1、機(jī)械工程學(xué)院 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計無泄漏離心泵設(shè)計摘 要對于任何一個國家的石油行業(yè)來說，油田注水系統(tǒng)都具有舉足輕重的作用。通過基于優(yōu)化現(xiàn)有離心泵結(jié)構(gòu)的通用機(jī)械原理。以離心泵為對象，選擇離心泵的組件，包括泵殼，容器，泵軸，密封環(huán)，軸密封結(jié)構(gòu)和軸向力平衡機(jī)制，連接等，對其按照已有的相關(guān)參數(shù)設(shè)定一套離心式離心泵的基礎(chǔ)參數(shù)，基于此參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸計算；其次對注水機(jī)中的葉輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計計算，改進(jìn)其結(jié)構(gòu)尺寸；對所設(shè)計的軸進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計算，確保能夠符合工藝要求，然后設(shè)計壓入室和壓出室；對結(jié)構(gòu)中使用的鍵，螺栓和軸承進(jìn)行強(qiáng)度校核；最后對本次的設(shè)計過程進(jìn)行總結(jié)，對離心式離心泵的未來展望，完成了無泄漏離心泵的設(shè)計

2、。關(guān)鍵詞：離心泵；結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計；強(qiáng)度校核 i機(jī)械工程學(xué)院 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計AbstractFor any countrys oil industry, oilfield water injection system plays an important role. Based on the general mechanical principle of optimizing the existing centrifugal pump structure. Taking the centrifugal pump as the object, the components of the ce

3、ntrifugal pump are selected, including the pump shell, the container, the pump shaft, the sealing ring, the shaft sealing structure and the axial force balance mechanism, the connection, etc; Secondly, the impeller structure of water injection machine is designed and calculated to improve its struct

4、ure size; The strength and stiffness of the designed shaft are calculated to ensure that it can meet the process requirements, and then the press in chamber and press out chamber are designed; Check the strength of the key, bolt and bearing used in the structure; Finally, the design process is summa

5、rized, and the future of centrifugal pump is prospected.Keywords：Water injection system; Optimized design; Strength check; Future outlookii機(jī)械工程學(xué)院 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計目 錄第1章緒論Error! No bookmark name given.1.1研究的背景和意義Error! No bookmark name given.1.2離心泵的研究現(xiàn)狀Error! No bookmark name given.1.3設(shè)計的內(nèi)容Error! No bookma

6、rk name given.第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計Error! No bookmark name given.2.1離心泵的選擇Error! No bookmark name given.2.2零部件的選擇Error! No bookmark name given.第3章離心泵的基本設(shè)計方案Error! No bookmark name given.3.1離心泵的基本設(shè)計參數(shù)Error! No bookmark name given.3.2基本設(shè)計方案Error! No bookmark name given.第4章葉輪的水力設(shè)計Error! No bookmark name given.4.1葉輪的

7、主要尺寸Error! No bookmark name given.4.2改進(jìn)葉輪出口直徑Error! No bookmark name given.4.3葉輪詳細(xì)參數(shù)Error! No bookmark name given.第5章強(qiáng)度校核Error! No bookmark name given.5.1葉輪上的軸向力Error! No bookmark name given.5.2葉輪強(qiáng)度計算Error! No bookmark name given.5.3軸的強(qiáng)度校核Error! No bookmark name given.5.4鍵的強(qiáng)度計算Error! No bookmark nam

8、e given.5.5工作面上的擠壓應(yīng)力Error! No bookmark name given.5.6切應(yīng)力Error! No bookmark name given.5.7聯(lián)接螺栓的設(shè)計計算Error! No bookmark name given.5.8泵體強(qiáng)度計算Error! No bookmark name given.第6章軸承的計算與校核Error! No bookmark name given.6.1滑動軸承的設(shè)計計算Error! No bookmark name given.第7章吸液室與壓液室的設(shè)計Error! No bookmark name given.7.1吸液室尺

9、寸確定Error! No bookmark name given.7.2壓液室的作用Error! No bookmark name given.7.3蝸型體的計算Error! No bookmark name given.7.4隔舌起始角Error! No bookmark name given.7.5蝸形體各斷面面積的計算Error! No bookmark name given.第8章無泄漏設(shè)計Error! No bookmark name given.8.1傳統(tǒng)填料密封Error! No bookmark name given.8.2密封裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計Error! No bookmark

10、 name given.第9章總結(jié)與展望Error! No bookmark name given.參考文獻(xiàn)Error! No bookmark name given.致謝Error! No bookmark name given.iv機(jī)械工程學(xué)院 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計1第1章 緒論1.1 研究的背景和意義對于任何一個國家的石油行業(yè)來說，油田注水系統(tǒng)都具有舉足輕重的作用，自從離心式離心泵被研發(fā)完成且在實踐中取得很好的效果后，許多國家就以離心式離心泵為基礎(chǔ)設(shè)計了許多種類的油田注水系統(tǒng)，而油田注水系統(tǒng)也因其突出的高性能特點(diǎn)完成了一次又一次注水工作，但這套系統(tǒng)也成為油田能耗的主要來源，投資商需要花費(fèi)

