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1、 西华大学毕业设计说明书1目 录摘要21 前言32 叶轮的水力设计42.1 泵的主要设计参数和结构方案的确定42.2 叶轮主要参数的选择和计算72.3 叶轮的绘型122.4 作叶轮进出口速度三角形263 压水室的水力设计273.1 压水室的作用及螺旋型压水室作用的原理273.2 压水室的设计和计算294 结构设计 354.1 主轴的结构设计354.2 装配图轮廓尺寸的初定 355 强度计算355.1 泵轴的强度及临界转速计算365.2 键的强度计算426 结论43总结与体会44谢辞44参考文献45 西华大学毕业设计说明书2摘 要本设计是根据给定设计参数完成 50SJ-35 型砂浆泵的水力及结构
2、设计。主要包括叶轮、压水室的水力设计、吸水管路的水力设计和泵的结构设计。确定出叶轮的几何参数，绘制并检查叶轮轴面投影图，采用新方法绘制圆柱形叶片。根据蜗壳内速度矩守恒，确定出蜗壳八个断面参数，并进行绘形。最后对泵进行结构设计，绘制了装配图和部分零件图，并对轴和键进行了强度校核计算。关键词：离心泵、叶轮、水力设计、蜗壳、结构设计AbstractAccording to the design parameters at the given point, this paper accomplished the design of the centrifugal pump. It mainly con
3、tained the hydraulic design of the impeller, volute casing and structural of pump, structural design of the pump. Based on the resolution method of design of the pump, author obtained the geometric parameters of the impeller. Then author projected and checked the cross-section of impeller, and use t
4、he new method to draw cylindrical blades. Author calculated parameters of cross-section of volute using digital integral method. Author also drew the spiral curve and diffuser of volute casing. Finally, the structural of the pump was designed and assembly drawing component graphics were drew. In add
5、ition, this program has been checked strength of the pump shaft.【Key words】：centrifugal pumps；impeller；hydraulic 西华大学毕业设计说明书3design；volute casing； structural design1 前言泵是一种应用非常普遍的水力通用机械，在石油及化学工业、固体颗粒及液体输送、给水排水及农业工程、航空航天、车辆工程、能源和航海等方面都有着广泛的应用。近年来，在工业建设和化工化学等工业部门的迅猛发展中，需求叶片离心泵的市场越来越大。根据本次设计给定设计参数完成 50
6、SJ-35 型砂浆离心泵水力及和结构设计，并完成泵总装图的绘制。该泵在设计点运行参数如下：根据给定设计参数完成 50SJ-35 型渣浆泵水力（主要包括叶轮、压水室的水力设计计算）及结构设计，并完成泵总装图的绘制。该泵在设计点运行参数如下：扬程 H=35m，流量 Q=50m3/h，转速 n=1480r/min，效率 =44%，装置汽蚀余量。mha5.毕业设计应完成以下成果：(1) 设计计算说明书一份，不少于 10000 字；(2) 叶轮水力设计图一张（A1）；(3) 压水室水力设计图一张（A1）；(4) 轴、叶轮或泵体零件图各一张（A2）；(5) 泵总装图一张（A0）。应注意以下问题：(1) 计
7、算步骤清晰，结果正确； 西华大学毕业设计说明书4设计图样应符合行业标准和习惯。叶轮的水力设计2.1 泵的主要设计参数和结构方案的确定2.1.1给定的数据和要求（1）泵的型号：50SJ-35（2）转速： n=1480r/min（3）扬程： H=35m（4）效率：=72.5%（5）必需空蚀余量（NPSH）r =3.5 m（6）流量： Q=50m 3/h应注意以下问题：(1)计算步骤清晰，结果正确；（2）设计图样应符合行设计图样应符合行业标准和习惯。2.1.2 确定泵的总体结构形式和泵的进出口直径首先大致选择泵的结构形式和原动机的类型，进而进行下面的计算，经比较分析后做最后的确定。(1) 泵吸入口径
