RS型单级单吸离心泵设计说明书.docx

机电工程学院机械设计制造及其自动化学生：周东第28页共27页目录设计总说明2DESIGN INSTRUCTION3第1章引言21.1离心泵的发展概述及现状21.2离心泵的基本设计流程3第2章泵的基础42.1泵的基础结构42.2泵的重要部件的简介52.21泵体52.22封环52.23压出室52.24吸水室52.25叶轮62.3的工作原理72.4 离心泵的主要性能参数82.5泵的汽蚀102.6叶片数和叶片载荷13第三章泵的设计数据的获取153.1泵的基本参数153.2确定泵的进出口速度153.3泵的进出口直径163.4比转速的计算163.5效率计算163.6轴的计算173.7汽蚀计算173.8叶轮的主要尺寸183.9轴向力193.10泵及泵脚座尺寸203.11外型及安装尺寸21第四章泵的加工224.1叶轮的加工步骤224.2泵轴的加工步骤234.3泵体的加工244.4悬架的加工25第五章泵的操作注意事项25第六章毕业设计小结26设计总说明离心泵是一种依靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵。最早提到离心泵的是法国物理学家丹尼斯帕潘，他在1689年发明了可以称之为离心泵雏形的一种机器，并于1705年制造了第一台适用于提升液体的泵。该泵采用了多叶片的叶轮和蜗形体的泵壳。著名数学家欧拉于1750年对离心泵的流动进行了理论分析，为离心泵的发展奠定了基础。1818年作为离心泵发展史上一个转折点，在美国的马萨诸塞州开始批量生产离心泵。1851年杰姆斯斯图尔特格温在英国获得多级离心泵发明专利，英国科学家汤姆森采用导叶来提高泵的效率，带有导叶的单级离心泵相继被发明后，发展高扬程离心泵成为可能。到19世纪末高速电动机的发明使得离心泵获得理想动力源之后，它的优越性得到了充分的发挥。在英国的雷诺和德国的普夫莱德雷尔等许多学者的理论研究和实践的基础上，离心泵的效率大大提高，它的性能范围和使用领域也日益扩大，已成为现代应用最广、产量最大的泵。20世纪初，在蒸汽轮机的全盛时期，泵几乎全是往复式的。1904年德国KSB泵阀集团有限公司提供了锅炉给水用高压离心泵的系列，1905年苏尔寿兄弟工厂开始多级串联高压泵的批量生产，离心泵呈现出一番朝气蓬勃的多样化的发展态势。RS型单级单吸离心泵采用最先进的水力模型，根据is型离心泵之性能参数和立式泵的独特结构组合设计，并严格按照国际iso2858进行设计制造，该产品轴封选用硬质合金机械密封装置，具有高效节能、性能可靠、安装使用方便等特点。随着机械制造技术和计算机技术的应用，离心泵在世界各国得到了很大发展。离心泵内的实际流动规律很复杂，还远没有被人们所认识，以至于迄今泵的设计仍停留在半理论、半经验的阶段。此次设计主要是针对离心泵的一些关键部分，以现有的is型离心泵为参照，先用水泵选型软件计算出必要的参数，再采用三维机械设计软件（SolidWorks）构造出离心泵的模型，然后再进行改进完善。我国阀门行业虽然近年来发展速度较快，但行业的整体水平仍低，产品技术含量低，许多参数高的关键阀门还依赖进口。有专家估计，我国阀门水平与国外先进国家相比要落后10到20年左右。在全球性的、动态多变的市场竞争环境下，我国的水泵产品严重缺乏市场竞争力。产品技术水平低、技术创新能力弱成为制约企业发展的痼疾，这些缺陷是传统的设 计方法固有的，因此必须在产品研发工作中采用现代设计手段，在方案定型或产品加工前采用计算机仿真模拟，同时变“经验设计”为“科学设计”，变“实测手 段”为“仿真手段”，变“规范标准”为“分析标准”，企业才可能具有自主创新的设计能力。水泵设计的最核心技术是过流件的水力学性能设计，叶轮、涡壳、导流体、导流片、出水口、进水口及栅格的型面都将影响水泵的水力学性能。流体的流动特性决 定了水泵的过流部件和流道是一些复杂的曲面，因为泵内流体的流动是三维的，包括涡流和紊流状态，设计时还要考虑固定部分、转动部分以及流体之间的交互作 用，这样复杂的工作状态很难通过设计员的经验以及试验来实现优化产品性能，所以必须采用流体分析软件进行仿真分析。利用流体仿真软件可以设计各种旋转的、静止的叶片元件，分析叶片对水的推挤和抽吸作用。叶片可以是曲面，也可以是直纹面，具有线性或组合斜角的前缘和尾 缘，边缘外形可以很容易地从圆形修改到任意椭圆率直至简单的直线。可进行检查轮毂和机匣曲线的连续性和质量，并可分割成两个或多个线段。对于轴流涡轮，可 通过设计相互独立的压力面和吸力面曲线获得更好的跨音速叶型。通过同样的方法可以在吸力面的尾缘附近增加特殊处理。