机械专业毕业设计六直联式双吸离心泵的设计样本.doc

太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书毕业生姓名：李恒威专业：机械设计制造及自动化学号：指导老师赵彤涌所属系（部）：机电系二八年五月太原理工大学阳泉学院毕业设计评阅书题目： 6SHZ-60直联式双吸离心泵设计 机电系 系 机械设计制造及自动化 专业 姓名 李恒威 设计时间：200 年月日200 年月日 评阅意见：成绩： 指导老师：（签字） 职务： 200 年 月 日太原理工大学阳泉学院毕业设计答辩统计卡 系 专业 姓名答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 统计员： （署名）成 绩 评 定指导老师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导老师为30%，答辩组为70%。 专业答辩组组长：（署名） 200 年月前 言毕业设计是对学生在毕业前所进行一次综合能力训练,是为给社会培养出合格工程技术人员必需走过关键步骤。经过这次毕业设计能够充足提升我们在以前所学零碎理论知识基础上结合起来综合分析问题、处理问题能力,这对我们上了岗位有很大帮助。我们这次设计任务是6SHZ60型直联式双吸离心泵基础设计,是一次专题性设计,即使和四年所学知识有一定偏距,不过为了能把这次设计搞好,在赵老师指导下,我们在设计前努力查阅相关资料,做了必需准备,我们边设计边查阅资料,给设计奠定了一定基础,这对我们设计有很大帮助。这次设计集中于画图和水泵各部件设计计算,我们先把指导老师所给资料中图纸吃透,独立分析问题,相互探讨而且处理问题,充足表现了我们独立处理问题能力。我们应该从现在做起学好扎实基础知识,不停丰富自己专业知识和实际操作能力, 这次设计，赵老师对我们进行了精心指导，阳泉市水泵厂给了大力支持并提供了相关资料，在此表示感谢，因为我们能力有限，在设计中难免有错误和不足之处。在此，请各位老师给于评定并提出提议。目 录摘 要1Abstract2第一章 离心泵工作原理3第二章 水泵设计4一、泵汽蚀余量计算方法4二、泵基础参数确实定5（一）确定泵进口直径5（二）确定泵出口直径5（三）泵转速确实定6（四）估算泵效率7（五）轴功率和原动机功率7第三章 水泵轴设计8一、轴按外伸梁设计8（一）扭矩计算8（二）依据扭矩计算泵轴直径初步计算8（三）画出轴结构草图9（四）轴强度计算9二、轴按悬臂梁设计13（一）扭矩计算13（二）依据扭矩计算泵轴直径初步计算13（三）画出轴结构草图13（四）轴强度计算14第四章 叶轮结构设计及关键尺寸计算17一、结构设计17二、叶轮结构型式确实定17三、叶轮轮毂直径计算18四、叶轮进口直径计算18五、叶轮外径计算19六、叶轮出口宽度计算19七、叶片数计算和选择19八、精算叶轮外径（第一次）20九、精算叶轮外径（第二次）21十、叶轮出口速度22十一、叶轮进口速度22第五章 压出室和吸入室水力设计24一、压出室水力设计24（一）涡形体各断面面积24（二）舌角计算25（三）涡室进口宽度26（四）基圆直径26二、吸入室水力设计26（一）吸入室作用26（二）吸入室分类26第六章 水泵零件强度计算27一、泵体强度计算27（一）壳体壁厚27（二）强度校核28二、泵体法兰强度计算29三、键强度校核30（一）叶轮和轴相连处键30（二）电动机轴和叶轮轴相连处键31四、叶轮强度计算32（一）盖板强度计算32（二）叶片厚度计算33（三）轮毂强度计算33五、泵体连接螺栓强度计算34（一）计算密封力34（二）计算螺栓欲紧力和总作用力35（三）强度校核35六、泵出口法兰强度校核37七、连接螺栓和连接法兰强度校核38（一）连接螺栓强度校核38（二）连接法兰强度计算38第七章 泵轴封设计计算39一、密封端面间液体压力分布规律40二、载荷系数和平衡系数41结 论42参考文件43Pumps outline44泵概述53摘 要泵是应用很广泛通用机械，能够说是液体流动之处，几乎全部有泵在工作。