离心泵课程设计

课程设计说明书题目:流体机械及工程课程设计院（部）：能源与动力工程学院专业班级：流体1002班学号：3100201079学生姓名：刘成强指导教师：赵斌娟起止日期：2014.1.7——2012.1.17-1-流体机械及工程课程设计设计任务书设计依据：流量Q：303m/h扬程H：18.5m转速n:2900r/min效率：68%任务要求：1.用速度系数法进行离心泵叶轮的水力设计。2.绘制叶轮的木模图和零件图，压出室水力设计图。3.写课程设计说明书4.完成AutoCAD出图目录-2-第一章结构方案的确定……………………………………………………………51.1确定比转数…………………………………………………………………31.2确定泵进、出口直径………………………………………………………31.3泵进出口流速………………………………………………………………31.4确定效率和功率……………………………………………………………41.5电动机的选择轴径的确定…………………………………………………4第二章叶轮的水力设计…………………………………………………………52.1叶轮进口直径D0的确定……………………………………………………52.2叶轮出口直径D2的确定……………………………………………………62.3确定叶片出口宽度2b………………………………………………………62.4确定叶片出口安放角2…………………………………………………62.5确定叶片数Z………………………………………………………………62.6精算叶轮外径D2……………………………………………………………62.7叶轮出口速度………………………………………………………………82.8确定叶片入口处绝对速度1V和圆周速度1u………………………………9第三章画叶轮木模图与零件图……………………………………………………93.1叶轮的轴面投影图…………………………………………………………93.2绘制中间流线………………………………………………………………113.3流线分点（作图分点法）…………………………………………………113.4确定进口角1………………………………………………………………133.5作方格网……………………………………………………………………143.6绘制木模图………………………………………………………………15第四章压水室的设计……………………………………………………………174.1基圆直径3D的确定………………………………………………………174.2压水室的进口宽度………………………………………………………174.3隔舌安放角0……………………………………………………………174.4隔舌的螺旋角0…………………………………………………………174.5断面面积F…………………………………………………………………174.6当量扩散角…………………………………………………………………184.7各断面形状的确定…………………………………………………………184.8压出室的绘制………………………………………………………………201.各断面平面图…………………………………………………………202.蜗室平面图画…………………………………………………………203.扩散管截线图…………………………………………………………21结束语…………………………………………………………………………17参考文献…………………………………………………………………………18第一章结构方案确定-3-1.1确定比转数计算泵的比转数ns，确定泵的结构方案。公式为4/365.3HQnns式中Q——单吸叶轮泵的流量，m3/sH——单级叶轮泵的扬程，m。则：435.18360030290065.3sn=108.31.2确定泵进、出口直径泵的进出口直径。吸入口直径Ds由进口流速sv(经济流速)决定，ssvQD4由于空化要求较高，应取较大的进口直径，以减小流速。初选sv2—3.5m/s试选2svm/s则=72.8mm按标准取sD70mm而出口直径dD按经验公式dD＝（0.7～1.0）Ds确定。对于低扬程泵，取泵出口直径，则取dDsD=50mm1.3泵进出口流速泵进口速度VsVs=sDQ24=07.0214,33600/304=2.17m/s泵出口速度Vd21415.33600/304sD-4-Vd=dDQ24=05.0214,33600/304=4.25m/s1.4确定效率和功率1）水力效率：3nlg0835.01Qh329003600/30lg0835.01=0.852）容积效率：32-68.011svn=32-3.10868.011=0.971.5电动机的选择轴径的确定轴功率：1000QHPa=68.0360010005.18308,9103=12kw查表7-10选用电动机k=1.2则电机功率acKPP=1.245=17kw泵轴的直径应按其承受的外载荷（拉、压、弯、扭）和刚度及临界转速条件确定。因为扭矩是泵轴最主要的载荷，所以在开始设计时，可按扭矩确定泵轴的最小直径（通常是联轴器处的轴径）。扭矩nPMcn9550nP2.19550=1450179550=56Nm泵轴选用取[]=550*105Pa,材料为313Cr。错误!未找到引用源。