机械专业毕业设计6shz-60直联式双吸离心泵的设计.docx

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1、太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书毕业生姓名：李恒威专业：机械设计制造及自动化学号：0405110056指导教师赵彤涌所属系（部）：机电系二八年五月太原理工大学阳泉学院毕业设计评阅书题目： 6SHZ-60直联式双吸离心泵的设计 机电系 系 机械设计制造及自动化 专业 姓名 李恒威 设计时间：200 年月日200 年月日 评阅意见：成绩： 指导教师：（签字） 职务： 200 年 月 日太原理工大学阳泉学院毕业设计答辩记录卡 系 专业 姓名答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 记录员： （签名）成 绩 评 定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答

2、辩组为70%。 专业答辩组组长：（签名） 200 年月III前 言毕业设计是对学生在毕业前所进行的一次综合能力的训练,是为给社会培养出合格的工程技术人员必须走过的重要环节。通过这次的毕业设计可以充分提高我们在以前所学的零散的理论知识的基础上结合起来综合的分析问题、解决问题的能力,这对我们上了岗位有很大的帮助。我们这次的设计任务是6SHZ60型的直联式双吸离心泵的基础的设计,是一次专题性的设计,虽然与四年所学知识有一定的偏距,但是为了能把这次的设计搞好,在赵老师的指导下,我们在设计前努力查阅有关资料,做了必要的准备,我们边设计边查阅资料,给设计奠定了一定的基础,这对我们的设计有很大的帮助。这次设

3、计集中于画图和水泵各部件的设计计算,我们先把指导老师所给的资料中的图纸吃透,独立分析问题,相互探讨并且解决问题,充分体现了我们独立解决问题的能力。我们应该从现在做起学好扎实的基础知识,不断丰富自己的专业知识和实际操作能力, 这次设计，赵老师对我们进行了精心的指导，阳泉市水泵厂给了大力的支持并提供了有关资料，在此表示感谢，由于我们能力有限，在设计中难免有错误和不足之处。在此，请各位老师给于评定并提出建议。目 录摘 要1Abstract2第一章 离心泵的工作原理3第二章 水泵的设计4一、泵汽蚀余量的计算方法4二、泵的基本参数的确定5（一）确定泵的进口直径5（二）确定泵的出口直径5（三）泵转速的确定

4、6（四）估算泵的效率7（五）轴功率和原动机功率7第三章 水泵轴的设计8一、轴按外伸梁设计8（一）扭矩的计算8（二）根据扭矩计算泵轴直径的初步计算8（三）画出轴的结构草图9（四）轴的强度计算9二、轴按悬臂梁设计13（一）扭矩的计算13（二）根据扭矩计算泵轴直径的初步计算13（三）画出轴的结构草图13（四）轴的强度计算14第四章 叶轮结构设计及主要尺寸计算17一、结构设计17二、叶轮结构型式的确定17三、叶轮轮毂直径的计算18四、叶轮进口直径的计算18五、叶轮外径的计算19六、叶轮出口宽度的计算19七、叶片数的计算和选择19八、精算叶轮外径（第一次）20九、精算叶轮外径（第二次）21十、叶轮出口速

5、度22十一、叶轮进口速度22第五章 压出室和吸入室的水力设计24一、压出室的水力设计24（一）涡形体的各断面面积24（二）舌角的计算25（三）涡室进口宽度26（四）基圆直径26二、吸入室的水力设计26（一）吸入室的作用26（二）吸入室的分类26第六章 水泵零件的强度计算27一、泵体强度计算27（一）壳体壁厚27（二）强度校核28二、泵体法兰强度计算29三、键的强度校核30（一）叶轮与轴相连处的键30（二）电动机轴与叶轮轴相连处的键31四、叶轮强度计算32（一）盖板强度计算32（二）叶片厚度计算33（三）轮毂强度计算33五、泵体连接螺栓的强度计算34（一）计算密封力34（二）计算螺栓欲紧力和总作