而且，伴随科学技术发展，泵应用领域正在快速扩大，依据国家统计，泵耗电量全部约占全国总发电量1/5,可见泵是当然耗能大户。所以,提升泵技术水平对节省能耗含相关键意义。 6SHZ60型水泵是清水泵,在设计问题上,从电机选择计算、轴选择计算、叶轮尺寸和水泵外形尺寸确实定,基础上处理了泵大致结构,在其它部件中,连接法兰、叶轮螺母等全部是依据具体位置来计算设计。传动中轴、键、泵盖全部要经过必需校核,使它强度和寿命达成设计要求。关键词:水泵 电机 设计AbstractPump is the most widely used general machinery,it can be said that any liquid flows,almost all of the pumps work,With the development of science and technology, pumping application areas are expanding rapidly,According to national statistics.Pump power consumption accounted for a fifth of the country,we can see that the pump is only natural consumption market.Pump technology will increase the level of energy conservation has a very important significance.6SHZ-60 is a water pump,the design issues,from motor choices,the choices of axis,the size of impeller pumps dimensions identification,Largely determine the general structure pump. In other parts, the connecting flanges, Impeller nuts,etc.Are based on the specific location to calculate design.The drive shaft,bond,Pumps are to be built after the necessary verification,so that their strength and life to the design requirements.Key word:Water pump;Electrical machinery;Design第一章 离心泵工作原理泵是把原动机机械能转换成液体能量机器。泵用来增加液体位能、压能、动能.原动机经过泵轴带动叶轮旋转,对液体做功,使其能量增加,从而使需要数量液体,由吸水池经泵过流部件输送到要求高度或要求压力地方。以下图所表示,是简单离心泵装置。原动机带动叶轮旋转,将水从A处吸入泵内,排送到B处。泵中起主导作用是叶轮,叶轮中叶片强迫液体旋转,液体在离心力作用下向四面甩出。这种情况和转动雨伞上水滴向四面甩出去道理一样。泵内液体甩出去后,新液体在大气压力下进入泵内,如此连续不停地从A处向B处供水。泵在开动前,应先灌满水。如不灌满水,叶轮只能带动空气旋转,因空气单位体积质量很小,产生离心力甚小,无力把泵内和排水管路中空气排出,不能在泵内造成一定真空,水也就吸不上来。