150S-50双吸离心泵水力及结构设计毕业论文

150S-50双吸离心泵水力及结构设计毕业论文目录摘要 (4)1 前言 (5)1.1 毕业设计主要容 (5)1.2 毕业设计预期目标 (5)1.3 设计的目的和意义 (5)1.4 设计的主要任务 (5)2 叶轮的水力设计 (6)2.1 泵在设计点的运行参数 (6)2.2泵主要设计参数和结构方案的确定 (6)2.3叶轮主要参数的选择和计算 (9)2.4 叶轮的绘型 (13)2.5叶片绘型 (20)2.6绘制叶片木模图 (24)2.7作叶片进、出口速度三角形 (25)3压水室的水力设计 (26)3.1压水室的作用及螺旋型压水室作用的原理 (26)3.2涡室的设计和计算 (28)4 吸入室的水力设计 (33)4.1吸入室的介绍及作用 (33)4.2半螺旋吸水室的计算 (33)5 结构设计 (37)5.1技术设计总图初定 (37)5.2主要零件的选择 (37)6泵轴的强度校核 (38)6.1近似计算转子部件的质量 (38)6.2计算叶轮径向力 (40)6.3计算轴套的质量 (40)6.4计算在各种载荷下轴所受到的力 (41)6.5计算叶轮不平衡质量所产生的离心力Fc (41)6.6强度校核 (42)7 结论 (43)总结与体会 (44)谢辞 (45)参考文献 (46)1.1 毕业设计主要容本次毕业设计为根据给定设计参数完成双吸离心泵150S-50水力及结构设计（主要包括叶轮、压水室、吸水室的水力设计计算），并完成双吸泵总装图的绘制。

该双吸泵在设计点运行参数如下：扬程50H m =，流量3160/Q m h =,转速min /2950r n =，效率79%η=。

必需空蚀余量() 5.5r NPSH m =；抽送介质为温度小于80°C 的清水或物理、化学性质类似于水的其他液体。

1.2 毕业设计预期目标完成毕业设计任务书要求的容，达到毕业设计的要求。

说明书不少于10000字，应包括目录、中文关键词、正文、参考文献。

完成叶轮、压水室水力设计图、吸水室水力设计图各一，泵装配图一。

完成3000字专业文献英译汉。

1.3 设计的目的和意义毕业设计是本科四年的最后一个教学环节，也是相当重要的一个环节。

它是为我们在将来做好工作奠定基础。

我们在毕业设计过程中将应用自己所学的知识，培养解决问题和分析问题的能力，使理论知识与实际问题联系起来。

这一过程不仅锻炼我们的创新能力，也要求我们了解并及时掌握本行业发展新动态、新方法和新理论。

1.4 设计的主要任务（1）叶轮水力设计，进行叶片绘型；（2）压水室水力设计，进行压水室绘型；（3）吸水室水力设计，进行吸水室绘型；（4）完成总装图的绘制；（5）轴的强度计算；（6）在指导教师指导下完成设计说明书及3000字专业文献英译汉。

2 叶轮的水力设计叶轮是离心泵的重要过流部件，水流在进入叶轮之前，其流动方向大体平行于叶轮轴心线，水流在叶轮中能量增加后，以大体垂直于叶轮轴心线的方向离开叶轮。

离心式叶轮通常由前盖板、后盖板，以及它们之间的叶片组成。

两相邻叶片和前后盖板的表面形成了若干个叶片流道，也就是水流流经叶轮的通道。

在给定了叶轮的设计参数及设计点的流量、扬程、转速之后，在设计叶轮时，首先要确定叶轮全部几何参数，它们指叶片数Z,叶轮半径2R ，出口宽度2b ，叶片出口安放角2β，叶片出口的排挤系数2ψ，以及叶轮吸入口直径0D 。

在确定这些几何参数时，常用的办法有三个：（1）相似换算法：选一个性能符合要求，比转速与待设计叶轮比转速相等的叶轮，将其放大或缩小。

（2）速度系数法：已有专家在大量统计基础上将优秀叶轮的上述几何参数写成泵的比转速函数，这些函数一般以曲线形式给出，设计时可以根据待设计泵的比转速，通过查曲线，确定待设计叶轮的几何参数。

这一方法的关键在于所用速度系数资料是否先进，如所用速度系数资料确能反映优秀叶轮的几何参数与比转速的关系，就能较快的设计出性能良好的叶轮。

此方法实质是一种广义相似计算。

（3）解析计算法：此方法创新性明显，所用数学理论基础较深，因此工作量大，设计周期较长，有时有风险。

目前，这一方法的发展趋势为确定一设计目标，如降低泵的某种损失或使得拖动电机功率最小等等，然后通过编程计算优化全部叶轮几何参数。

此次设计以第二种速度系数法来确定离心泵叶轮的全部几何参数，然后绘制并检查叶轮轴面投影图，再以方格网保角变换法绘型扭曲形叶片。

2.1 泵在设计点的运行参数双吸离心泵流量3160/Q m h =, 转速min /2950r n =，扬程50H m =, 效率79%η=,必需空蚀余量() 5.5r NPSH m =输送介质为温度小于80°C 的清水或物理、化学性质类似于水的其他液体。

2.2泵主要设计参数和结构方案的确定2.2.1确定泵的进出口直径（1）泵的吸入口直径：泵的吸入口直径由合理的进口流量确定，泵吸入口的流速一般为3m/s 左右，从制造方面考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵的体积，提高过流能力；而为提高泵的抗汽蚀性能，应减小吸入流速。