11、高額的價格才能設(shè)計出一套實用的注水系統(tǒng)；因此努力開發(fā)出能夠?qū)崿F(xiàn)高效率注水同時成本較為低廉的離心泵設(shè)備對于國家的石油行業(yè)發(fā)展來說具有重要意義。經(jīng)過幾十年的經(jīng)驗可以得出一個結(jié)論：要想高效率的提高油田的采收率，就需要在油田生產(chǎn)早期進(jìn)行注水工作，其原理是人工注水能夠更快的提高地層壓力，高的地層壓力提供了更好的驅(qū)油條件，這使得油層能夠長時間保持高壓力狀態(tài)，最重要的是產(chǎn)生的地層壓力能夠有效克服石油驅(qū)動時的各種阻力，最后能夠?qū)崿F(xiàn)長期穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)?？偟膩碚f高壓離心泵在注水工藝中起著不可或缺的作用。目前高壓離心式離心泵在油層注水過程中起到了非常重要的作用，現(xiàn)在生產(chǎn)中的高壓離心泵一般有兩種，一種是高壓柱塞泵，這種塞泵

12、的最大有點(diǎn)是容量較大，但其可靠性偏低，同時出口脈沖時極易出現(xiàn)故障；另一種是高壓離心泵，這種水泵的性能和可靠性都很高，但排水效率由于結(jié)構(gòu)的影響偏低。近年來生活生產(chǎn)的快速發(fā)展使得人們對石油的需求越來越高，相應(yīng)的的油田的注水量也呈現(xiàn)出增長的趨勢，而且可靠性較低的柱塞泵已經(jīng)無法滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，因此在綜合了實踐需求后，目前的油田中大多都采用高壓離心水泵。我國目前有兩大油田：大慶油田和勝利油田，這兩大油田目前所使用的水泵均為離心式離心泵，所占比例超過50；但目前的離心式離心泵由于設(shè)計存在缺陷因此在油田的總體耗電中離心泵所占的耗電量超過了30，而且不同的地形條件下需要使用不同型號的離心式離心泵，但在生產(chǎn)

13、條件惡劣的環(huán)境下，油田的開采效率仍然偏低，這幾點(diǎn)均與國際水平之間有較大的差距。綜上所述，我國迫切需要對離心式離心泵進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，一方面是提高運(yùn)行效率，增加油田的產(chǎn)量，另一方面是研制出國際前列的先進(jìn)產(chǎn)品，滿足石油工業(yè)發(fā)展的需要。1.2 離心泵的研究現(xiàn)狀上世紀(jì)的工業(yè)革命之后國外的許多國家對生產(chǎn)提出了更高的要求，而離心式離心泵也隨之被提了出來，到70年代的時候，國外已經(jīng)有了非常先進(jìn)的多種離心泵型號，同時這些設(shè)備也被應(yīng)用到了許多領(lǐng)域，在當(dāng)時的工業(yè)生產(chǎn)中起到了很好的作用。目前世界上研究水泵技術(shù)水平比較高的國家有美國、日本等，每個國家由于工業(yè)體系的差異，離心泵的發(fā)展方向也不同：其中美國的工業(yè)體系較大，適應(yīng)

14、離心泵的工作區(qū)域十分寬廣，因此他們的離心泵具有高揚(yáng)程、大流量的特點(diǎn)；與之相反的是日本生產(chǎn)的設(shè)備，由于日本國內(nèi)無法實現(xiàn)大范圍生產(chǎn)，而且國內(nèi)對水泵的需求量較低，因此多為低揚(yáng)程、大流量的排水泵。除此之外，由于生產(chǎn)制造業(yè)的技術(shù)不斷提高，在生產(chǎn)制造泵的工藝設(shè)備上，大部分國家都采用了數(shù)控加工或?qū)C(jī)加工的方式，而且加工方式基本上不受批量大小的影響，因為現(xiàn)代工廠都具有生產(chǎn)制造的專用工裝和工夾，這些工具的使用極大的便利了泵的生產(chǎn)制造，在能夠?qū)崿F(xiàn)大批量生產(chǎn)的同時大大提高了大型泵的制造質(zhì)量。更為重要的是，迄今為止，大多數(shù)泵設(shè)計都采用了新技術(shù)，現(xiàn)代設(shè)計和繪圖軟件的廣泛使用也使技術(shù)人員可以更輕松地手動改進(jìn)和優(yōu)化繪圖和繪

15、圖過程，從而大大提高了設(shè)計效率。1.3 設(shè)計的內(nèi)容本文首先選擇了離心泵的組成部分，主要是泵殼，容器，泵軸，密封圈，軸密封結(jié)構(gòu)，軸向力平衡機(jī)構(gòu)，聯(lián)軸器等，然后根據(jù)以下內(nèi)容列出了離心泵的基本參數(shù)：相關(guān)參數(shù)是根據(jù)該參數(shù)計算得出的；其次對注水機(jī)中的葉輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計計算，改進(jìn)其結(jié)構(gòu)尺寸；對所設(shè)計的軸進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計算，確保能夠符合工藝要求，之后設(shè)計壓入室和壓出室；對結(jié)構(gòu)中使用的鍵，螺栓和軸承進(jìn)行強(qiáng)度校核。2機(jī)械工程學(xué)院 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 離心泵的選擇經(jīng)過幾十年的實踐生產(chǎn)后，目前工業(yè)油田中使用的離心泵有兩種：離心式離心泵和柱塞式離心泵。這兩種離心泵都比較符合現(xiàn)代工業(yè)級油田的開采需