泵底阀是为灌水用,泵出口侧调整阀是用来调整流量。第二章 水泵设计一、泵汽蚀余量计算方法汽蚀余量对于泵设计、试验和使用全部是十分关键汽蚀基础参数。设计泵时依据对汽蚀性能要求设计泵,假如用户给定了具体使用条件,则设计泵汽蚀余量必需小于按使用条件确定装置汽蚀余量。欲提升泵汽蚀性能,应尽可能减小。泵试验时,经过汽蚀试验验证,这是确定唯一可靠方法。它首先能够验证泵是否达成设计值。其次,考虑一个安全余量,得到许用汽蚀余量,作为用户确定几何安装高度依据.可见,正确地了解和确定汽蚀余量是十分关键。为了深入了解汽蚀概念,应区分以下多个汽蚀余量：1.装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量。是由吸入装置提供,越大泵越不轻易发生汽蚀。2.泵汽蚀余量又叫必需汽蚀余量,是要求泵要达成汽蚀性能参数, 越小,泵抗汽蚀性能越好。3.试验汽蚀余量,是汽蚀试验时算出值, 试验汽蚀余量有任意多个,但对应泵性能下降一定值试验汽蚀余量只有一个,称为临界汽蚀余量,用表示。4.许用汽蚀余量,这是确定泵使用条件(如安装高度)用汽蚀余量,它应大于临界汽蚀余量,以确保泵运行时不发生汽蚀,通常取=或=+k, k是安全值。这些汽蚀余量有以下关系:泵汽蚀余量计算: 式中: 托马汽蚀系数； 泵最高效率点下泵单级扬程； 最高效率点下泵汽蚀余量。依据【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】 查图4-7取=0.035所以二、泵基础参数确实定 （确定泵总体结构形式和进出口直径）（一）确定泵进口直径泵进口直径也叫泵吸入口径,是指泵吸入法兰处管内径.吸入口径由合理进口流速确定。泵进口流速通常为3m/s左右，从制造经济行考虑，大型泵流速取大些，以减小泵体积，提升过流能力。从提升抗汽蚀性能考虑，应取较大进口直径，以减小流速。常见泵吸入口径，流量和流速关系图所表示。对抗汽蚀性能要求高泵，在吸入口径小于250mm时，可取吸入口径流速，在吸入口径大于250mm时，可取。选定吸入流速后，按下式确定,在该设计中，6SHZ-60为清水双吸离心泵。吸入口径（mm）40506580100150200250单级泵流速（m/s）1.3751.772.12.763.532.832.652.83流量（m3/h）6.2512.52550100180300500注：此表取自【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】取吸入口流速，代入公式得：取泵吸入口径为150mm。（二）确定泵出口直径泵出口直径也叫泵排出口径，是指泵排出法兰处管内径。对于低扬程泵，排出口径可和吸入口径相同；对于高扬程泵，为减小泵体积和排出管路直径，可取排出口径小于吸入口径，通常取 式中：泵排出口径 泵吸入口径依据该泵特征，因为该泵流量大，考虑排水管路经济性取（三）泵转速确实定 确定泵转速应考虑以下原因：1.泵转速越高，泵体积越小，重量越轻，据此应选择尽可能高转速；2.转速和比转数相关，而比转数和效率相关，所以转速应该和比转数结合起来确定；3.确定转速应考虑原动机种类（电动机、内燃机、汽轮机等）和传动装置（皮带传动、齿轮传动、液力偶合器传动等）；4.转速增高，过流部件磨损加紧，机组振动、噪声变大；5.提升泵转速受到汽蚀条件限制，从汽蚀比转数公式 式中： 泵转速（r/min） 泵流量（m3/s）双吸泵取可知：转速和汽蚀基础参数及有确定关系，如得不到满足，将发生汽蚀。对既定得泵汽蚀比转数值为定值，转速增加，流量增加，则增加，当该值大于装置汽蚀余量时，泵将发生汽蚀。选 ,，则 依据汽蚀要求，泵转速应小于，而实际转速为（四）估算泵效率1.