6、用力35（三）强度校核35六、泵出口法兰的强度校核37七、连接螺栓和连接法兰的强度校核38（一）连接螺栓的强度校核38（二）连接法兰的强度计算38第七章 泵的轴封设计计算39一、密封端面间液体压力分布规律40二、载荷系数和平衡系数41结 论42参考文献43Pumps outline44泵的概述53iii太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书摘 要泵是应用非常广泛的通用机械，可以说是液体流动之处，几乎都有泵在工作。而且，随着科学技术的发展，泵的应用领域正在迅速扩大，根据国家统计，泵的耗电量都约占全国总发电量的1/5,可见泵是当然的耗能大户。因而,提高泵技术水平对节约能耗具有重要意义。 6SHZ60型

7、水泵是清水泵,在设计问题上,从电机的选择计算、轴的选择计算、叶轮的尺寸以及水泵的外形尺寸的确定,基本上解决了泵的大体结构,在其它部件中,连接法兰、叶轮螺母等都是根据具体位置来计算设计的。传动中的轴、键、泵盖都要经过必需的校核,使它的强度和寿命达到设计要求。关键词:水泵 电机 设计AbstractPump is the most widely used general machinery,it can be said that any liquid flows,almost all of the pumps work,With the development of science and tec

8、hnology, pumping application areas are expanding rapidly,According to national statistics.Pump power consumption accounted for a fifth of the country,we can see that the pump is only natural consumption market.Pump technology will increase the level of energy conservation has a very important signif

9、icance.6SHZ-60 is a water pump,the design issues,from motor choices,the choices of axis,the size of impeller pumps dimensions identification,Largely determine the general structure pump. In other parts, the connecting flanges, Impeller nuts,etc.Are based on the specific location to calculate design.

10、The drive shaft,bond,Pumps are to be built after the necessary verification,so that their strength and life to the design requirements.Key word:Water pump;Electrical machinery;Design第一章 离心泵的工作原理泵是把原动机的机械能转换成液体能量的机器。泵用来增加液体的位能、压能、动能.原动机通过泵轴带动叶轮旋转,对液体做功,使其能量增加,从而使需要数量的液体,由吸水池经泵的过流部件输送到要求的高度或要求压力的地方。如下

11、图所示,是简单的离心泵装置。原动机带动叶轮旋转,将水从A处吸入泵内,排送到B处。泵中起主导作用的是叶轮,叶轮中的叶片强迫液体旋转,液体在离心力作用下向四周甩出。这种情况和转动的雨伞上的水滴向四周甩出去的道理一样。泵内的液体甩出去后,新的液体在大气压力下进入泵内,如此连续不断地从A处向B处供水。泵在开动前,应先灌满水。如不灌满水,叶轮只能带动空气旋转,因空气的单位体积的质量很小,产生的离心力甚小,无力把泵内和排水管路中的空气排出,不能在泵内造成一定的真空,水也就吸不上来。泵的底阀是为灌水用的,泵出口侧的调节阀是用来调节流量的。第二章 水泵的设计一、泵汽蚀余量的计算方法汽蚀余量对于泵的设计、试验和

12、使用都是十分重要的汽蚀基本参数。设计泵时根据对汽蚀性能的要求设计泵,如果用户给定了具体的使用条件,则设计泵的汽蚀余量必须小于按使用条件确定的装置汽蚀余量。欲提高泵的汽蚀性能,应尽量减小。泵试验时,通过汽蚀试验验证,这是确定唯一可靠的方法。它一方面可以验证泵是否达到设计的值。另一方面,考虑一个安全余量,得到许用汽蚀余量,作为用户确定几何安装高度的依据.可见,正确地理解和确定汽蚀余量是十分重要的。为了深入理解汽蚀的概念,应区分以下几种汽蚀余量：1.装置汽蚀余量又叫有效的汽蚀余量。是由吸入装置提供的,越大泵越不容易发生汽蚀。2.泵汽蚀余量又叫必需的汽蚀余量,是规定泵要达到的汽蚀性能参数, 越小,泵的