关键词：机械密封，单级单吸，叶轮，参数化DESIGN INSTRUCTIONCentrifugal pump is a kind of relying on the centrifugal force generated by the impeller rotates to transport liquid pump.The earliest mention of the centrifugal pump is a French physicist Dennis pan, he invented in 1689 can be called a centrifugal pump prototype of a machine, and in 1705 created the first applies to improve liquid pump.The pump adopts the multi blade impeller and volute pump shell form.The famous mathematician euler in 1750 to the flow of centrifugal pump are analyzed in theory, laid the foundation for the development of centrifugal pump.In 1818 as a turning point, the development history of the centrifugal pump in Massachusetts in the United States began to mass production of centrifugal pump.In 1851, James Stewart, Gwen multistage centrifugal pump in British invention patent, a British scientist Thomson guide vane is used to improve the efficiency of the pump, single stage centrifugal pump with guide vane have been invented, development of high lift centrifugal pump is possible.By the end of the 19th century the invention of the high-speed motor makes the centrifugal pump to obtain the ideal power source, after it has made full play to the superiority.Renault in the UK and Germanys puff dreier and many other scholars, on the basis of theory research and practice of centrifugal pump efficiency is greatly increased, the scope of its performance and use is also growing, has become a modern applied most widely, the largest output pump.At the beginning of the 20th century, in the heyday of steam turbine, and almost all of reciprocating pump.1904 Germany KSB pump valve group co., LTD provides the boiler feed water with high pressure centrifugal pump series, sulzer brothers factory started in 1905 multistage tandem mass production of high pressure pump, centrifugal pump presents a diversification of vigorous development momentum.RS type single-stage single-suction centrifugal pump adopts the most advanced hydraulic model, according to the type is the performance of centrifugal pump parameters and the unique structure of the vertical pump combination design, and in strict accordance with international iso2858 to carry on the design and manufacture, the product of the shaft sealing choose carbide mechanical seal device, has high efficiency and energy saving, reliable performance, easy installation and use, etc.As machinery manufacturing technology and the application of computer technology, the centrifugal pump got great development in the countries all over the