16、求，但它們之間也存在一些差異。首先兩者在結(jié)構(gòu)上不同，離心式離心泵采用了多級組合的方式，整體體積較小，質(zhì)量偏輕，而柱塞式離心泵內(nèi)部一般有多個缸體，整體體積較大，質(zhì)量較重。其次在性能方面兩者的差異也很大，離心式離心泵由于工作原理得需求采用了機(jī)械的方式進(jìn)行密封，在工作時出現(xiàn)泄露的概率很小，而且目前工業(yè)級的離心式離心泵開采效率也很高；而柱塞泵由于無特殊要求，在工作時會出現(xiàn)液體泄露的情況出現(xiàn)，而且在高溫高壓下設(shè)備會由于傳動機(jī)構(gòu)的缺陷大幅降低工作性能。在設(shè)計中，參考材料對兩種類型的離心泵進(jìn)行了徹底的分析，最后選擇了分段多級離心泵作為項目現(xiàn)場。2.2 零部件的選擇盡管離心泵的類型很多，但其工作原理基本相同。

17、在多級離心泵中，其主要部件的結(jié)構(gòu)和功能基本相同。 在此階段，對多級離心泵主要部件的具體選擇如下。2.1.1 葉輪的選擇可以說離心泵是主要機(jī)構(gòu)，因為葉輪承載著離心泵的全部能量。 通常，脈沖的作用將直接影響泵的工作效果，因此葉輪是第一個將負(fù)荷傳遞到整個設(shè)計過程的泵。目前工業(yè)上離心泵常用的種類有三種：封閉式，半開式和開式；考慮到離心泵的密封性決定了動力輸出效率，本設(shè)計中選用了單吸式封閉葉輪。2.2.2 冷卻系統(tǒng)的選擇前面我們分析到離心式離心泵的工作原理使得它采用了機(jī)械密封的設(shè)計結(jié)構(gòu)，而對于一個密封系統(tǒng)來說，及時進(jìn)行降溫是非常重要的；首先冷卻系統(tǒng)能夠降低密封機(jī)械設(shè)備的溫度，并對其進(jìn)行簡單的潤滑和洗滌，

18、有利于改善零部件的工作環(huán)境，提高整個工作系統(tǒng)的維護(hù)周期，從而降低生產(chǎn)成本，更為重要的是冷卻系統(tǒng)能夠提高設(shè)備的密封性能，擴(kuò)大生產(chǎn)領(lǐng)域的同時減少故障，降低能耗，為工業(yè)生產(chǎn)的安全提供保障。離心式離心泵的機(jī)械生產(chǎn)發(fā)熱源主要是設(shè)備內(nèi)部的動靜環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)時的摩擦熱，而設(shè)備在密封條件下其旋轉(zhuǎn)元器件所產(chǎn)生的攪拌熱以及輔助元件的震動，這些能量都會使離心泵密封腔中熱量急劇升高，其中效果最為突出的是摩擦副端面的摩擦熱由于與做功件距離較近，嚴(yán)重時會直接影響到整臺設(shè)備的工作性能，針對上述情況，本設(shè)計采用沖洗法進(jìn)行設(shè)備冷卻，這種方式能夠?qū)⒚芊馇恢械臒崃课氲經(jīng)_洗液中，之后將沖洗液排出并冷卻，進(jìn)行循環(huán)冷卻。2.2.3 軸向力平衡

19、機(jī)構(gòu)的選擇離心泵在工作運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其內(nèi)部轉(zhuǎn)子上會受到較大的軸向力，這種力的存在會使得轉(zhuǎn)子進(jìn)行軸向移動，最后偏離原先位置造成設(shè)備故障。而現(xiàn)代油田工業(yè)生產(chǎn)中為了降低軸向力的影響設(shè)計一種新型的雙吸葉輪結(jié)構(gòu)，這種葉輪是由兩個小型轉(zhuǎn)子通過對稱的方式組裝而成的，其內(nèi)部可自動實現(xiàn)軸向力平衡。本設(shè)計采用背葉片式設(shè)計，其原理是當(dāng)離心泵在進(jìn)行運(yùn)作時，作用在后蓋的上板上的流體壓力的值與后葉片之間的流體的旋轉(zhuǎn)角度成反比，并且旋轉(zhuǎn)角度將逐漸增大，因此流體壓力比也趨于減小。面部齒輪通常在不純泵中更為常見。一方面，它可以平衡操作過程中引起的軸向力差，另一方面，它可以防止雜質(zhì)進(jìn)入軸的軸端，以確保設(shè)備的內(nèi)部清潔和軸端的運(yùn)行時間

20、。但是這種設(shè)計也有一些缺點(diǎn)：花一些精力完成工作會降低一定的工作效率。2.2.4 軸承部件的選擇支撐件是支撐離心泵的感應(yīng)器并支撐徑向和軸向負(fù)載的組件。 根據(jù)熊的結(jié)構(gòu)不同，它可以分為旋轉(zhuǎn)衛(wèi)星和滑動衛(wèi)星?；瑒虞S承最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠承受大載荷，在高壓力條件下依然能夠進(jìn)行穩(wěn)定工作，且在運(yùn)行時一般都是平穩(wěn)無噪音的狀態(tài)，維護(hù)時只需在軸承上滴加一定潤滑油即可；同時它也存在著一些缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件較多，體積較大，但現(xiàn)代工業(yè)中所使用的高轉(zhuǎn)速大型離心泵體積都很大，因此在其中安裝滑動軸承也是可行的。相對于滑動軸承來說，滾動軸承德特點(diǎn)是軸承磨損小，且軸承間隙小，在高速轉(zhuǎn)動時能夠保軸的對中性；同時大部分滑動軸承都具有很好