13、抗汽蚀性能越好。3.试验汽蚀余量,是汽蚀试验时算出的值, 试验汽蚀余量有任意多个,但对应泵性能下降一定值的试验汽蚀余量只有一个,称为临界汽蚀余量,用表示。4.许用汽蚀余量,这是确定泵使用条件(如安装高度)用的汽蚀余量,它应大于临界汽蚀余量,以保证泵运行时不发生汽蚀,通常取=或=+k, k是安全值。这些汽蚀余量有如下关系:泵汽蚀余量的计算: 式中: 托马汽蚀系数； 泵最高效率点下的泵单级扬程； 最高效率点下的泵汽蚀余量。根据【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】 查图4-7取=0.035所以二、泵的基本参数的确定 （确定泵的总体结构形式和进出口直径）（一）确定泵的进口直径泵进口直径也叫泵吸入

14、口径,是指泵吸入法兰处管的内径.吸入口径由合理的进口流速确定。泵的进口流速一般为3m/s左右，从制造经济行考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵体积，提高过流能力。从提高抗汽蚀性能考虑，应取较大的进口直径，以减小流速。常用的泵吸入口径，流量和流速的关系如图所示。对抗汽蚀性能要求高的泵，在吸入口径小于250mm时，可取吸入口径流速，在吸入口径大于250mm时，可取。选定吸入流速后，按下式确定,在该设计中，6SHZ-60为清水双吸离心泵。吸入口径（mm）40506580100150200250单级泵流速（m/s）1.3751.772.12.763.532.832.652.83流量（m3/h）6.251

15、2.52550100180300500注：此表取自【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】取吸入口流速，代入公式得：取泵的吸入口径为150mm。（二）确定泵的出口直径泵出口直径也叫泵排出口径，是指泵排出法兰处管的的内径。对于低扬程泵，排出口径可与吸入口径相同；对于高扬程泵，为减小泵的体积和排出管路直径，可取排出口径小于吸入口径，一般取 式中：泵的排出口径 泵的吸入口径根据该泵的特性，由于该泵的流量大，考虑排水管路的经济性取（三）泵转速的确定 确定泵转速应考虑以下因素：1.泵的转速越高，泵的体积越小，重量越轻，据此应选择尽量高的转速；2.转速和比转数有关，而比转数和效率有关，所以转速应该和比转

16、数结合起来确定；3.确定转速应考虑原动机的种类（电动机、内燃机、汽轮机等）和传动装置（皮带传动、齿轮传动、液力偶合器传动等）；4.转速增高，过流部件的磨损加快，机组的振动、噪声变大；5.提高泵的转速受到汽蚀条件的限制，从汽蚀比转数公式 式中： 泵的转速（r/min） 泵流量（m3/s）双吸泵取可知：转速和汽蚀基本参数及有确定的关系，如得不到满足，将发生汽蚀。对既定得泵汽蚀比转数值为定值，转速增加，流量增加，则增加，当该值大于装置汽蚀余量时，泵将发生汽蚀。选 ,，则 根据汽蚀要求，泵的转速应小于，而实际转速为（四）估算泵的效率1.水力效率 水力效率按下式计算式中：泵流量（m3/s）双吸泵取 泵的

17、转速（r/min）2.容积效率 容积效率可按下式计算该容积效率为只考虑叶轮前密封环的泄漏的值,对于有平衡孔、级间泄漏和平衡盘泄漏的情况,容积效率还要相应降低。则 3.机械效率泵的总效率 泵的理论扬程 泵的理论流量 （五）轴功率和原动机功率泵的轴功率原动机功率式中: 余量系数 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 表7-10取=1.1(原动机为电动机)传动效率 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 表7-11取(直联)所以选择55Kw的电动机可满足要求,查【机械零件手册吴宗泽主编】选择电动机的型号为Y250M-2第三章 水泵轴的设计直联式双吸离心泵6SHZ-60是将轴设计为空心轴和电机轴相联,泵无需底座,所

