]=102.5MPa,[Sb]=60MPa.应力校正系数：=0.59[=]102.5画当量弯矩图:当量弯矩：在A点：910982 293232=95701N.mmA点处轴径:50mm轴径:dA轴径:dA以]"oH2过50mm轴钢度校核：由实践经验公式，单级悬臂泵比t/l<1.0〜1.5就不会有问题."1=260/200=1.3<1.5,故钢度可满足要求.轴承的校核查表得30210轴承的主要性能参数如下：Cr=75.2103N,Cor=9210‘N,e=0.42Y=1.4,Y°=0.8,No=4300r/minFrA二F2ax F2ay二1467.722342=1486.2NFrB=F2bx F2by二45524142=615N- -b :rfFrBrr-图7-6受力分析图

寿命计算：附加轴向力:FSAFrA寿命计算：附加轴向力:FSAFrA2Y14巡=531N2.8FSB轴承轴向力:F=2350NFFsb=2540.7N_FSA故轴承A被压紧,F：.i二Fsa二531NF：.2=FsbF=2540.7NX/Y值：F-1 531-0.4Yb"6=0.4Y-0.4Yb"6=0.4Ya=1.6FrB 615.2J2540Z"_eXAFrA 1486.2冲击载荷系数fd:考虑到轻冲击，查表得fd=1.2当量动载荷：Pa二fd(XAFrAYaF-.J=1.2(0.41086.21.6531)=1541NPB二fd(XBFrBYbF：.2)=1.2(0.46151.62540.7)=4311N轴承寿命：因Pa亠Pb，只计算B轴承寿命：16670(C 16670(0.873.2103)=17796.7hn Pb 1450 4311每天工作360天，每天工作8小时，则其工作年限为四962=6.2年。360 8总结“螺旋离心泵的结构设计”介绍了一种高效、实用的设计方法。它采用实验和现场运行性能指标都优秀的设计方法和经验公式，本次设计我采用了劳学苏以及何希杰提出的螺旋离心泵叶轮叶片工作面和负压面空间曲线方程为依据的设计方法， 叶轮叶片型线为对数螺旋线。从而为设计性能优秀的螺旋离心泵提供了保障。此次设计的螺旋离心泵具有很多优点，比如：（1）无堵塞性能好；（2）无损性能好；（3）效率咼，与其他同类杂质泵相比效率高5沖上；（4）泵的吸入性能好。可抽送含气介质，含气量在15%^下时，泵的性能，震动基本不发生变化。（5）具有优良的抗汽蚀性能。其他参数相同的条件下，螺旋离心泵的汽蚀性最好，即NPSH最小。因此，此螺旋离心泵在市场上有广阔的应用和开发前景。适用于各种行业。在本次设计中，一方面我自己做了大量的努力；另一方面也得到了各位指导老师的大力帮助，这才使得我的设计能够按时完成。可以肯定的是，本次设计中由于本人的知识层次及设计经验不足，难免会有一些不足之处，恳请各位老师批评指正！致谢将近三个月的毕业设计就这样伴随着我们的大学毕业而完成了，在这段值得珍藏的岁月里，我在指导老师文美纯老师的带领下，从开始的不知所措，到一步步的进入设计状态：收集资料，查信息，图纸绘制，直至说明书的完成及后期检查。通过本次毕业设计，不仅使我系统的学习和应用了以前的知识，而且也锻炼了我独立动手和思考的能力。我们的老师“授我们以渔”，而且在设计当中教导我们做人如做事一样，要踏塌实实，来不得马虎取巧。我会记住这次设计，以后努力的工作，为母校争光 ！参考文献丁成伟•离心泵与轴流泵[M].机械工业出版社.1981:143-158A.J.斯捷潘诺夫.离心泵和轴流泵[M].机械工业出版社.1980:74-93金树德,陈次昌.现代水泵设计方法[J].兵器工业出版社.1993:139-148雷宏.机械工程基础（上册）[M].黑龙江人民出版社.2000:142-215雷宏.机械工程基础（中册）[M].黑龙江人民出版社.2000:603-605雷宏.机械工程基础（下册）[M].黑龙江人民出版社.2000:760-778劳学苏,何希杰.螺旋离心泵的原理与设计方法[A].水泵技术.1997:6-13厉浦江.螺旋不堵塞泵的设计方法[A].流体机械.1995:20-24朱荣生,关醒凡,黄道见.