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1、1流体机械课程设计说明书学 院： 班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2013 年 月2课程设计题目离心泵水力设计（n s= 193 ）3目录第一章 叶轮水力设计页码第二章 压出室水力设计页码第三章 小结 页码附 录 参考文献页码4第一章 叶轮水力设计第一节 概述一、设计参数流 量： Q = 360m3/h扬 程： H = 45m转 速： n = 2900 r/min输送介质： 常温清水二、设计内容叶轮、压出室的水力计算，叶轮、压出室水力图的绘制。第二节 参数计算一、确定进口直径1、进口直径 sD考虑制造的经济性，取 ， 又 代入数据得：3/sVmssVQD40.206 取 200mm
2、s s2、出口直径 dDDd=(10.7)Ds=140200, 取 180mmh3、比转速 sn3434.6529060. 193sQH4、估算泵的效率 hmv水力效率： 336010.85lg10.85lg.87629hQn5机械效率： 圆盘损失效率 =0.96776110.()msn，取轴承，填料损失为 2% 则 .948容积效率 2323110.0.680.68vsn94.76.8vmh5、确定泵的轴功率 dp泵轴功率： 120.8153.PgQHKW原动机为电动机，取 k=1.2， 传动为直联 .0t配套功率： 则选配套功率为 90KW1.2637.4gtkp其中：p 是有效功率二、泵
3、的轴径和叶轮轮毂直径的初步计算1、计算转子力矩 M 76.49505251.8390gPNmn2、轴的最小直径材料选用 3Cr13，调质处理 HB=260302，取 =（53.868.7 ）MPa取 d=32mm 悬臂式单级泵 mm0hd3、工艺要求：1） 、在满足使用要求的前提下，轴的结构形式应尽量简化；2） 、为了便于装配零件，应去掉毛刺，轴端要倒角；3） 、需磨削加工的轴段，应留有砂轮越程槽；4） 、需切削螺纹的轴段，应留有退刀槽。33min 6251.8.20.Md6三、叶轮主要尺寸的确定1、 由 选取 Z 、 ， =193 ，取叶片数 Z=6 ，出口安放角snb2sn230b见课本
4、P125 ，表 51选择 应考虑的因素：b21、 低比转速泵，选择大的 角以增大扬程，减小 ，从而减小圆盘摩擦损失，b22D提高泵是效率；2、 增加 角，在相同流量小叶轮出口速度 增加，压水室水力损失增加，并b22V在小流量小冲角损失增加，易使特性曲线出现驼峰，因此 不宜太大；b23、 大，叶片间相对流动扩散严重；b24、 为获得平坦的功率曲线，使泵在全扬程范围内运行， 可小于 10 度。b22、 叶轮进口当量直径：取330 60.54.140.329QDKmn（ ） 016D3、 叶轮出口直径： 123 32(9.5.6)(0.0.25sQnn取 20Dm4、 叶轮进口直径： 2016jhD
5、dm5、 叶片出口宽度：562(0.64.7)(.7.2bskn取332 0.11.2).60.399bQm28b6、精算叶轮外径第一次1） 理论扬程 451.360.8thH72） 修正系数 230(1).6(1).903） 静矩 212221()(0.63)0.465RiSrd4） 有限叶片数修正系数 2.1.93.9645PZS5） 无穷叶片数理论扬程 (1)(0.).367.4ttHpm6） 叶片出口排挤系数 取222co1zD代入数据有： 20.937） 出口轴面速度 22.14.18/0.382093.mvQV msbD 8） 出口圆周速度 22()mmtVUgHtgt代入数据得：
6、 231.4/s9） 出口直径 260.2069Dmn与 2不 符 合取 2m7、 精算叶轮外径第二次1）叶片出口排挤系数 取222cot301()1zD4m代入数据有： 20.962）出口轴面速度 22 .14.8/0.382609.mvQV msbD 83） 出口圆周速度 22()mmtVUgHtgt代入数据得： 231.5/s4） 叶轮出口直径 260.320849Dmn与 6相 近满足条件 故取取 28m叶轮出口速度1) 出口轴面速度 220.14./.38296.8mvQV msbD 2)出口圆周速度 22()mmtVUgHtgt代入数据得： 231.49/s3)出口圆周分速度 25
7、.1/tuHVs四、轴面投影图的绘制1、 找相近比转数叶轮的轴面投影图作为参考，根据前面计算所得到的叶轮基本尺寸，初步作叶轮的轴面投影图。2、 检查轴面投影图过流断面面积变化，在流道内作内切圆，并将圆心连接起来，得到一条曲线，此为流道中线，求出每个圆的轴面液流过流断面及其面积 F，而后作出沿轴面投影图中线的过流断面面积变化曲线，我们希望 Fl 曲线基本上为一条直线，即要求从叶轮进口到出口沿中线 l 面积 F 的变化是均匀的，如果该曲线不理想，则应修改轴面投影图，直到检查 Fl 曲线满意为止。如下图所示：9 145 60 20812632 96.889.3279.5668.45 53.2139.