18、以直接用电动机支起泵来工作的,当电机轴和空心轴联成一体时,可看作是刚性连接,这时按一根轴来计算,但在其受力分析时,我们找不到电机的原始材料,为了保证这根轴符合要求,我们最后按外伸梁和悬臂梁两种方法分析计算,只有这样才能保证计算的准确度。一、轴按外伸梁设计（一）扭矩的计算式中: 扭矩()计算功率 取（二）根据扭矩计算泵轴直径的初步计算式中: 材料的许用切应力() 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 表7-12取值的大小决定轴的粗细,轴细可以节省材料,提高叶轮水力和汽蚀性能;轴粗能增强泵的刚度,提高运行可靠性.故泵轴的最小轴径取,泵轴的最大尺寸取（三）画出轴的结构草图 如图所示(由已知图纸改进)叶轮的

19、左边用螺母锁紧,右边用轴套定位,轴套内径取45mm,外径取60mm,轴经过处圆角统一取R=2mm(特殊要求除外).（四）轴的强度计算（1）叶轮所受径向力的计算()式中: 泵扬程 叶轮外径 包括盖板的叶轮出口宽度() 试验系数 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 图17-30取则 （2）叶轮所受径向不平衡离心力的计算(N)式中: 最大半径处的残余不平衡质量(g)取叶轮的最大半径() 则（3）水平总的受力: 垂直总的受力: （4）计算水平面支承反力（5）计算垂直面支承反力（6）计算水平面C和D处的弯矩(考虑到C和D处可能是危险截面)（7）计算垂直面C处和D处的弯矩（8）计算合成弯矩C点合成弯矩： D点

20、合成弯矩：（9）计算C和D处当量弯矩查【机械设计吴宗泽主编】表2-7 由插入法得 （10）校核轴的强度根据弯矩大小及轴的直径选定C和D两截面进行强度校核，由【机械设计吴宗泽主编】表2-5，当45钢，按表2-7用插值法得C截面当量弯曲应力：（因C截面有键槽，考虑对轴强度削弱影响，故d乘以0.95）D截面当量弯曲应力：因此：C和D两截面均安全（11）校核轴径在叶轮中心截面处：在电动机第一轴承处：在电动机中间截面处： 轴的截面形状是影响轴刚度的重要因素，当将实心轴改为外径为原直径的2倍的空心轴，并使空心轴的质量为原实心轴质量的2倍时，轴的强度提高到实心轴强度的6.5倍，刚度提高到实心轴刚度的13倍，

21、所以该空心轴符合要求。二、轴按悬臂梁设计（一）扭矩的计算式中: 扭矩()计算功率 取（二）根据扭矩计算泵轴直径的初步计算式中: 材料的许用切应力() 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 表7-12取值的大小决定轴的粗细,轴细可以节省材料,提高叶轮水力和汽蚀性能;轴粗能增强泵的刚度,提高运行可靠性.故泵轴的最小轴径取,泵轴的最大尺寸取（三）画出轴的结构草图 如图所示(由已知图纸改进)叶轮的左边用螺母锁紧,右边用轴套定位,轴套内径取45mm,外径取60mm,轴经过处圆角统一取R=2mm(特殊要求除外).（四）轴的强度计算（1）叶轮所受径向力的计算()式中: 泵扬程 叶轮外径 包括盖板的叶轮出口宽度()

22、 试验系数 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 图17-30取则 （2）叶轮所受径向不平衡离心力的计算(N)式中: 最大半径处的残余不平衡质量(g)取叶轮的最大半径() 则（3）水平总的受力: 垂直总的受力: （4）计算水平面支承反力： 计算垂直面支承反力：（5）计算水平面弯矩： 计算垂直面弯矩： （6）计算合成弯矩： （7）计算当量弯矩：查【机械设计吴宗泽主编】表2-7 由插入法得 叶轮中线截面处：电动机第一轴承处：（8）校核轴径叶轮中线截面处：电动机第一轴承处： 轴的截面形状是影响轴刚度的重要因素，当将实心轴改为外径为原直径的2倍的空心轴，并使空心轴的质量为原实心轴质量的2倍时，轴的强度提高到

