ZA80-200D型标准化工流程泵的设计.doc

1、 目 录摘要11前言21.1设计内容21.2设计大纲21.3毕业设计目的32离心泵叶轮水力设计32.1泵的主要参数及结构方案的确定32.2叶轮水力设计103压水室水力设计223.1蜗壳基本计算223.2画第断面233.3画IX，X断面233.4蜗室平面图画234其他零件设计与强度校核244.1法兰选取244.2键选取及强度校核254.3轴承的寿命计算255结论28总结与体会29谢辞30参考文献31摘要ZA80-200D型化工流程泵为为单级、卧式蜗壳泵。此化工流程泵为单吸径向叶轮，从轴向吸入，而从径向排出。它有着悠久的历史也因此体现了它技术的成熟，结构的完善性。ZA80-200D型标准化工泵是一

2、种中高比转速的离心泵。通过网上查找和调研得出结论，然后根据关醒凡老师的现代泵设计手册，结合自己得出的结论，完成此次的设计。根据查阅相关资料，采用平衡孔和平衡环配合使用的平衡方式进行轴向力的平衡。密封方式采用单端面机械密封的方式。此泵适合输送具有腐蚀性、有固体颗粒或者高低温的液体介质。关键词：化工流程泵、离心泵、密封方式AbstractZA-chemical Process Pumps are single-stage, horizontal radial part volute pump, pump for leg support. Single suction, radial impelle

3、r, axial suction, radial discharge. According to the conditions of use, the use of front and rear wear ring and balancing hydraulic balancing holes. Stuffing box with cooling or heating pipe joints. Shaft seal adopts packing seal, can be single or double-end mechanical seal, and is equipped with coo

4、ling, washing or sealing system. Suitable for handling neutral or aggressive, clean or of liquids containing solids, low temperature or high temperature, working pressure; operating media temperature.Key words: chemical process Pumps, Centrifugal Pumps, Seals 1前言1.1设计内容1.1.1设计参数扬程 H=30m流量 Q=70m3/h效率

5、 76%转速 n=2950r/min配套功率 P配=22kw必须汽蚀余量 NPSHr1 ，即： 11 （2）、冲角的选择215选择加，对汽蚀性能较有效，而对效率影响不大，理由是：加，使1增大 ，过流面积增大，排挤减小，所以 v1 和 w1减小。加，在设计工况下，将使背面脱流。而背面是低压侧，旋涡不易向高压、侧扩散，稳定、局部，对汽蚀影响不大。 相反，减小，将使工作面脱流。因为工作面是高压区，因此易向低压侧扩散，这样旋涡不稳定，对汽蚀影响大。加，能改善大Q下的工作条件。若泵常在大Q下运转，则应增大 。此处暂取3，以后随图可再调整。（3）、确定1的过程 确定叶片进口边位置，原则如下：进口边一般由圆

6、弧或直线构成；进口边和前盖板大致成90（除非在同一轴面）；前后盖板流线长度不要相差很悬殊叶片进口边适当向吸入口延伸，可减小D2，降低圆盘损失，增大叶片重叠度。对抗汽蚀和消除驼峰有利，但过大后进口堵塞严重，铸造困难。1的确定vu1由吸水室结构定。对于直锥形吸水室， vu10；对于螺旋形吸水室，按vur=const来定，该常数为：vm1由下式决定：F1是计算点处的过水断面面积，k1是计算点处排挤系数；此处为直锥形吸水室，vu10； 加冲角本次设计对三个进水边冲角各取4、3、2。由于此次设计根据严敬教授的计算软件YJ9.BAS，将相关数据代入软件便可得出相关的排挤系数以及进口安放角1。软件需求数据样

7、板如下：10 REM yj9.bas20 READ z, r1, thick, lmd, q, f, n, vu1, itv30 DATA 6,38.58,3,51.22,0.0194,4773.1,2950,0,0.967340 bt = 25: dtbt = 450 pai = 3.1415926#60 b1 = bt * pai / 180: lmd = lmd * pai / 180: dtbt = dtbt * pai / 18070 q = q * (10 9): vu1 = vu1 * 100080 psi = 1 - thick * z * SQR(1 + (1 / (TAN(

8、bt) * SIN(lmd) 2) / (2 * pai * r1)90 vm = (q / itv) / (f * psi)100 btliquid = ATN(vm / (r1 * 2 * pai * n / 60 - vu1)105 bterror = btliquid + dtbt110 IF ABS(bt - bterror) .000001# THEN GOTO 200 ELSE bt = bterror: GOTO 80200 PRINT Psi=; psi, Beta(degree)=; bt * 180 / pai210 END其中：Z-叶片数； r1进口边与三条流线交点到轴

