新KS型单级单吸离心泵的设计

无锡职业技术学院毕业设计1新KS型单级单吸离心泵的设计第一章引言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。新KS型单级单吸离心泵是在原有的KS型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。此次设计中以型号KS125-100-200作为数据依据。无锡职业技术学院毕业设计2第二章型号意义示例及名词解释2．1型号名称：KS125—100—200KS：符合国际标准的用语空调制冷等领域的单级单吸离心泵。125：泵吸入口直径（mm）。100：泵排出口的直径（mm）。200：叶轮名义直径(mm).2．2名词解释离心泵：通过利用离心力输水的水泵。单级单吸：单级是指一个叶轮，单吸是指只有一个进水口。在离心泵系列中还有双级双吸、双级单吸、单级双吸离心泵，至于叶轮和进水口的数量主要是通过考虑到离心泵的功率和性能参数来确定的，其中单级单吸离心泵是功率和性能最简单的一种。无锡职业技术学院毕业设计3第三章新KS型单级单吸离心泵的主要性能参数3.1流量Q(m3/h或m3/s)离心泵的流量即为离心泵的送液能力，是指单位时间内泵所输送的液体体积。泵的流量取决于泵的结构尺寸(主要为叶轮的直径与叶片的宽度)和转速等。操作时，泵实际所能输送的液体量还与管路阻力及所需压力有关。注意：因为泵安装在特定的管路上，所以管路的特性必然要影响流量的大小。3.2扬程H(m)离心泵的扬程又称为泵的压头，是指单体重量流体经泵所获得的能量。泵的扬程大小取决于泵的结构(如叶轮直径的大小，叶片的弯曲情况等、转速。目前对泵的压头尚不能从理论上作出精确的计算，一般用实验方法测定。泵的扬程可同实验测定，即在泵进口处装一真空表，出口处装一压力表，若不计两表截面上的动能差(即Δu2/2g=0)，不计两表截面间的能量损失(即∑f1-2=0)，则泵的扬程可用下式计算注意以下两点：(1)式中p2为泵出口处压力表的读数(Pa)；p1为泵进口处真空表的读数(负表压值，Pa)。(2)注意区分离心泵的扬程(压头)和升扬高度两个不同的概念。扬程是指单位重量流体经泵后获得的能量。在一管路系统中两截面间(包括泵)列出柏努利方程式并整理可得式中H为扬程，而升扬高度仅指Δz一项。3.3效率离心泵的效率η---反映泵对液体提供的有效能量与原动机提供给泵的能量（轴功率N）之比。离心泵的能量损失包括以下几项：3.3.1容积损失ηv各种泄漏、回流，使泵对这部分液体作了无用功，减少了泵的实际输送能量。ηv与泵结构及液体在泵进、出口处的压强差有关。无锡职业技术学院毕业设计43.3.2机械损失ηm由泵轴与轴承之间、泵轴与填料函之间以及叶轮盖板外表面与液体之间产生摩擦而引起的能量损失。其值一般为0.96—0.99。3.3.3水力损失ηh叶片间涡流造成的损失、液体入泵时的水力冲击损失、液体与泵壳、叶片间的摩擦损失之和。水力损失ηh与泵的结构、流量及液体的性质有关。离心泵的效率反映这三项能量损失的总和，故又称为总效率η，总效率为这三个效率的乘积，即：η=ηvηmηh这里ηv、ηm与流量Q无关。由水力损失图示（右图）可知：额定流量Qs（ηh=0.8--0.9）下hf最小，η最高。一般小型离心泵的效率为50%--70%,大型泵可高达90%。泵的效率值与泵的类型、大小、结构、制造精度和输送液体的性质有关。大型泵效率值高些，小型泵效率值低些。