水力效率 水力效率按下式计算式中：泵流量（m3/s）双吸泵取 泵转速（r/min）2.容积效率 容积效率可按下式计算该容积效率为只考虑叶轮前密封环泄漏值,对于有平衡孔、级间泄漏和平衡盘泄漏情况,容积效率还要对应降低。则 3.机械效率泵总效率 泵理论扬程 泵理论流量 （五）轴功率和原动机功率泵轴功率原动机功率式中: 余量系数 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 表7-10取=1.1(原动机为电动机)传动效率 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 表7-11取(直联)所以选择55Kw电动机可满足要求,查【机械零件手册吴宗泽主编】选择电动机型号为Y250M-2第三章 水泵轴设计直联式双吸离心泵6SHZ-60是将轴设计为空心轴和电机轴相联,泵无需底座,所以直接用电动机支起泵来工作,当电机轴和空心轴联成一体时,可看作是刚性连接,这时按一根轴来计算,但在其受力分析时,我们找不到电机原始材料,为了确保这根轴符合要求,我们最终按外伸梁和悬臂梁两种方法分析计算,只有这么才能确保计算正确度。一、轴按外伸梁设计（一）扭矩计算式中: 扭矩()计算功率 取（二）依据扭矩计算泵轴直径初步计算式中: 材料许用切应力() 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 表7-12取值大小决定轴粗细,轴细能够节省材料,提升叶轮水力和汽蚀性能;轴粗能增强泵刚度,提升运行可靠性.故泵轴最小轴径取,泵轴最大尺寸取（三）画出轴结构草图 图所表示(由已知图纸改善)叶轮左边用螺母锁紧,右边用轴套定位,轴套内径取45mm,外径取60mm,轴经过处圆角统一取R=2mm(特殊要求除外).（四）轴强度计算（1）叶轮所受径向力计算()式中: 泵扬程 叶轮外径 包含盖板叶轮出口宽度() 试验系数 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 图17-30取则 （2）叶轮所受径向不平衡离心力计算(N)式中: 最大半径处残余不平衡质量(g)取叶轮最大半径() 则（3）水平总受力: 垂直总受力: （4）计算水平面支承反力（5）计算垂直面支承反力（6）计算水平面C和D处弯矩(考虑到C和D处可能是危险截面)（7）计算垂直面C处和D处弯矩（8）计算合成弯矩C点合成弯矩： D点合成弯矩：（9）计算C和D处当量弯矩查【机械设计吴宗泽主编】表2-7 由插入法得 （10）校核轴强度依据弯矩大小及轴直径选定C和D两截面进行强度校核，由【机械设计吴宗泽主编】表2-5，当45钢，按表2-7用插值法得C截面当量弯曲应力：（因C截面有键槽，考虑对轴强度减弱影响，故d乘以0.95）D截面当量弯曲应力：所以：C和D两截面均安全（11）校核轴径在叶轮中心截面处：在电动机第一轴承处：在电动机中间截面处： 轴截面形状是影响轴刚度关键原因，当将实心轴改为外径为原直径2倍空心轴，并使空心轴质量为原实心轴质量2倍时，轴强度提升到实心轴强度6.5倍，刚度提升到实心轴刚度13倍，所以该空心轴符合要求。二、轴按悬臂梁设计（一）扭矩计算式中: 扭矩()计算功率 取（二）依据扭矩计算泵轴直径初步计算式中: 材料许用切应力() 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 表7-12取值大小决定轴粗细,轴细能够节省材料,提升叶轮水力和汽蚀性能;轴粗能增强泵刚度,提升运行可靠性.故泵轴最小轴径取,泵轴最大尺寸取（三）画出轴结构草图 图所表示(由已知图纸改善)叶轮左边用螺母锁紧,右边用轴套定位,轴套内径取45mm,外径取60mm,轴经过处圆角统一取R=2mm(特殊要求除外).