综合考虑：初定s m v s /3=则吸入口径0.137s D m === 考虑到泵进口法兰直径，圆整150s D mm = 反算进口流速24 2.51/s s Q v m s D π==与初选流速相差不大。

（2）泵排除口直径：对于低扬程泵，可取与吸入口径相同；对于高扬程泵，为减小泵的体积和排除管直径，可使排除口径小于吸入口径。

这次设计扬程H=50m ，故初选出口直径比吸入口直径小的标准值100d D mm =。

2.2.2泵转速的确定及电动机型号确定泵转速应考虑下面因素：（1）泵的转速越高，体积越小，重量越轻。

因此，应尽量选择高的转速。

（2）转速与比转速有关，而比转速与效率有关。

因此， 转速与比转速、效率综合起来考虑。

（3）确定转速应考虑原动机种类和转动装置。

通常优先选取电动机直接连接传动，由参考书[2]及泵给定转速min /2950r n =, 选取极对数P=2，同步转速为3000r/min 的异步电动机。

电动机带负载后的转速应小于同步转速，通常按2%的转差率确定电动机额定转速。

因为电动机的转速比额定转速低，所以电动机需要配一个增速装置，可选用变频调速器。

电动机传动方式：通过联轴器直接与泵轴连接传动。

（4）提高泵转速受汽蚀性能条件的限制。

2.2.3计算泵的比转速ns85s n ===计算得： s n =852.2.4汽蚀验算必需空蚀余量() 5.5r NPSH m =由[1]P 90表3—2查得C=780所以：汽蚀允许转速：33445.5n ===3345min)/(r 选定的转速min /2950r n =低于汽蚀允许转速3345/min n r =，满足要求。

2.2.5估算泵的效率、功率由于水力效率h η很难精确计算，以及给出了设计的总效率79%η=,所以先分别计算或估算机械效率m η，容积效率v η，最后由总效率η计算出水力效率。

（1） 机械效率（2）容积效率（3）水力效率考虑到采用提高泵的表面光洁度来减小圆盘摩擦损失以提高效率，因此可以在制造过程中对泵的表面质量进行控制。

(4)轴功率计算功率'1.227.5733.084N KN kw ==⨯=（工况变化系数K=1.1～1.2）由此确定选用Y200L2-2电动机,功率37KW,转速2950转/分,工作电压380V,工作电流69.8A,功率因数0.89。

7611007100%92%()100m s n η=-⨯=.2/31100%97%10.68v s n η-=⨯=+1609.8100050360027.57100010000.79QH N kw γη⨯⨯⨯===⨯h m v 100%88.5%ηηηη=⨯=2.3叶轮主要参数的选择和计算2.3.1泵的直径应按强度和刚度及临界转速条件确定因为扭矩是泵最主要的载荷。

开始设计时首先按扭矩确定泵轴的最小直径。

同时根据所设计泵的具体情况，考虑影响和临界转速的大概的因素。

可做粗略修改，并圆整取为标准值。

'33N33.084n 29509.55109.5510107.1N M N m =⨯=⨯⨯=⋅ 按钮矩计算轴径的公式为：0.025d m === 取联轴器处0.03d m =轮毂处轴径0.042b d m =（注：泵轴材料选用普通优质碳钢。

选[]5234310/N m τ=⨯）。

2.3.2叶轮进口直径0D 的确定叶轮进口直径0D 与进口速度有关，从前限制进口速度0v 一般不超过3～4m/s.认为进一步提高叶轮进口流速会降低泵的抗汽蚀性能和水力效率。

实践证明：泵在相应增加进口0v 很广的围运转时，能保持水力效率不变，所以如果所设计的泵对抗汽蚀性能要求不变，可以选较小的0D 以减小叶轮密封环的泄露量，以提高容积效率。

决定叶轮水力损失的是相对速度的大小和变化，所以应该考虑泵进口相对速度的影响，通常在叶轮流道中相对速度扩散的，即21w w >。

这样从减小进口相对撞击损失的流道中的扩散损失考虑。

都希望减小1w ，若假定1w 最小，可推出计算叶轮进口直径的公式 进口当量直径：4.40.086e D k m === （0k =4.0～5.0兼顾效率与汽蚀）轮毂直径：(1.2~1.4)0.042 1.40.0588h b d d m ==⨯=取60mm h d =所以叶轮进口直径：00.1048D m ===取0104D mm =2.3.3叶轮出口直径2D 的计算叶轮外径2D 和叶片出口角2β等出口几何参数，是影响泵扬程的最重要的因素。

另外，是影响泵扬程的有限叶片数修正系数也与2D 和2β及叶片数等参数有关。

可见影响扬程的几个参数之间有互为影响，因此，必须假定某些参数为定值的条件下，求解叶轮外径。

因为压水室的水力损失和叶轮出口的绝对速度的平方成正比。

为了减小压水室的水力损失，应当减小叶轮出口的绝对速度。

因此，在满足设计参数下使叶轮出口绝对速度最小作为确定2D 的出发点。

由此可推出2D 的计算公式为： 322/2nQ k D D = 1122D2859.35()9.35()10.14100100s n k --==⨯=210.140.199D D k m === 取2202D mm =2.3.4叶轮出口宽度2b 的计算和选择55662850.64()0.64()0.599100100s b n k ==⨯=取213b mm =2.3.5叶片数的选择叶片数对泵的扬程、效率、汽蚀性能都有一定的影响。

选择叶片数时，一方面考虑质量减少叶片的排挤和表面的摩擦；另一方面又要使叶轮流道有足够的长20.5590.011b b k m ===度，以保证液流的稳定性和叶片对液体的充分作用。