21、的互換性，維修過程很簡單方便，摩擦系數(shù)小，泵的初始扭矩小；但是滑動軸承不能承受很大的沖擊，并且通常會在高速下產(chǎn)生噪音，這不利于離心泵在高速規(guī)模生產(chǎn)條件下使用。簡而言之，此設(shè)計使用滑動軸承。 氣缸是支撐離心泵轉(zhuǎn)子并承受徑向和軸向負(fù)載的組件。 根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)的不同，可以分為滑動軸承和滑動軸承?；瑒虞S承最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠承受大載荷，在高壓力條件下依然能夠進(jìn)行穩(wěn)定工作，且在運(yùn)行時一般都是平穩(wěn)無噪音的狀態(tài)，維護(hù)時只需在軸承上滴加一定潤滑油即可；同時它也存在著一些缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件較多，體積較大，但現(xiàn)代工業(yè)中所使用的高轉(zhuǎn)速大型離心泵體積都很大，因此在其中安裝滑動軸承也是可行的。相對于滑動軸承來說，滾動軸承德

22、特點(diǎn)是軸承磨損小，且軸承間隙小，在高速轉(zhuǎn)動時能夠保軸的對中性；同時大部分滑動軸承都具有很好的互換性，維修過程很簡單方便，摩擦系數(shù)小，泵的啟動力矩小；但滑動軸承無法承受較大的沖擊載荷，且在高速時一般都會產(chǎn)生噪音，這是不符合高轉(zhuǎn)速大型離心泵的生產(chǎn)條件的。綜上所述，本設(shè)計選用滑動軸承。17機(jī)械工程學(xué)院 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第3章 離心泵的基本設(shè)計方案3.1 離心泵的基本設(shè)計參數(shù)流量是12m3/h，揚(yáng)程為12m ，泵的轉(zhuǎn)速是4500rpm，泵效率是0.75，泵的有效汽蝕余量是40m ，所適用的介質(zhì)溫度為60-70，介質(zhì)的相對密度為1.013.2 基本設(shè)計方案3.2.1 確定比轉(zhuǎn)數(shù)與級數(shù)根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù)公式有

23、 （31） 而對于多級單吸式泵，一般只以其一級的壓頭來計算比轉(zhuǎn)數(shù)，則 （32） 式中K葉輪級數(shù)，取K=2，則 故采取2級泵作為設(shè)計對象。3.2.2 離心泵進(jìn)出口直徑確定根據(jù)“離心泵設(shè)計基礎(chǔ)”，可以知道泵的輸入速度通常為3 m / s。一般來說，低壓泵的進(jìn)口直徑和進(jìn)口直徑是相同的，但是當(dāng)壓力更高或泵更大時，考慮到管道系統(tǒng)的投資節(jié)省，泵的出口直徑通常小于入口直徑和高壓，一般取 所以有： （33） 取,則 （34）式中泵進(jìn)口直徑 泵出口直徑泵的實際進(jìn)口流速 （35） 泵的實際出口流速 （36） 比較和可知，不需要再調(diào)整泵進(jìn)口直徑。3.2.3 初步計算離心泵效率容積效率： （37） 水力效率： （38

24、） 機(jī)械效率：假定軸承機(jī)械密封損失為2% （39） 此泵的總效率為 （310） 與設(shè)計要求0.75相比，可知滿足效率要求。3.2.4 軸功率的計算有效功率： （3110） 軸功率： （312） 3.2.5 原動機(jī)的選擇根據(jù)以上計算結(jié)果和設(shè)計要求的速度，該離心泵采用Y90L-2電動機(jī)，泵速為2840r / min，然后二級開啟速度為4500r / min，功率為2.2 kW 。3.2.6確定最小軸徑軸徑和輪轂直徑的確定：扭矩 （3-13） 最小軸徑d （315）這里選擇軸的材料為，其Mpa取d=50mm輪轂的直徑 （316） =(1.21.4)50=6070mm取dh=60mm機(jī)械工程學(xué)院 寧夏

25、大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第4章 葉輪的水力設(shè)計4.1 葉輪的主要尺寸葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑 （41）式中取4.4葉輪進(jìn)口直徑 （42）葉輪出口直徑 （43） （44） 葉輪出口寬度 （45） （46） 根據(jù)參考資料離心泵與軸流泵原理及水力設(shè)計，預(yù)先設(shè)葉片進(jìn)口角，而取葉片出口角。現(xiàn)在尚無確定葉片數(shù)的準(zhǔn)確方法，對于的泵，一般取6片。根據(jù)其表52，葉片數(shù)Z取64.2 改進(jìn)葉輪出口直徑葉片出口排擠系數(shù) （47）假定mm，而,則K2=1-0.54 =0.46理論揚(yáng)程 （48） 葉輪修正系數(shù) （49）對于導(dǎo)葉式壓出室，a=0.6靜力矩 （410） 滑移系數(shù) （411） 無窮葉片數(shù)理論揚(yáng)程 （412） 出口軸面速度 （4

26、13） 出口圓周速度 （414） 出口直徑 （415） 取D2=63mm進(jìn)行第二次計算葉片出口排擠系數(shù) （416）出口軸面速度 （417）出口圓周速度 （418）出口直徑 （419） 相對誤差為可以確定以63mm作為葉輪的出口直徑4.3 葉輪詳細(xì)參數(shù)以D2=63mm來確定葉輪的各參數(shù)出口圓周速度 （420）葉片出口排擠系數(shù) （421）出口軸面速度 （422）出口圓周速度 （423）無窮葉片出口圓周速度 （424）葉片進(jìn)口直徑 （425）這里取，則=72mm葉片進(jìn)口軸面速度 （426）葉片進(jìn)口處絕對速度，一般情況下可取,對抗汽蝕性能要求高的泵可取，這里取 （427）葉片進(jìn)口寬度 （428）取b1

