摘 要
离心泵采用了多项水力设计及工艺方法的发明专利和实用新型专利而研制开发的高新技术系列产品。它广泛用于空调、制冷、冰蓄冷、自来水厂、消防、环保、高层供水和城乡排水等领域，一般输送85摄氏度以下清水或物理化学性质类似清水的液体。通过变换泵的结构及材质可输送高温及腐蚀性介质，可用与化工、冶金等行业。本系列产品产品具有高效率、高性能、高耐压、高可靠性和安装维修方便等特点，其结构参数符合国际标准产品相互替代，承压能力为1.6MPa级，诸项技术经济指标达到国外同类产品先进水平，属于国际接轨的换代产品。本文设计了一台用于输送固液两相流体的离心泵。本文的设计重点和难点是离心泵特有的是传动方案设计以及叶轮的设计。因此，叶轮设计是以何希杰和劳学苏提出的离心泵叶轮叶片工作面和负压面空间曲线方程为依据进行的设计，叶轮叶片型线为对数线。根据设计参数和工作条件的要求，在设计上采用固液两相流理论对叶轮、背叶片、压出室等泵过流部件进行水力设计。说明书从离心泵的结构设计开始，分别进行了叶轮的设计与绘形、压水室及吸水室的设计、轴的校核、主要通用零部件的选择、传动部分设计和离心泵主要零部件的强度计算。
关键词 固液两相流 离心泵 叶轮 零部件校核 传动部分
Abstract
Centrifugal pumps have been developed by many hydraulic design and inventions and utility models. It is widely used in air conditioning, refrigeration, ice storage, water works, fire protection, environmental protection, high water supply and urban and rural drainage and other fields. It generally conveyed a liquid with water or physical and chemical properties similar to clean water below 85 degrees Celsius. By changing the structure and material of the pump, it can transport high temperature and corrosive medium, and it can be used in chemical, metallurgical and other industries. This series of products have the characteristics of high efficiency, high performance, high pressure resistance, high reliability and convenient installation and maintenance. Its structural parameters conform to the international standard product substitution, the pressure bearing capacity is 1.6MPa grade, and the technical and economic indexes reach the advanced level of the foreign products of the same kind in foreign countries. A centrifugal pump for solid liquid two phase flow is designed in this paper. The key and difficult point of the design is the design of centrifugal pump and the design of impeller. Therefore, the design of the impeller is based on the blade surface of the centrifugal pump impeller and the space curve equation of the negative pressure surface proposed by He Xijie and Lao Xue su. The blade profile of the impeller is a logarithmic line. According to the requirements of the design parameters and working conditions, the theory of solid-liquid two phase flow is used to design the hydraulic design of the impeller, the back blade, the pressure outlet and so on. The specification begins with the structure design of the centrifugal pump. The design and drawing of the impeller, the design of the water pressure chamber and the water absorption chamber, the check of the shaft, the selection of the main parts and parts, the design of the transmission part and the strength calculation of the main parts of the centrifugal pump are carried out respectively.
Key words solid liquid two-phase flow centrifugal pump impeller parts checking and transmission part.