（四）轴强度计算（1）叶轮所受径向力计算()式中: 泵扬程 叶轮外径 包含盖板叶轮出口宽度() 试验系数 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 图17-30取则 （2）叶轮所受径向不平衡离心力计算(N)式中: 最大半径处残余不平衡质量(g)取叶轮最大半径() 则（3）水平总受力: 垂直总受力: （4）计算水平面支承反力： 计算垂直面支承反力：（5）计算水平面弯矩： 计算垂直面弯矩： （6）计算合成弯矩： （7）计算当量弯矩：查【机械设计吴宗泽主编】表2-7 由插入法得 叶轮中线截面处：电动机第一轴承处：（8）校核轴径叶轮中线截面处：电动机第一轴承处： 轴截面形状是影响轴刚度关键原因，当将实心轴改为外径为原直径2倍空心轴，并使空心轴质量为原实心轴质量2倍时，轴强度提升到实心轴强度6.5倍，刚度提升到实心轴刚度13倍，所以该空心轴符合要求。第四章 叶轮结构设计及关键尺寸计算一、结构设计（选料）叶轮是离心泵传输能量关键部件，经过它把电能转换为液体压力能和动能，所以，要求叶轮含有足够机械强度和完好叶片形状，在材料上，除了考虑介质腐蚀，磨损外，因为它是旋转部件，故还应考虑离心力作用下强度。通常，用于叶轮材料有铸铁，青铜铸件，不锈钢，铬钢等。当叶轮圆周速度超出30m/s，考虑铸铁强度不能承受这么大离心力作用，则需改用青铜作材料，因为本设计泵属于中小型泵，其圆周速度远小于30m/s，在考虑到材料起源难易，铸造上方便是否，同时考虑到泵效率和抗汽蚀性能要求，故选灰口铸铁，即使它强度不高，但它生产工艺简单，价格低廉，易于熔化，浇铸性能好，冷凝收缩性小，而且，其切削性能好，便于加工，减振性好，能够减轻因为水力冲击造成振动，而HT200又是在灰口铸铁中这些性能更为突出，所以，本设计中叶轮材料选择HT200作为原材料，热处理采取退火，许用应力为&25-35MPa二、叶轮结构型式确实定本设计选择闭式叶轮。闭式叶轮由前盖板，后盖板，叶片和轮毂组成，闭式叶轮多用于清水泵。叶轮关键尺寸确实定有三种方法：相同换算法、速度系数法、叶轮外径或叶片出口角理论计算。叶轮采取速度系数法设计，速度系数法是建立在一系列相同泵基础上设计，利用统计系数计算过流部件个部分尺寸。三、叶轮轮毂直径计算叶轮轮毂直径必需确保轴孔在开键槽以后有一定厚度，使轮毂含有足够强度，通常，在满足轮毂结构强度条件下，尽可能减小，则有利于改善流动条件。取轴直径依据叶轮轮毂直径应取1.21.4倍轴直径，依据设计要求，取叶轮所在轴直径为45，所以。取四、叶轮进口直径计算因为有叶轮有轮毂（穿轴叶轮），有叶轮没有轮毂（悬臂式叶轮），为从研究问题中排除轮毂影响，即考虑通常情况，引入叶轮进口当量直径概念。认为直径圆面积等于叶轮进口去掉轮毂有效面积，即。按下式确定 式中：泵流量（m3/s）对双吸泵取；泵转速（）系数，依据统计资料选择关键考虑效率 兼顾效率和汽蚀 关键考虑汽蚀 取五、叶轮外径计算 取六、叶轮出口宽度计算因为两个叶轮设计在一起，所以叶轮出口宽度七、叶片数计算和选择叶片数对泵扬程、效率、汽蚀性能全部有一定影响。选择叶片数，首先考虑尽可能减小叶片排挤和表面摩擦；其次又要使叶道有足够长度，以确保液流稳定性和叶片对液体充足作用。叶轮叶片数：对于低比转数离心泵叶轮，则式中： 叶轮进口直径叶片进口直径叶轮外径叶片进口角 取叶片出口角 取低比转数叶轮取大值通常采取叶片数，取该叶轮叶片数为6八、精算叶轮外径（第一次）1.理论扬程2.修正系数3.有限叶片数修正系数依据经验有限叶片数修正系数，此处取4.无穷叶片数理论扬程5.叶片出口排挤系数6.出口轴面速度7.出口圆周速度8.出口直径和假定不符，进行第二次计算，取九、精算叶轮外径（第二次）1.叶片出口排挤系数2.