8、427669731.5104过水断面面积检查过水断面面积检查R（mm） b（mm） F=2Rb（mm） L（cm）31.5 60 11875.22023 032.715 60.9575 12530.08278 5.58539.44 54.012 13384.65045 8.59345.66 51.1935 14686.91556 12.36553.21 46.441 15526.54012 14.25662.97 41.71 16502.65238 18.00268.45 40.3525 17354.96599 20.65979.56 36.363 18177.50818 23.59889.3
9、2 33.993 19077.3513 26.70796.89 32.8315 19987.08914 29.798104 32 20910.4407 34.123103中间流线的绘制根据每条相邻轴面液流流线之间的流量 相等的原则，在轴面投影图上作流线，轴Q面液流的流线一般需作 35 条中低比转速的叶轮可作三条，高比转速叶轮可作五条，叶轮前后盖板是两条流线，故还需作 13 中间条流线，本设计中只需要再作一条中间流线即可。 具体分流线时,可先分进出口,再修改.画中间流线时确定中间流线进口分点半径 211634.52hRm中出口分点为出口宽度的中点，由此初步确定中间流线，然后再根据同一过水断面上两
10、条流线间过水断面面积相等检查修正。图形如下: 图（二）114.流线分点对于水泵来讲，自叶轮的出口边到进口边为止，大致作八点到十二点左右为宜，点数太多或太少既是 取得不当。取 见下图：66660123456789 108 897 76 65 54 43 3221100修改进口边的位置原则：1） 尽量使叶片进口边和出口边之间的三条流线长度趋于相等；2） 进口边和流线的交角最好为 90 度，进口边轴面投影的形状就铸造而言，为直线较好；3） 进口边应向吸入口方向适当延伸，以提高叶轮的抗汽蚀性能，并使泵性能曲线出现驼峰的可能性减小。5.叶片的绘制1).确定叶轮进口圆周速度 在轴面投影图上量的 11abc
11、D、 、 186.54aDm16.bDm从而可得： 147.2cm1./0anus11.608/bbnus11.29/6cc2).叶片进口轴面液流过水断面面积212.7acaFRm83.caR35.7641abm019bb4,8b122120.1879ccFRbm8.73,6.18ccRbm3）叶片进口角的计算叶片进口角 一般为 1825 度，通常等于进口液流角 加一个不大的冲角 ；冲b11角 可取 310 度。量得 ， 211cot()sinzD190a118,90bc1、 aa 流线先取 ， ，8ba190a2m取2 211cot6cot18()()0.937sin3.148.5azD11
12、0.9.7/.687.mavaQV sF又 代入数据得 符合条件11rctnmu16.2a2、 bb 流线先取 ， ，13b189bm取2 211cot62cot3()1()0.941sin3.4.bbzD110.9.089/.6185.mbvbQV sF又 代入数据得 符合条件11arctnmu17.b3、 cc 流线先取 ， ，125bc190c2m取2 211ot6cot5()1()0.9sin3.47.cczD110.9.25/.6187mcvbQsF13又 代入数据得 符合条件 11arctnmvu120.7c由以上计算得：叶片三条流线的进口安放角分别为： ， ，18ba123b52
13、1ba4)、作方格网叶片型线图作法：经过轴心线作很多轴面，每相邻轴面之间的夹角均相等，为 ，一般 可取左右，每一轴面与流面有一交线，交线用罗马数字 、编号。再用105与轴心线垂直的平面去切流面，在流面上就可以得到一个圆心在轴心线上的圆周线。用很多这样的平面去切流面，切的方法是使流面上形成的方格网每个方格都是正方形。而后也给平面用阿拉伯数字 1、2、3 编号。这样，在流面上形成了方格网，在方格网上有一条叶片型线，它的坐标是固定的。现在要设法把流面展开，但流面是喇叭形的曲面，于是我们先用保角变换的方法保持叶片型线的坐标位置，保持角度不变，把流面变化成圆柱面，得到在平面上的方格 方格网展开图5)、轴
14、面截线在方格网上进行叶片绘型后，根据方格网中点的位置,就可开始作轴面截线图 如下图所示：146） 、叶片加厚叶片是有厚度，因此它与轴面相交，不应只得到一条轴面截线，而应当是叶片的工作面和叶片的背面有轴面各有一条交流线，两轴面截线之间是叶片与轴面的截线。本设计中的厚度如下表：轴面 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10S(mm) 2.5 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 3.9 4 4)(20 20 22 23 25 26 27 28 29 30 30cos0.94 0.94 0.93 0.92 0.91 0.90 0.8910.88 0.87 0.86 0.86a流线 csSm