最小轴径：mind32.0nM=35104502.056=18.4mm标准直径：-5-10，15，20，25，40，50，65，80，100，125，150，200，250，300，400采用标准化轴径取d=20mm轴的结构设计考虑轴上零件的固定和定位，以及装配顺序，选用下图装配方案：图1-3轴上零件装备图第二章水力设计（速度系数法）2.1叶轮进口直径D0的确定兼顾汽蚀与效率取0.4k0进口当量直径300nQDk=4×329003600/30=60mm单级单吸式取dh=02h20jdDDmm602.2叶轮出口直径D2的确定100k5.026.935.9nsD1003.1085.06.935.9=13.446～13.806由于比转速小于60，2DK要乘修正系数K,取K=1.07322nQKDkD329003600/3007.12DK=127mm2.3确定叶片出口宽度2b-6-100k657.064.02bns10035.48657.064.0=0.3094～0.3384322bnQkb329003600/303384.03094.0=12mmD2=127mmb2=12mm2.4确定叶片出口安放角2一般取30~202这里取3022.5确定叶片数Z才sn30-4545-6060-120120-300Z8-107-86-74-6取Z=72sin5,6Z121212DDDD=6.7取Z=72.6精算叶轮外径D2对于D2的精算，过程如下：由11221uutvuvugH；2222tgmuvuv得：112222222tg2tgutmmvugHvvu；nuD/6022注意：精算时，一般先选择β2，然后确定D2。计算Ht∞时，要用到滑移系数，而此时D2尚未知，故要迭代此处取β2＝30°，D2=127mm进行迭代精算如下：有限叶片数理论扬程修正系数：22RPZS；-7-式中：静矩22212RRS；经验系数；无穷叶片数理论扬程：1ttHPH叶片出口排挤系数：22222)sin(11ctgDZk第一次精算1.理论扬程tHtH=H/=30/0.85=35.3m2.修正系数2(1)60=1.053.静矩S22212RRS=0.0017m4.有限叶片数修正系数P22RPZS=0.3655.无穷叶片数理论扬程tH(1)ttHPH=48.18m6.叶片出口排挤系数k222222)sin(11ctgDZk824.0)90sin30(1127.0005.0712ctg7.出口轴面速度2m-8-222sin12ctgSU9415.01222DZSUVmbDvQ2222=3.11m/s8.出口圆周速度2u=24.12m/s9.叶轮外径2DnDu2260=159mm第二次精算S=0.00172=0.86HT=48.18mvm2=2/su2=23.54m/smmD1552两次精算误差小于2%，取mmD15522.7叶轮出口速度1.出口轴面速度2mvm2=1.90m/s2.出口圆周速度2u-9-u2=23.54m/s3.出口圆周分速度2uvvu2=2ugHt=14.71m/s4.无穷叶片数出口圆周分速度2uvvu2=2ugHt=20.06m/s2.8确定叶片入口处绝对速度1V和圆周速度1ummDkDj586.57728.011查图7-995.0uk165.01km11.02kmghkm211v=0.165×2281.92=3.428m/s11'1VDQb=428.3058.03600/31=14mm6011nDu=601450058.0=4.403m/s第三章画叶轮木模图与零件图3.1叶轮的轴面投影图叶轮各部的尺寸22JDDb、、确定之后，画叶轮轴面投影图。画图时，参考相近比转速、性能良好的叶轮图作为参考。（关醒凡编《现代泵技术手册》第二十-10-三章泵性能（几何）和水力模型）轴面投影图形状力求光滑通畅。轴面投影图如下图所示。绘制好轴面投影图后，检查流道的过水断面变化情况。过流断面面积F2cFRb其中：cR———轴面液流过流断面形成线重心的半径b———轴面液流过流断面形成线的长度各流道面积计算，叶轮流道面积检查图如下：要求该曲线有平滑的变化规律，否则必须修改轴面投影图，直到符合为止。3.2绘制中间流线-11-在轴面液流过流断面形成线上取一点，而后计算此点两边的面积，面积相等则此点即中间流线上的—点；如面积不相等，则将此点向面积大的一面移动，再检查两边面积是否相等，进行修改，直到两面积相等为止，即得到流线所经过的点。3.3流线分点（作图分点法）在轴面投影图旁，画两条夹角等于△θ的射线（△θ=3°~5°）。本设计中△θ=5°。从出口开始，沿轴面流线试取△S，若△S中点半径对应的两条射线间的弧长△u,与试取的△S相等，则分点正确。如果不等，另取△S，直到△S=△u。根据上述方法将前后盖板流线及中间流线分点。分点情况如下：-12-3.4确定进口角1叶片进口处的速度601i1nDui-13-iivimFvQ11其中：90sin1112111iZctgDIIiFi1为过i点的过水断面面积叶片进口液流角uvaamarc111tana’进而得到叶片进口安放角'11采用编程迭代的方法计算。先假定一个i1，带入上式计算出1，再用反算i1，观察计算值与假定值是否相等，相等则计算正确。数据如下图;3.5作方格网叶片绘型时，要求叶片在出口出能有一段叶片安放角保持不变，而其他部分角度变化应尽量均匀型线的形状极为重要，不理想时坚决修改，必要时可以适当-14-改变进口安放角、叶片进口位置、叶片包角、叶片出口边不布置在同一轴面上等，重新绘制。叶片加厚数据3.6绘制木模图画出具有轴面截线并已加了厚度的轴面投影图.在叶轮的轴面截线图上，作垂直于叶轮轴心线的直线，这些直线实质上就是一些垂直于叶轮轴心线的平面，通常称为割面或等高面，它们与叶片的交线就是叶片的模型截线。直线是等距离的，但亦可不等，视设计需要而定，叶片扭曲较大处，距离可取小一些.根据D、d画叶轮平面图，并作出与轴面投影图上轴面截线相对应轴向截面.在平面