摘要31 前言4
2 葉輪的水力設計5
2.1 幫浦的主要設計引數和結構方案的確定……………………5
2.2 葉輪主要引數的選擇和計算6
2.3 葉輪的繪型11
2.4 作葉輪進出口速度三角形23
3 壓水室的水力設計24
3.1 壓水室的作用及螺旋型壓水室作用的原理……………24
3.2 壓水室的設計和計算26
4 結構設計31
4.1 主軸的結構設計31
4.2 裝配圖輪廓尺寸的初定31
5強度計算33
5.1 幫浦軸的強度計算33
5.2 鍵的強度計算39
5.3 軸承壽命的計算40
6 結論44
總結與體會45
謝詞46
參考文獻47
摘要本設計是根據給定設計引數完成單級單吸離心幫浦is200—150—250的水力及結構設計，主要包括葉輪、壓水室的水力設計和幫浦的結構設計。確定出葉輪的幾何引數，繪製並檢查葉輪軸面投影圖，採用方格網保角變換法完成扭曲形葉片繪形。利用數字積分法，根據蝸殼內速度矩守恆，確定出蝸殼八個斷面引數，並進行繪形。
最後對幫浦進行結構設計，繪製了裝配圖和部分零件圖，並對軸進行了強度校核計算。
關鍵詞：離心幫浦；葉輪；蝸殼；水力設計；結構設計
abstract
according to the design parameters at the given point, this ***** accomplished the design of the centrifugal pump. it mainly contained the hydraulic design of the impeller, volute casing and structural of pump, structural design of the pump. based on the resolution method of design of the pump, author obtained the geometric parameters of the impeller.
then author projected and checked the cross-section of impeller, drew the cylindrical blade using methods of grid square conformal transformation. on the basis of constant velocity moment, author calculated parameters of cross-section of volute using digital integral method. author also drew the spiral curve and diffuser of volute casing.
finally, the structural of the pump was designed and assembly drawing component graphics were drew. in addition, this program has been checked strength of the pump shaft.
【key words】：centrifugal pumps；impeller；volute casing；hydraulic design；structural design
1前言水幫浦是一種應用廣泛的水力通用機械，在航天、航空、發電、礦山、冶金、鋼鐵、機械、造紙、建築以及農業和服務業等方面都有著廣泛的應用。近年來，在農田水利建設和石油化學等工業部門的迅猛發展中，對離心幫浦的需求越來越大。
本次設計是根據給定設計引數完成is200-150-250型離心幫浦水力及和結構設計，並完成幫浦**圖的繪製。該幫浦在設計點執行引數如下：
揚程，流量，轉速，效率，必需空蝕餘量；抽送介質為溫度小於的清水或物理、化學性質類似於水的其他液體。
根據以上設計引數，完成如下設計內容：
(1) 葉輪水力設計，進行葉片繪形；
(2) 壓水室水力設計，進行壓水室繪形；
(3) 驗算幫浦的抗汽蝕效能；
(4) 完成**圖的繪製；
(5) 對幫浦的主要零件進行強度校核；
(6) 編寫設計計算說明書，完成專業文獻英譯漢。
２葉輪的水力設計
葉輪是幫浦的核心部分，幫浦的效能、效率、抗空蝕能力、特性曲線的形狀，都與葉輪的水力設計有緊密的關係。
2.1幫浦的主要設計引數和結構方案的確定
2.1.1 給定的資料和要求
（1）幫浦的型號：is200—150—250
（2）流量：
（3）效率：。
（4）揚程：
（5）轉速：
