2087D型150-100X10多级泵设计(含全套毕业说明书和机械CAD图纸)分析.docx

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摘  要

本次毕业设计是关于D150-100X10多级泵的设计。

多级泵是输送能力最大的连续输送机械之一。

其结构简单、运行平稳、运转可靠、能耗低、对环境污染小、便于集中控制和实现自动化、管理维护方便，在连续装载条件下可实现连续运输。

首先对多级泵作了简单的概述；接着分析了多级泵的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的多级泵各主要零部件进行了校核多级泵采用计算机设计和优化处理。

目前，多级泵正朝着长距离，低消耗，微小的方向发展，从而可以提高泵使用寿命和降低机组噪音，近年来出现的医学多级泵就是其中的一个。

在多级泵的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计多级泵过程中存在着很多不足。

本次多级泵设计代表了设计的一般过程,对今后的选型设计工作有一定的参考价值。

关键词：

多级泵  设计准则  校核

Abstract

ThisgraduationprojectisabouttheD150-100X10designofmultistagepump.Multistagepumpisthetransmissioncapacityofthelargestcontinuousconveyingmachinery.Ithastheadvantagesofsimplestructure,stableoperation,reliableoperation,lowenergyconsumption,littlepollutiontotheenvironment,andisconvenientforcentralizedcontrolandautomation,convenientmanagementandmaintenance,inthecontinuousloadingconditioncanrealizecontinuoustransportation.

Themultistagepumpissummarized;andthenanalyzesthemultistagepumptypeselectionandcalculationmethods;andthenaccordingtothesedesigncriteriaandthecalculationandselectionmethodsaccordingtothegivenparametersselectionofdesign;thenthechoiceofmultistagepumpofmainpartsandcomponentsoftheschoolnucleus.Atpresent,themulti-stagepumparemovingtowardslongdistance,lowconsumption,smalldirection,whichcanincreasepumplifeandreducethenoiseoftheunitpumpbycomputerdesignandoptimizetreatment,inrecentyearsthemedicalpumpisoneofthe.Inpumpdesign,manufactureandapplication,atpresentourcountrycomparedwithforeignadvancedlevelstillhasbiggerdifference,thedomesticinthedesignofmultistagepumpprocessexistsmanyshortcomings.

Themultistagepumpdesignrepresentsthegeneraldesignprocess,thefutureselectionofthedesignworkhasacertainreferencev

Keywords:

multistagepumpS designrule check

目  录

1绪论

1.1多级泵的历史

1.2多级泵的分类

1.3多级泵的组成

2吸入与压出口径的确定

2.1 泵的主要参数

3部分参数的估算与确定

3.1 计算比转数

3.2 估算泵的效率

3.3 求泵轴功率和电机的选择

3.4 轴径和轮毂直径的计算：

4水力设计

4.1 叶轮

4.1.2叶轮出口部分尺寸

4.1.3叶片绘型：

4.2 导叶

4.3. 平衡盘

5.强度校核

5.1 转子零件的强度计算

5.1.1 叶轮的强度计算：

5.1.2 平衡盘的强度与变形量的计算：

5.1.3 键的强度计算：

5.1.4联轴器的强度计算

5.2 泵体的强度计算

5.3 螺栓联接部分的强度计算

5.3.1密封凸缘宽度及拉紧螺栓的强度计算：

5.3.2螺母的强度计算：

5.3.3 拉紧螺栓法兰的厚度计算：

5.4 轴的强度计算

5.5 轴的临界转速计算

结 论7

感言8

参  考  文  献49

1绪论

1.1多级泵的历史

最早的泵是在大约于公元前300年左右出现的，阿基米德发明了一种泵，称为阿基米德式螺旋抽水机，至今仍有厂家在生产。

中国历史上南北朝时期出现的方板链泵作为一种链泵（Chainpump）是泵类机械的一项重要发明。

1475年，意大利文艺复兴时期的工程师弗朗西斯科·迪·乔治·马丁尼（FrancescoDiGiorgioMartini）在论文中提出了离心泵原始模型。

大约在1590-1600年，齿轮泵被发明。

1650年，德国马德堡市市长奥托·冯·格里克发明第一台空气泵，不断改进后于1654年设计出真空泵。

1680年，约旦出现简单的离心泵。

1720年，在伦敦城市的供水系统中开始使用柱塞泵。

1870年，英国人威廉·汤姆森提出了射流泵的设计。

1880年，英国Frizzle设计气举泵。

1890年，美国麻省Warren公司制造了第一台双螺杆泵。

1900年，哈里斯（Harris）制造出空气压力泵。

1960年，美国拜伦·杰克逊公司制造了于地下液化石油气存储设施中应用潜水式电机泵。

19世纪70年代，Kobe公司制造出商用旋喷泵.2000年，美国HMD公司制造出屏蔽磁力驱动泵，是一种无泄漏泵。

2000年，台湾羿辰科技设计出微型电磁轴驱动泵原型，是一种类磁浮等压式泵。

世界主要泵公司。

AITT公司属下的瑞典Flight公司B日本EBARA公司C丹麦Granados公司D美国Flowserve公司E瑞士SULZER公司F英国WEIR公司G德国KSB公司H德国WILO公司I美国ROPERINDUSTRIES公司J德国PUTZMEISTER公司K11.台湾LOOPEK公司