27、=7mm葉片出口處圓周角速度 （429） 葉片入口軸面速度 （430）葉片入口排擠系數(shù)，取 葉片入口安放角度 （431）葉片出口處圓周分速度，由多級泵的反導(dǎo)葉出口角的結(jié)構(gòu)確定液流無渦旋進(jìn)入時液體進(jìn)入葉輪相對速度液流角 （432）為沖角，通常范圍為，這里取取葉片厚度計算 （433）K經(jīng)驗系數(shù)，與材料和比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，根據(jù)離心泵設(shè)計基礎(chǔ)表8-3選取為5單級揚(yáng)程（m）Z葉片數(shù)葉輪外徑（mm）這里取S=2mm葉輪出口絕對速度和圓周速度的夾角 （434）取為37液流出口葉輪的絕對速度 （435）校核 （436）相對誤差為原來所取，相比較兩者相差不大，故不再更正了機(jī)械工程學(xué)院 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第5章 強(qiáng)度

28、校核5.1 葉輪上的軸向力當(dāng)葉輪進(jìn)行工作時，除了在同平面內(nèi)施加離心力之外還會向葉輪軸上施加一個軸向力，這個力是葉輪旋轉(zhuǎn)時形成的動力所對應(yīng)的反作用力，該軸向力可按下式計算 （51）式中作用在一個葉輪上的軸向力，kg實驗系數(shù)，與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，當(dāng)時，K=0.60.8。取K=0.6H單級揚(yáng)程，m液體重度, kg/mD0進(jìn)口葉輪的直徑，mdh葉輪輪轂直徑，m 液體作用于葉輪入口處動反力 （52）qm葉輪質(zhì)量流量，m3/s V0葉輪進(jìn)口處的液體速度，m/s泵總的軸向力為方向指向吸入口123455.15.25.2 葉輪強(qiáng)度計算5.2.1 葉輪蓋板強(qiáng)度計算離心泵繼續(xù)高速發(fā)展。 在提高抽速之后，由中心力引起的工作

29、應(yīng)力也將增加。 當(dāng)速度超過一定值時，加熱器會破裂。 計算和分析表明，渦輪機(jī)的主應(yīng)力為圓形。 痤瘡的大致速度和釋放方向的應(yīng)力如下： （53）式中葉輪材料的重度（kg/cm），對鑄鋼葉輪=0.0078 kg/cm 葉輪圓周速度（m/s） 應(yīng)力應(yīng)小于葉輪材料的許用應(yīng)力，根據(jù)離心泵設(shè)計基礎(chǔ)表8-1查得ZGCr28的許用應(yīng)力70-80，故葉輪蓋板強(qiáng)度滿足。5.2.2 輪轂熱裝溫度爐架加熱后，內(nèi)孔相應(yīng)增加，達(dá)到最大干擾1.5倍，然后可以重新組裝。 我們稱此溫度為高溫。5.3 軸的強(qiáng)度校核1）轉(zhuǎn)子的重量由于此時創(chuàng)建的泵是水平的，因此轉(zhuǎn)子的重量將產(chǎn)生圓周力，并且徑向力的方向是固定的。對于附近，其重量可以視為均

30、勻負(fù)載。為了簡化計算，可以將軸分為幾部分。相應(yīng)的均勻載荷也將是集中載荷。經(jīng)過初步估算，助推器的重量為260N。2）軸向力液壓設(shè)計的第二部分計算了作用在脈沖和平衡板上的流體產(chǎn)生的軸向力。發(fā)動機(jī)的軸向功率F = 177.22N。 3）反應(yīng)支持假設(shè)RA和RB代表作用在A和B軸上的反作用力，假設(shè)向上的方向是A與推動器之間的距離為209 mm，兩個熊之間的距離為190 m。 M.從力的平衡可以看出，所有輔助力的總和等于力的總和。RA + RB-260 = 0通過取點(diǎn)b，可獲得以下公式解之得 RA=372.12N RB=-112.12N RA+RB-260=04) 彎矩圖及扭矩圖圖5-1彎矩圖及扭矩圖從上

31、面的旋轉(zhuǎn)圖可以明顯看出，必須檢查負(fù)載中最危險的部分。第三力的理論用于測試a的形成。根據(jù)以上計算結(jié)果，我們可以得出結(jié)論，如果該軸符合測試強(qiáng)度，則可以安全使用。5.4 鍵的強(qiáng)度計算主力測試的目的是在鑰匙傳遞扭矩時檢測鑰匙表面上的間隙，以及在工作表面上同一鑰匙的接合處產(chǎn)生的部分傳遞的應(yīng)力扭矩。是否可以滿足指定要求。確保安全操作可以實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。對于典型的平鍵（a），鍵寬B = 0.008 m，鍵高h(yuǎn) = 0.008 m，鍵長L = 0.025 m。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖5-2鍵的結(jié)構(gòu)圖5.5 工作面上的擠壓應(yīng)力當(dāng)主要連接件和傳遞力傳遞扭矩時，表面張力必須滿足以下公式：其中 在工作面的擠壓應(yīng)力 (Pa)