world.Law of actual flow in a centrifugal pump is very complex, is far from being, people know that so far the pump design is still in the stage theory, and experience.This design is mainly aimed at some of the key part of the centrifugal pump, existing type is a centrifugal pump as the reference, with the pump selection software to calculate the necessary parameters, and then use 3 d mechanical design software SolidWorks model of centrifugal pump is constructed, and then to improve the perfect.Though the valve industry developing fast in recent years in China, but industry overall level is still low, product technology content is low, many parameters are the key to high valves also rely on imports.Experts estimated that, Chinas valve level to be lagging behind compared with advanced foreign countries about 10 to 20 years.In a global, dynamic and changeable environment, market competition of our country water pump is a severe lack of market competitiveness.Low level of product technology, technological innovation ability weak become the ills of enterprise development, these defects is inherent in the traditional design method, therefore must adopt modern design methods in product research and development work, before finalize the design or product processing by computer simulation, and at the same time experience design to scientific design, measured hand to simulation, change standard for the analysis standard, enterprises can have the design of the independent innovation ability.Water pump design flow is the most core technology of hydraulic performance of the design, the impeller and volute, diversion, deflector, an outlet and inlet, and grid type surface will be influence on the performance of the pump hydraulics.Fluid flow characteristics on the pump flow components and runner are some complex surface, because the flow of the fluid in the pumps three dimensional, including vortex flow and turbulent flow condition, when the design consider fixed part, rotating part, and the interaction between the fluid for use, such complicated working condition it is difficult to through the designers experience and experiment to realize the optimization of product performance, so must use fluid analysis software for