23、实心轴强度的6.5倍，刚度提高到实心轴刚度的13倍，所以该空心轴符合要求。第四章 叶轮结构设计及主要尺寸计算一、结构设计（选料）叶轮是离心泵传递能量的主要部件，通过它把电能转换为液体的压力能和动能，因此，要求叶轮具有足够的机械强度和完好的叶片形状，在材料上，除了考虑介质腐蚀，磨损外，由于它是旋转部件，故还应考虑离心力作用下的强度。通常，用于叶轮的材料有铸铁，青铜铸件，不锈钢，铬钢等。当叶轮圆周速度超过30m/s，考虑铸铁强度不能承受这样大的离心力的作用，则需改用青铜作材料，由于本设计泵属于中小型泵，其圆周速度远小于30m/s，在考虑到材料来源的难易，铸造上的方便与否，同时考虑到泵的效率和抗汽蚀

24、性能的要求，故选灰口铸铁，虽然它的强度不高，但它的生产工艺简单，价格低廉，易于熔化，浇铸性能好，冷凝的收缩性小，而且，其切削性能好，便于加工，减振性好，可以减轻由于水力冲击造成的振动，而HT200又是在灰口铸铁中这些性能更为突出的，所以，本设计中叶轮的材料选用HT200作为原材料，热处理采用退火，许用应力为&25-35MPa二、叶轮结构型式的确定本设计选用闭式叶轮。闭式叶轮由前盖板，后盖板，叶片和轮毂组成，闭式叶轮多用于清水泵。叶轮主要尺寸的确定有三种方法：相似换算法、速度系数法、叶轮外径或叶片出口角的理论计算。叶轮采用速度系数法设计，速度系数法是建立在一系列相似泵基础上的设计，利用统计系数计

25、算过流部件的个部分尺寸。三、叶轮轮毂直径的计算叶轮轮毂直径必须保证轴孔在开键槽之后有一定的厚度，使轮毂具有足够的强度，通常，在满足轮毂结构强度的条件下，尽量减小，则有利于改善流动条件。取轴直径根据叶轮轮毂直径应取1.21.4倍的轴直径，根据设计要求，取叶轮所在的轴的直径为45，所以。取四、叶轮进口直径的计算因为有的叶轮有轮毂（穿轴叶轮），有的叶轮没有轮毂（悬臂式叶轮），为从研究问题中排除轮毂的影响，即考虑一般情况，引入叶轮进口当量直径的概念。以为直径的圆面积等于叶轮进口去掉轮毂的有效面积，即。按下式确定 式中：泵流量（m3/s）对双吸泵取；泵转速（）系数，根据统计资料选取主要考虑效率 兼顾效率

26、和汽蚀 主要考虑汽蚀 取五、叶轮外径的计算 取六、叶轮出口宽度的计算因为两个叶轮设计在一起，所以叶轮出口宽度七、叶片数的计算和选择叶片数对泵的扬程、效率、汽蚀性能都有一定的影响。选择叶片数，一方面考虑尽量减小叶片的排挤和表面的摩擦；另一方面又要使叶道有足够的长度，以保证液流的稳定性和叶片对液体的充分作用。叶轮叶片数：对于低比转数离心泵叶轮，则式中： 叶轮进口直径叶片进口直径叶轮外径叶片进口角 取叶片出口角 取低比转数叶轮取大值通常采用叶片数，取该叶轮叶片数为6八、精算叶轮外径（第一次）1.理论扬程2.修正系数3.有限叶片数修正系数根据经验有限叶片数修正系数，此处取4.无穷叶片数理论扬程5.叶片

27、出口排挤系数6.出口轴面速度7.出口圆周速度8.出口直径与假定不符，进行第二次计算，取九、精算叶轮外径（第二次）1.叶片出口排挤系数2.出口轴面速度3.出口圆周速度4.叶轮外径与假定值接近，不再进行计算。十、叶轮出口速度1.出口轴面速度（由上述计算得） 2. 出口圆周速度3. 出口圆周分速度4. 无穷叶片数出口圆周分速度十一、叶轮进口速度1.叶轮进口圆周速度进口分点半径为式中: 所分的流道数 从轴线侧算起欲求的流线序号如图所示,中间的流线序号为,所分的流道则:2.叶片进口轴面液流过水断面面积3.C流线处叶片进口角(假定) 4.校核由轴面投影图假设,与假设相近.第五章 压出室和吸入室的水力设计一