出口轴面速度3.出口圆周速度4.叶轮外径和假定值靠近，不再进行计算。十、叶轮出口速度1.出口轴面速度（由上述计算得） 2. 出口圆周速度3. 出口圆周分速度4. 无穷叶片数出口圆周分速度十一、叶轮进口速度1.叶轮进口圆周速度进口分点半径为式中: 所分流道数 从轴线侧算起欲求流线序号图所表示,中间流线序号为,所分流道则:2.叶片进口轴面液流过水断面面积3.C流线处叶片进口角(假定) 4.校核由轴面投影图假设,和假设相近.第五章 压出室和吸入室水力设计一、压出室水力设计压出室作用在于：1.将叶片中流出液体搜集起来并送往下一级叶轮或管路系统。2.降低液体流速，实现动能到压能转化，并可减小液体流往下一级叶轮或管路系统损失。3.消除液体流出叶轮后旋转运动，以避免因为这种旋转运动带来水力损失。本设计采取压出室是蜗形体，即螺旋形涡室。（一）涡形体各断面面积涡室断面面积对泵性能影响很小，对同一叶轮，假如涡室断面面积过小，则流量-杨程曲线变陡，最高效率点向小流量方向移动，效率降低，假如涡室断面过大，则流量-杨程曲线比较平坦，最高效率点向大流量方向移动，效率也降低，但在数值上要比涡室面积过小时降低值要少。涡室断面面积大小，由所选择涡室流速决定，涡室各断面面积内平均速度相等且为：式中：速度系数 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 图8-10当 时，泵扬程代入上式依据取涡室隔舌安放角，共分8个断面，经过最大断面8流量为：8断面面积为：其它各断面面积按下式计算：式中：断面包角各断面面积计算见下表断面12345678包角1560105150195240285330面积1427310513616719923（二）舌角计算舌角是在涡室第8断面0点（即涡室螺旋线起始点）处，螺旋线切线和基园切线间夹角。式中：理论扬程叶轮出口圆周速度舌角（三）涡室进口宽度能够用叶轮出口宽度加叶轮前后盖板厚度，再按结构需要加必需间隙即可，涡室入口宽度对泵性能没有显著影响，但取微宽些可改善叶轮和涡室对中性。通常取：式中：包含前后盖板叶轮出口宽度叶轮外径实际绘型时（四）基圆直径 基圆直径不易太大，假如过大，叶轮和隔舌间隙就大，初增大泵尺寸外，还将使泵效率降低，但假如基园取得太小，在大流量工况时在泵舌处轻易产生汽蚀，引发振动。取二、吸入室水力设计（一）吸入室作用吸入室是指泵吸入法兰到叶轮入口前泵体过流部分，吸入室作用是将吸入管中液体以最小损失均匀地引向叶轮。吸入室中水力损失要比压出室水力损失小多，所以，和压出室相比，吸入室关键性要小多，尽管如此，吸入室仍是水泵不可缺乏部件，它直接影响着叶轮效率和泵汽蚀性能。（二）吸入室分类吸入室有以下四类：直锥形吸入室、环形吸入室、半螺旋形吸入室、双吸泵螺旋形吸入室1.直锥形吸入室常见于单级悬臂式泵中，它能确保液流逐步加速而均匀地进入叶轮。2.环形吸入室又叫同心吸入室，在靠近入口处设有很多导向径，以预防液体在其中打转而产生预旋，常见于杂质泵和多级泵。3.半螺旋形吸入室关键用于单级泵中和水平式开式泵等,能确保在叶轮进口得到均匀速度场。此次设计泵采取双吸泵螺旋形吸入室。这种结构吸入室水力性能好，结构简单，制造方便，液体在双吸泵螺旋形吸入室内流动速度递增，使液体在叶轮进口能得到均匀速度，液体在双吸泵螺旋形吸入室水力损失很小，汽蚀性能也比很好。第六章 水泵零件强度计算一、泵体强度计算（一）壳体壁厚因涡壳几何形状复杂,且受力不均,故难以正确计算,下面能够用来估量壁厚式中: 泵扬程(m)泵流量() 许用应力(Pa) (铸铁)当量壁厚,按下式计算则（二）强度校核用鲁吉斯方法进行校核,本方法假定最大应力发生在尺寸最大轴面上,角度为处 1.轴面应力2.圆周应力3.径向应力 （符合条件）4.