simulation analysis.The use of fluid simulation software can design all kinds of rotating and stationary blade element, analysis of blade jostled for water and suction effect.Blade can be curved surface, also can be a ruled surface, with linear or combination of bevel leading edge and trailing edge, the edge shape can be modified easily from circular to any ellipticity until a simple straight line.Can check the wheel hub and gearbox of the continuity of curve and quality, and can be divided into two or more line segments.For axial flow turbine, can be independent of each other by design pressure side and suction side curve to obtain better transonic airfoil.By the same method can increase near the trailing edge on the suction surface special treatment.Keywords: mechanical seal, single-stage single-suction, impeller, parameterizedKeyword：Mechanical seal, single-stage single-suction, impeller, parameterized井冈山大学毕业设计用纸第1章引言1.1离心泵的发展概述及现状离心泵是一种靠叶轮旋转时产生的向心力来输送液体的泵。最早提到离心泵的人是法国物理学家丹尼斯帕潘，他在1689年发明了可称之为离心泵原型的一种装置，并在1705年制作出了第一台适用于输送液体的泵，该泵采用了蜗壳形状的的泵体，从此离心泵的发展拉开了序幕。瑞士的大数学家欧拉（Euler）对离心泵进行了早期的积极探索，为离心泵的理论研究奠定了基础。1818年是离心泵发展历程上的一个重要的转折点，在美国的马萨诸塞州开始了大批量生产离心泵。1851年杰姆斯斯图尔特格温在英国获得了多级离心泵的发明专利，英国科学家汤姆森使用导叶来提高泵的效率，带有导叶的单级离心泵相继被发明，发展高扬程的离心泵成为可能。离心泵的实际应用与发展一直都受到了动力源的约束。19世纪末期，电磁学的巨大发展，使得制造出高速电动机成为了可能，高速电动机是离心泵的理想动力源，它让离心泵摆脱了枷锁，在生产领域中获得了解放。德国科学家普夫莱德雷尔和英国科学家雷诺等学者为离心泵的水力研究做出了巨大的贡献。到了20世纪中后期，离心泵呈现出一番朝气蓬勃的多样化的发展态势。离心泵在现代的输送领域里是应用最为广泛的一种泵，它的生产量大大超过了其它类型的泵。对离心泵的理论和实际工程应用进行深入的研究，制造出性能更加完美质量更加可靠的离心泵具有重要的社会价值和经济价值。从完成一款离心泵产品的设计制作再到把它投入市场获取经济效益，是一个相当繁琐复杂高风险的过程，需要投了很高的成本，设计制作周期长，实验的过程中产品的报废率也非常高。因此建立一套完善合理性价比高的产品设计制作的解决方案就显得非常重要了。如果可以依据离心泵的泵壳、叶轮、压水室等的相关的特性比较精确的得到离心泵的特性曲线，就可以大量的减少离心泵的试制、制作、试验的成本。现在离心泵的各项性能评估的结果还难以和实际生产上的需求相匹配。所以，离心泵的功能评估和分析有比较重要的理论价值和经济效益。各国的学者对离心泵进行了大量的理论研究和实验分析，取得了丰富的理论成果和技术创新。在对液体流动的流场进行分析的过程中，总的来说就是研究离心泵的外特性和内特性之间所存在的一些关系，探究其实质从而更加健全的了解离心泵，这是一个热点。它主要包括的内容是探究泵内部液体流动的内在的特征，建立内部流动规律与外部特性之间的关联等。前者的研究更加的吸引人，科学家们已经在部分理论和技术上取得了突破，成果也是不同凡响的。现今，给泵内部的流场建立准确的数学模型还是比较困难的。现在对湍流的数据仿真的方法主要有两种：一种是大数据模拟，第二种是直接仿真分析的方法。由于计算机的处理能力和存储能力的限制，直接仿真的方法在工程中还应用得较少。补充一点，现今研制水力、流体类产品主要是采用雷诺法。其将N-S方程对时间作算术平均，求解平均的流量，但要用到湍流数学模型来配合求解。K-e方程湍流数据模型，由于其有非常好的广泛性和计算精度且数据计算的量又不会太多，因此成了研究最多、应用最为广泛的泵类模型之一。但是不管采用哪一种分析计算方法，所有的计算都是用计算机实现的，比如建立仿真模型、内部流场特性的分析、部件划分等一系列的过程。