自吸式離心泵壓水室的水力設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u13279自吸式離心泵壓水室的水力設(shè)計(jì)計(jì)算案例 1229791.1壓水室的作用 1179251.2蝸型體的計(jì)算 2341.2.1基圓直徑的確定 2192131.2.2蝸型體進(jìn)口寬度的確定 2237351.2.3舌角計(jì)算 2301861.2.4隔舌起始角 239511.2.5蝸形體各斷面面積的計(jì)算 3257131.2.6擴(kuò)散管的計(jì)算 4199431.2.7蝸形體的繪型 4124191.3泵零件設(shè)計(jì) 5251891.3.1葉輪蓋板強(qiáng)度計(jì)算 5234371.3.2輪轂強(qiáng)度計(jì)算 6122541.3.3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 7284191.3.4鍵的校核 8191971.4離心泵主要零部件的選擇 8168351.4.1軸封結(jié)構(gòu)選擇 8308491.4.2軸承部件選擇 91.1壓水室的作用1)將葉輪中快速流出的大量液體進(jìn)行收集包裝起來(lái)后再送往下一級(jí)葉輪或其他管路供水系統(tǒng)；2)降低流速，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有液體運(yùn)輸動(dòng)能動(dòng)力轉(zhuǎn)換基本到位和液體流動(dòng)動(dòng)力的轉(zhuǎn)化，并且還同時(shí)可有效率地減小葉輪帶動(dòng)運(yùn)輸液體往下一級(jí)葉輪或直流傳動(dòng)管路液力傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)輸過(guò)程作用中的液體流動(dòng)動(dòng)力損失。1.2蝸型體的計(jì)算1.2.1基圓直徑的確定mm(5-1)綜合考慮取mm。1.2.2蝸型體進(jìn)口寬度的確定可以用葉輪的進(jìn)出口來(lái)增加蓋板間隙厚度，渦室入口寬度對(duì)泵性能沒(méi)有明顯影響，設(shè)計(jì)如下【：（5-2）式中—葉輪出口寬度（mm）S—葉輪蓋板厚度（mm）C—常數(shù)代入公式得：1.2.3舌角計(jì)算(5-3)1.2.4隔舌起始角隔舌起始角受ns的影響，可以按表5-1選取。表1.1隔舌起始ns30~8090~130140~220230~360通過(guò)查表，綜合考慮選取。1.2.5蝸形體各斷面面積的計(jì)算蝸殼的運(yùn)動(dòng)面積計(jì)算，實(shí)在它改變方向的時(shí)候，是把蝸殼在改變形體內(nèi)部結(jié)構(gòu)過(guò)程中的每個(gè)方向圓周和各一個(gè)方向平均之間運(yùn)動(dòng)的加速度換成可以直接看作一個(gè)重力常數(shù)的加速度并用來(lái)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量的。由n和ns表示，如圖5-1查的K3，按式求出各斷面中的平均速度。圖1.1；螺旋形渦室和導(dǎo)葉中的速度系數(shù) m/s (5-4)式中——蝸形體各斷面中的平均速度（m/s）；H——泵的揚(yáng)程（m）；g——重力加速度，g=10m/s2；K3——速度系數(shù)，由圖5-1中查得?？傻肒3=0.55。通過(guò)Ⅷ斷面的流量計(jì)算。QⅧ=m3/h (5-5)式中——隔舌起始角（度）；Q——泵的揚(yáng)程（m/s）。Ⅷ斷面面積得。FⅧ=QⅧ/=3.11/3600/10.8=0.00078m2(5-6)1.2.6擴(kuò)散管的計(jì)算蝸牛的形體水力擴(kuò)散泵在管路內(nèi)部的原理作用主要是降低泵內(nèi)壓出口的流動(dòng)速度，減少能量損失，此外為了有效減小其對(duì)擴(kuò)散器的損失，擴(kuò)散器的角度也應(yīng)為現(xiàn)在的角度的范圍內(nèi)。