螺旋离心泵主要几何参数的确定[J].流体机械.1996:24-25[10]田爱民.离心式渣浆泵叶轮的磨损规律研究[A].水泵技术.1997:7-15[11]陈次昌.螺旋离心泵的特点及性能[M].流体工程.1992:39-44[12]封俊.螺旋式离心泵的研究现状与应用前景[J].水泵技术.1992:3-7[13]刘自贵.螺旋式离心泵的研究与设计实践[A].中国水利水电科学研究所论文.1993[14]田爱民,许洪元，罗先武.离心式渣浆泵叶轮的磨损规律研究 [A].水泵技术.1997:7-15何希杰.渣浆泵工作原理和设计方法[J].流体机械.1994:17-22许洪元,罗先武.磨料固液泵[M].清华大学出版社.2000:26-48MStahle,D.Jackson.theDevelopmentofaScrewCentrifugalPumpForHandlingDelicateSolids[J].WordPumps.1982:185-192DJackson.theHighEfficiencyImmersiblePumpforSolidingHandlingApplication.WordPumps[J].1982:195-302附录1

外文翻译:塑料模具CAD集成技术内容提要：通过分析计算机辅助注射模设计和制造的各个环节中共享的技术和信息，本文揭示了注射模CAD的集成技术的根本内涵，并提出了它的研究热点和趋势。塑料模具CAD集成技术塑料模具的制造，包括塑料产品的造型设计、模具的结构设计及分析、模具的数控加工 （铳削、电加工、线切割等）、抛光和配试模以及快速成形制造等。各个环节所涉及的 CAD单元技术有：造型和结构设计（CAD）、产品外形的快速反求（RE）、结构分析与优化设计（CAE）、辅助制造（CAM）、加工过程虚拟仿真（SIMULATION）、产品及模具的快速成形（RP）、辅助工艺过程（CAPP）和产品数据管理技术（PDM）等。塑料模具CAD集成技术，就是把塑料模具制造过程所涉及的各项单元技术集成起来 ，统一数据库和文件传输格式，实现信息集成和数据资源共享，从而大大缩短模具的设计制造周期，提高制模质量。塑料产品的CAD设计与外形的快速反求进行塑料模具设计制造的第一步是塑件产品的设计。传统产品设计方法是设计者对产品的三维构思用二维平面图纸表达出来，图纸上标明工艺及施工方法，这种方法决定了所设计图形的简单性及不能直接控制制造质量。现代设计方法是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型，根据产品三维模型进行模具结构设计及优化设计 ，再根据模具结构设计三维模型进行加工编程及编制工艺计划。这种方法使产品模型设计、模具结构设计、加工编程及工艺设计都以3D数据为基础，实现数据共享，不仅能快速提高设计效率，而且能保证质量，降低成本。电脑塑件产品模型的来源有三种：利用CAD系统软件进行产品模型设计、利用实物测量进行快速反求建模、利用其它 CAD系统的标准格式文件。针对这三种产品模型的来源方式 ，目前已研究出各种技术来提高产品模型的设计效率和质量。下面进一步分析各种技术的内涵和特点。

利用CAD系统软件进行产品模型设计，其技术主要包括二维几何图形的绘制、二维参数化图形的设计、三维实体造型设计、三维特征造型设计、三维参数化实体造型设计、三维曲面造型设计、空间自由造型设计、产品的外观渲染、产品的动态广告设计等等。这些软件有许多典型的代表。二维软件有： ME10、CADKEYAUTOCADDHCADGenis、Sigraph等；三维软件有：UGII、PRO/EIDEAS、CATIA、EUCLID等；产品自由造型及广告设计的软件有 ：Alias、CDRS等。二维几何图形的绘制是利用平面 CAD软件绘制零件图形，即用计算机代替手工绘图；而二维参数化，即计算机实现了图形的变量设计，使修改更加方便；三维造型设计是数字化的产品的真实形状设计，它完全表达了产品，能够进一步为模具设计、分析和加工提供必要的数学模型；空间自由造型设计是产品外形的艺术设计 ，使产品不仅是功能产品，也是艺术品；产品的外观渲染是产品的效果设计，使产品更加美观、颜色更加能迎合人们的各种需求 ；产品的动态广告设计是将产品设计的结果直接制作宣传广告，进行市场推广。