28、、压出室的水力设计压出室的作用在于：1.将叶片中流出的液体收集起来并送往下一级叶轮或管路系统。2.降低液体的流速，实现动能到压能的转化，并可减小液体流往下一级叶轮或管路系统的损失。3.消除液体流出叶轮后的旋转运动，以避免由于这种旋转运动带来的水力损失。本设计采用的压出室是蜗形体，即螺旋形涡室。（一）涡形体的各断面面积涡室断面面积对泵的性能影响很小，对同一叶轮，如果涡室断面面积过小，则流量-杨程曲线变陡，最高效率点向小流量方向移动，效率降低，如果涡室断面过大，则流量-杨程曲线比较平坦，最高效率点向大流量方向移动，效率也降低，但在数值上要比涡室面积过小时降低值要少。涡室断面面积的大小，由所选取的涡

29、室流速决定，涡室各断面面积内的平均速度相等且为：式中：速度系数 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 图8-10当 时，泵的扬程代入上式根据取涡室隔舌安放角，共分8个断面，通过最大断面8的流量为：8断面的面积为：其余各断面面积按下式计算：式中：断面包角各断面面积计算见下表断面12345678包角1560105150195240285330面积1427310513616719923（二）舌角的计算舌角是在涡室第8断面的0点（即涡室螺旋线的起始点）处，螺旋线的切线与基园切线间的夹角。式中：理论扬程叶轮出口圆周速度舌角（三）涡室进口宽度可以用叶轮出口宽度加叶轮前后盖板厚度，再按结构需要加必要的间隙即可，涡

30、室入口宽度对泵性能没有明显的影响，但取的微宽些可改善叶轮和涡室的对中性。一般取：式中：包括前后盖板的叶轮出口宽度叶轮外径实际绘型时（四）基圆直径 基圆直径不易太大，如果过大，叶轮与隔舌间隙就大，初增大泵的尺寸外，还将使泵的效率降低，但如果基园取得太小，在大流量工况时在泵舌处容易产生汽蚀，引起振动。取二、吸入室的水力设计（一）吸入室的作用吸入室是指泵的吸入法兰到叶轮入口前泵体的过流部分，吸入室的作用是将吸入管中的液体以最小的损失均匀地引向叶轮。吸入室中的水力损失要比压出室的水力损失小的多，因此，与压出室相比，吸入室的重要性要小的多，尽管如此，吸入室仍是水泵不可缺少的部件，它直接影响着叶轮的效率和

31、泵的汽蚀性能。（二）吸入室的分类吸入室有以下四类：直锥形吸入室、环形吸入室、半螺旋形吸入室、双吸泵螺旋形吸入室1.直锥形吸入室常用于单级悬臂式泵中，它能保证液流逐渐加速而均匀地进入叶轮。2.环形吸入室又叫同心吸入室，在接近入口处设有许多导向径，以防止液体在其中打转而产生预旋，常用于杂质泵和多级泵。3.半螺旋形吸入室主要用于单级泵中和水平式开式泵等,能保证在叶轮进口得到均匀的速度场。本次设计泵采用双吸泵螺旋形吸入室。这种结构的吸入室水力性能好，结构简单，制造方便，液体在双吸泵螺旋形吸入室内流动速度递增，使液体在叶轮进口能得到均匀的速度，液体在双吸泵螺旋形吸入室水力损失很小，汽蚀性能也比较好。第六

