700HLB-17 型立式斜流泵设计计算说明书编 制：校对：审核：如10年5月、水力计算11、水力模型换算 12、轴向推力计算 3、零件强度计算51、轴的强度计算 52、筒体壁厚计算 73、调整盘的强度计算 84、联接卡环的强度计算 85、叶轮螺母的强度计算 96、键的强度计算 107、基础载荷计算 118、刚性联轴器联接螺栓计算 119、泵轴临界转速计算 12一、水力计算1、水力模型换算1.1 确定性能参数根据要求，700HLB-17型循环水泵设计参数为：流量 Q =0.95m3/s,扬程 H =17m,转速 n =980rpm1.2 选择水力模型ns3.65n. Q3.65 980.0.951734= 416.432根据 ns =416.432 ,选才n ns420型泵为模型泵，nm =1480rpm , "mmax =78.54% ,最高效率点处的ns =386.1021.3 相似工况点的确定Hm3.65nmnsV3-2/3Qm3.65 1480 23 23— Qm3 = 30.48Qm3416.432作等比转数曲线，其与ns420模型泵的H -Q曲线交于点M, M即为所求工况点。
M 点的参数为：Qm =292.39l/s, Hm=13.427m, "m =78.0%1.4 计算放大系数0.950.292391480980=1.6993实取■ =1.71.5 确定性能换算关系（，一按1.6993 ）3 n3980Q =' ——Qm =1.6993Qm =3.2492Qmnm1480H^Hm n m1.69932980 :1480 %= 1.2661HmPa =9.81= 1 -0.89941 - m1.6列表计算Qm(m3/s)00.082930.104070.130920.176920.207400.23303Q (m3/s)00.2690.3390.4250.5750.6740.757Hm（m）22.1122.5821.8220.9119.5718.3117.26H (m)27.9928.5927.6326.4724.7823.1821.85*%)040.1347.5856.8366.8272.3176.35“(%)046.1552.8561.1770.1675.1078.73Pa (kW)168.4179.1185.8205.2210.2212.3Qm(m3/s)0.249420.265280.278860.291600.303720.320830.33288Q (m3/s)0.8100.8620.9060.9470.9871.0421.082Hm（m）16.3815.2914.3913.4912.4610.728.83H (m)20.7419.3618.2217.0815.7813.5711.18\（%）77.4478.0378.5478.0577.0772.8966.34(%)79.7180.2480.7080.2579.3875.6269.73Pa (kW)213.0210.1206.7203.7198.3188.9175.31.7绘制性能曲线N(kW) - 300-200700一 30.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Q(m/s)2、轴向推力计算水泵的轴向推力由两部分组成：转子部件总重量Wr和作用在叶轮上的轴向水推力Fi。
所有轴向力均由电机承受2.1 计算转子部件重量Wr设叶轮重Wl、轴重W2、联轴器部件重W3、轴上其它零件重W4,则Wr =W1 W2 W3 W4 =95 470 200 25 = 790（kg）2.2 计算轴向水推力F1方法一（采用经验公式）：叶轮型式为不设置平衡孔的半开式叶轮轴向水推力Fi计算经验公式：F1 =2nr1d1KH 尸（kgf ）式中：ri——圆心在叶片进口边上，并与叶轮轮毂相切的圆心半径（0.136m）di——上述切圆的直径（0.159m）H——叶轮白扬程（17mlY——海水的重度（按1030kg/m3）K ——轴向力系数，与比转数有关，其值查图（《叶片泵设计手册）P334）, K =1.15F1 -2-： 0.136 0.159 1.15 17 1030 = 2736（kgf）从性能曲线中可知，最高扬程为 Hmax=29m,则最大轴向水推力F1max =4667kgf方法二（《现代泵技术手册》）：计算数据：流量 Q =0.95m3/s ,扬程 H=17m,转速 n=980rpm,介质密度 P = 1030 kg/m3叶轮最大半径R2 =0.27715m ,叶轮后盖板半径R2h =0.22m ,叶轮轮毂半径Rh =0.0487m ,叶轮进口最小半径R1h =0.05949m水力效率 h =1 0.0835lg 3 Q =1 0.0835 lg 3 黑=0.9161叶轮理论扬程HtH 17——==18.56(m)h 0.9161叶轮当量外径D2554.22 433.92= 0.4977(m)叶轮出口圆周速度U2n 二 D2 980 二 0.49776060= 25.54(m s)叶轮势扬程H p pHtgHtyclc 6 9.81x18.56^ 、= 18.56M 1 - - i = 15.97(m)I 2 M 25.542 J叶轮旋转角速度.