PAGEPAGE6螺旋離心泵的結構設計計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u5977螺旋離心泵的結構設計計算案例 13581.1.1確定方案 2117801.1.2參數確定 2112791.1.3葉輪設計 265701.2泵軸設計 5325931.3壓水室設計 6209681.3.1渦形體的各斷面面積內平均速度Ｖ2的計算 6252641.3.2舌角a3計算 674521.4主要零部件選擇 7215651.4.1軸封結構選擇 7137231.4.2軸承部件選擇 739561.5螺旋離心泵模型 844791.6三維造型 8主要零件有：葉輪、主軸、渦室、前蓋板、后蓋板等；法蘭盤、螺母、軸承等都是標準的通用零件。1.主軸方向的分類立式主軸:立式的主軸是處于垂直放置；臥式主軸:臥式的主軸是處于水平放置；斜式主軸:斜式的主軸是處于傾斜放置。1.葉輪方向的分類混流式：混流式葉輪；徑流式：離心式葉輪；軸流式：軸流式葉輪。3.吸入的方式分類雙吸：雙吸式葉輪；單吸：單吸式葉輪。4.級數的分類多級：在一根軸上有兩個或多個以上葉輪；單級：含有一個葉輪。5.葉片安裝的分類可調:葉片的安放角是可調節的；固定:葉片的安放角是固定的。6.泵體的結構形式分類雙渦殼泵體:排出帶有雙渦室；單渦殼泵體:排出處帶有渦室；透平泵體:帶導葉；筒式泵體:內殼體外含有圓筒形狀的耐壓式殼體。1.1.1確定方案此次的結構設計具有三維螺旋葉片的葉輪，所以選用單吸懸臂臥式結構，線型為螺旋形狀，以固液混合的理論形式進行設計。1.泵頭泵體和泵蓋組成泵頭。葉輪直徑,均小于前、后蓋板，一個是為了便于拆卸，再一個是壽命和效率都有所提高。1.軸封:軸封是用填料軸封。3.傳動部分由托架、軸承兩部分構成,確保承重泵的最大軸向和徑向載荷，便使用干油潤滑，當傳動功率不同時，便選擇單列向心圓錐滾子的軸承，來進行油封，有三方面好處：防止污物進入；在運行時是出于安全狀態的；在使用時壽命相對更長。1.1.2參數確定選擇螺旋離心泵作為本次研究的模擬泵型，并選擇適合的參數值，進行對應水力設計。基本參數詳見表2-1表2-1螺旋離心泵主要設計參數流量Q/(m3/h)揚程H/(m)轉速n/(r/min)比轉速ns100814802161.1.3葉輪設計2-2所示。表2-2葉輪主要設計參數參數取值參數取值軸向長度L/(mm)240.1葉片輪緣進口角??1???/(°)15葉輪進口直徑D1/(mm)244葉片輪轂進口角??1?????/(°)66輪轂進口直徑Db/(mm)24葉片輪緣出口角??2???/(°)8葉輪出口直徑D2max/(mm)343葉片輪轂出口角??2?????/(°)10輪轂出口直徑D2min/(mm)308.7輪緣側葉片傾角??1/(°)53葉片出口寬度b2/(mm)136.7輪轂側葉片傾角??2/(°)15葉輪葉片包角??/(°)430葉片出口邊傾斜角??3/(°)421.1.4葉輪曲面螺線的計算首先計算葉輪輪緣側曲面螺線。包括和各曲面上的螺線，其次計算葉輪出口邊曲面螺線，最后，計算輪轂側曲面螺線，包括，和各曲面上的螺線。