根據(jù)結(jié)構(gòu)選定擴(kuò)散管長(zhǎng)度L=140mm，算出Ⅷ斷面當(dāng)量直徑DⅧDⅧ=(4FⅧ/π)1/2=（40.00078/3.14）1/2=0.03030mm(5-7)綜合考慮，擴(kuò)散管當(dāng)量擴(kuò)散角，壓4出口直徑Dy變形計(jì)算+DⅧ=mm(5-8)出口直徑Dy=54.5mm1.2.7蝸形體的繪型先確定基圓直徑D3和蝸形體進(jìn)口寬度b3，以b3為底邊，作等腰梯形，此梯形的二斜邊的斜度應(yīng)符合，并令其面積略大于Ⅷ斷面面積AⅧ，然后將梯形圓角的取大一些，使圓角后的梯形面積等于Ⅷ斷面的計(jì)算面積AⅧ，Ⅷ斷面即算作成。繪圖時(shí)還經(jīng)常需要特別注意需要做好上列下述幾個(gè)注意事項(xiàng):為了更好地便于準(zhǔn)確性地繪制各個(gè)階段節(jié)點(diǎn)斷面、比較各一個(gè)階段節(jié)點(diǎn)斷面的外觀整體輪廓形狀和準(zhǔn)確的標(biāo)識(shí)圖方便起見(jiàn)，八個(gè)斷面可繪制在一起；而為了圖面清晰，各個(gè)斷面可只繪出一半。蝸形體外壁如系弧線(xiàn)，則其圓弧半徑R8、R、R6……應(yīng)隨斷面包角的減小而有規(guī)律的增大，且應(yīng)使O斷面處為直線(xiàn)。否則會(huì)增大隔舌與葉輪之間的間隙，影響泵的性能，梯形管的斷面結(jié)構(gòu)見(jiàn)儀表圖5-1。蝸型體系的平面圖形式見(jiàn)下表圖5-2【13】。圖1.1梯形斷面圖1.2蝸型體平面圖1.3泵零件設(shè)計(jì)1.3.1葉輪蓋板強(qiáng)度計(jì)算離心泵不斷向高速發(fā)展，然而轉(zhuǎn)速提高后，葉輪離心力從而也升高，轉(zhuǎn)速很大時(shí)會(huì)破壞葉輪，所以將葉輪蓋板簡(jiǎn)化一個(gè)旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)來(lái)進(jìn)行計(jì)算；(5-9)——葉輪材料的重度（公斤/立方厘米）對(duì)于鑄鋼來(lái)說(shuō)γm為0.0078（公斤/立方厘米）——葉輪圓周速度（米/秒）表5-2葉輪材料的許用應(yīng)力材料名稱(chēng)熱處理狀態(tài)許用應(yīng)力（公斤/立方厘米HT20-40退火處理250~400HT25-47退火處理320~500ZGCr17Mo2CuR退火處理800~900QT60-2鑄態(tài)或調(diào)質(zhì)處理750~910QT45-5鑄態(tài)或退火600~850ZG25退火處理800~950ZG35退火處理930~1001.3.2輪轂強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于一般離心力的泵，葉輪和泵軸時(shí)的動(dòng)配合，為了能夠使主軸輪轂和傳動(dòng)軸的應(yīng)力配合不松動(dòng)，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有大量離心力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生而在變形時(shí)其應(yīng)力遠(yuǎn)小于傳動(dòng)軸和葉輪時(shí)動(dòng)配合的最小應(yīng)力公盈，所以其引起的傳動(dòng)應(yīng)力大小可按采用如下計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算；(5-10)E——彈性模數(shù)，對(duì)于鑄鋼E=——葉輪輪轂平均直徑，查表為32.5——由離心力引起的葉輪輪轂直徑的變形由公差配合可知最小公盈為0.006，比計(jì)算大，符合強(qiáng)度1.3.3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)葉輪、軸套等高速傳動(dòng)泵的零件通常也都是直接由泵套裝在軸上，一同在帶有傳動(dòng)軸的泵體內(nèi)對(duì)軸徑向高速旋轉(zhuǎn)，軸的徑向螺旋拉動(dòng)強(qiáng)度對(duì)高速傳動(dòng)泵的連續(xù)使用壽命和高速傳動(dòng)可靠度等性能都會(huì)具有很大的直接拉動(dòng)影響。因此，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的軸向運(yùn)動(dòng)應(yīng)力強(qiáng)度及其系數(shù)數(shù)值進(jìn)行快速校正和核后的處理顯然是非常快且十分必要的，具體確定了軸的結(jié)構(gòu)之后，進(jìn)行以下強(qiáng)度計(jì)算。