将来软件在离心泵的研究领域将会有重大的应用。1.2离心泵的基本设计流程第2章泵的基础2.1泵的基础结构2.2泵的重要部件的简介2.21泵体通常我们把泵体称为泵壳，泵体是离心泵中的主要零部件，大部分的泵体都是径向式的。离心泵有单级和多级之分，单级的泵体通常是蜗壳样式的，这是最为常见的了。一般来说，为了能够把离心泵的内部变成真空状态有些时候也需要给其加些液体，泵体的顶部都需要加一个小孔。泵体一般由铸铁或铸钢等材料制成，特殊情况时也会用其他的材料。泵体是承载离心泵液体压力的一个重要部件。2.22密封环为了防止离心泵内的液体泄漏(有可能是内部泄漏，或者更加严重的是液体泄漏到外面了)，离心泵内部设有封环这一密封装置，封环是经常要接受摩擦的部件，因此要用耐磨的材料来制作。2.23压出室压出室的作用： 收集外流的液体 转换能量减少水力损失 消除旋转造成的损失下图为压出室类型：（1） （2） （3） （4）图（2.33）（1） 导叶（2）空间导叶（3）螺旋式压水室（4）环形式压水室2.24吸水室吸水室的作用主要有两个： 引水，将吸水管中的液体引到到叶轮的入口。 使离心泵获得良好的机械性能和汽蚀性能，减小能量损耗，让液体平稳均匀的流进叶轮进口。下图为吸水室的类型：（1） （2）（3）图（2.32）（1）直锥形（2）弯管型（3）螺旋形2.25叶轮泵内部的液体是因为有叶轮的作用才获得能量的，一台离心泵我们评价它的性能的好坏的第一指标就是看它的叶轮的好坏。叶轮有多种不同的类型样式的，同样一台泵换上不同类型的叶轮后其表现出来的形式相去甚远。对于效率要求高，各项性能要求大的场合，通常离心泵的叶轮都是采用要有闭式这种类型的。而对于各项要求一般般的场合，离心泵的叶轮则通常采用开式这种类型的；当然，叶轮形式还有介于开式和闭式之间的类型，那就是半开式叶轮。半开式的叶轮只有一面有盖板，闭式叶轮的叶片都被前后两块盖板给盖住了；开式叶轮只有叶片。下图为叶轮的类型：（a）闭式（b）前半开式 （c）后半开式（d）开式图（2.34）1-叶片2-后盖板3-前盖板4-轮毂2.3的工作原理离心运动在生活中经常可以看到，它是物体惯性运动的一种表现。这正如当用一根绳子拉着铁球做旋转运动时,如果我们旋转的速度太快,离心力太大，绳子就会断开,铁球会向外飞驰而出。这是离心运动的一种表现形式，人们就是通过对生活中许许多多像这样的惯性运动的细心观察才发明了离心泵这种机器。在离心泵中高速旋转的叶轮叶片将会带动输送介质液体一起高速旋转,液体将会由于大离心力的作用而被甩出,这就达到了输送工作介质液体的目的了。泵有许多类型，离心泵只是其中的一种，还有像容积式泵、叶片式泵等型。我们在对离心泵进行分类，有时也依据输送介质的类型来划分，如清水泵、杂质泵、高温泵、低温泵等。离心泵的吸水室是起着把泵内的液体导入叶轮的作用；压水室主要有蜗壳式的类型，叶轮是离心泵中最重要的部分，叶轮由盖板和中间的叶片这两部分组成，这三部分的零部件都属于离心泵的过流部件，对泵的水力性能有着主要的影响作用。离心泵在工作前应该先让其内部先充满液体。不然会对零部件造成伤害。叶轮在电动机的带动下高速旋转，它将会受到泵内部输送液体的粘滞阻力的作用，但同时输送液体也会给叶轮一个作用力，这就是作用力与反作用力的理论，最终输送介质获得了能量。我们可以大致的描述一下离心泵的运动，输送液体首先是先进入叶轮中心区域，在离心惯性力的带动下，叶轮会对液体产生一个强有力的作用，液体被快速的甩向叶轮的外面四周，然后进入泵体中。这一期间液体由于向四周运动器能量会发生部分的转换和损耗。有一部分的压力能得到了增加，它们将会以高速高压的状态流进入出水管道中，它们将有足够的能量到达预定的地方，液体的机械能在流通的过程中会发生损耗，但是损耗比较小。叶轮中心和外部边缘有一个巨大压力差，有时甚至可以把其中心地带看成是真空区域，液体在压力差的作用下被连续不断的压入叶轮中。输送液体是随着叶轮的旋转不断获得机械能而运动变化的。2.4离心泵的主要性能参数1、扬程H：扬程是表征离心泵转换能量的能力的一个参数。为了表述方便，我们把输送液体在单位时间下通过离心泵的过程中所获得的机械能的多少定义为泵的扬程。（通常）2、流量Q：为了更好地表述不同类型的离心泵输送液体的快慢程度，我们把单位时间内泵传送的液体介质的体积称为离心泵的流量，流量的形式也有多种类型。 一般用来表示其体积流量，用来表示其质量流量 .它们的换算关系为：3、转速n：离心泵的动力源是电动机，在电动机的带动下，它的转轴的转动速度是非常快的，用单位时间内叶轮转动的圈数来描述离心泵的转动情况将更加的方便快捷，我们把它称为离心泵的转速。单位一般为转/每分钟来表述。4、离心泵的能量损失：离心泵的能量损失有好几种，它们都对泵产生了一定的影响。水力损失（ ）：输送液体的运动造成的损失。它和制作泵的材料，输送液体的类型以及泵内部的特殊结构都有关联。液体在泵内部流动的过程中会产生涡流而后使液体能量被损耗，液体进入泵内时的相互冲击所造成的液体能量的不必要损耗的，泵壳、叶片和输送介质之间的粘滞摩擦所造成的损失。这些都构成了泵水力上的损失。机械损失（）：泵在运转过程中，泵内部的零部件之间会产生机械摩擦，例如，转轴和轴承之间的机械摩擦，机械密封装置和相应的零件之间的接触面所产生的机械磨损。对于制造精良的泵，机械磨损造成的影响不大。