轴向变形二、泵体法兰强度计算泵体法兰中作用着三个力,图所表示 (一)由泵体内介质压力形成力F,力F使法兰结合分开,作用在距内壁处,其近似值认为等于式中：t把合螺栓间距（m）D泵体法兰内径P泵体内压力（二）结合密封力Q，力Q按直线分布，到aa截面终止。所以，aa截面是紧密配合截面。力Q作用在离法兰外边缘处，最危险断面是过螺栓中心孔断面。弯曲应力是：法兰厚度为：对铸铁三、键强度校核（一）叶轮和轴相连处键叶轮键尺寸：轴径：扭矩：工作面挤压应力：aa断面剪切应力：则该键符合要求。（二）电动机轴和叶轮轴相连处键键尺寸：轴径：扭矩：工作面挤压应力：aa断面剪切应力：则该键符合要求。四、叶轮强度计算（一）盖板强度计算盖板中应力关键由离心力造成，半径越小地方应力越大，叶轮简图以下：1.叶轮外径：2.材料密度：3.叶轮简图： 4.叶轮出口圆周速度值按下式计算：式中：出口圆周速度系数 依据比转数查叶片泵设计手册图5-3得5.在和处应力近似用下式计算:6.按等强度设计盖板，盖板任意直径处厚度按下式计算式中：材料密度（） 许用应力 对钢，对铸铁材料屈服强度材料抗拉强度该盖板符合要求（二）叶片厚度计算依据叶片工作面和后面压力差，可近似得出下面计算叶片厚度公式：式中：泵扬程叶片数叶轮外径A系数，和比转数和材料相关，查【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】表19-9取A=3.1依据实际情况和铸造工艺要求取为适宜。（三）轮毂强度计算1.热装叶轮轮毂和轴配合选择对通常离心泵，叶轮和轴是间隙配合，但锅炉给水水泵等有时采取过盈配合，为了使轮毂和轴配合不松动，运转时离心力产生变形应小于轴和轮毂配合最小公盈。离心力在轮毂中产生应力亦可用下式计算，即轴和轮毂配合：孔 轴最大间隙：最小间隙：式中：轮毂平均直径材料弹性模量2.轮毂强度计算轮毂中应力为装配应力（有过盈时）和停泵后轮毂和轴心温差应力之和温差应力：安全系数：五、泵体连接螺栓强度计算（一）计算密封力为了确保接缝密封性,螺栓里力除了抵消工作力之外,还有一部分确保接缝紧密结合,这部分力称为密封力或残余欲紧力。此力和接缝垫片性质相关，能够写成：式中：接缝处密封压力被密封介质压力垫片系数查【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】表19-12 取（纸垫）垫片有效宽度：密封力：式中：泵接触实际宽度密封面（垫片）中径垫片有效宽度（二）计算螺栓欲紧力和总作用力螺栓欲紧力: 总作用力式中：安全系数 取基础载荷系数 对金属垫片取对非金属垫片取（三）强度校核在装配条件下螺栓强度计算1.螺栓上力矩（扳手力矩）式中：螺栓外径螺栓数和螺母、垫圈表面状态相关，查【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】表19-13，取2.螺栓上应力拉应力：扭矩： 切应力：折算应力：安全系数：式中：螺栓内径螺距螺栓中径螺栓摩擦系数，和螺纹表面状态相关，查【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】表19-14，取3.螺栓在工作条件下强度计算拉应力：安全系数：4.校核垫片挤压强度许用挤压应力由【现代泵技术手册关醒凡编著，宇航出版社。】表19-12查取六、泵出口法兰强度校核法兰和短管过分处是危险截面，图所表示：密封力: 介质力：欲紧力： 法兰和短管过分处截面弯矩：弯曲应力：圆周应力： 折算应力：安全系数：出口法兰符合要求七、连接螺栓和连接法兰强度校核（一）连接螺栓强度校核1.螺栓所受剪应力式中：水泵重量M20螺栓截面积许用剪切应力水从出口到最高扬程总量2.螺栓所受挤压应力该螺栓符合要求（二）连接法兰强度计算1.