700HLB-17设计计算说明书

700HLB-17型立式斜流泵设计计算说明书编制：校对：审核：2010年5月700HLB-17型泵设计计算书1目录一、水力计算.......................................................................................................11、水力模型换算.......................................................12、轴向推力计算.......................................................3二、零件强度计算...............................................................................................51、轴的强度计算.......................................................52、筒体壁厚计算.......................................................73、调整盘的强度计算...................................................84、联接卡环的强度计算.................................................85、叶轮螺母的强度计算.................................................96、键的强度计算......................................................107、基础载荷计算......................................................118、刚性联轴器联接螺栓计算............................................119、泵轴临界转速计算..................................................12700HLB-17型泵设计计算书1一、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：rpmnmHsmQ980,17,95.03转速扬程流量。1.2选择水力模型432.4161795.098065.365.34343HQnns根据432.416sn，选择ns420型泵为模型泵，rpmnm1480，％54.78maxm，最高效率点处的102.386sn。1.3相似工况点的确定3232343/23448.30432.416148065.365.3mmmsmmQQQnnH作等比转数曲线，其与ns420模型泵的QH曲线交于点M，M即为所求工况点。M点的参数为：slQm/39.292，mHm427.13，%0.78m。1.4计算放大系数6993.1980148029239.095.033nnQQmmQ6993.1427.13179801480mmHHHnn实取7.1。1.5确定性能换算关系（6993.1按）mmmmQQQnnQ2492.314809806993.133mmmmHHHnnH2661.114809806993.122700HLB-17型泵设计计算书2mm18994.011112.01.6列表计算）（smQm300.082930.104070.130920.176920.207400.23303）（smQ300.2690.3390.4250.5750.6740.757）（mHm22.1122.5821.8220.9119.5718.3117.26）（mH27.9928.5927.6326.4724.7823.1821.85）（%m040.1347.5856.8366.8272.3176.35）（%046.1552.8561.1770.1675.1078.73）（kWPa168.4179.1185.8205.2210.2212.3）（smQm30.249420.265280.278860.291600.303720.320830.33288）（smQ30.8100.8620.9060.9470.9871.0421.082）（mHm16.3815.2914.3913.4912.4610.728.83）（mH20.7419.3618.2217.0815.7813.5711.18）（%m77.4478.0378.5478.0577.0772.8966.34）（%79.7180.2480.7080.2579.3875.6269.73）（kWPa213.0210.1206.7203.7198.3188.9175.31.7绘制性能曲线QHPa81.900.290η(%)8070H(m)0.40.60.8N(kW)200102030300Q(m/s)1.060100ηNH3700HLB-17型泵设计计算书32、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rW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rW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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：KHdrF1112（kgf）式中：r1——圆心在叶片进口边上，并与叶轮轮毂相切的圆心半径（0.136m）d1——上述切圆的直径（0.159m）H1——叶轮的扬程（17m）γ——海水的重度（按1030kg/m3）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)(273610301715.1159.0136.021kgfF从性能曲线中可知，最高扬程为mH29max，则最大轴向水推力kgfF4667max1方法二（《现代泵技术手册》）：计算数据：smQ395.0流量，mH17扬程，rpmn980转速，介质密度31030mkg叶轮最大半径mR27715.02，叶轮后盖板半径mRh22.02，叶轮轮毂半径mRh0487.0，叶轮进口最小半径mRh05949.01700HLB-17型泵设计计算书4水力效率9161.098095.0lg0835.01lg0835.0133nQh叶轮理论扬程)(56.189161.017mHHht叶轮当量外径)(4977.029.4332.554222mD叶轮出口圆周速度)(54.25604977.09806022smDnu叶轮势扬程)(97.1554.25256.1881.9156.1821222mugHHHttp叶轮旋转角速度)(6.102609802602sradn)(1440397.1581.9103022.027715.02222223NgHRRAph2222222116hhphhRRgHgRRA222220487.022.081.9166.10297.1581.910300487.022.0)(18823NhhhphhRRRgHRRA1211223205949.022.03205949.097.1581.9103005949.022.0)(13548NkgfNAAAF2006)(196781354818823144032131综合方法一和方法二，取轴向水推力kgfF27361最大轴向水推力kgfF4667max12.3计算总轴向推力F设计点轴向推力)(352679027361kgfWFFr700HLB-17型泵设计计算书5最大轴向推力)(54577904667max1maxkgfWFFr二、零件强度计算1、轴的强度计算1.1最小轴径的选取1.1.1轴所受的最大扭矩T值计算公式：nPTe9549mN式中：eP——泵配套电机额定功率，kWPe250n——泵转速，min/980rncmkgmNT.24857)(243698025095491.1.2最小轴径mind的计算公式：3min][2.0Tdm式中：][——材料的许用切应力，轴材质为1Cr13，取)/(500][2cmkg)(29.65002.0248573mincmd实取最小轴径mmd2.74min（装叶轮处的砂轮越程槽）。1.2轴的强度校核轴受扭矩和轴向力作用，轴的强度校核需计算两个作用力的合成剪应力和转矩变动应力值，和的合成值在规定的范围内即可。1.2.1合成剪应力的计算公式：2322164421dTdF式中：FKF1N700HLB-17型泵设计计算书6F——泵轴向推力，)(53533545781.9NF1K——压力波动引起轴向推力的波动系数，一般取07.11KTKT2NT——轴所受最大转矩，mNT24362K——配带动力产生的转矩变化，对电动机04.12Kd——最小轴径，md0742.0min)(572805353307.1NF)(2533243604.1mNT)(27.320742.016253340742.0457280212322MPa1.2.2转矩变动应力的确定：对立式斜流泵，泵的转矩变动一般在正常运行时的10%以下，考虑一定余量，取变动应力为：25.0MPa则)(07.827.3225.0MPa0204060801001202040608010305070901103050701040Cr3545321316P合成剪应力τ转矩变动应力τ'τm(MPa)τw(MPa)NΦ4816MΦ64700HLB-17型泵设计计算书7以为横坐标、为纵坐标的点落在轴运行时应力使用界限范围以内（轴材为1Cr13钢），故轴的强度符合要求。1.3轴端部分强度校核N断面剪切应力：)(1.246.18.42cmdhSN)/(4.2261.24/5457/2maxcmkgfSFNNM圆环面挤压应力：)(1.14)8.44.6(4222cmSMjMMjcmkgfSF)/(0.3871.14/5457/2max（2/2300~195533450)2~7.1(3~2)2~7.1()2~7.1(][cmkgfsj）故轴端部分强度满足要求。2、筒体壁厚计算筒体壁厚t的简单计算法：CDPt][2mm式中：P——泵最高扬程时的压力，取最高扬程，MPaP29.0D——筒体内径，导叶体mmD9.608；铸造筒体mmD700][——材料的许用应力，对于铸铁件5b；筒体材质为HT250，取MPab200C——腐蚀余量，一般取mmC5~2对导叶体)(2.7~2.4)5~2(520029.60829.0mmt考虑铸造工艺要求，实取mmt15。700HLB-17型泵设计计算书8对铸造筒体)(5.7~5.