容积压力损失（）：泵的零部件的制造不可能都很完美，零部件之间的装配也会存在着一些不足，这就导致了泵在运转的过程中会出现液体的回流泄漏等问题，从而造成能量的损耗。容积压力损失和离心泵的结构和液体在泵进、出口之间的压力差有关。5、功率和效率：有效功率：泵在运转的过程中不可能得到电机的所有能量，我们把泵在单位时间内获得的可以用来作有用功的那部分能量称为有效功率，也称为泵的输出功率。它的计算公式如下所示：转动主轴的功率：泵的电机和泵的转轴通过联轴器连接，传动的过程中会有能量损耗，我们把在单位时间内由电动机传到泵的转动主轴上的可以被利用的有效能量称为转动主轴的功率。效率：实际的被利用到做有用功的总的能量之和与电动机所输出给离心泵的总的能量之和的比值被称为效率，其表达式如下所示：很多的因素都会对离心泵的效率造成一定的影响，在设计制造和操作离心泵的过程中我们应该严格按照标准规范进行。一般大型泵的效率较高，小型泵的效率较低。6、泵的特性曲线离心泵的性能参数之间有着一定的互相关联变化的关系，对离心泵进行试验，分析能够得到和计算出参数值，并且画成一条关系曲线来表示，这些曲线，我们就称其为离心泵的特性曲线。同一类型的离心泵都是有它们自己特有的特性曲线，通常离心泵的生产制造厂家都会向顾客提供。通常在厂家给的特性曲线上还会标出建议我们使用的区段范围，这可以称为该泵的工作限度。通过泵的特性曲线，我们可以由它们一目了然的了解泵的情况。一般包括了H-Q线、N-Q线、-H线和NPSHrh-Q等特性曲线线，离心泵的生产厂商通常都会提供给我们全部的泵特性曲线，包括叶轮直径不同的的H-Q特性曲线、等效功率特性曲线、等轴功率特性曲线及NPSHrh-Q特性曲线，我们需要认真仔细的取研究分析这些特性曲线。下图为泵的一种类型的特性曲线：图（2.4）2.5泵的汽蚀1、汽蚀的概念：汽蚀现象是在1893年发现的。汽蚀对水轮机器、螺旋桨、水泵等机械的性能有着巨大的影响，为了深入的了解汽蚀，人们对其进行了大量研究。我们已经找到了许多的方法来预防气蚀和减小气蚀对产品所造成的伤害，提高产品的使用寿命。把液体分子之间在不断的运动从而相互冲击相互作用影响，这就会产生压力的作用，当由于外部的条件的变化，使得液体分子的运动发生变化，当它们之间的压力值达到一定的值的时候，液体之中会产生气泡。这种现象称就被称为汽蚀。通常产生的气泡会向前流动，当到达高压区域时，气泡就会破裂，同时，液体的质点充满了空穴并且相互碰撞，导致过流部件的表面受到冲击破坏。这个过程我们便称其为泵的汽蚀过程。 2、泵内汽蚀的过程离心泵在运转的过程中，如果它的过流部件的一些区域，由于某些原因，使得泵内部的液体的绝对压力下降到临界值时，液体将会产生气泡。气泡流动到高压区域时，气泡将会破裂。泵内的液体将会以快速的填充到空穴中，这就导致了液体之间的相互碰撞而形成水击。这种现象发生在离心泵内表面上，将会使过流部件的功能受严重的破坏，甚至报废而不能使用。下图是一些常见被气蚀破坏的部件：图（2.5-1）3、 汽蚀时的影响：泵的过流部件受到腐蚀破坏：泵在汽蚀的状态下长期运行时，其过流部件将会遭到严重的冲击:一种是气泡破灭时产生的连续不断的强烈冲击，导致过流部件的表面出现严重的脱离，甚至产生小孔，而不能使用；另一种是汽泡气化时将会释放出许多的热量，这些热量来不及散发出去，从而产生温差，过流部件在其作用下产生反应，发生腐蚀现象。性能下降：气蚀对泵的零部件的损害是一个缓慢长久的过程，一般不容易被观察到。其对各个零部件的的损伤都是有的，从而导致整体的性能下降。振动和噪声：在一些少见的情况下，当气蚀对接触的零部件的作用很强烈的时候，就有可能产生振动，甚至可以听到噪音，根据噪音可以检测汽蚀的是否发生。气蚀的作用是非常微小缓慢的，正是因为如此我们对其的研究探索也是很缓慢的，通常情况下我们不会关注到，但它确是水力机器中的主要危害方面之一 ，应该非常值得我们重视，对气蚀现象的研究还处在不完善的阶段，还有待于各国学者专家的继续努力，我国在这一方面也取得了一些不错的成绩。下图为不同的泵因汽蚀引起的特性曲线下降的示意图：（1）离心泵 （2）混流泵 （3）轴流泵图（2.5-2）4、 汽蚀余量的：为了研究上的方便，我们定义了多种类型的气蚀余量类型。主要包括有效气蚀余量、必需气蚀余量、许用气蚀余量这三种。有效汽蚀余量NPSHa：当液体承受的压力超过了其气化压力时，液体会发生气蚀，为了定量的表述液体超过其气化压力的那部分，我们引进有效气蚀余量这一参数。它又被称为装置气蚀余量。其数学计算公式如下所示：必需汽蚀余量NPSHr：泵抵抗气蚀侵害的能力和泵的结构、制造泵所用的材料、工艺等有密切的关联。每一台泵都应该达到规定的可以抵抗气蚀的能量要求，为了更好地分析泵的抗气蚀性能，我们引进必需气蚀余量这一个概念。（注：表示汽蚀系数）5、吸上真空度Hs在离心泵的各个部分中的压力都是不一样的，我们需要定量的研究各部分之间的压力差，所以定义真空度这一个概念，它表示泵的进口处的压力和外部的大气压力之差。通过转换公式，还可以用吸上真空度来计算泵的安装高度。 吸上真空度的计算公式如下：对于吸上装置：对于倒灌装置：（注：上式中Hg为泵安装高度，h为损失）2.6叶片数和叶片载荷1、叶轮的叶片数对叶轮的性能有着重要的影响，实际情况下，叶轮叶片数是比较少的，它们对输送液体的约束是充满了不确定的，从而导致了我们无法准确的分析流动规律。