32、； 鍵與軸所傳遞的扭矩是相同的 (Nm)； 在安裝葉輪處時的軸徑 (m)； 鍵高(m)； 鍵工作時的有效長度，(mm)； 許用擠壓應(yīng)力 (Pa)。 鍵采用的材料為45號鋼材，所以把數(shù)據(jù)代入下式可以得到MPa根據(jù)以上計算，我們可以得出結(jié)論，鑰匙與扳機(jī)力平行，這意味著它可以在工作時安全地操作。5.6 切應(yīng)力鍵在工作時所產(chǎn)生的最大切應(yīng)力其計算方法可以通過下式求得， 其中 切應(yīng)力 (Pa)； 鍵的寬度 (m)； 材料的許用切應(yīng)力，鍵的材料為45號鋼材，所以取 。 把上面的數(shù)據(jù)代入式中可以得到MPa(8-16)通過上面的計算結(jié)果可以得出鍵是滿足校核強(qiáng)度的。5.7 聯(lián)接螺栓的設(shè)計計算5.7.1 螺栓的設(shè)計

33、預(yù)緊情況下螺栓載荷的計算 (57) 螺栓的最小載荷，N墊片的有效寬度墊片的平均直徑，mmy墊片的預(yù)緊比壓，取y=24Mpa =3.14x7.0x10-3/8x0.607x24x106 =1.25x105N操作工況下螺栓載荷的計算=0.78DG2P+2x3.14DGbmp (58)操作工況下螺栓載荷，Nm墊片，等數(shù)無固次O型圈m=0P為設(shè)計壓力，Mpa因為，所以選計算螺栓的面積螺栓的面積 (59)設(shè)計溫度下螺栓的許用力，Mpa選用螺栓材料為35CrMoA，其中=200Mpa=0.94x106/200x106=0.0347m2螺栓的有效面積，這里取為Am=0.035m2，螺栓光桿部分的直徑d0d0

34、 = 52.78 m根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可以使用M56x1,5接線。其他螺栓的設(shè)計過程是相同的，因此我將不再做。5.7.2 特殊螺栓的設(shè)計此設(shè)計中將使用幾個特殊的螺栓。遇到此類螺栓時，可能要考慮以下特殊注意事項：a使用中小型雙頭細(xì)頭螺釘這種結(jié)構(gòu)的螺栓具有小的溫差應(yīng)力，抗沖擊性和高抗疲勞性。薄壁螺栓可促進(jìn)自鎖，而在工作時均勻地擰緊螺紋。b提高螺栓加工精度通常情況下，高壓螺栓的螺紋運(yùn)動精度應(yīng)滿足精度要求，而螺栓和彎鉤的配合效果更好。c螺栓和螺母處于球形接觸當(dāng)螺栓孔和最后一個蓋的垂直度傾斜時，請使用螺母墊圈將螺母連接到螺母的球形表面，以防止進(jìn)一步彎曲，從而有利于自動調(diào)節(jié)。D.螺栓和螺母控制材料的選擇通常，選擇

35、較高強(qiáng)度的材料，并且它們應(yīng)具有足夠的可塑性和強(qiáng)度。常用材料為35 gmoa或40nm，而匹配的螺母為35 gmoa或35m鋼。5.8 泵體強(qiáng)度計算常用的離心泵殼體有兩種類型：渦流室和中間部分（包括前部和后部）。 該泵采用中間部分設(shè)計。 泵的中間部分起著安裝泵導(dǎo)板的作用，功率不大。 鑄造可用于生產(chǎn)，材料可以是Q235。36機(jī)械工程學(xué)院 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第6章 軸承的計算與校核6.1 滑動軸承的設(shè)計計算閱讀信息并參考其他泵的結(jié)構(gòu)后，最終選擇的軸承是：深溝球，型號6009。使用它時，必須對稱地使用兩個軸承。 結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖5-3 6009型深溝球軸承這次創(chuàng)建的泵需要24小時不間斷運(yùn)行。為了確

36、保設(shè)計的泵可以滿足此要求，所選軸承必須具有足夠長的使用壽命。盡管兩個軸承成對使用，但必須計算軸承的使用壽命，以確保泵的安全運(yùn)行。由于兩個軸承的負(fù)載不同，因此只能使用力較大的軸承進(jìn)行計算。由于，可以查得其徑向系數(shù)，其軸向系數(shù)。所以其當(dāng)量動載荷可通過下面的式子來得到N 軸承的壽命通過下面的式子得到 計算結(jié)果可能表明所選軸承符合要求。其中Cy標(biāo)稱載荷（N）； Py-等效動載荷（N）； N-發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速（r / min）。在泵的設(shè)計中經(jīng)常使用兩種類型的連接：第一種是杠桿的聯(lián)接，第二種是銷的聯(lián)接。離心泵的這種設(shè)計使用第二個聯(lián)軸器。它的型號是B1101-6-20-35。第7章吸液室與壓液室的設(shè)計7.1 吸液

37、室尺寸確定我們通常將泵的進(jìn)氣法蘭稱為進(jìn)氣歧管，并將泵殼的部分流量稱為離心泵吸入室。 。圓錐形，環(huán)形和半螺旋形的抽吸腔是抽吸腔的三種常見形式。這次設(shè)計的離心泵使用錐形吸入腔。錐形吸入腔的入口直徑 通過綜合的考慮取Ds=80mm 錐度取則吸入長度mm經(jīng)過綜合的考慮，取=40mm。7.2 壓液室的作用首先，壓力室從脈沖中收集流體，以將流體轉(zhuǎn)移到脈沖的下一級。2）流體的速度降低，并且能量從流體的收縮能量變?yōu)榱黧w壓力的能量，這可以減少進(jìn)入下一階段的流體的能量損失。3）當(dāng)由于電壓室的形狀使流體流過推力時，水在排出時流動。當(dāng)通過增壓水腔時，此現(xiàn)象較輕，從而降低了由運(yùn)動引起的液壓。失去。為了滿足上述要求，在創(chuàng)