1.2多级泵的分类

按泵的结构可分为单级泵和多级泵；动力式泵分为离心泵和漩涡泵两种，输送型式为低压大流量；在临床医学上有胰岛素泵、尾气泵；依对流体施加压力的方式，可将泵分为容积式泵、动力式泵、电磁泵三类；按泵的用途可分为热泵、计量泵、化工流程泵、试压泵、真空泵、钛升华泵等；按所输送流体的性质可分为水泵、油泵、气泵、酸泵、碱泵、清水泵、污水泵、泥浆泵、硫磺泵、磷酸泵等；按泵的驱动方法可分为手动泵、蒸汽泵、电动泵、气动泵、水轮泵、电磁泵、汽轮机泵、柴油机泵等；按泵工作的机械部分命名可分为齿轮泵、螺杆泵、柱塞泵、隔膜泵等。

除此之外，还有利用辅助液体（气体）与被输送的流体间的摩擦力运输的喷水抽气泵、蒸汽喷射泵、扩散泵、分子泵。

以及用不同材料制造的钛泵，塑料泵，氟塑料泵，玻璃泵，有机玻璃泵等。

1.3多级泵的组成

多级泵主要由定子、转子、轴承和轴封四大部分组成：

（1）多级泵定子部分主要由吸入段、中段、吐出段和导叶等组成，有拉紧螺栓将各段夹紧，构成工作室。

D型泵一般水平吸入，垂直向上吐出；用于是油田注水时，泵进出口均垂直向上。

DG型多级泵出、入口均垂直向上。

（2）多级泵转子部分主要由轴、叶轮、平衡盘和轴套等组成。

轴向力由平衡盘平衡。

　　（3）多级泵轴承主要由轴承体、轴承和轴承压盖等组成，轴承用油脂或稀油润滑。

　　（4）多级泵轴封采用软填料密封，主要由进水段和尾盖上的密封函体、填料、挡水圈等组成。

D型泵水封水来源于泵内的压力水。

DG型泵水封水来源于外部供水。

2吸入与压出口径的确定

2.1泵的主要参数

流量

单级扬程

级数

转速

效率

必需气蚀余量

150

100

10级

2950

4.8

取吸入口速度≈3则吸入口径为：

0.133m

取离心泵系列中的标准口径=0.15m=150㎜，此时泵吸入口流速为：

 =2.36

对于多级泵，取泵出口直径与进口直径相同，则压出口径为：

0.15

3部分参数的估算与确定

3.1 计算比转数

==69.5

泵的气蚀比转数为

=1043

计算所得的气蚀比转数是可以达到的，因此所确定的转速是合适的。

3.2估算泵的效率

容积效率：

           （3-1）

水力效率hh：

机械效率hm：

总效率h：

总效率大于所要求的效率70％。

3.3求泵轴功率和电机的选择

泵的单级轴功率Pi为：

  =58.3KW

根据GB5659－85中规定，电机的功率N电≥KPP＝KP·i·Pi （其中KP为系数）。

查阅《泵专业标准汇编》第268页图1，得系数KP；各级泵的电机选择如表3－1，选用的电机参照上海电机厂提供的样本。

表3－1电机的选用

级数

i

轴功率（kW）

系数KP

KPP（kW）

选用电机型号

电机功率（kW）

电机额定电压（v）

10

583

1.1

641.3

Y4501-2

710

6000

3.4轴径和轮毂直径的计算：

泵的计算功率：

Pd＝K·

取K＝1.2              Pd＝1.2×583 ≈700

扭矩Mt：

装联轴器处轴径d：

泵轴材料采用40Cr，许用剪应力[6]＝6370～7350 N/cm2。

取[6]＝6370 N/cm2＝6.37×107 N/m2，

取d＝60㎜

根据结构确定叶轮处轴径：

dy＝70 ㎜

确定轮毂直径 dh：

采用一般平键传递扭矩，叶轮轮毂直径dh为：

dh＝（1.20～1.40）dy＝（1.20～1.25）×70＝84～87.5㎜

取首级叶轮为dh＝85㎜

次级叶轮为dh＝90㎜

4水力设计

4.1叶轮

4.1.1叶轮进口部分尺寸

A.首级叶轮：

1）颈部当量直径：

    （4-1）

因为对气蚀有一定的要求，取：

k0＝4.4，则：

2）叶轮进口直径Dj：

取 Dj＝140 mm

3）确定叶片入口边直径D1：

由于比转数ns＝69.5，40 < ns < 100

取：

D1＝0.85Dj＝120mm

4）确定叶片入口处绝对速度v1：

由于首级叶轮对汽蚀性能有一定的