3.4轴功率N(W或kW)泵的轴功率即泵轴所需功率，其值可依泵的有效功率Ne和效率η计算，即泵的效率不是一个独立性能参数，它可以由别的性能参数例如流量、扬程和轴功率按公式计算求得。反之，已知流量、扬程和效率，也可求出轴功率。无锡职业技术学院毕业设计5第四章新KS型单级单吸离心泵的特性曲线泵的各个性能参数之间存在着一定的相互依赖变化关系，可以通过对泵进行试验，分别测得和算出参数值，并画成曲线来表示，这些曲线称为泵的特性曲线。每一台泵都有特定的特性曲线，由泵制造厂提供。通常在工厂给出的特性曲线上还标明推荐使用的性能区段，称为该泵的工作范围。泵的实际工作点由泵的曲线与泵的装置特性曲线的交点来确定。选择和使用泵，应使泵的工作点落在工作范围内，以保证运转经济性和安全。此外，同一台泵输送粘度不同的液体时，其特性曲线也会改变。通常，泵制造厂所给的特性曲线大多是指输送清洁冷水时的特性曲线。对于动力式泵，随着液体粘度增大，扬程和效率降低，轴功率增大，所以工业上有时将粘度大的液体加热使粘性变小，以提高输送效率。特性曲线指H～Q、N～Q及η～Q（也有含△h～Q或hs～Q的）等的关系曲线。***特性曲线图见附图（1）***特性曲线的共同特点：（1）H～Q：Q↑→H↓（2）N～Q：Q↑→N↑，Q=0，Nmin；（3）η～Q：先Q↑→η↑，达ηmin后Q↑→η↓，ηmax点——设计点。其下的H、Q（即Os）、N是最佳工况参数——标于铭牌上。选择泵时至少应使其在≥92%ηmax下工作。无锡职业技术学院毕业设计6第五章新KS型单级单吸离心泵工作原理离心其实是物体惯性的表现.比如雨伞上的水滴,当雨伞缓慢转动时,水滴会跟随雨伞转动,这是因为雨伞与水滴的摩擦力做为给水滴的向心力使然。但是如果雨伞转动加快,这个摩擦力不足以使水滴在做圆周运动,那么水滴将脱离雨伞向外缘运动.就象用一根绳子拉着石块做圆周运动,如果速度太快,绳子将会断开,石块将会飞出.这个就是所谓的离心。离心泵就是根据这个原理设计的.高速旋转的叶轮叶片带动水转动,将水甩出,从而达到输送的目的。离心泵有好多种.从使用上可以分为民用与工业用泵,从输送介质上可以分为清水泵、杂质泵、耐腐蚀泵等。单级单吸离心泵的主要过流部件有吸水室、叶轮和压水室。吸水室位于叶轮的进水口前面，起到把液体引向叶轮的作用；压水室主要有螺旋形压水室（蜗壳式）、导叶和空间导叶三种形式；叶轮是泵的最重要的工作元件，是过流部件的心脏，叶轮由盖板和中间的叶片组成。单级单吸离心泵工作前，先将泵内充满液体，然后启动离心泵，叶轮快速转动，叶轮的叶片驱使液体转动，液体转动时依靠惯性向叶轮外缘流去，同时叶轮从吸入室吸进液体，在这一过程中，叶轮中的液体绕流叶片，在绕流运动中液体作用一升力于叶片，反过来叶片以一个与此升力大小相等、方向相反的力作用于液体，这个力对液体做功，使液体得到能量而流出叶轮，这时液体的动能与压能均增大。启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。***工作原理图见附图（2）***无锡职业技术学院毕业设计7第六章新KS型单级单吸离心泵的主要部件单级单吸离心泵的基本构造是由七部分组成的，分别是：叶轮，泵体（即泵体和泵盖），泵轴，轴承，悬架，机械密封，填料函。两个主要部分构成：一是包括叶轮和泵轴的旋转部件；二是由泵壳、填料函和轴承组成的静止部件。