32、章 水泵零件的强度计算一、泵体强度计算（一）壳体壁厚因涡壳几何形状复杂,且受力不均,故难以精确计算,下面可以用来估计壁厚式中: 泵扬程(m)泵流量() 许用应力(Pa) (铸铁)当量壁厚,按下式计算则（二）强度校核用鲁吉斯方法进行校核,本方法假定最大应力发生在尺寸最大的轴面上,角度为处 1.轴面应力2.圆周应力3.径向应力 （符合条件）4.轴向变形二、泵体法兰强度计算泵体法兰中作用着三个力,如图所示 (一)由泵体内介质压力形成的力F,力F使法兰的结合分开,作用在距内壁处,其近似值认为等于式中：t把合螺栓间距（m）D泵体法兰内径P泵体内压力（二）结合密封力Q，力Q按直线分布，到aa截面终止。因此

33、，aa截面是紧密配合的截面。力Q作用在离法兰外边缘处，最危险的断面是过螺栓中心孔的断面。弯曲应力是：法兰厚度为：对铸铁三、键的强度校核（一）叶轮与轴相连处的键叶轮键尺寸：轴径：扭矩：工作面的挤压应力：aa断面的剪切应力：则该键符合要求。（二）电动机轴与叶轮轴相连处的键键尺寸：轴径：扭矩：工作面的挤压应力：aa断面的剪切应力：则该键符合要求。四、叶轮强度计算（一）盖板强度计算盖板中的应力主要由离心力造成的，半径越小的地方应力越大，叶轮简图如下：1.叶轮外径：2.材料密度：3.叶轮简图： 4.叶轮出口圆周速度的值按下式计算：式中：出口圆周速度系数 根据比转数查叶片泵设计手册图5-3得5.在和处的应

34、力近似用下式计算:6.按等强度设计盖板，盖板任意直径处的厚度按下式计算式中：材料密度（） 许用应力 对钢，对铸铁材料的屈服强度材料的抗拉强度该盖板符合要求（二）叶片厚度计算根据叶片工作面和背面的压力差，可近似得出下面计算叶片厚度的公式：式中：泵的扬程叶片数叶轮外径A系数，与比转数和材料有关，查【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】表19-9取A=3.1根据实际情况和铸造工艺要求取为合适。（三）轮毂强度计算1.热装叶轮轮毂和轴配合的选择对一般离心泵，叶轮和轴是间隙配合，但锅炉给水水泵等有时采用过盈配合，为了使轮毂和轴的配合不松动，运转时离心力产生的变形应小于轴与轮毂配合的最小公盈。离心力在轮

35、毂中产生的应力亦可用下式计算，即轴与轮毂的配合：孔 轴最大间隙：最小间隙：式中：轮毂平均直径材料的弹性模量2.轮毂强度计算轮毂中的应力为装配应力（有过盈时）和停泵后轮毂和轴心温差应力之和温差应力：安全系数：五、泵体连接螺栓的强度计算（一）计算密封力为了保证接缝的密封性,螺栓里力除了抵消工作力之外,还有一部分保证接缝的紧密结合,这部分力称为密封力或残余欲紧力。此力和接缝垫片性质有关，可以写成：式中：接缝处密封压力被密封介质压力垫片系数查【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】表19-12 取（纸垫）垫片的有效宽度：密封力：式中：泵接触的实际宽度密封面（垫片）的中径垫片有效宽度（二）计算螺栓欲紧

36、力和总作用力螺栓欲紧力: 总作用力式中：安全系数 取基本载荷系数 对金属垫片取对非金属垫片取（三）强度校核在装配条件下螺栓的强度计算1.螺栓上的力矩（扳手力矩）式中：螺栓外径螺栓数与螺母、垫圈表面状态有关，查【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】表19-13，取2.螺栓上的应力拉应力：扭矩： 切应力：折算应力：安全系数：式中：螺栓内径螺距螺栓中径螺栓摩擦系数，与螺纹表面状态有关，查【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】表19-14，取3.螺栓在工作条件下的强度计算拉应力：安全系数：4.校核垫片挤压强度许用挤压应力由【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】表19-12查取六、泵出口法兰