9、中心的距离； thick叶片假设厚度； lmd过各交点的三条流线的切线分别与过各交点的进口边的切线的夹角； q流量； f过各交点的过水断面面积； n转速； Vu1圆周速度投影； Itv容积效率。输出结果如表3.3。表3.3进口边各点排挤系数以及进口安放角 2.2.5叶片进口速度计算1叶片进口圆周速度2叶片进口轴面液流过流断面面积 3叶片进口角以及进口轴面速度其中， ， ，2.2.6叶轮出口速度（1）.理论扬程以及面积Ht=H/h=30/0.87=34.48m（2）. 出口轴面速度（3）.出口圆周速度（4）. 出口圆周分速度（5）. 无穷叶片数出口圆周分速度 Ht=Ht(1+P)=34.48(1

10、+0.44)=49.65m 2.2.7作方格网叶片绘型时，我们应该让让出口安放角保持不变，而让其他地方角度变化有规律，具体绘型方法可以从端点作一直线，令它与横线之间的夹角等于，再作一条直线与0横轴相交的角度为，再在0横线上找前一个叶片末端的位置，计算出两个相邻叶片末端相隔的格数。绘制出来的方格网要求满足光滑连接，且三条流线大致要互相对称，不能有明显折痕弯曲，在确定进口边三条具有一定角度的直线以及出口一条直线之后，大致作出方格网以及三条流线的线型。绘制出方格网如图3.5。图3.5方格网型线的形状极为重要，不理想时坚决修改，必要时可以适当改变进口安放角、叶片进口位置、叶片包角、叶片出口边不布置在同

11、一轴面上等。2.2.8绘制轴面截线。方格网中有前盖板流线、中间流线、后盖板流线三条流线，这三条流线就是叶片表面的三条型线。用轴面去截这三条流线。在轴面投影图上将其分为对应的三个点用光滑曲线连接这三个点便是轴面截线。并将其绘制出如图3.5示。2.2.9叶片加厚本次叶片加厚用方格网保角变换法绘制，由于此次并未给定流面厚度以及真是厚度，则应计算出对应轴面截线的流面厚度、圆周厚度、以及轴面厚度。把算得的厚度，按照流线和轴面截线，点到轴面图中，光滑连接。本次设计中假设轴面截线为工作面，采用以轴面截线向后加厚的方法进行加厚。计算数据如表3.4，叶片加厚如图3.6。表3.4叶片加厚计算图3.6绘制轴面截线以

12、及叶片加厚2.2.10叶片剪裁图的绘制在不作轴面截线的情况下，根据方格网型线和轴面（方格网竖线）交点，对应轴面流线分点的半径，在平面图射线上画出各点，光滑连接，即是叶片型线，然后直接在平面图上加厚并标出型线径向坐标。叶片木模图绘制如图3.7。图3.7叶片木模图3压水室水力设计3.1蜗壳基本计算（1）基圆直径 取=174mm注：高和尺寸较小的泵取大值（2）蜗室进口宽度=+4emm 其中e=2mm为叶轮出口宽度 取 14mm （3）第断面面积（速度系数法） 其中，当=117时， 取=0.38（查资料）通过第8断面的流量和泵流量相差不大，取稍大的涡室面积并无坏处，因而可用泵总流量计算第8断面面积。

13、（4）其他断面面积 表4.1蜗壳各断面面积序号12345678F263527790105313161580184321063.2画第断面参考关系h/H=0.350.5，=1525进行画图。所画的断面面积等于按速度系数法计算的第断面面积。3.3画IX，X断面其他断面画在同一平面上，相当于各断面的轴面投影。各断面的面积应等于计算的面积，圆弧半径等各尺寸有规律变化。蜗室断面如图4.1示图4.1蜗壳第IX、X断面的绘制3.4蜗室平面图画根据所画的各断面轴面图中的高度H,在平面图上相应的射线上点出，然后光滑连接所得各点，得蜗室平面图上的螺旋线。涡室平面图如图4.2示。图4.2涡室平面图的绘制4其他零件设

14、计与强度校核4.1法兰选取图5.1法兰的尺寸示意图法兰采用标准直径、凸面法兰PN4.0MPa（40bar）以下单位：mm进口：D1=200, K1=160, N1=120, Y1=121, d1=132, C1=24, f1=4, f2=4, R1=6出口：D2=165, K2=125, N2=84, Y2=88, d2=99, C2=20, f1=4, f2=3, R2=5法兰与蜗壳一起铸造成型。4.2键选取及强度校核 所有键都采用普通平键的型式和尺寸（GB109679）（1）叶轮与轴处 轴径30mm采用单圆头普通平键（C型） bh=8mm7mm L=34mm 对于45号钢 对铸铁 根据调研

