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螺旋離心式砂石泵的結構設計

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更新時間：2014-08-07
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螺旋離心式砂石泵的結構設計
摘要 I
ABSTRACT II
第1章緒論 1
1.1 選題背景及意義 1
1.2 砂石泵的概述及發展 1
1.2.1砂石泵的工作原理 1
1.2.2砂石泵的主要零部件 2
第2章砂石泵的總體結構設計 5
2.1砂石泵結構設計的總體方案分析 5
2.2.1螺旋離心泵葉輪結構特征 5
2.2.2砂石泵的主要性能參數 6
2.2確定泵的總體結構形式 6
2.3泵的進出口直徑的確定 8
2.3.1進口直徑 8
2.3.2泵的出口直徑Dd 9
2.4 泵轉速的確定 9
2.5確定泵的水利方案 9
2.6 本章小結 11
第3章砂石泵的水利設計計算 12
3.1軸功率和原動機功率 12
3.2 泵軸徑和葉輪輪轂直徑的初步計算 12
3.3葉輪主要尺寸的確定方法 13
3.3.1基本公式 14
3.3.2用速度系數法計算葉輪主要尺寸的公式 14
3.3.3 葉輪磨損分析 19
3.4 壓水室設計 21
3.4.1渦形體各斷面面積內的平均速度 21
3.4.2、舌角的計算 22
3.4.3 基圓直徑 22
3.5 葉片厚度的確定 23
3.6 本章小結 24
第4章軸向力及其平衡 25
4.1 產生軸向力的主要原因 25
4.2 軸向力的計算 25
4.3 軸向力的平衡方法 25
第5章砂石泵主要零件的強度計算 27
5.1 引言 27
5.2 葉輪強度計算 27
5.2.1蓋板強度計算 27
5.2.2葉片厚度計算 28
5.3泵軸的強度校核 29
5.3.1 泵軸的強度計算 29
5.3.2 泵軸的剛度校核 30
5.4 鍵的校核 30
5.4.1 鍵的選擇 30
5.4.2 鍵聯接強度計算 30
5.5 本章小結 31
第6章砂石泵主要通用零部件的選擇 32
6.1 正確選用砂石泵主要通用零件的重要性 32
6.2軸封結構的選擇 32
6.3 軸承部件的選擇 35
6.4 聯軸器的選擇 35
6.5 電動機的選擇 35
6.6 本章小結 36
結論 37
參考文獻 38
致謝 39

基本內容、擬解決的主要問題
1、砂石泵總體設計；
2、砂石泵水利設計與計算；
3、砂石泵主要零部件設計；
4、砂石泵通用零件選擇；
主要參數：
出口：200mm；
入口：200mm；
流量：120m3/h；
揚程：H=15m；
轉速：1450r/min；
軸轉速：9.61KW。
4.1它的工作原理：
流體在高速旋轉的葉輪作用下被吸入泵腔，葉輪由螺旋段和離心段兩部分組成，螺旋部分提供一個正向的位移推力，此力在軸向的延伸處形成一種彎轉的分力，使人口處的水流沿著葉輪的切線方向而不是與葉輪成直角作用下被吸人泵腔，葉輪由螺旋段和離心段兩部分組成，螺旋部分提供一個正向的位向而不是與葉輪成直角或某一角度進入泵體。螺旋部分的軸向推力使水流平穩前進，直至離心部分，再由離心部分推送水流從出口排出。

4.2砂石泵的主要零部件：
泵的主要過流部件有吸水室、葉輪和壓水室。
泵吸水室位于葉輪前面，其作用是把液體引向葉輪。有直錐形、彎管形和螺旋形三種形式。
壓水室位于葉輪外圍，其作用是收集從葉輪流出的液體，送入排出管。壓水室主要有螺旋形壓水室（渦殼）、導葉和空間導葉三種形式。
葉輪是泵最重要的工作元件，是過流部件的心臟。葉輪由蓋板和中間的葉片組成。根據液體從葉輪流出的方向不同，葉輪分為徑流式、混流式和軸流式三種型式。
徑流式葉輪—液體流出葉輪的方向垂直于軸線，即沿半徑方向流出；
混流式（包括斜流式）葉輪—液體流出葉輪的方式傾斜于軸線；
軸流式葉輪—液體流出葉輪的方向平行于軸線，即沿軸線方向流出。
泵的類型：
泵可以分為葉片式泵（動力式泵）、容積式泵和其它類型泵三大類。所謂葉片式泵，是依靠葉輪在殼體中旋轉，通過流體動力參數的變化把能量傳給液體的機械。葉片式泵的簡單分類如下：
(1)離心式（裝徑流式葉輪）
1)單吸（葉輪一面進水）
2)雙吸（葉輪兩面進水）
(2)混流式（裝混流式葉輪）
(3)軸流式（裝軸流式葉輪）
(4)單級（裝一個葉輪）
(5)多級（裝多個葉輪）
4.3砂石泵的發展：
砂石泵具有輸送各類雜質、漿料和固體物料無堵塞、不損傷等良好功能，故在一些生產部門擁有廣泛的推廣應用前景和顯著的經濟效益。
由于砂石泵具有很多優點,因此,今后我國的需求量將持續增長,并有以下主要發展趨勢。
1、發展多功能多用途砂石泵
我國砂石泵的形式和外國著名的砂石泵生產廠的產品相比還不夠多,如帶有切割裝置的泵、多級泵、抽送腐蝕性介質的砂石泵等生產的還很少,然而其市場的需求量又很大,因此,具有很好的發展前途。
2、開發高可靠性機械密封
機械密封是砂石泵的關鍵部分,采用兩道單端面機械密封,這樣介質的壓力可以作用到端面,泄漏方向為內流型,這些都是有利的,但結構稍復雜。在油室內裝雙端面機械密封,兩側的端面應采用不同的結構型式,使介質的壓力能作用到下側的端面上,否則只靠彈簧力,密封端面的反推力易使端面打開。因此,還應進一步在結構和材料方面進行研究,提高其可靠性和壽命。
3、新材料新技術新工藝等將逐步應用
普通泵已使用不銹鋼、氟塑料(F46)、襯塑、襯膠、噴涂陶瓷等,所有這些材料應當盡快應用到砂石泵上,擴大砂石泵的應用領域。而計算機輔助設計、輔助制造和輔助測試等新技術、新工藝的應用也勢在必行。事實證明,新技術、新材料、新工藝的應用,不但解放勞動生產力,而且還可以保證產品質量穩定可靠。
4、注意砂石泵的外觀質量并逐步打入國際市場
我國的砂石泵在國際市場上有著明顯的價格競爭優勢,但是必須要注意提高砂石泵的可靠性和壽命,尤其要改善砂石泵的外觀質量,要給用戶一種美的感覺,以使國產的砂石泵早日更多地打入國際市場。
4.4砂石泵研究設想：
砂石泵是一種通用機械，應用范圍廣泛。因此在本次結構設計中最多考慮到的因素就是經濟實用性和性能穩定性。只有投入低，效益高的產品才能被市場認同。在設計過程中盡可能采用低成本原材料，同時優化結構設計并保證其性能能夠滿足工作需求。設計就要有創新、有可行性。本次螺旋式砂石泵的結構是設計就是為了使砂石泵廣泛應用于實際生產中，并在保證低成本的同時有更多的效益。本章對砂石泵的經濟效益，社會效益，使用壽命以及泵本身的節能底噪性進行試驗性分析，表明該泵有實際應用性。本次泵體在設計上更多的考慮的實際生產，使該泵在高效節能，經濟效益，社會效益等感方面有更多優勢。 ...

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