38、建增壓浴室時應(yīng)采取以下措施：1）壓力水室的水力損失是整個泵的水力損失的重要組成部分，因此有必要減少壓力水室的水力損失。2）為了使泵穩(wěn)定，水流必須對稱。3）電力必須滿足需求，并且必須具有良好的經(jīng)濟(jì)性。矩形和圓形池塘是我們普通蝸牛的水平形狀。1）Trapeang Trong段：最常見的部分，結(jié)構(gòu)簡單，液壓操作性好。2）矩形截面：其優(yōu)點(diǎn)類似于矩形截面。它的某些部分易于處理且效果最佳。3）圓形橫截面：對于離心泵，脈沖中心沒有過渡區(qū)域。當(dāng)出口具有圓形截面時，此截面將導(dǎo)致橫截面顯著擴(kuò)大，這將無助于泵送。在一些具有較大次級壓力的大型泵中，通常使用這種類型的回路轉(zhuǎn)換器。此時創(chuàng)建的泵的體積將使用仿真部分。7.3

39、 蝸型體的計算基圓直徑D3由下面的式子來計算mm 經(jīng)過綜合的考慮取mm蝸形體的進(jìn)口寬度b3可通過下面的式子得到mm舌角由下式子得到7.4 隔舌起始角蝸牛和圓上的點(diǎn)部分稱為部分0，而舌頭的第一個角度是部分與部分0之間的角度，通常用作參考。從理論上講，語言的起點(diǎn)應(yīng)放在“ but”部分的底部。但是，隨著泵的增加，蝸牛體內(nèi)的水流速度將停止，然后蝸牛體的面積將更大。其徑向尺寸將相應(yīng)增加，結(jié)果，距離舌片將更大。瘦。由于上述原因，在增加Ns之后，它也應(yīng)該增加。下表顯示了它的含義。表7-1隔舌起始ns308090130140220230360經(jīng)過查上表,選取7.5 蝸形體各斷面面積的計算沿風(fēng)體橢圓方向的平均速

40、度被認(rèn)為是恒定的，并且可以計算出旋轉(zhuǎn)體的橫截面積。 首先，使用以下公式計算平均流速。其中 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)，可得K3=0.55。 式中 隔舌起始角（度）； Q泵的揚(yáng)程（m/s）。通過斷面面積公式。F= Q/=10.73/3600/8.43=0.00035m2第8章 無泄漏設(shè)計8. 1 傳統(tǒng)填料密封8.1.1 填料密封概述1.填料密封定義包裝密封是最古老的密封形式之一，在中國已有數(shù)千年的歷史。它首先用于泄漏棉簽和其他纖維以防止液體泄漏，并且主要用于密封排水管?；旧嫌熊洶b密封和硬包裝密封兩種類型。柔性包裝密封也稱為包裝密封

41、。包裝在非常廣泛的內(nèi)容物盒中，以達(dá)到使用軸向力密封腺體的目的。軟填料密封結(jié)構(gòu)簡單，可靠，易于維護(hù)，耐腐蝕，耐高溫。它被廣泛用作旋轉(zhuǎn)器和后拉桿，但接觸面積大，摩擦阻力大，功耗大且磨損大。硬包裝密封件通常使用分體式密封件作為密封形式。在破環(huán)的外環(huán)上有一個圓形彈簧，該圓形彈簧在彈簧力的作用下緊密地夾緊在附近。在密封的中等壓力的幫助下，密封圈產(chǎn)生軸向和徑向壓力，以提高密封效率。密封件的內(nèi)圈磨損后，每塊都可以沿著切口移動，以減少內(nèi)孔并保持密封過程。2.填料密封設(shè)計要求包裝必須符合以下條件：（I）具有一定的塑性水平，可以在壓力下形成一定的徑向力，并與軸緊密接觸。（2）具有足夠的耐化學(xué)藥品性，不會污染環(huán)境，

42、包裝不會膨脹，包裝不會被包裝打開，并且包裝本身不會損壞密封表面。（3）摩擦磨損少，耗電量少（4）生產(chǎn)簡單，填充容易。目前，大多數(shù)本地制造的離心泵都使用圖7-1所示的包裝密封。圖7-1填料密封1.缸體2.襯套3.小圓螺母4.填料環(huán)5.壓環(huán)6.壓緊螺母7.柱塞在離心泵的液壓端，柱塞和填料函形成一對動態(tài)聯(lián)軸器。該容器主要由壓力環(huán)填料和壓緊螺母組成。當(dāng)用于灰泥密封時，還應(yīng)提供一個塑料導(dǎo)套。當(dāng)泵的排出壓力高且填料環(huán)的數(shù)量大時，為了盡可能均勻地壓縮每個填料環(huán)，應(yīng)在每個環(huán)的中間布置一個液封。該環(huán)不僅有助于填料環(huán)的均勻壓緊，而且還用于存儲潤滑液，并在插入泵時防止空氣進(jìn)入氣缸。當(dāng)有多個填料環(huán)或易揮發(fā)容器，由于過