6.1叶轮6.1.1叶轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。叶轮的作用是将原动机的机械能直接传给液体，以增加液体的静压能和动能(主要增加静压能)。叶轮室是泵的流部件的核心,泵通过叶轮对液体的作功，使其能量增加。叶轮按液体流出的方向分为三类：（1）径流式叶轮（离心式叶轮）液体是沿着与轴线垂直的方向流出叶轮。（2）斜流式叶轮（混流式叶轮）液体是沿着轴线倾斜的方向流出叶轮。（3）轴流式叶轮液体流动的方向与轴线平行的。叶轮按吸入的方式分为二类：（1）单吸叶轮（即叶轮从一侧吸入液体）。（2）双吸叶轮（即叶轮从两侧吸入液体）。叶轮按盖板形式分为三类：（1）封闭式叶轮。（2）敞开式叶轮。（3）半开式叶轮。其中封闭式叶轮应用很广泛，前述的单吸叶轮双吸叶轮均属于这种形式。***叶轮图见附图（3）***叶轮加工的工艺步骤：工序号工序名称工序内容车间设备1粗车夹住右端台阶外圆校正流道及修正内孔。金工C6140车左端止口平面以流道中心为基准到图纸尺寸。车左端止口（配泵体端）留光刀余量2mm。无锡职业技术学院毕业设计8车左端弧面光出即可。车孔平面深度达到图纸要求。2粗车夹住左端止口校正。金工C6140车右端止口（配泵盖端）留余量。车右端孔外台阶、内止口和锥孔留余量。车右侧弧面光出即可。车大外圆对图。3精车夹住左端外台阶，找正大外圆跳动允差0.05金工C6140右端面到总厚。车锥孔对图。车右侧内外止口及平面对图。R车出即可。4精车上锥度芯棒找正夹头处芯轴外圆跳动允差0.01。金工C6140车左侧止口到图纸尺寸。静平衡达到规定要求。5插插键槽对图。金工插床6钳钻孔及去毛刺。金工钻床7检检验。6.1.2固定叶轮的螺母的加工工艺步骤：工序号工序名称工序内容车间设备1车车大外圆Ø46；Ø34.6到图纸要求金工C6140圆球R11.5到图纸要求倒角钻攻M20*1.5螺纹，挖退刀槽无锡职业技术学院毕业设计92铣铣六角到图纸要求金工铣床3检检验6.2泵壳（即泵体和泵盖）6.2.1泵体作用是将叶轮封闭在一定的空间，以便由叶轮的作用吸入和压出液体。泵壳多做成蜗壳形，故又称蜗壳。由于流道截面积逐渐扩大，故从叶轮四周甩出的高速液体逐渐降低流速，使部分动能有效地转换为静压能。泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置。***泵体图见附图（4）***泵体加工的工艺步骤：工序号工序名称工序内容车间设备1车车右端平面和内止口。校正木耳边。金工立车车内孔及其内孔平面到图纸尺寸2车以止口为基准压紧车左端进水口外径金工立车车平面保证总厚对图。达到图纸要求。3钳划镗加工线4镗以右端止口平面为基准压紧，车底脚平面保证到中心距离金工镗床达到图纸要求。5镗转过1800压紧，车顶面出水口平面保证总高度与图纸相金工镗床符。车外圆平面对图。6钳划右端机盖联接孔钻模十字对准线。金工划顶端出水口法兰联接孔钻模十字对准线。划左端进水口法兰钻模十字对准线。划底脚联接孔钻加工线。无锡职业技术学院毕业设计10划放水孔钻加工线。7钻对图钻以上各孔锪平到图纸要求。金工钻床8钳打磨。金工9钳与泵盖同做2.4MPa水压试验，持续时间不少于5分钟，金工不得有漏水冒汗等现象。10检检验。6.2.2泵盖的加工工艺步骤：工序号工序名称工序内容车间设备1粗车粗车各部分留2MM余量2精车夹住右侧外圆校正左侧止口金工车床车大平面止口、止口台阶及其平面对图。车叶轮处内台阶、台阶平面到图纸尺寸