15、结果，满足强度要求。（2）联轴器与轴处轴径30mm采用圆头平键（A型） bh=10mm8mm L=45mm根据叶轮与轴处键的强度校核，推之此处一定满足强度要求。4.3轴承的寿命计算已知：Rm=44mm Rh=20mm R2=83mm L=408mm 势扬程Hp有：Hp=其中，则，轴向力A有： 则，径向力：（1）对于离心叶轮重量：304不锈钢，则，（2）对于轴自重：则，根据机械设计中对轴承寿命计算的示意，对本次总张图中两种轴承进行寿命计算。这两种轴承分别为6308、N408/P5。由公式：，其中球轴承取=3；对于滚子轴承=。查GB/283-94知额定负荷有对于6308的深沟球轴承：Cr=36.2

16、 KN Cor=23.5 KN对于圆柱滚子轴承N408：Cr=90.5 KN Cor=89.8 KN 由力矩平衡计算：均假设受力向下以圆柱滚子轴承为支点时：即，以深沟球轴承为支点时：即，综上：Rs=7.64N 向下 Ry=3.677N 向上下面进行轴承的寿命计算：对于深沟球轴承：根据机械设计中，查取X=0.56,Y=1.6; fp=1.2寿命对于圆柱滚子轴承：由于其不承受轴向载荷则，寿命5结论本次设计主要包括：叶轮的水力设计、压水室蜗壳及扩散管的设计、叶轮零件、以及泵装置的总装图的绘制。设计过程中进一步的加强了自己对泵原理的理解和其它零部件的强度校核以及对公差尺寸的了解。在本次设计中遇到了诸如

17、参数取值不确定、标准零部件的知识上的缺乏等困难，在此，在查阅相关标准件的方面，老师给了我很多相关标准件的参考资料。对于此次设计中相关知识的欠缺，在以后的学习工作中定当加以补充。总结与体会毕业设计做了将近一个学期，我学到了很多东西，也认识到了自身的许多不足，受益匪浅。这次毕业设计不仅为我们的大学生活划上了句号，也为我们重温大学四年中所学到的知识并综合运用这些知识提供了一个很好的实践机会。通过一学期的设计，我深刻的体会到书本上所学到的知识与实际生产有着很大的差距，我们对书本上的理论还没有完全的理解，更谈不上去实践了。这次设计即是一次对过去知识的温习，又是一次再学习的过程。在设计过程中，通过同学间相

18、互讨论，和指导老师的耐心讲解，使许多过去一知半解或是一窍不通的难题得以解决。毕业设计是大学中的一个十分重要的环节，它可以让我们重温大学四年中所学到的知识，可以让我们这些未接受过实践锻炼的学生得到一个锻炼的机会，从而使我们把所学到的知识融会贯通。在毕业设计中，我们不仅运用了专业知识进行专业设备的设计，并且，在材料的选择、使用、机械设备的形体设计、强度校核等方面，充分运用了大一到大三所学到的公共基础知识以及专业基础知识，还学到了源于实践，书本上无法学到的宝贵知识，从而，为以后我们走上工作岗位作好了充分的准备。谢辞在这次的毕业设计中，我的指导老师王桃老师、严敬教授以及小组其他几位老师给了我很大的帮助

19、，使得我可以保质保量的完成我的毕业设计。感谢学校给予我们这次宝贵的实践机会，在今后的学习工作中，我会将这些知识充分的运用到实际中，并不断的将其加以积累。参考文献1 关醒凡编 现代泵设计手册 北京：宇航出版社 19952 查森编 叶片泵原理与水力设计 镇江：江苏大学复印3 王之栎 王大康主编 机械设计综合课程设计 北京：机械工业出版社 20044 濮良贵 纪名刚主编 机械设计（第七版） 北京： 高等教育出版社 20015 张克危 主编 流体机械原理（上册） 北京：机械工业出版社 20016 中国有色工程设计研究总院编 成大先主编 机械设计手册轴及其联接（单行本）北京：化学工业出版社7 中国有色工程设计研究总院编 成大先主编 机械设计手册轴承（单行本）北京：化学工业出版社8 中国有色工程设计研究总院编 成大先主编 机械设计手册润滑与密封（单行本）北京：化学工业出版社9 甘永立主编 几何量公差与检测 上海：上海科学技术出版社10 吴宗泽主编 机械设计实用手册（第二版） 北京：化工工业出版社 2003 .忽略此处.29