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1、.课程设计说明书设计题目：离心泵水力设计设计参数：流量0.1m3/s， 扬程62m， 转速1450rpm学生姓名： 学 号：班 级： 完成日期： 指导教师（签字）：能源与动力工程学院目 录第一章 绪论- 2 -1.1泵用途- 2 -1.2泵的分类- 2 -1.3离心泵主要部件- 3 -第二章 结构方案确定- 4 -2.1 确定安装高度- 4 -2.2 确定泵进、出口直径- 5 -2.3 确定效率和功率以及电动机的选择- 5 -2.4 功率的确定- 6 -第三章 叶轮水力设计- 7 -3.1 叶轮进口直径D0的确定- 7 -3.2确定叶轮出口直径- 7 -3.3确定出口宽度b2- 8 -3.4确
2、定叶片数- 8 -3.5确定叶片出口角- 8 -3.6确定叶片实际厚度- 8 -3.7用速度系数法确定进出口轴面速度- 8 -3.8确定叶片出口排挤系数- 8 -3.9确定叶片包角- 9 -3.10精算叶轮出口直径D2- 9 -第四章 叶轮的CAD设计- 11 -4.1轴面图绘制及过水断面检测- 11 -4.2轴面流线的绘制- 13 -4.3进出口边参数的确定：- 14 -4.4方网格保角法叶片绘型：- 16 -第五章 压水室的设计- 18 -5.1 基圆直径的确定- 18 -5.2 压水室的进口宽度- 18 -5.3 隔舌安放角0和隔舌螺旋角0- 18 -第六章 参考资料- 19 -第七章
3、设计感悟- 19 -第一章 绪论1.1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；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泵的分类泵的定义：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：（1）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。（2）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。（3）其它类型泵：只改变液体位能的泵，如水车；或利用
4、流体能量来输送液体的泵，如射流泵、水锤泵等。流量在520000，扬程在82800范围内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1-1所示。 图1-1离心泵输送清水的粘度极限1.3离心泵主要部件 第二章 结构方案确定2.1 确定安装高度 本次设计的泵叶轮参数为比转速ns=75.75，流量Q=0.1m3/s，扬程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75.75，由比转速和转速关系公式：计算得到转速n=1450r/min。所给参数中没有给定空化余
5、量NPSHr的值以及空化比转速C的值，故只能利用公式hr=H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=0.0692。而hr=H=4.292m，C=1.795ns3/4=1007.45。由于800C1100，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NPSHa=1.3NPSHr=5.58m，常温下清水的Prg=0.24，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=Pag-hc-Prg-NPSHa =10.33-0.5-0.24-5.58=4.01m。 2.2 确定泵进、出口直径 根据水力机械现代设计方法离心泵叶
6、轮设计范例，吸入口直径Ds由进口流速vs (经济流速)决定，Ds=4Qvs ，由于要满足气蚀要求，初选vs=23.5 m/s 试初选选泵的进口流速vs= 3.0 m/s。 则有 Ds=40.13=206mm，根据规范手册要求，取Ds=205mm。 泵出口直径：Dd=（0.71.0）Ds，取Dd=144mm，即取Dd=0.702Ds。 泵进口速度：vs=4QDs2= 40.10.2052=3.03m/s 泵出口速度：vd=4QDd2= 40.10.1442=6.14m/s。 2.3 确定效率和功率以及电动机的选择1）估算水力效率： h=1+0.0835log3Qn=1+0.0835log30.1
7、1450=0.884，取h=0.88. 式中Q为泵的流量（m*3/s）（双吸泵取Q/2），n为泵的转速（r/min）2）估算容积效率： v=11+0.68ns-2/3=0.963,取v=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 m=1-0.071ns10076=1-0.07175.7510076=0.903取m=0.90 由于要考虑轴承和填料损失的效率，故假定轴承、填料损失为2%，则有最终机械效率m=m-2%=0.88。 4）计算泵的总效率： =vmh=0.74。 2.4 功率的确定 1）
8、轴功率：Pa=HQg1000=1000620.19.810000.74=78.909 配套电机功率Pe=KPa=1.378.909=102.582kw，查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1480 r/min,额定功率为110 kw，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Mn=9550Pen=9550102.5821450=
9、675.63Nm，取=350105Kg/m2。（为泵轴材料的许用应力） 则，最小轴径为dmin=3Mn0.2=3102.5820.2350100000=40.07mm 按计算误差估计可圆整为40，可选取为45的轴径，保证安全。 第三章 叶轮水力设计3.1 叶轮进口直径D0的确定 1)求 ,查泵产品设计规程图1-1-15得=0.12 v0=0.1229.862=4.18m/s 2）求通过叶轮的流量 流过叶轮的流量 Q=QV=0.10.96=0.104m3/s。 3）求叶轮进口直径 D0=K03Qn=4.030.11450=164mm（查泵产品设计规程图1-1-15得 K0=4.0）取该值为叶轮进
10、口直径，即D0=164mm。（由于是单级单吸泵，所以轮毂直径dh=0mm）。3.2确定叶轮出口直径由速度系数法得到u2=Ku22gH=0.9829.862=34.16m/s(查图知，Ku2=0.98)。叶轮出口直径：D2=60u2n=6034.161450=449.97mm，圆整取D2=450mm3.3确定出口宽度b2 根据水力机械现代设计方法泵设计范例，由经验公式：b2=Kb23Qn=0.635（ns100）5/63Qn=20.66mm,其中Kb2=0.635（ns100）5/6，圆整取b2=22mm。3.4确定叶片数 当比转速为60-120时，取Z=6-7，根据经验，暂取Z=7。3.5确定
11、叶片出口角 根据实际情况，一般取叶片出口角为2=22.5。3.6确定叶片实际厚度 叶片实际厚度 =AD2HZ+1=3.315450627+1=5.44mm（查表,再利用线性插值法取A=3.315），取整得=6mm。3.7用速度系数法确定进出口轴面速度vm1=Kvm12gH=0.1429.862=4.88m/s，查图知Kvm1=0.14vm2=Kvm22gH=0.1129.862=3.834m/s，查图知Kvm2=0.113.8确定叶片出口排挤系数 2=1-ZD2sin2=1-760.45sin22.5=0.92243.9确定叶片包角根据设计经验，初步选择包角为120。3.10精算叶轮出口直径D
12、2由于叶轮外径D2及叶片出口安放角2A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D2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D2和2A是必要的。精算公式为：D2=60nvm22tan2A+vm22tan2A2+g1+PHh+u1vu1根据原先设想，由于吸入室选择为直锥型入口，故有vu1=0。其中取h为前知的0.88，P=r22ZM，=(1+2A60)。取=0.62，=0.621+22.560=0.8525。利用初步设定的数据画出轴面图，利用制图CAD软件将中心线分为11段，并求出弧长值Si，取每段中点，得到ri，从而
13、得到静力矩：M=siri=0.0291将数据带入得到第一次精算P1=0.2122，将此数据带入得到：D2=6014503.8342tan22.5+3.8342tan22.52+9.81+0.2122620.88=447.12mm与初步计算的数据误差为0.67%，小于2%，可以选用，但是为了保险起见，进行再次精算：2=1-ZS2D2sin2=0.9218，vm2=QvD2b22=3.653m/s，P2=0.2095D2=443.37mm，与前一次相差0.84%。同理可得，第三次精算得到D2=443.44mm，差别不大，取D2=444mm。最终结果：D2=444mm，2=22.5。计算截图如下：第四章 叶轮的CAD设计4.1轴面图绘制及过水断面检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
