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1、辽宁工程技术大学毕业设计（论文）目录前言11 在矿山中水泵的应用31.1 矿山对排水设备的要求31.2 常用主排水泵结构31.3 平衡盘工作原理41.4 产生轴向推力的主要原因42 液体静压支承原理82.1 流体静压技术的简述82.2 油腔的流量及有效面积的计算推导82.2.1 基本矩形油腔的流量计算82.2.2 环行油腔推力轴承的流量计算原理92.3 节流器的流量计算122.3.1 小孔节流器122.3.2 节流比和液阻比132.4 液体静压支承的承载能力计算132.4.1 单油腔静压支承132.4.2 对称等面积对置油腔静压支承142.5 液体静压支承的油膜刚度计算152.5.1 油膜刚度
2、的概念152.5.2 单油腔静压支承油膜刚度计算163 总体设计方案183.1 水泵的轴向推力计算203.2 平衡装置结构设计计算203.2.1 止推板尺寸计算203.2.2 油泵供油压力计算203.2.3 节流器选择213.2.4 油垫中油膜刚度及最大位移的计算223.2.5 油膜的流量及功率234 液压控制系统设计254.1 选择液压泵254.2 选择电机264.3 阀类元件及辅助元件274.4 液压系统的性能验算364.4.1 系统压力损失的验算364.4.2 油液发热温生计算384.5 设计及使用时的注意事项395 经济性评估406 结论41致谢42参考文献43摘要研究的目的是采取液体
3、静压支承来平衡轴向力的方法。改善矿山排水装置平衡盘受力状况，解决离心水泵轴向力引起磨损严重的问题。延长水泵使用寿命，提高效率，降低矿井排水装置的维修费用。液体静压支承是借助于输入支承工作面间的液体静压力来支承载荷的滑动支承。它处于纯液体润滑条件下工作。液体静压支承具有速度范围宽、支承能力大、运动精度高、抗振性能好和使用寿命长等优点。但液体静压支承需要一套液压供油系统，润滑油的过滤精度要求较高。本文以150D309型泵轴向力的液体静压支承平衡为例。并且适合在各种型号的矿用的水泵的改装，起到代替平衡盘的作用。因为盘之间的较小间隙处容易堵塞，另一方面，固体颗粒会加快平衡盘的磨损，造成平衡盘与平衡环之
4、间的间隙增大，达不到原有的平衡作用。所以矿用水泵可广泛采用液体静压支承来平衡轴向力。关健词：多级离心泵；液体静压支承；轴向力；平衡盘全套图纸，加153893706AbstractWe study the issue in order to introduce the method which static pressure supporting is able to solve the problem caused by the axial force of multistage centrifugal pump .It improve the force on the balance dis
5、k. Not only the method is good to increase working life and the efficiency for water pump but also it reduces the cost of maintenance. The static pressure supporting is able to work because of the hydrostatic pressure between the working surface .It works with the condition of the pure liquid Lubric
6、ation .There are some advantage such as having the wide range of speed, carrying power well , the movement precision highly and working life is long. But the static pressure supporting has to need a set of supplying oil systems. The lubricating oil need to be higher precision. Talking the static equ