通过理想化的方法，设想叶片数无线的多，那么它们将能够牢牢的约束住流动的液体，给其作用。虽然实际情况下无限叶片数是不可能的，但是我们可以比较清晰明了的分析液体的流动规律，并且通过一些转换取舍就可以得到和实际情况比符合的结果。无限叶片数的研究在很早以前就已经开始了，我们在理论和实际应用上都取得了关键的进展。无限叶片数是一种理想化的状态，它方便理论分析研究，但是它和实际的有限叶片数存在差别，主要表现在扬程上，我们用滑移来表示它们扬程的差，滑移是现实中存在的，它是一种惯性的作用，也就说是液体流动的惯性影响了泵内部液体流动速度的变化规律。为了研究上的方便，我们引出了滑移系数的概念。 叶轮叶片数对离心泵的许多参数都有一定的影响。选择叶轮叶片数的理论依据是，首先我们应当尽量的去减少叶片表面间的相互摩擦的影响; 其次，应该让叶轮的流道具有合适的宽度和足够的长度。这样才能让泵工作在良好的状态中，而不出现运行故障。研究表明，随着叶轮叶片数的不断增多，叶片对液体的约束作用就越强，液体流动时由于惯性的作用而产生的滑移就会因此而减弱，泵的扬程就会增加。但是泵内的实际流动规律还是充满不确定性的，理论的研究只是给予我们一个参考，我们还是要在实际的应用中不断的改进离心泵。叶片数对泵扬程的影响如下所示：图（2.6）2、叶片所承受的载荷也是一个重要的影响方面，它对叶片的使用具有重要的影响，部分研究结果表明：叶片载荷还可以作为判断离心泵是否发生了分流现象的重要依据，叶片所承受的载荷越大，则离心泵内发生分流现象的可能性就越大，所造成的损失也就越大。一般来说，一个性能优越的离心泵叶轮都应该遵守载荷规定的。如果叶片所承受的载荷太大，将会造成严重的破坏，在叶轮叶片工作面上的相对速度甚至可能会低至零，这是非常严重的现象，在这种情况下极可能发生液体的流动分离现象。研究结果表明：W2/W1=0.75是一个临界值，不低于此临界值，离心泵才能正常的工作，如果低于0.75，泵内的边界层可能会出现分离。离心泵的性能参数还有很多，它们都对泵的好坏产生了重要的影响，要想设计出一台合格的离心泵需要综合考虑各个方面的性能参数，有些性能参数甚至是相互矛盾的，因此我们在设计的过程中需要兼顾到各个方面。第三章 泵的设计数据的获取3.1泵的基本参数下表为此次叶轮设计中所使用的一些基本参数。流量Q53.7单位： 转速n3000单位：转/分扬程H16单位：米特性曲线性能优良效率高、平稳、无超负荷效率78设计工况的效率输送液体水常温干净的清水汽蚀余量4.5单位：m,或给定几何吸入高度3.2确定泵的进出口速度1、进出口速度主要取决于离心泵内叶轮的转速和进出口直径的大小值，其计算公式如下所示：2、同理，计算出口速度的3.3泵的进出口直径1、进出口的大小对输送液体的所获得的能量有重要的影响，口子太大，输送的液体的压力就会偏小，从而不能到达预定的部位，口子太小，效率就不高，我们应该根据实际情况合理的给定泵进出口直径的大小。进口直径（Ds）计算公式如下所示：这里的下标s表示的是吸入的意思，通常取Vs=2.3m/s,得=78，取整数80出口直径( )：=(0.71 )Ds本次设计中取=0.82Ds=683.4比转速的计算离心泵的比转速其实是从相似理论中引申来的一个性能参数，它表征的是流量、扬程、转数等参数之间的相互关系。通常我们取最高效率工作情况时的比转速来作为离心泵的比转速。这样得到的特性曲线将会更加优越，比转速计算公式如下所示：3.5效率计算1、容积效率：2、水力效率：3、机械效率：4、泵的总效率：3.6轴的计算泵轴是离心泵的运动部件中的重要部分，通常影响泵轴性能的因素有强度和挠度两项。轴功率：配套功率：（K是工作情况变化系数，取1.0到1.2）扭矩：最小轴径：3.7汽蚀计算当泵内发生汽蚀时泵会产生噪声与振动，过流部件遭到腐蚀破坏，泵的整体性能将会下降。气蚀问题的研究一直都是流体类产品中的热点和难点。装置汽蚀余量的计算：泵的安装高度：汽蚀余量计算 NPSHr：泵汽蚀转速：（输送水的泵其C值一般在8001000左右，符合设计要求。）3.8叶轮的主要尺寸叶轮进出口参数对汽蚀具有重要影响，叶轮出口参数对泵的扬程流量等具有重要的影响，而两者都对泵的效率均有影响。图（3.8）为了计算的方便，我们引入叶轮进口当量直径这一参数。Do值按以为参照来计算。叶轮进口直径Do:叶片数：30 4545 6060 120120 45300 450Z8 116 95 84 63 5本次设计中Z取6叶轮出口宽度：，叶轮外径D2;3.9轴向力由于泵轴的两端压力不同的影响将会使泵轴产生轴向力。轴向力的产生也还有其它很多的因素，有些属于使用密封环磨损导致的，有些则是间隙增大所引起的，也有一些是属于加工制造等因素引起的。离心泵要平稳的运行，轴向力就应该限制在一定的范围之内。产生的平衡力可分成两部分，其一是Rh至R1部分的作用力：总的平衡力为:化简得：3.10泵及泵脚座尺寸图（3.2）下表为具体的尺寸参数(单位为毫米)：100385160180651259519602802121101010285243.11外型及安装尺寸图3.3下表为具体的尺寸参数(单位为毫米)：9592017060028010038510087015039035016017025285465在整个的设计过程中，我们应该全面的考虑到泵的安装高度和气蚀现象这两个方面的影响，完成严格的计算，尽量避免在设计已经完成以后再来想方法补救，这样会浪费更大的成本。