（6）必需空蝕餘量
（7）介質的性質：溫度小於的清水或物理化學性質類似於水的其他液體。
2.1.2 確定幫浦的進出口直徑
首先由給定的幫浦的標準型號is200-150-250，即可得
幫浦進口直徑
幫浦出口直徑。
2.1.3 汽蝕驗算
汽蝕比轉數
可知，轉速、汽蝕基本引數和這三個引數之間有確定的關係，如得不到滿足，將產生汽蝕。對於一定值，假設提高轉速，則將增大，當該值大於所提供的裝置汽蝕餘量時，就會發生汽蝕。
按汽蝕條件來確定幫浦的轉速的方法，是先選擇值，按給定的裝置汽蝕餘量或幾何安裝高度，計算汽蝕條件下所允許的轉速。即
式中：=（—考慮汽蝕的安全餘量）。
汽蝕允許轉速：
經驗算可知，轉速小於汽蝕允許轉速，符合要求。
2.1.4 計算比轉速，確定幫浦的水力方案
比轉速公式為
取186
在範圍，幫浦的效率最高，當時，幫浦的效率將顯著下降。採用單級單吸式時過大，可考慮改成雙吸，反之採用雙吸過小時，可考慮改成單吸式葉輪，幫浦的特性曲線的形狀也和有關。本次設計選用單級單吸式的水力方案。
2.2葉輪的主要引數的選擇和計算
葉輪主要幾何引數有葉輪進口直徑、進口當量直徑、葉輪輪轂直徑、葉片進口安放角、葉輪出口直徑、葉輪出口寬度、葉片出口角和葉片數z。葉輪進口幾何引數對汽蝕具有重要影響，葉輪出口幾何引數對效能（h、q）具有重要影響，而兩者對效率均有影響。
2.2.1 葉輪進口直徑的確定
葉輪進口直徑與進口速度有關，從前限制進口速度一般不超過，認為進一步提高葉輪進口流速會降低幫浦的抗汽蝕效能和水力效率。實踐證明：幫浦在相應增加進口很廣的範圍內運轉時，能保持水力效率不變，所以如果設計的幫浦對抗汽蝕效能要求不高，可以選較小的以減少葉輪密封環的洩漏量，以提高容積效率。
決定葉輪內水力損失的速度是相對速度的大小和變化，所以應當考慮幫浦進口對相對速度的影響，通常在葉輪流道中相對速度是擴散的，即＞。這樣從減小進口相對撞擊損失的流道中的擴散損失考慮，都希望減小，若假定最小 ，可推出計算葉輪進口直徑的公式。
進口當量直徑：,圓整取192mm
式中:根據統計資料，對此幫浦確定為=4.5
進一步增加,可以改善大流量下的工作條件，提高幫浦的抗汽蝕效能考慮效率和汽蝕，的選用範圍是：
主要考慮效率 =3.5～4.0
兼顧效率和汽蝕=4.0～5.0
主要考慮汽蝕=5.0～5.5
這裡選取=4.5
輪轂直徑：
所以葉輪進口直徑：
2.2.2 葉輪出口直徑的初步計算
葉輪外徑和葉片出口角等出口幾何引數，是影響幫浦的揚程的最重要的因素。另外，影響幫浦揚程的有限葉片數修正係數也與和及葉片數等引數有關。可見影響幫浦的揚程的幾個引數之間互為影響。
因此，必須在假定某些引數為定值的條件下，求解葉輪外徑。
因為壓水室的水力損失和葉輪出口的絕對速度的平方成正比。為了減少壓水室的水力損失，應當減小葉輪出口的絕對速度，因此，我們把在滿足設計引數下使葉輪出口絕對速度最小作為確定的出發點。
由葉輪出口速度三角形
葉輪出口軸面速度和圓周分速度均與葉輪外徑有關，現將表示為的函式，由基本方程式
推出的計算公式並計算出具體的數值為：
取。2.2.3 葉輪出口寬度的計算與選擇
由於製造關係，這裡取
2.2.4 葉片數的選擇
葉片數對幫浦的揚程、效率、汽蝕效能都有一定的影響。選擇葉片數時，一方面考慮儘量減少葉片的排擠和表面的摩擦；另一方面又要使葉輪流道有足夠的長度，以保證液流的穩定性和葉片對液體的充分作用。
參考[1]p108，葉片數按比轉速選擇（表2-1），取。
表2-1
2.2.5 幫浦效率的選擇與計算
先分別計算或估算水力效率和容積效率，最後由已知的總效率推算出機械效率。
（1）容積效率:
葉輪前後蓋板外側與腔內側形成了兩個充滿液體的空腔，稱為幫浦腔。葉輪前蓋板處的間隙使前幫浦腔與葉輪進口相通，前幫浦腔的另一端與葉輪出口相通。在壓力差的作用下，有一部分水流流出葉輪後，又經過前幫浦腔和葉輪進口間隙返回葉輪入口，這部分水從葉輪中獲得的能量在流動過程中全部不可逆的轉化為熱能，形成一種能量損失。
在後幫浦腔輪轂處，因為設有各種形式的密封裝置，這一典型的流動可以忽略不計。因而葉輪進口密封間隙處的這一洩漏量代表了離心幫浦中典型的主要的容積損失。
容積效率可以採用下面的一些經驗公式計算：
（2）水力效率
（3） 機械效率
由於知道總效率，又可以計算出
2.2.6 精算葉輪外徑
葉輪外徑是葉輪最重要的尺寸，故需要精確計算。以基本方程式精確計算，從理論上講是比較嚴格的，但其中的水力效率，有限葉片修正係數，也只能用經驗公式計算。實踐證明，精確計算的數值是基本可靠的。
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