43、熱而易于熔化晶體或聚合材料時，可以使用雙重密封和關(guān)鍵密封。主密封和輔助密封的包裝應(yīng)與各自的包裝壓蓋分別壓縮。雙密封包裝可以配備液封，并以液體形式注入溶劑或水，一方面用于溶解到達(dá)此處的變送器，另一方面可以冷卻和潤滑包裝，以保護(hù)容器過熱和蒸發(fā)。保持穩(wěn)定的溫度，可以防止變形和結(jié)晶并延長密封件的使用壽命。8.1.2 填料密封的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）按壓包裝將包裝密封，使其與燈泡的表面和盒子的內(nèi)部緊密接觸。泄漏和摩擦與抗壓強(qiáng)度密切相關(guān)：泄漏與壓縮力的平方成反比，而摩擦與壓縮力成正比。與填充劑接觸的燈泡和盒體的表面必須光滑，清潔，并應(yīng)盡可能提高表面硬度。（2）在壓力的作用下，填料會在與燈泡和箱體表面接觸時產(chǎn)

44、生應(yīng)力。由于安裝了向內(nèi)包裝（與壓蓋接觸），應(yīng)力逐漸減小，進(jìn)入速度更快，并且包裝無法從此處開始。因此，在安裝和使用過程中，應(yīng)選擇合適的壓縮結(jié)構(gòu)并控制壓縮力。當(dāng)有多個填料環(huán)時，可以添加液體粘結(jié)環(huán)。液體密封環(huán)兩側(cè)的填料環(huán)的剛度應(yīng)相同，以使應(yīng)力接觸盡可能均勻。雙密封的主密封和輔助密封分別壓實，原因也在這里。（3）包裝密封件不能很好地適應(yīng)刨床的生態(tài)運(yùn)動，因此包裝材料必須保持長期的柔韌性才能同時適應(yīng)等離子體的微生態(tài)運(yùn)動。生產(chǎn)過程中應(yīng)確?；ㄅ杈又小Ｉ鷳B(tài)價值不應(yīng)大于0.2毫米。（4）灌裝裝置的剛度應(yīng)根據(jù)泵的壓力來選擇。潤滑壓力低時，使用軟化劑；潤滑壓力高時，使用硬或軟的混合物以適應(yīng)不均勻的接觸應(yīng)力分布，提高密

45、封效率，并延長使用壽命。（5）為防止包裝在壓力下擠入間隙，氣囊與填料壓蓋和液封之間的間隙不應(yīng)太大，通常小于0.5-0.75 m。 M.（6）灌裝設(shè)備經(jīng)常被潤滑。在壓實過程中，部分潤滑劑被擠出以提供潤滑作用。盡管某些填充劑不易滲透潤滑劑，但在使用過程中必須從外部供應(yīng)潤滑劑。但是您應(yīng)該選擇一種不會溶解在運(yùn)輸工具中或不會造成污染的潤滑劑。當(dāng)容器上油或自潤滑時，自潤滑容器也可用作潤滑劑。（7）包裝材料應(yīng)適合變送器和泵的使用，并且不應(yīng)粘附或散落在箱形走廊上。等等。并且由于包裝是易損件，因此應(yīng)盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的產(chǎn)品，以促進(jìn)生產(chǎn)管理和維護(hù)。8.1.3 填料密封的泄漏活塞和集塵缸之間的滑動是泵中的主要

46、摩擦伙伴。因為鉆頭和氣缸套之間的圓形間隙很小（微級），所以流動狀態(tài)通常是腎素的層流很小?？梢愿鶕?jù)氣缸環(huán)流量公式確定泄漏方式，根據(jù)間隙將其集中，可以根據(jù)排出壓力和吸入壓力來考慮活塞氣缸中的壓力。如果吸入壓力為大氣壓，則平均時間壓力為流體壓力的一半。因此，皮帶速度的公式為：在離心泵中，活塞和集塵缸之間的實際流場幾乎完全被集中。 間隙流量調(diào)整如下：活塞與缸筒的兩端接觸，即總赤道等于1，但在活塞筒和集塵筒的剪切力的中點(diǎn)完全集中且等于0。 通過下載以下新的環(huán)流公式：因此，在實際的工作條件下，由于減小尺寸器的激勵，間隙流量幾乎增加了一倍。當(dāng)離心泵分配特定的介質(zhì)時，隨著泵中的壓差增加，縫隙流速將平行增加，這

47、將增加泄漏并影響測量的準(zhǔn)確性。并且剃須增加，這容易產(chǎn)生高摩擦熱，這增加了包裝密封件的故障率。通過以上分析，我們可以得出結(jié)論，包裝密封中存在間隙，從而形成了年度間隙流速，這是包裝密封失效的主要原因。這個問題已經(jīng)蔓延到全球泵業(yè)，因此迫切需要找到解決方案。8.2 密封裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計盡管包裝密封已廣泛用于離心泵中，但由于環(huán)境問題，包裝密封方法逐漸變得不可接受，尤其是對于簡單和腐蝕性液體，在現(xiàn)代技術(shù)流程中更是如此。變送器泄漏會造成污染，并造成事故和其他問題。特別是在石油和天然氣石化行業(yè)，泄漏不僅會引起爆炸和火災(zāi)，而且一些易燃?xì)怏w也會引起人體毒性，導(dǎo)致事故和死亡，造成大量經(jīng)濟(jì)損失。因此，解決高壓泵介質(zhì)泄漏的問題已