华中科技大学离心泵课程设计报告书

课程设计说明书设计题目：

离心泵水设计量3/s62m，学生：学班

号：级：完成日期：指导教师（字：能源与力程学院目录第一章绪论..............................................................................................................................-21.1泵用途-1.2泵的分类.......................................................................................................................-2-1.3离心泵主要部件-第二章结构案确定-2.12.22.32.4

确定安装高度..............................................................................................................-确定泵进、出口直径-5-确定效率和功率以及电动机的选择-5-功率的确定-第三章叶轮水力设计..............................................................................................................-3.1叶进口直径D0的定-7-3.2确定叶轮出口直径.......................................................................................................-3.3确定出口宽度b2..........................................................................................................-83.4确定叶片数-8-3.5确定叶片出口角-3.6确定叶片实际厚度.......................................................................................................-3.7用速度系数法确定进出口轴面速.-8-3.8确定叶片出口排挤系数-3.9确定叶片包角φ..........................................................................................................-9-精叶轮出口直径D2-9-第四章叶轮的CAD设-4.1轴面图绘制及过水断面检测-4.2轴面流线的绘制-14-4.3进出口边参数的确定：.............................................................................................-4.4方网格保角法叶片绘型：.........................................................................................-17-第五章压水室的设计............................................................................................................-19-5.1基直径D的定.................................................................................................--5.2压室的进口宽度.-5.3隔安放角

和隔舌螺旋角-第六章参考资料....................................................................................................................-第七章设计悟错未义签。3h第一章

绪论1.1用农业灌溉和排涝，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；采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的类泵的定义：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。分类如下：叶片泵：利用叶片和液体相互作用来输送液体，如离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵等。容积泵：利用工作容积周期性变化来输送液体，如活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、螺杆泵等。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5~20000，扬程在m围使用离心泵比较合适。泵的优缺点：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，如下图所示。图离心泵输送清水的粘度极限1.3心主部离心泵

:将原动机能量传递给体的件；一般前盖板后盖板、叶片轮毂组；分闭式、半开式和开式叶轮很少用）。进叶轮；锥形、圆环、半螺旋形吸入。出液体收集，均匀的至吐出口或次级轮，顺便将一部分动能变为压能；旋形、环形、径向导、流式导叶和扭曲片式导叶。封环:为减少高压区液体向低区流动。泵体和叶轮分别装了两个密封——泵体密封环和叶轮密封环封：泵轴伸出泵体处，旋转泵轴固定泵体之间有封机，减少压力体流出泵外和防止空气进入泵；有骨架橡胶密封、料密、机械密封和动环密封。轴向力平衡机：作用在转子上的力不平产生了轴向，级泵平衡孔或平衡管，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、支架联轴器等主零部件第二章结构方案确定2.1确安高本次设计的泵叶轮参数为比转速ns=75.75量Q=0.1m/s程H=62m。根据比转速选择设计为单机单吸离心泵。由于比转速为，由比转速和转速关系公式：

3.65nQH/计算得到转速所给参数中没有给定空化余量的值以及空化比转速值，故只能利用公式Δhr=

计算有关值。查叶片泵设计手册的表和推荐公式可初选得：“单吸泵”的空化系数=216n

s

10

-6

=

75.75

-6

=

。而Δhr=由于

C==1007.45，故可确定为兼顾空化和效率的离心泵。同时可以计算给出泵的安装高度：取，常温下水的

，吸入液面压力等于大气压力，根据经验，设吸入装置损失hc=0.5m则Hs==10.33-0.5-0.24-5.58=4.01m。2.2确泵、口径根据水力机械现代设计方法离心泵叶轮设计例，吸入口直径由进口流速

经济流速)决定，

由于要满足气蚀要求，初选

2—3.5m/s

试初选选泵的进口流速

m/s

则有

206mm，根据规手册要求，取。泵出口直径：Dd=（）Ds取Dd=144mm，即。泵进口速度：

3.03m/s泵出口速度：2.3确效和率及动的择1）估算水力效率：

6.14m/s。

式中为泵的流量（吸泵取Q/2为泵的转速（r/min）2）估算容积效率：0.963,取=0.96.该容积效率只为考虑叶轮前密封环的泄漏对于有平衡孔级间泄漏和平衡盘泄漏的情况，容积效率还要相应降低。3）估算机械效率：圆盘损失效率

0.903取0.90由于要考虑轴承和填料损失的效率，故假定轴承、填料损失2%，则有最终机械效率4）计算泵的总效率：

0.88。0.74。2.4功的定1）轴功率：配套电机功率

78.909=1.378.909=102.582kw《机械设计课程设计》附表9-1选用电动机，选用Y315S-4型电动机。其参数为同步转数为1500r/min，满载转数为r/min,额定功率为110kw，可满足设计要求。2）最小轴径的确定：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，最小直径一般位于联轴节处。电动机实际扭矩