二加=2 - 980 =6060102.6(rads)A3 = R； - RS 二：gHp = 0.277152 -0.222二 1030 9.81 15.97 = 14403(N)A1 = R2h - R2 二:g Hp16gR2h -Rh22 2 102 62 2 2= 0.222 -0.04872 二 1030 9.81 15.97 0.222 - 0.0487216 9.81=18823(N). _ _ 一一 _ 2 _ _A2 = R2h 一 R1h ： gH p |R1h 3 R2h 一 R1h= 0.22 -0.05949 二 1030 9.81 15.97 0.05949 2 0.22 -0.05949一 3=13548(N)F1 =A3 A1 - A2 =14403 18823 -13548 =19678(N) =2006kgf综合方法一和方法二，取轴向水推力 己= 2736kgf最大轴向水推力F1max =4667kgf2.3计算总轴向推力设计点轴向推力F =F1 wr = 2736 790 =3526(kgf)最大轴向推力 Fmax =Emax Wr=4667 790 = 5457(kgf)二、零件强度计算1、轴的强度计算1.1 最小轴径的选取1.1.1 轴所受的最大扭矩T值计算公式:T = 9549 — n式中：Pe—— 泵配套电机额定功率，Pe=250kWn泵转速，n=980r/min丁 c c 250 、八八,T =9549 —— =2436(N m) =24857kg.cm9801.1.2 最小轴径d mm的计算公式：dmin = 3*~~.0.2[]式中：[.]材料的许用切应力，轴材质为1Cr13,取[.]= 500(kg/cm2)dmin 寸0248170 =6.29(cm)实取最小轴径dmin = 74.2mm (装叶轮处的砂轮越程槽)1.2 轴的强度校核轴受扭矩和轴向力作用，轴的强度校核需计算两个作用力的合成剪应力七和转矩变动应力屋值，工和7’的合成值在规定的范围内即可。
1.2.1 合成剪应力七的计算公式：4—d3116T式中：F = K1 FNF —— 泵轴向推力，F =9.81x5457 =53533( N)Ki—— 压力波动引起轴向推力的波动系数，一般取 Ki=1.07T = K2T NT ——轴所受最大转矩，T=2436N mK2—— 配带动力产生的转矩变化，对电动机 K2=1.04 d —— 最小轴径，dm. =0.0742mF=1.07 53533 —57280(N)T =1.04 2436 = 2533( N m)572802 _2—X 0.07422<42533-3一 X 0.07423<16 )= 32.27(MPa)1.2.2 转矩变动应力 /的确定:对立式斜流泵，泵的转矩变动一般在正常运行时的10%Z下，考虑一定余量，取变动应力为:= 0.25 MPa则 .=0.25 32.27 = 8.07(MPa)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120合成剪应力e力应动变矩转t m(MPa)以七为横坐标、葭为纵坐标的点落在轴运行时应力使用界限范围以内(轴材为 1CU3钢)，故轴的强度符合要求1.3 轴端部分强度校核N断面剪切应力：SN 二/dhh瘟X4.8 1.6 =24.1(cm2)N =Fmax/SN =5457/24.1 = 226.4(kgf /cm2):二 UM圆环面挤压应力：一 二 222Sm =一(6.4 -4.8 ) =14.1(cm ) 4二 jM = Fmax / Sm =5457/14.1 = 387.0(kgf / cm2):二！\ ]34502([aj] = (1.7 ~ 2)b J = (1.7 ~ 2)—— =(1.7 ~ 2)=1955~ 2300kgf / cm ) j2~ 33故轴端部分强度满足要求。
2、筒体壁厚计算筒体壁厚t的简单计算法：P D t = C mm2[二]式中：P —— 泵最高扬程时的压力，取最高扬程， P = 0.29MPaD —— 筒体内径，导叶体 D = 608.9mm；铸造筒体D=700mm2]——材料的许用应力，对于铸铁件 L】=1 ；5筒体材质为HT25Q取 入=200MPaC —— 腐蚀余量，一般取 C=2~ 5mm0 29 608 9对导叶体 t =(2 ~ 5) = 4.2 ~ 7.2(mm)2 2005考虑铸造工艺要求，实取t =15mm0.29 700对铸造简体 t = (2 ~ 5) = 4.5 ~ 7.5(mm)c 200 2——5考虑铸造工艺要求，实取t =16mm 3、调整盘的强度计算螺纹的面压力按下式计算Pm」4t式中：——— 预紧力，对于本泵T =10500N =1070.3kgf （计算见后）P——轴向总荷重，P=5457kgfD——公螺纹外径，。