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1、离心泵水力设计说明书姓名：学号：指导老师：绪论泵：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。（一）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。（二）泵的分类：（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
2、用流体能量来输送液体的泵，如射流泵、水锤泵等。本设计只考虑离心泵。其优点有：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。实际应用一般流量在520000m3/s,扬程在82800m范围内使用离心泵比较合适。目录一、课程设计的总体要求11.1 设计课题11.2 设计目的11.3 设计内容11.4 设计要求11.5 成果要求1二、泵主要设计参数和结构方案的确定12.1 提供设计的数据和要求12.2 确定泵的总体结构形式和泵进出口直径12.3 泵转速的确定22.4 计算比转速ns,确定泵的水利方案32.5 估算泵的效率3三、叶轮主要参数的选择和计算43.1 轴径和轮毂
3、直径的确定43.2 叶轮进口直径6的初定5321计算叶轮进口当量直径5322时*片口这D153.3 叶轮出口直径D2的初步计算63.4 叶轮进出口宽度b1、bz的计算和选择63.5 5叶片数Z63.6 叶轮外径D2的精确计算73.7 7叶片进口安放角的确定9四、叶轮水力设计绘图104.1 绘制叶轮轴面投影图104.1.1 初绘叶轮轴面投影图104.1.2 检查轴面流道过水断面变化情况114.2 绘制轴面流线124.3 在轴面投影图上对各条流线进行分点154.4 作流线方格网，并在方格网上进行叶片绘型164.5 片的轴面截线184.6 叶片加厚194.7 绘制叶片裁剪图204.8 .叶轮叶片的水
4、力性能校验22总结与心得23参考书目：24一、课程设计的总体要求1.1 设计课题离心泵叶轮的水力设计1.2 设计目的通过课程设计，掌握离心式叶轮水力设计的基本原理和基本方法，加深对课堂知识的理解，培养学生进行产品设计、水泵改造及科学研究等方面的工作能力。13设计内容（1）离心泵结构方案的确定；（2）离心泵叶轮主要几何参数选择和计算：（3）叶轮轴面投影图的绘制级叶JI绘型o1.4 设计要求（1）用速度系数法进行离心泵叶轮水力设计:（2）用保角变换法绘制叶片叶型：（3）编写设计计算说明书。1.5 成果要求（1）计算说明书应做到字迹工整、书而整洁、层次分明、文理通顺。文中所引用的重要公式、论点及结论
5、均应交代依据；（2）设计说明书应包括计算、表格、和插图（图表统一编号），配以目录和参考文献目录等内容，统一装订成册：（3）设计图纸要用CAD绘制，图面布置要合理。二、泵主要设计参数和结构方案的确定2.1 提供设计的数据和要求（1） 流量Q=144m3/h；扬程H=50m；效率Q=80%：汽蚀比转速c=1000：（2）工作条件：抽送常温清水。（3） 配用动力：用电动机做工作动力。（4）采用卧式单级悬臂结构。2.2 确定泵的总体结构形式和泵进出口直径首先大致选择泵的结构形式和原动机的类型，进而结合下面的计算，经分析比较作最后确定。泵吸入直径：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
6、米/秒左右。从制造方便考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵的体枳，提高过流能力。而提高泵的抗汽蚀性能，应减小吸入流速。考虑经济性，本泵采用入口流速vs=3m/s。排出口径：对于低扬程泵，可取与吸入口径相同。高扬程泵，为减小泵的体积和排出管直径，可使排出口径小于吸入口径，一般取。=（10.7）0、式中D,一一泵排出口径；。一一泵吸入口径。泵吸入口径按下式确定：Ds=0-13m=130mm（21）式中Vs=3m/s泵吸入口的平均流速。本泵设计扬程仅为50m,属于低扬程水泵，故出口直径。=L0a=130mm查阅资料确定泵的吸入口和排出口直径符合标准直径。2.3 泵转速的确定确定泵转速应考虑下面因素：（
7、1）泵的转速越高，泵的体积越小，重量越轻，据此，应选择尽量高的转速。（2）转速和比转速有关，而比转速和效率有关，所以转速应和比转速结合起来确定。（3）确定转速应考虑原动机的种类（电动机、内燃机、汽轮机）和传动装置。（4）通常优先选用电动机直接联接传动。电动机带负荷后的转速小于同步转速，通常按2%左右的转差率确定电动机的额定转速。（5）提高转速，过流部分磨损和振动都将变大；提高泵的转速受到汽蚀条件的限制，从汽蚀比转速公式C=,62可知，转速nA/?/和汽蚀基本参数hr和C的关系，如得不到满足，将产生汽蚀。对于一定的C值，假设提高转速，则hr增大，当该值大于装置提供的装置汽蚀余量Aha时或几何安装
8、高度Hsz,计算其实条件允许的转速，所采用的转速应小于汽蚀条件允许的转速。转速选择时，需要考虑汽蚀比转数的影响。本例中已知Q=1447n3/h=o.o4m3/s.汽蚀比转数的公式为(2-2)5.62n,GCA.3/4式中Q叶轮泵的流量，m3/s：Ahr叶轮泵的必须汽蚀余量，m：(2-3)%=:-Hsz-1=10.33-4.0-0.5-0.24=5.59m其中标准状态下大气压力水头素=10.33m,假定Zh=0.5m,常温清水詈0.24m,泵/=4.0m米。安全量K取0.3.hr=AhgKAhr=5.590.3=5.29m(24)所以允许最大转速为33c*Ahr41000X5.294nmax=.
