离心泵转子设计计算

轴的强度与刚度计算

1。0输入数据

1)设计流量Q1500(m3/h)

2)设计扬程H40(m)

3)设计转数n1450(r/min)

4)设计效率η0.85

5)介质温度T(℃)

6)介质粘度ν(m2/s)

7)介质密度ρ1000(kg/m3)

8)介质饱和蒸汽压Pv(kgf/cm2)

9)轴材料允许切应力τ55000000(N/m2)Pa

10)轴材料的屈服极限σs 6.37E+08(N/m2)Pa

11)轴材料的弯曲极限σb8.34E+08

12)轴材料的弯曲疲劳极限σ-1 3.55E+08(N/m2)Pa

13)轴材料的剪切疲劳极限τ-1 2.04E+08(N/m2)Pa

14)轴材料的弹性模量E2100000kg/cm2

15)弯矩单独作用时的有效应力集中系数kσ 1.69

16)扭矩单独作用时的有效应力集中系数kτ 1.61

17)弯矩单独作用时的绝对尺寸影响系数εσ0.73

18)扭矩单独作用时的绝对尺寸影响系数ετ0.78

19)弯矩单独作用时材料对应力循环

不对称性的敏感性系数ψσ0.1

20)扭矩单独作用时材料对应力循环

不对称性的敏感性系数ψτ0.05

21)轴表面质量系数β1

22)叶轮外径D20.4(m)

23)叶轮出口宽度B20.1(m)

24)叶轮动不平衡余量Gc 1.5(g)

25)叶轮重量Gy245(N)

26)轴重量Gz258(N)E:\LK30轴.SLDPRT

27)联轴器重GL20(N)

27)插入轴的三维及二维图已确定轴段各尺寸

） 3。0计算作用在轴上的载荷

3.1径向力

1）水力径向力

设计流量时与隔舌夹角195°

50%设计流量时与隔舌夹角135°

因隔舌角为60°，故：F sjx=Fsj*COS75°-1680.41设计流量时第三象限

Fsj*COS15°26511.8650%设计流量时第三象限

Fsjy=Fsj*SIN75°-6254.78设计流量时第三象限

Fsj*SIN15°7100.06150%设计流量时第三象限

2)叶轮不平衡量引起的径向力

F yp=1.12*9.8*10-9Gc*n2*D

/2

2

= 6.930176N

3)转子重量

叶轮G1=245N

悬臂轴G2=258N

3.2轴向力

这里我们认为轴向力为零

3.3扭矩

M=Mn

=1520.252N.m

全部加在Y方向上）

yp

-134.433N.m

2120.949N.m

-480.228N.m

588.1593N.m

498.6892N.m

2200.99N.m

-352.887N.m

5567.491N.m

-1260.6N.m

1543.918N.m

1309.059N.m

5777.598N.m

-470.515N.m

7423.322N.m

-1680.8N.m

2058.558N.m

1745.412N.m

7703.465N.m 444.3436N.m -7010.41N.m

1590.949N.m -1940.41N.m 1651.835N.m 7273.998N.m 107.3922N.m 469.4983N.m

3Cr13

5.1

a

σa=

M x ==

=2120.949

50%设计流量时

M y ==-480.782设计流量时=587.604950%设计流量时W= 3.01E-05σa=

16593879设计流量时73154670

50%设计流量时

5.2

弯曲应力幅常量：σm

σm=M c

==σm=18428.395.3

切应力幅变量：τa

τa=0.25τ=5962552

5.4

切应力幅常量：τm

τm=τ

=23850207

5.5求疲劳安全系数：n 1)

弯曲疲劳安全系数：n σ

n σ===2)

n τ=

=3)

n=

==4)所以所设计的轴是满足疲劳强度要求的。6。0临界转速计算

计算了轴的强度，还应计算轴的刚度，以确保转子的无摩擦及平稳运转。6.1计算轴的挠度1)

叶轮部位的荷重G1

G1==25kg

2)轴的自身荷重G2

G2=26.32653kg 3)

联轴器重G3

1

)(L G F y

sjy ⨯+y

G

G3=2.040816kg

3)平均惯性矩J

J=

=

4)y 1==

y 2==y 3==6.2nc=

=3285.2833613.811

L9L10

0.0430.07

0.080.075取不同的值）

成得曲线方程如下：

0206

.0

05+

-

s n