目录
第一章 绪论 2
1.1离心泵概述 2
1.2离心泵主要零部件及结构形式 3
第二章 总体方案的确定 4
2.1 设计参数 4
2.2 方案的确定 4
2.3原动机的选择 5
2.4水力设计 6
第三章 叶轮的设计 7
3.1 概述 7
3.2 叶轮主要参数的确定 7
3.3 背叶片的设计 18
第四章 压水室及吸水室的设计 18
4.1压水室的用途及分类 18
4.2压水室的设计 19
4.3 吸水室的设计 21
第五章 轴向力及其平衡 21
5.1 产生轴向力的主要原因 21
5.2 轴向力的计算 22
5.3 轴向力的平衡方法 22
第6章 主要通用零部件的选择 23
6.1 正确选用主要通用零部件的重要性 23
6.2 轴封结构的选择 23
6.3 轴承部件的选择 25
第7章 V型带的传动设计 26
7.1 主要特点及应用 26
7.2 带型的选择 26
第8章 离心泵主要零部件的强度计算 29
8.1泵体的强度计算 29
8.2 泵轴的校核 30
8.3 轴承的校核 32
第九章 结论 34
参考文献 35
致 谢 36
第一章 绪论
1.1离心泵概述
泵是把原动机的机械能转换为抽送液体能量的机器。一般，原动机通过泵轴带动叶轮旋转，对液体做功使其能量增加，从而使要求数量的液体从吸入口通过泵的过流部分，输送到要求的高度或要求有压力的地方。
泵是世界上最早发明的机器之一。现今世界上泵产品产量仅次于电机，所消耗的电量大约为总发电量的四分之一。泵的种类甚多，应用极为广泛。除农田灌溉、城市和工业给排水、热电厂、石油炼厂、石油矿厂、输油管线、化工厂、钢铁厂、采矿、造船等部门外，目前泵在原子能发电、舰艇的喷水推进、火箭的燃料供给等方面亦得到重要应用。另外，还可以用泵来对固体如煤、鱼等进行长距离水力输送。泵抽送的介质除水外，有油、酸、碱浆料……一直到超低温的液态气体和高温熔融金属。可以说，凡是要让液体流动的地方，就有泵在工作。泵在国民经济中起着十分重要的作用。
利用离心力输水的想法最早出现在列奥纳多达芬奇所作的草图中。1689年，法国物理学家帕潘发明了四叶片叶轮的蜗壳离心泵。但更接近于现代离心泵的，则是1818年在美国出现的具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的所谓马萨诸塞泵。1851～1875年，带有导叶的多级离心泵相继被发明，使得发展高扬程离心泵成为可能。
尽管早在1754年，瑞士数学家欧拉就提出了叶轮式水力机械的基本方程式，奠定了离心泵设计的理论基础，但直到19世纪末，高速电动机的发明使离心泵获得理想动力源之后，它的优越性才得以充分发挥。在英国的雷诺和德国的普夫莱德雷尔等许多学者的理论研究和实践的基础上，离心泵的效率大大提高，它的性能范围和使用领域也日益扩大，已成为现代应用最广、产量最大的泵。
离心泵的应用是很广泛的，在国民经济的许多部门要用到它。在给水系统中几乎是不可缺少的一种设备，如若把自来水管网当作人身的血管系统，那么离心泵就是压送血液的心脏。
离心泵是在原有的单级单吸离心泵的基础上进行的一种改进，现市面上大多的离心泵，在安装叶轮时，是采用的泵轴的锥度进行定位的，这样的定位，对于轴的加工精度要求很高，在一般的小型加工单位很难达到这样的精度等级，所以通过把锥度轴变为直轴的方法来避免因为加工精度不高而导致的安装不便的弊端，同时在叶轮安装时通过加轴套的方法进行定位，这样的改进在提高轴强度的同时，加工也方便了，且其他部件的制作模具的改动也很少，生产成本也没有增加。
根据科学技术的发展，泵输送固态物质的应用领域日益扩大，如污水污物、泥浆、纸浆、灰渣矿石、粮食淀粉、甜菜水果、鱼虾贝壳等不胜枚举。据文献介绍，如今已成功地从5000米深的海底用泵向陆地输送猛矿石。对输送这类物质的泵，有两个主要要求：一是无堵塞，二是耐磨损。耐磨损主要与材料有关，无堵塞主要取决于叶轮的结构形式。目前作为无堵塞泵叶轮的结构形式有：1.开式或半开式叶轮；2.旋流式叶轮；3.单（双）流道式叶轮；4.离心叶轮。
离心泵是典型的无堵塞离心泵。世界上第一台离心泵是用来输送鱼类，随后用来输送固液两相流体，可以用来排雨水和输送高黏度液体。为防止故态物质堵塞，使之顺利的流出，开式叶轮中有一片或两片扭曲的形叶片，在锥形的轮毂体上由吸入口沿轴延长，叶片的半径逐渐增大，形成形流道。壳体由吸入盖和涡壳两部分组成。吸入盖部分的叶轮，产生推进作用，涡壳部分的叶轮像一般的离心泵产生离心作用，叶片进口的锐角部分将杂物导向轴心附近，再利用作用使之沿轴线推进。这种泵是容积泵和离心泵的组合，故称为离心泵。