8、泵的吸入口径由合理的进口流速确定。泵吸入口的流速一般为 3 左右。sm/从制造方便考虑，大型泵的流速取大一些，以减少泵的体积，提高过流能力;而提高泵的抗空蚀性能，则应该减少泵的吸入口的流速。综合考虑：初定 西华大学毕业设计说明书5v =2.76m/ss则吸入口径 D = = =80mm 选取 =2.76m/sssvQ414.3605vs结果取 D =80mms反算进口流速得到 v = =2.76m/s ，这与初选流速保持一致。s24(2) 泵排出口径对于低扬程泵，可取与吸入口径相同，高扬程泵，为减少泵的体积和排出口直径，可使排出口径小于吸入口径，一般取 stD)7.01(式中： 为泵排出口直径
9、；tD为泵吸入口直径。s最终确定的泵的吸入口和排出口直径，应该符合标准直径。这次设计扬程为50m，根据公式：mvQDss 04.876.214360514.3本次设计取 =80mmtsD2.1.3 泵转速的确定及电动机型号确定泵的转速时参考1考虑到下面因素：1. 泵的转速越高，泵的体积越小，重量越轻，因此，应该选择尽量高的转速；2. 转速和比转数有关，而比转数和效率有关，所以转速应该和比转数结合起来确定； 西华大学毕业设计说明书63. 确定转速应该考虑原动机的种类（电动机、内燃机、汽轮机等）和传动装置（皮带传动、齿轮传动、液力偶合器传动等）；4. 转速增高，过流部件的磨损加快，机组的振动、噪声
10、变大。通常优先选择电动机直接联结传动，异步电动机的同步转速见表 2.1。表 2.1 电机同步转速极对数 2 4 6 8 10 12同步转速（转/分） 3000 1500 1000 750 600 500电动机带负荷后的转速小于同步转速，通常按照 2左右的转差率确定电动机的额定转速。由泵给定转速 n=1480r/min, 选取极对数 P=4，同步转速为1500r/min 的异步电动机。5. 汽蚀验算4362.5rNPSHQnC可知，转速 n、汽蚀基本参数 和 C 这三个参数之间有确定的关系，如r得不到满足，将产生汽蚀。对于一定的 C 值，假设提高转速，流量增加，则将增大，当该值大于所提供的装置汽
11、蚀余量 时，就会发生汽蚀。rNPSH aNPSH按汽蚀条件来确定泵的转速的方法是：先选择 C 值，按给定的装置汽蚀余量或几何安装高度 ，计算汽蚀条件下所允许的转速。即aszH34()5.62rCNPSnQ汽蚀允许转速：n=1504 mi)/(r 西华大学毕业设计说明书7经验算可知，转速 n=1480r/min 小于汽蚀允许的转速，符合要求。2.1.4 计算比转数 ，确定泵的水力方案s比转数的公式为： 24.35601486.5.34 HQnS在确定比转数时应考虑下列因素：、在 =150250 的范围，泵的效率最高，当 60 时，泵的效率将显sn sn著下降；、采用单级单吸式时,若 过大，可考虑
12、改成双吸，反之采用双吸时，sn过小时，可考虑改成单吸式叶轮；sn、泵的特性曲线的形状也和 大小有关；s、比转数和泵的级数有关，级数越多， 越大。卧式泵一般不超过 10 级，sn立式深井泵和潜水泵级数多达几十至几百级。2 2.2 叶轮的主要参数的选择和计算叶轮主要几何参数有叶轮进口直径 、叶片进口直径 、叶轮轮毂直径 、jD1Dhd叶片进口安放角 、叶轮出口直径 、叶轮出口宽度 、叶片出口角 和叶片122b2数 Z。叶轮进口几何参数对汽蚀具有重要影响，叶轮出口几何参数对性能（H、Q）具有重要影响，而两者对效率均有影响。2.2.1叶轮出口直径 的初步计算 2D叶轮外径 和叶片出口角 等出口几何参数
13、，是影响泵的扬程的最重要的2 西华大学毕业设计说明书8因素。另外，影响泵扬程的有限叶片数修正系数也与 和 及叶片数等参数有2D关。可见影响泵的扬程的几个参数之间互为影响。因此，必须在假定某些进口当量直径： ,整取 74mmmnQkD8.73601485.30 式中: 根据统计资料，对此泵确定为 =4.50k进一步增加 ,可以改善大流量下的工作条件，提高泵的抗汽蚀性能考虑效0k率和汽蚀， 的选用范围是：考虑因素 主要考虑效率 兼顾效率和汽蚀 主要考虑汽蚀值0k3.54.0 4.05.0 5.05.5本次设计选取选取 =4.50k轮毂直径： hd所以叶轮进口直径： =74mm1D2ehd为了减少压
14、水室的水力损失，应当减小叶轮出口的绝对速度，因此，我们把在满足设计参数下使叶轮出口绝对速度最小作为确定 的出发点。2D由叶轮出口速度三角形 2muv叶轮出口轴面速度和圆周分速度 均与叶轮外径有关，现将 表示为2 2v的函数，由基本方程式2()Du2uhgHv推出 的计算公式并计算出具体的数值为：2 西华大学毕业设计说明书921)0(35.92sDnk322Q代入具体值得到： 64.152DkmD3022.2.2 叶轮出口宽度 的计算与选择b65)10(7.64.0(2 sbnk32Qb代入具体值得到：48.02bkmb1022.2.3 叶片数的选择在确定这两个参数时，从图 1 可看出，该资料是以泵的 HQ 曲线不出现驼峰为基本依据而设计的。事实上，这两个参数对泵的 HQ 曲线形状有根本的影响 3 。故而由参考资料得到：Z=4 022.2.4 泵效率的选择与计算水力效率 ，机械效率 ，容积效率 现都已分别计算，然后再计算总hmv效率 。（1）容积效率: 叶轮前后盖板得外侧与腔内侧形
