轴向推力计算

700HLB-17型

立式斜流泵设计计算说明书

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2010年5月

目录

一、水力计算 (1)

1、水力模型换算 (1)

2、轴向推力计算 (3)

二、零件强度计算 (5)

1、轴的强度计算 (5)

2、筒体壁厚计算 (7)

3、调整盘的强度计算 (8)

4、联接卡环的强度计算 (8)

5、叶轮螺母的强度计算 (9)

6、键的强度计算 (10)

7、基础载荷计算 (11)

8、刚性联轴器联接螺栓计算 (11)

9、泵轴临界转速计算 (12)

一、水力计算

1、水力模型换算 1.1确定性能参数

根据要求， 700HLB-17型循环水泵设计参数为：

rpm n m H s m Q 980,17,95.03===转速扬程流量。

1.2选择水力模型

432.41617

95

.098065.365.34

34

3=⨯=

=

H Q n n s 根据432.416=s n ，选择ns420型泵为模型泵，rpm n m 1480=，％54.78max =m η，最高效率点处的102.386=s n 。 1.3相似工况点的确定

3

2323

43/23

448.30432.416148065.365.3m m m s m

m Q Q Q n

n H =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭

⎫ ⎝

⎛= 作等比转数曲线，其与ns420模型泵的Q H -曲线交于点M ，M 即为所求工况点。M 点的参数为：s l Q m /39.292=，m H m 427.13=，%0.78=m η。 1.4计算放大系数

6993.1980

148029239.095.033=⨯=⋅=n n Q Q m m Q λ 6993.1427

.1317

9801480===

m m

H H H n

n λ 实取7.1=λ。

1.5确定性能换算关系（6993.1按λ）

m m m m Q Q Q n n Q 2492.31480

9806993.133

=⨯==λ m m m m H H H n

n

H 2661.114809806993.12

2

=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭

⎫ ⎝

⎛⋅=λ

()()m m ηληη--=⎪

⎭

⎫

⎝⎛--=18994.011112

.0

1.6列表计算

η

ρ

QH Pa 81

.9=

2、轴向推力计算

水泵的轴向推力由两部分组成：转子部件总重量r W 和作用在叶轮上的轴向水推力

1F 。所有轴向力均由电机承受。

2.1计算转子部件重量r W

设叶轮重1W 、轴重2W 、联轴器部件重3W 、轴上其它零件重4W ，则

)(79025200470954321kg W W W W W r =+++=+++=

2.2计算轴向水推力1F

方法一（采用经验公式）：

叶轮型式为不设置平衡孔的半开式叶轮 轴向水推力1F 计算经验公式：

γπKH d r F 1112=（kgf ）

式中：

r 1——圆心在叶片进口边上，并与叶轮轮毂相切的圆心半径（0.136m ） d 1——上述切圆的直径（0.159m ） H 1——叶轮的扬程（17m ）

γ——海水的重度（按1030kg/m 3）

K ——轴向力系数，与比转数有关，其值查图（

《叶片泵设计手册）P334），15.1=K )(273610301715.1159.0136.021kgf F =⨯⨯⨯⨯⨯=π

从性能曲线中可知，最高扬程为m H 29max =，则最大轴向水推力kgf F 4667max 1= 方法二（《现代泵技术手册》）：

计算数据：

m Q 395.0=流量，m H 17=扬程，rpm n 980=转速，介质密度31030m kg =ρ

叶轮最大半径m R 27715.02=，叶轮后盖板半径m R h 22.02=， 叶轮轮毂半径m R h 0487.0=，叶轮进口最小半径m R h 05949.01=

水力效率9161.0980

95.0lg 0835.01lg 0835.0133=+=+=n Q h η 叶轮理论扬程)(56.189161

.017

m H H h

t ==

=

η 叶轮当量外径)(4977.029.4332.5542

22m D =+=

叶轮出口圆周速度)(54.2560

4977

.09806022s m D n u =⨯⨯==

ππ 叶轮势扬程)(97.1554.25256.1881.9156.1821222m u gH H H t t p =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 叶轮旋转角速度)(6.10260

9802602s rad n =⨯==

ππω ()

())(1440397.1581.9103022.027715.0222

2223N gH R R A p h =⨯⨯⨯⨯-=-=ππρ ()()⎥⎦

⎤⎢⎣⎡---=222222

2116h h p h

h

R R g H g R R A ωπρ ()()⎥⎦

⎤⎢⎣⎡-⨯-⨯⨯⨯⨯-=222

2

2

0487.022.081.9166.10297.1581.910300487.022.0π

)(18823N =

()()⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡-+-=h h h p h h R R R gH R R A 12112232πρ

()()⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡-+⨯⨯⨯⨯⨯-=05949.022.03205949.097.1581.9103005949.022.0π

)(13548N =

kgf N A A A F 2006)(196781354818823144032131==-+=-+=

综合方法一和方法二，取轴向水推力kgf F 27361= 最大轴向水推力kgf F 4667max 1= 2.3计算总轴向推力F

设计点轴向推力)(352679027361kgf W F F r =+=+=