在葉輪處，直徑最大為20mm，假定輪轂位置的軸頸中間為受力點(diǎn)，則此處的徑向力為：(5-11)軸上扭矩為，(5-12)則有m所以，按此計(jì)算，泵軸直徑均大于11.3mm，符合扭轉(zhuǎn)要求。泵軸的當(dāng)量彎矩(kg·cm)：(5-13)式中M'——彎矩(kg·cm)；T——扭矩(kg·cm)；——精度系數(shù)。對(duì)于恒定的轉(zhuǎn)矩；對(duì)于脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，取α=[σ-1b]/[σ0b]；對(duì)于對(duì)稱(chēng)循環(huán)的轉(zhuǎn)矩，取α=1。此處按恒定扭矩取值。表1.3泵軸的許用彎曲應(yīng)力(MPa)材料σB[σ+1b][σ0b][σ-1b]碳素鋼40013070405001707545600200955570023011065根據(jù)現(xiàn)代材料自動(dòng)力學(xué)第三部分強(qiáng)度律的理論，彎、扭都是聯(lián)合相互作用的徑向軸徑(cm)計(jì)算：(5-14)式中——材料許用彎曲應(yīng)力(kg/cm2)——當(dāng)量彎矩(kg·cm)。彎矩應(yīng)力是一個(gè)對(duì)稱(chēng)軸在循環(huán)應(yīng)力變化中的負(fù)荷，泵軸的許用彎曲應(yīng)力從表1.4選用。表1.4泵軸的許用彎曲應(yīng)力材料熱處理狀態(tài)許用彎曲應(yīng)力(kg/cm2)35正火處理500綜上所述，泵軸軸徑滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。1.3.4鍵的校核在離心軸與泵的主軸上，采用水平鍵進(jìn)行連接，在離心軸頸連接尺寸基本確定后，按相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求選用水平鍵，無(wú)需手動(dòng)校核。1.4離心泵主要零部件的選擇1.4.1軸封結(jié)構(gòu)選擇旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)泵軸和固定的傳動(dòng)泵體之間的傳動(dòng)密封關(guān)系簡(jiǎn)稱(chēng)傳動(dòng)軸封，主要保護(hù)作用分別是關(guān)閉防止空氣液體從傳動(dòng)泵中進(jìn)入漏出和關(guān)閉防止吸入空氣液體進(jìn)入傳動(dòng)泵內(nèi)，常用的傳動(dòng)軸封箱體結(jié)構(gòu)主要有包括橡膠傳動(dòng)密封、填料傳動(dòng)密封、機(jī)械傳動(dòng)密封和液壓浮動(dòng)閥等環(huán)節(jié)的密封【20】。橡膠密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是密封內(nèi)孔和尺寸超差，安裝要求嚴(yán)格，壽命比較短，很少采用。填料密封，填料壓過(guò)緊或者過(guò)松，都導(dǎo)致密封性能不好，并且設(shè)計(jì)要求要求泄露量小，不適用。機(jī)械傳動(dòng)密封的特點(diǎn)密封傳動(dòng)性能好，壽命長(zhǎng)，泄露少，消耗掉的功率很少，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中幾乎可以達(dá)到完全不漏電的程度，所以泵上常用的時(shí)機(jī)械密封【18】。浮動(dòng)填料泄漏的數(shù)量在浮動(dòng)機(jī)械填料密封和浮動(dòng)填料機(jī)械密封之間，設(shè)計(jì)要求泄漏量最少。綜上所述，按照專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)師的要求，選擇各種機(jī)械輔助密封。1.4.2軸承部件選擇軸承主要是用來(lái)支撐液力離心泵運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)子的重要部件，承載滾動(dòng)徑向和旋轉(zhuǎn)軸向滑動(dòng)載荷，一般可以分為兩下三大類(lèi)，滾動(dòng)受力軸承和徑向滑動(dòng)受力軸承。滾動(dòng)磨損轉(zhuǎn)向架的軸承與主軸的滾動(dòng)磨損小，軸間傳承軸的滾動(dòng)間隙小，能夠保證軸的對(duì)