（1）曲面螺線方程：由何希杰所推導的公式：式中根據邊界條件，以空間曲線方程為：r=130[1-0.00163θ]z=115[1-0.00163θ]θ=(θ=z=86.34)（2-3）（2)空間曲線螺線方程:設端點對應的螺線轉角分別為和在上取一點p(z,r)轉角為,可建立z,r,三者之間的關系如下:（2-4）根據邊界條件，以空間曲線方程為：（2-5）（3）曲面螺線方程：（2-6）（4）曲面螺線方程：（2-7）（5）曲面螺線方程：（2-8）（6）曲面螺線方程：（2-9）圖2-10葉輪水力的分布圖1.2泵軸設計(1)泵軸輸出功率為P2時，則泵軸轉速為n2，軸轉矩為T2。Ｐ2=QHgρ＝7.83Kwn2=1480r/minT=9550P/n=50.6N.mm（2-11）(2)計算并且確定泵軸的最小直徑ｄ通過公式d3≥Ｃ·?Ｐｎ計算出泵軸的最小直徑，通常選用45鋼，作為材料，進行調制處理，經查文獻[4]d3≥112·?軸和聯軸器是配套使用，所選用的軸與聯軸器的孔，是相互配合，并且聯軸器的型號，所以也要確定。聯軸器轉矩Tca=KA·T2=556.6N.mm（由于聯軸器的公稱直徑是大于聯軸器轉矩Tca，(3)由于各段軸的直徑，長度分別計算確定，所以定位的要求就不同。①定位是要求：以2軸段所露出左端軸肩器的軸向定位，都是半聯軸器的定位方式，軸肩高度h>0.07d，即ｈ=3，所以2段的直徑d２=38mm，長度Ｌ２②滾動軸承：軸向力與徑向力同時作用于泵軸上，選用深溝球軸承滾動軸承。（4）軸上各零件定位通過查詢機械設計手冊可以得到，HL3型聯接聯軸器的平鍵截面。ｂ·ｈ·l=10mm·8mm·56mm；和葉輪聯接的平鍵截面為ｂ·ｈ·l=10mm·8mm·90mm。1.3壓水室設計1.3.1渦形體的各斷面面積內平均速度Ｖ2的計算查得文獻[14]：Ｖ２＝ＫＫ２—若ns=127時，則為0.362；即泵的揚程為15mm，代入上列式子v3=6.21m/s，取當渦形體隔舌安放角為ψ=20°，則分為六個斷面，計算斷面流量q=α1.3.2舌角a3計算查得文獻[14]舌角a3的角度與葉輪出口速度和液流角aa3＝Ｖu2—Ｖu2＝ｇＨｔｕ舌角為a3渦形體的寬度為b3：b3=（1.5-2）；b1.4主要零部件選擇1.4.1軸封結構選擇填料密封的結構尺寸,填料寬度S:S=（1.4-1.8）d=1.6d=10mm;（2-18）d—軸式軸套直徑；填料高度為H：液體壓力P≤10MPa，即H=(5-7)S=60mm；壓蓋高度：h=(2-3)S=25mm；壓蓋長度：b=(0.5-1)S=8mm；蓋螺栓直徑：d=10mm；x=填料壓蓋厚度：δ：d=(0.8～1.0)d￠=9mm；取δ=7mm,d￠為填料壓蓋螺旋栓直徑，取d￠=10mm。1.4.2軸承部件選擇當軸承承重時，則受到橫向和豎向載荷兩種載荷，并且承載離心泵轉子的零件。在設計泵軸時，受到軸向和徑向載荷雙重作用，考慮選用深溝球軸承。滾動軸承工作中，潤滑工作是很重要，是因為它決定軸承是否可以正常工作。一般來說，當環境溫度為80℃以下，泵的轉速則小于2900r/min，通常會采用潤壞物為油脂，所以在設計時，要求的離心泵轉速為1480r/min，但是環境為常溫時,潤滑方式為油脂潤滑，鋰基潤滑脂SY1412-75的2#或3#作為潤滑脂。1.5螺旋離心泵模型、、、、圖2-19，2-20，2-21均使用CATIA軟件繪制這四個部分，圖2-19為計算域水體總裝圖，圖2-19計算域水體圖2-20葉片實體模型圖2-21葉輪流道和蝸室流道實體1.6三維造型CATIA是一款對曲面較為常用的軟件，下圖2-22是離心泵的三