利用实物测量进行快速反求建模是目前研究的热点之一 ， 它是产品仿型基础上进行产品修改设计的重要技术。其基本原理是通过三座标测量机、激光测量机或电子抄数仪对实物进行扫描测量，把测量所获得的数字化的大量数据点送入高级 CAD软件的反求模块或专用的反求软件中，反求软件可直接读取点数据群，并可对点数据群进行编辑、过滤、整理、求精、排序、局部修改与重组 ,然后自动生成曲面，最终获得同实物精确一致的或经改造的电脑塑件产品模型。这一方式可极大提高新产品设计速率。目前较成熟的曲面反求建模软件有 ：Surfacer, Cimatronrenge,Strim100利用其它CAD系统的标准格式文件来建模,这一方式较方便。由于市场的全球化和 INTERNET网络技术的发展，模具企业的CAD技术交流和合作有许多通过CAD文件方式进行。由于CAD系统种类较多，因此文件的格式就必须遵循国际标准 ，如DXFIGES、STEPVDASTL等。通过读取标准格式文件来直接建立或修改后建立产品模型 ，既可加快、加深用户与模具厂家的交流 ，也可缩短产品设计周期。模具的CAD设计与分析模具的CAD设计、分析，包括根据产品模型进行模具分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。利用先进的特征造型软件如 PRO/EUGII等很容易地确定分型面，生成上下模腔和模芯，再进行流道、浇口以及冷却水管的布置等。确定了这些设计数据以后，再利用模具分析软件，如MOLDFLOWCFLOW进行塑料的成形过程分析。 根据MOLDFOLW件和它的丰富的材料、工艺数据库 ，通过输入成形工艺参数, 可动态仿真分析塑料在注塑模腔内的注射过程流动情况（含多浇口注射时的塑料汇流纹分析 ）、分析温度压力变化情况、分析注塑件残余应力等，根据分析情况来检查模具结构的合理性、 流动状态的合理性、产品的质量问题等。

比如是否存在浇注系统不合理，出现流道和浇口位置尺寸不当，无法平衡充满型腔；是否存在产品结构不合理或模具结构不合理，出现产品充不满（即短射现象）;是否冷却不均匀，影响生产效率和产品质量；是否存在注塑工艺不对，出现产品的翘曲变形等。模具通过CAD设计和分析，就可以将错误消除在设计阶段，提高一次试模成功率。在塑料模具设计和分析这一阶段应用了许多新的电脑辅助技术 ，如参数化技术、特征造型技术、数据库技术等。塑料模具中有许多标准件 ， 如标准模架、顶出机构、浇注系统、冷却系统等都可以采用基于数据库管理的参数化特征造型设计方法进行设计或建立标准件库 ，这样既可以实现数据共享，又可以满足用户对设计的随时修改 ，使模具的设计分析快速、准确、高效。参数化特征造型不仅可以完整地描述产品的几何图形信息 ，而且可以获得产品的精度、材料及装配等信息 ，其所建立的产品模型是一种易于处理、能反映设计意图和加工特征的模型。因此 ，参数化特征造型技术是模具制造过程最重要的技术之一。模具的CAM技术的应用、加工仿真及制造模具的计算机辅助制造（CAM）技术主要应用在数控铳削加工、线切割加工、电火花加工等方面。CAM技术尤其是在复杂模具的型腔、型芯及电极的铳削加工中起着更加重要的作用。其主要的技术特点包括：（1）粗、精加工刀具轨迹的优化规划和 NC指令的产生，（2）刀具种类、特性和材料库的建立，（3）切削加工工艺参数的确定，（4）普通切削和高速切削加工的特性控制 ，（5） 过切检查与加工表面的精度控制，（6）加工过程的电脑实体仿真切削，（7）电脑控制数控机床的DNC技术及群控技术的应用等等。在CAM技术的应用中特别需要CAD三维产品模型数据。较多的专业电脑编程软件如 MASTERCAMUNIMODCIMATRON等在多曲面的编程加工时对产品的曲面模型有较高的要求 ，如相邻曲面的UV方向的一致性、曲面与曲面的高精度拟合、曲面斜率连续变化等。在高级CAD/CAMH体化系统中（如UGII、