第四章 泵的加工4.1叶轮的加工步骤工序号工序名称工 序 内 容设备1粗车夹紧右端外圆对流道进行检查及修正内孔。CA6140车左端口平面以流道中心为基准到规定尺寸。车左端口留加工余量2mm。车左端弧面。车孔深度达到规定要求。2粗车夹紧左端口进行校正。CA6140车配泵盖端留加工余量。车右端孔、内孔和锥孔留一定的加工余量。车右侧弧面至光亮。车大外圆到规定尺寸。3精车夹紧左端外台阶，外圆跳动允许误差0.05CA6140车右端面至规定尺寸。车锥孔。车右侧内外孔口至规定深度。4精车车叶片外圆，跳动允差0.01。CA6140车左侧端口到规定的尺寸。5插插键槽孔。插床机6钳钻孔和去掉毛刺。钻床机7检检验产品是否合格。4.2泵轴的加工步骤泵轴既是回转运动部件，同时也是支撑部件，其加工应特别小心仔细，要达到精度要求。工序号工序名称工 序 内 容设备1粗车夹紧右端台阶车外径留4mm、台阶留3mm余量CA6140车中心孔达到规定的境地2热进行热处理3车车整体，检验中心孔CA6140两顶尖顶住两端，车悬架外端，各留0.2mm-0.4mm加工余量进行倒角。夹住两端，车中心孔，留加工余量0.2mm车外锥、螺纹到规定尺寸割槽、。倒角4铣铣两端的键槽，中心线的对称度达0.05mm铣床5磨磨各台阶面、精度达到规定的要求磨床6检检验产品是否合格4.3泵体的加工工序号工序名称工 序 内 容设备1车车右端平面和孔。校正两端。立车车内孔至规定的尺寸2车以底面为基准，车左端进口的外径立车车平面到规定的厚度。3车车左端面4镗以右端平面为基准，镗外孔，保证距离镗床5车压紧泵体，车顶面出水口保证精度镗床6钳划十字对准线。划出水口法兰联接孔处的十字对准线。划左端进水口处的钻模十字对准线。划底面联接孔的加工线。划放水孔的加工线。7钻钻底面的孔达到精度要求钻床8磨打磨去毛刺磨床9试做2.5Mpa试水实验，时间不少于8分钟，保证没有漏水现象10检检验泵体是否合格4.4悬架的加工工序号工序名称工 序 内 容设备1车夹紧悬架，车端面至规定的精度。C630车外圆光到规定的精度车两孔及平面2车调头夹紧大外圆，车支架连接平面C6303钳划泵体连接孔的孔加工十字线；划悬架连接孔的加工十字线4钻钻以上各孔，达到精度要求钻床5钳打磨去毛刺。6检检验产品是否合格第五章泵的操作注意事项离心泵是否能够正确启动与停止，能否正常的运转，这是整个输送系统是否合格的重要标志。在使用离心泵时应该严格按照规则来正确的使用。1、在使用前，应当先检查一下泵内各个零部件之间的连接是否完好无损。检查一下润滑的情况，所使用的润滑剂是否充足、干净，假如润滑剂不能满足要求，则应该进行补充或更换。2、初次启动泵时我们应当检查电机的转向是否正确，假如电动机反转将会导致泵的各项性能达不到规定的要求，严重的会使叶轮出故障，甚至发生重大的意外。所以在确定离心泵前，我们应当非常认真仔细的检查转向是否正确。对离心泵进行试验时，不能让泵空转，这会让泵的各零部件之间产生巨大的摩擦，使泵因此而损坏。3、机械密封零部件应当清洗干净。假如输送的液体是容易结晶的物质，则更加应当注意，要提前检查一下发现结晶物质则立刻清洗掉它。如果重新更换了填料，则应当联系维修人员先进行调试校准，然后在使用。4、对于某些特殊的泵，在启动泵之前应当先提高一下泵的温度，因为这类泵是专门用在高温环境中的。各零部件都不适合在常温下运转，若不预先加热一下，将会造成泵的损坏。加热的速度也应当合适，这是因为泵内各零件的几何参数和性能不一样的缘故。如果加热的速度太快，一些零件就有可能因为温度上升的太快而先膨胀，导致零部件之间的配合出现问题，因此我们应当采用慢速平稳的方式进行加热。而对于在低温环境下工作的离心泵，则应当采取同样的方式。否则将会出现运行故障。5、在调节流量的过程中，不可以通过减小泵吸入管路中的阀门的宽度的方式来减小泵的流量，这样将会导致泵吸入口处的真空度降低，使泵产生汽蚀的现象，从而导致零部件的损坏。6、离心泵的输送介质如果是容易结晶的物质的话，则在停止泵后应当按时的进行清洗，防止液体在泵内结晶，从而损坏离心泵。如果长时间不用离心泵的话，那么应定期对泵进行检查，清理泵内的垃圾，以防止泵内部生锈，或发生变形。延长泵的使用寿命。第六章 毕业设计小结经过几个月的奋斗，终于完成了毕业设计，从最初的迷茫到最后完成时的喜悦，我获益良多，我设计的是一款离心泵，之前我对这类产品是比较陌生的，当我完成时，我已经学会了许多关于离心泵的知识，这对于我是一个不小的知识增长。特别感谢老师耐心指导和支持，同时还要感谢诸多同学的帮助。我切深的感悟到，不管遇到多大的困难，我们都应该努力坚持的去克服它，困难最终都是会被克服的。在此次的设计中，我也发现了自己许多的问题，很多知识我都还没有牢固的掌握，在这次设计完成后我才慢慢的学会掌握了，最后非常感谢杨老师的指导和同学的帮助。参考文献1离心泵的设计和应用陈国定机械工业出版社 1985年2泵设计标准汇编王胜志中国机械泵行业协会 1995年3公差与配合任国涛高等教育出版社 2002年4机械设计课程设计刘海明王德超主编西北工业大学出版社 1995年5月三版5机械设计课程设计指导书王伟伦李得志谢江海柴长景编王明章主编高等教育出版社 1996年8月第二版6机械加工工艺手册张国定主编机械工