9、=3103r/min(2-5)S.62/Q5.62XV0.04取额定同步转速,=3000r/min。采用滑差率5=1%,贝ljn=2970r/mino正常运行时泵的转速小于泵汽蚀允许转速，不会发生汽蚀。2.4 计算比转速ns,确定泵的水利方案在确定泵的比转速时应注意：（1）比转速，与水泵的效率密切相关。在确定，时，必须同时考虑泵的效率是否能达到给定的指标。（2）在确定比转速工.时，还应考虑到是否有合适的水力模型,如果有合适的水力模型，应该选取与模型泵相同或想接近的比转速。（3）在泵流量和扬程不变的情况下，提高转速或增加泵的级数可增大泵的比转速，反之将减小泵的比转速。（4）泵的性能曲线的形状也和
10、，有关。比转速，越小，叶轮流道相对的越细长，性能曲线比较平坦，随着比转速凡逐渐增大，叶轮流道相对的越来越宽，性能曲线也就越来越陡。按照比转速公式%=三竺勺值=115（2-6）由汽蚀比转速看，本泵属于效率较好的范闱按照设计要求，本泵采用单机单吸的水力方案。2.5 估算泵的效率泵尚未选出时，总效率、水力效率、容积效率和机械效率只能参考同类产品和结合13经验公式、统计曲线根据具体情况确定1）设计总效率4=0.8,2）容积效率3）机械效率4）水力效率1l+0.68n5-3】+。=0.972T = m 97Q+ns1152T = 0.932 970+115，(2-7)(2-8)(2-9)Th=r/TmT
11、v=0.80.972+0.932=0.883三、叶轮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D0、叶片进口直径D1、叶轮轮毂直径dh,叶轮进口角B1,叶轮出口直径D2、叶轮出口宽度b2、叶片出口角B2和叶片数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。叶轮主要尺寸的确定主要相似换算法和速度系数法。本泵采用速度系数法进行设计。速度系数法实际上也是一种相似设计法。它和模型换算法在实质上是相同的，其差别在于模型换算是建立在一台相似泵基础上的设计，而速度系数法是建立在一系列相似泵基础上的设计。也就是说，速度系数法是按相似的原理，
12、利用统计系数计算过流部件的各部分尺寸。3.1轴径和轮毂直径的确定泵轴的直径应该强度（拉压弯扭）和刚度（挠度）及临界转速条件确定。因为扭矩是泵主要的载荷，开始设计时首先按扭矩确定泵轴的最小直径，通常是联轴器处的轴径。同时应根据所设计的泵的具体情况，考虑影响刚度和临界转速的大概因素可对粗算的轴径作适当的修改，并圆整到标准直径。待泵转子设计完成后，再对轴的强度、刚度和临界转速进行详细的校验。轴功率水的密度取为。=1000kg/m3,安全系数取为K=1.2,传动效率%=1.0（直联）。可得泵的轴功率为:PgQH10001)9.82X0.04X500.8=24.55kw(3-1)余量系数参照表3：,采用
13、电动机，K取L2,则计算原动机的功率为:(3-2)KN1.2X24.55一八N0=29.46kw9九io表3-1原动机余量系数原动机的种类K电动机1.1-1.2汽油机1.15-1.25柴油机（小容量）1.15-1.25柴油机（大容量）1.15-1.2扭矩:弧=9.55X心X卷=9.55X1解X线=94.73/Vm(3-1)参照表3-2,泵轴材料的许用切应力口取440X105N/m2按扭矩计算轴径的公式，最小轴径=0.022/7?=22mm(3-2)表3.2泵轴材料的许用切应力轴的材料0235,20354540Cr,355SiMnr/MPa12-2020-3030-4040-523.2 叶轮进口
14、直径Di的初定叶轮进口直径又叫做叶轮吸入眼直径或叶轮颈部直径。叶轮进口速度和叶轮进口直径有关。从而限制V。一般不超过34m/s,3.2.1 计算叶轮进口当量直径(3-3)(3 - 4)取叶轮进口断面当量直径系数K0=4,4,则选择悬臂式，故（=o,则进口直径。0=。+4:=105“3.2.2 叶片入口边直径Di在叶轮流道入口边上取圆心，作流道的内切圆，内切圆圆心到轴心线距离的两倍即为叶片入口边直径,叶片入口边直径2一般可按比转速&确定。根据比转速明=115,可取A=OSD。=84mm。3.3 叶轮出口直径D2的初步计算叶轮出口直径d2是影响水泵扬程的最重要参数之一，可根据速度系数法确定,式中系数,j =9.35；嬴-1/2D? = K%=8.72(3 - 5)Dz=/cD28|=8.72XS|7=207mm圆整取D2=210mm。3.4叶轮进出口宽度bi、b2的计算和选择叶片进口宽度瓦的初步计算:% = %。4Q/楸4Q/w刀nDj2(3-6)二 Q/nv血匕Dj24KVDX(3-7)其中，Vl=KvV0,不妨取心=0.8,则bl =10024Vl 24 X 0.8 X 90=34171771(3-8)叶片出口宽度62的初步计算:55即2=0.635X(箭=0.635X