37、的强度校核法兰和短管的过度处是危险截面，如图所示：密封力: 介质力：欲紧力： 法兰和短管过度处截面的弯矩：弯曲应力：圆周应力： 折算应力：安全系数：出口法兰符合要求七、连接螺栓和连接法兰的强度校核（一）连接螺栓的强度校核1.螺栓所受的剪应力式中：水泵的重量M20螺栓的截面积许用的剪切应力水从出口到最高扬程的总量2.螺栓所受的挤压应力该螺栓符合要求（二）连接法兰的强度计算1.求法兰的内应力连接法兰的受力可简化为如下图所示 法 兰 连 接 受 力 简 图注：从理论上讲，该螺旋形压水室，由于叶轮周围压水室液体的速度和压力是均匀的轴对称的，液体从压水室隔舌到扩散段进口的流动中不断受到流出叶轮的液体的撞

38、击，不断增加压力，致使压水室内液体压力从隔舌开始微弱的变化，这是因为水泵长时间工作导致压水室内液流压力的轴对称被破坏了，所以会受到极小的径向力，由于径向力极小对法兰的强度破坏甚小，故在此忽略不计。设AC杆受拉，BC杆受压，由平衡条件得：2.求法兰所需的截面积由强度条件得：为了满足铸造工艺和加工的要求法兰的厚度取20mm3.校核法兰强度式中、都为法兰的横截面积法兰符合要求。第七章 泵的轴封设计计算正确地设计过流部件和选用材料是保证离心泵性能和寿命的重要条件。但是，如果离心泵其他零件不能正常工作，就是过流部件设计的再好，材料选用的再好，也不能保证泵的性能和寿命。经验表明，离心泵在运行时所产生的问题

39、大部分是材料选用问题，主要零部件的选择问题和制造精度问题。对耐磨蚀泵运行中的事故进行分析表明。纯属泵方面的问题仅占事故中的10.6，其他都属于选用问题，因此可见，正确地选用离心泵主要零部件是保证正常运行的重要条件。在泵的所有零部件中，在运转中最容易发生问题的是轴封部件，轴承润滑部件，和冷却部件，如果对这些部件选用不多，轻者离心泵不能工作或使离心泵烧毁，重者能引起严重的人身设备事故（如易燃、易爆、有毒液体由轴封部件漏出，引起火灾，爆炸和中毒事故）。另一方面，随着技术的发展，高温，高压，高速泵所占比重逐年增大。经验表明，泵的温度越高、压力越高、轴封、润滑和冷却问题也越显得重要。旋转的泵轴和固定的泵

40、体间的密封简称轴封。轴封的作用主要是防止高压液体从泵中漏出和防止空气进入泵内。尽管轴封在离心泵中所占的位置不大，但泵是否能正常运行，却和轴封密切有关。如果轴封选用不当，不但在运转中需要经常维修，漏损很多被输送的液体，而且可能由于漏出的易燃，易爆和有毒液体引起火灾，爆炸和中毒事故。后果不堪设想。因此，必须合理选用轴封结构才能保证离心泵安全运行。离心泵中常用的轴封结构有：有骨架的橡胶密封，填料密封，机械密封和浮动环密封。该泵的轴采用机械密封，密封选用152a型机械密封，此机械密封件为外装、外流、单端面、多弹簧结构，其弹簧被一特制聚四氟乙烯套所保护，动环靠由剖分式压紧环加紧的聚四氟乙烯波纹管传动，安装方便。一、密封端面间液体压力分布规律密封介质在液体的情况，端面摩擦副的最佳工作状态是半液体摩擦，液体处于全部接触面积中，并认为摩擦副间隙内液体流动的阻力沿径向不变。这样间隙内的压力按线性变化，压力分布为直角三角形。实际上间隙内部液体质点由于绕轴旋转作用有惯性力，当该力方向与液体流动方向相反时（内流式），其压力分布呈内凹形式；当惯性力方向与液体流动方向一致时（外流式），其压力分布呈外凸形式。液体的粘度对压力分布也有影响，低粘度液体（液态丙烷、丁烷、氨）压力分布是外凸的，高粘度液体（重润