求法兰内应力连接法兰受力可简化为以下图所表示 法 兰 连 接 受 力 简 图注：从理论上讲，该螺旋形压水室，因为叶轮周围压水室液体速度和压力是均匀轴对称，液体从压水室隔舌到扩散段进口流动中不停受到流出叶轮液体撞击，不停增加压力，致使压水室内液体压力从隔舌开始微弱改变，这是因为水泵长时间工作造成压水室内液流压力轴对称被破坏了，所以会受到极小径向力，因为径向力极小对法兰强度破坏甚小，故在此忽略不计。设AC杆受拉，BC杆受压，由平衡条件得：2.求法兰所需截面积由强度条件得：为了满足铸造工艺和加工要求法兰厚度取20mm3.校核法兰强度式中、全部为法兰横截面积法兰符合要求。第七章 泵轴封设计计算正确地设计过流部件和选择材料是确保离心泵性能和寿命关键条件。不过，假如离心泵其它零件不能正常工作，就是过流部件设计再好，材料选择再好，也不能确保泵性能和寿命。经验表明，离心泵在运行时所产生问题大部分是材料选择问题，关键零部件选择问题和制造精度问题。对耐磨蚀泵运行中事故进行分析表明。纯属泵方面问题仅占事故中10.6，其它全部属于选择问题，所以可见，正确地选择离心泵关键零部件是确保正常运行关键条件。在泵全部零部件中，在运转中最轻易发生问题是轴封部件，轴承润滑部件，和冷却部件，假如对这些部件选择不多，轻者离心泵不能工作或使离心泵烧毁，重者能引发严重人身设备事故（如易燃、易爆、有毒液体由轴封部件漏出，引发火灾，爆炸和中毒事故）。其次，伴随技术发展，高温，高压，高速泵所占比重逐年增大。经验表明，泵温度越高、压力越高、轴封、润滑和冷却问题也越显得关键。旋转泵轴和固定泵体间密封简称轴封。轴封作用关键是预防高压液体从泵中漏出和预防空气进入泵内。尽管轴封在离心泵中所占位置不大，但泵是否能正常运行，却和轴封亲密相关。假如轴封选择不妥，不仅在运转中需要常常维修，漏损很多被输送液体，而且可能因为漏出易燃，易爆和有毒液体引发火灾，爆炸和中毒事故。后果不堪设想。所以，必需合理选择轴封结构才能确保离心泵安全运行。离心泵中常见轴封结构有：有骨架橡胶密封，填料密封，机械密封和浮动环密封。该泵轴采取机械密封，密封选择152a型机械密封，此机械密封件为外装、外流、单端面、多弹簧结构，其弹簧被一特制聚四氟乙烯套所保护，动环靠由剖分式压紧环加紧聚四氟乙烯波纹管传动，安装方便。一、密封端面间液体压力分布规律密封介质在液体情况，端面摩擦副最好工作状态是半液体摩擦，液体处于全部接触面积中，并认为摩擦副间隙内液体流动阻力沿径向不变。这么间隙内压力按线性改变，压力分布为直角三角形。实际上间隙内部液体质点因为绕轴旋转作用有惯性力，当该力方向和液体流动方向相反时（内流式），其压力分布呈内凹形式；当惯性力方向和液体流动方向一致时（外流式），其压力分布呈外凸形式。液体粘度对压力分布也有影响，低粘度液体（液态丙烷、丁烷、氨）压力分布是外凸，高粘度液体（重润滑油）压力分布是内凹。泄漏量对压力分布也有影响，泄漏量极少时压力分布呈凹形，较大时呈凸形。二、载荷系数和平衡系数1. 载荷系数2. 平衡系数平衡系数表示介质产生比压，在接触端面上减荷程度，经过改变可使端面比压控制在适宜范围内，以扩大密封使用压力范围。结 论6shz-60型离心泵设计完成了，经过为时两个月设计，将我四年所学知识做了一次大串联，使我逐步把部分分散知识点结合成了一个整体。经过毕业设计，使我对水泵基础工作原理、水泵设计步骤关键步骤等有了一个具体认识，了解了它设计过程，学会了查阅相关资料和多种设计手册，翻阅理论课程书。机械设计是需要细心和耐心一项工作，要求设计人员能够在设计过程中有条理，一丝不苟，而且要有一定耐心来培养自己做设计信心，这么才能有利于设计，切不可在设计过程中有半点烦躁心理，不然便会事倍功半。经过这次设计使我明白了我们不管做什么事情全部要使自己有浓厚爱好，以严谨持之以恒态度来面对，这么才能把一件事情做好。