675.63N·m，取Kg/m

泵轴材料的许用应力）则，最小轴径为按计算误差估计可圆整为，可选取为45的轴径，保证安全。

40.07mm第三章3.1叶进直D的定1)V

叶轮水力设计V

K

gH,查《泵产品设计规程》图1-1-15K=0.12V4.18m/s2）求通过叶轮的流Q'流过叶轮的流量

0.104m3

/s。3）求叶轮进口直D164mm查《泵产品设计规程》图1-1-15得K=4.0）取该值为叶轮进口直径，即=164mm。00（由于是单级单吸泵，所以轮毂直径0mm3.2定轮口径由速度系数法得到(查图知，0.98)。叶轮出口直径：449.97mm整取450mm3.3定口度b2根据水力现代设计设计例由经公式：20.66mm,其中整取22mm。3.4定片当比转速为60-120时，取Z=6-7，根据经验，暂取。3.5定片口根据实际情况，一般取叶片出口角为β。23.6定片际度

，圆叶片实际厚度再利用线性插值法取A=3.315取整得6mm。3.7速系法定出轴速

5.44mm查,4.88m/s，查图知3.834m/s，查图知3.8定片口挤数0.92243.9定片角根据设计经验，初步选择包角为。3.10精叶出直D2由于叶轮外径D及叶片出口安放角2

对泵的性能影响很大，尤其是在设计流量下能否达到要求的扬程是一个重要问题。用速度系数法确定

时，稀疏的选取时按一般情况确定的，有一定的近似性。基本方程为主的精确计算是必要的。

和精

算

公

式

为：根据原先设想，由于吸入室选择为直锥型入口，故有。其中取

为前知的0.88，

。取0.62，0.8525。利用初步设定的数据画出轴面图，利用制图件将中心线分为段，并求出弧长值ΔSi，取每段中点，得到ri，从而得到静力矩：0.0291将数据带入得到第一次精算，将此数据带入得到：447.12mm与初步计算的数据误差为，小于2%，可以选用，但是为了保险起见，进行再次精算：0.9218，

3.653m/s，∴443.37mm，与前一次相差0.84%同理可得，第三次精算得到

443.44mm，差别不大，取

444mm。最终结果：

444mm，β=22.5°。2计算截图如下：第四章

叶轮的CAD设4.1面绘及水面测利用上面所得到的数据，初步设计出叶轮的轴面图如下：设计之后对其进行过流断面检测：方法是在流道中作许多个切圆，以切圆的圆心向前后盖板流线作垂线，连接A、B两点，形成三角形ABO，然后O作AB垂线并将其三分，如上图所示。作圆弧AEBAO、BO切，长度为bi作为过水断面形成线，C点作为过水断面中心，半径Rc。成型后如下图所示：过水断面的面积心线长度变化的趋势即可。计算结果如下图：

，做出每一个断面的面积随过水断面中用MATLAB绘制出相应的过水断面检测图：图形成平缓上升趋势，属于高效率的曲线，符合要求，故可采用。4.2面线绘采用的法是将过水面分为个流道，并两个流的过水断面积相等。具体的做法是：先将出口边分为相等的两段，在进口边按照计算，其中n——所分流道数i——从轴线侧算起欲求的流线序号（不包括前后盖板流线）

进行此处57mm。然后从出口便开始，用与“过水断面检测”相同的方法用小切圆分流道，并且是两个流道过水断面面积相等，如图所示：如果两个切圆所在的过水断面面积不相等则需继续调整知道两个过水断面面积差别在3%以时才行，最终结果如上图所示。4.3出边数确：进口参：在轴面流线上初步确定叶片的进口边分别与前盖板流线中间流线后盖板流线交于A、B、C三点。如下图所示：分别过A、B三点作过水断面形成线，可以得出：进口直径D1a/mm进口直径D1b/mm进口直径D1c/mm

165.540119.41779.445由此可得，进口圆周速度

：进口u1a/(m/s)进口u1b/(m/s)进口u1c/(m/s)

12.569.066.03在图中可以求出A、B、C三点对应的过水断面面积进口轴面速度为：，而进口角β1a'可以由公式：得到进口角大小在3°~15°之间。

，

是进口冲角一般采用正冲角，出口参：叶

轮

的

出

口

圆

周

速

度

为：33.69m/s理论扬程为：70.45m。出口圆周分速度为

20.49m/s。根据公式，无穷叶片数的理论扬程为：84.97m。无

穷

叶

片

数

的

出

口

圆

周

分

速

度

为

24.71m/s。4.4网保法片型保角变换是将流面展开成平面的方法，本次设计中采用网格法保角变换具体步骤如下：在轴面投影图旁画两条夹角等于6°的射线，作两条射线表示夹角为°的两个轴面从出口开始沿轴面流线试取长度Δs若Δs点对应的两射线间的弧长ΔuΔs等，则往下继续取；若不相等，则调整后再算意：Δs是流线的长度，而不是射线段之间的垂直长度具体过程如图：按照顺序，从出口边开始，分别对前盖板流线，中间流线和后盖板流线进