7、ilibrium of axial force of pump 150D30 9 as the example. Kinds of pump may are improved with the method. On the one hand there are a lot of slit blocked easily in the balance disk, on the other hand the solid particle can break balance disk, which increases slit between balance disk and balance disk
8、 ring. Therefore we may use widely the static pressure supporting method in mine pump fields.Keyword: Multistage centrifugal pump; static pressure supporting; axial force; balance disk前言改善矿山排水装置中水泵的平衡盘受力状况，一个非常有效的方法就是应用静压支承来平衡多级泵轴向力。目前流体静压支承的方法多用在大型的机床工业上，在国内仅几乎没有在多级离心泵上应用。可以延长水泵使用寿命，提高效率，降低矿井排水装置的维
9、修费用。使离心泵的轴向位移控制在允许范围内，有效平衡轴向推力。提高矿井排水装置的可靠性、扩大适应性并且减少耗能。因此保证它的经济运行有着十分重要的意义。因为在矿井建设和生产过程中，大气降水、含水层水、断层水、老空水等水源通过各种渠道涌入矿井，形成矿水。由于各矿的地质、水文地质、地形特征、气候条件的差异，地面和地下积水不同，以及开采方法的不一，其涌水量的大小也不一样，少的每小时几十立方米，多的几百立方米、特大的超过千立方米。几乎没有矿水的干燥矿井只是极少数。所以矿井排水装置是非常重要的。排水装置始终伴随产生而工作，直到矿井报废为止，才能完成自身的任务。除此之外，能耗在矿山排水装置方面的电量占全矿
10、耗电量的相当大的一部分。矿山排水装置不仅要及时排除正常时期的矿水，而且还要排除高峰时期的矿水。水泵平衡装置是矿井排水装置中非常重要机的组成部分。它是一种通用机械其工作原理是电动机通过泵轴带动叶轮高速旋转，对液体做功，把机械能转换成液体能量，从而把液体输送到目的地。通常以不同工作方式为基础的各种泵的结构形式，根据其使用的频繁程度可以分为两大类：容积泵，叶片泵和离心泵。近些年，已经有许多单位采用中、大型潜水泵排水。这样可以省去浮船之类的辅助设施，可使排水系统大大简化，可以远方遥控，可以自动化排水，是矿山排水的一次重大飞跃。但是可供选择的只有清水潜水泵或污水潜水泵，对水质要求过高，水质达标难度大，费
11、用高。清水潜水泵、污水潜水泵都是用普通铸铁制造，无法抵御硬沙粒的高速冲击，无法抵御硬沙粒尖角压入微观中呈疏松状的铸铁表面后，产生高速刮削式的磨损一般固体颗粒不会把泵体外壳磨穿，不会把叶轮外径磨小，也不会把叶片磨短。平衡盘磨损后变薄，使转子向电机方 向（向前)的窜量超限，从而产生连锁损坏。叶轮口环和中段轴套磨损后，密封间隙变大，使离心泵出水不足或不出水,有时还拌有强烈的震动。平衡盘有轴向端面跳动，泵体平衡板也有轴向端面跳动。平衡盘转动一周，会在转到某一角度时，局部出现轴向间隙的最大间隙或最小间隙 。平衡盘的平衡状态是动态的，泵的转子在某一平衡位置会前后作轴向脉动。工况点改变时，转子会自动移到新的
12、平衡位置作轴向脉动。当平衡盘被磨损后，平衡轴向力能力下降，致使泵叶轮随轴一同向吸水侧移动，与密封环接触摩擦。严重时叶轮与隔板摩擦，或在水泵启动瞬时叶轮与隔板发生撞击，造成叶轮损坏。另外，叶轮摩擦发热也可引起叶轮爆裂。特别是在应用于矿山水力采煤等场合的多级泵中，由于输送的液体中含有较多的固体颗粒，使得末级叶轮与平衡盘之间的较小间隙处容易堵塞，另一方面，固体颗粒会加快平衡盘的磨损，造成平衡盘与平衡环之间的间隙增大，达不到原有的平衡作用，严重影响了泵的使用寿命，为此，人们采用各种措施来解决这一问题，其中，采取液体静压支承来平衡轴向力的方法取得了较好的效果，但是，在应用静压支承来平衡多级泵轴向力时，由
13、于多级泵的轴向力很大，如果仍然采用机床用静压支承的尺寸设计原则。1 在矿山中水泵的应用本章重点在于对离心式水泵的结构以及工作状态做了简要的介绍，并且对离心式水泵轴向推力的推导过程，做了详细的分析。1.1 矿山对排水设备的要求井下排水设备要求水泵有一定的排水能力，应该在20小时内排出24小时的正常涌水量。工作水管应该配合水泵，在20小时内排出24小时的正常最大涌水量。工作水泵机组必须工作可靠。水泵在工作时会产生很大的轴向力。水泵因为轴向力引起的磨损非常严重，特别是多级水泵。多年以来一直采用的是平衡盘平衡的方法，但是没有从根本上解决这个问题。所以为了改变旧的平衡方法，把液体静压力支承的理论应用于多级离
