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离心泵的性能及使用维护专业机电09-11（4）班作者姓名苏婷指导教师李鑫定稿日期：2017年05月01日新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计（论文）任务书学生姓名苏婷专业班级机电09-11（4）班设计(论文)题目离心泵的性能及使用维护接受任务日期2012年3月3日完成任务日期2012年6月6日指导教师指导教师单位设计(论文)内容目标通过本次毕业论文，培养学生综合运用所学基础理论、基本知识、基本技能和专业知识，联系生产及科研实际完成某一课题，全面检验学生分析和解决问题的能力，使学生掌握基本设计方法，受到初步工程技术训练。
设计(论文)要求本次毕业论文培养学生独立工作能力，侧重与开发学生创造力，应在巩固所学专业理论知识的基础上，熟练掌握专业基本技能，从而达到具有从事专业实际工作的初步能力。
论文指导记录参考资料【1】蒋青,刘广兵;几何参数对离心泵扬程特性曲线的影响浅析[A];农业机械化与新农村建设——中国农业机械学会2006年学术年会论文集（上册）[C];2006年【2】高明泉。
循环水泵叶轮汽蚀的原因及预防【J】石油化工设备技术，1986，7（1）：42-43【3】牟介刚.丙烷泵的设计与研究.水泵技术,1999(1):9～13.【4】沈阳水泵研究所.叶片泵设计手册.北京:机械工业出版社,1973.【5】如何提高石化泵用机械密封的性能及寿命.石油化工设备技术,1994(6):23～26.注：此表发给学生后由指导教师填写，学生按此表要求开展毕业设计（论文）工作。
新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计（论文）成绩表学生姓名苏婷专业班级机电09-11（4）班设计(论文)题目离心泵的性能及使用维护指导教师（签名）李鑫指导教师单位机械工程系指导教师评语评阅成绩：评阅教师签字：年月日答辩记录成绩：提问教师签字：年月日答辩小组意见答辩成绩：答辩小组组长签字：年月日摘要根据自己所在单位了解到的离心泵的有关知识及查资料，首先对离心泵的市场做简单介绍，而后根据其基本构造介绍离心泵的工作原理等。
离心泵的水力设计离心泵叶轮设计步骤第一步：根据设计参数，计算比转速ns第二步：确定进出口直径第三步：汽蚀计算第四步：确定效率第五步：确定功率第六步：选择叶片数和进、出口安放角第七步：计算叶轮直径D2第八步：计算叶片出口宽度b2第九步：精算叶轮外径D2到满足要求第十步：绘制模具图离心泵设计参数作为一名设计人员，在设计一台泵之前，需要详细了解该泵的性能参数、使用场合、特殊要求等。
下表为本章中叶轮水力设计教程中使用的一组性能要求。
确定泵进出口直径右图为一台ISO单级单吸悬臂式离心泵的实物图和装配图。
对于新入门的学习者，请注意泵的进出口位置，很多人会混淆。
确定泵的进口直径泵吸入口的流速一般取为3m/s左右。
从制造方便考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵的体积，提高过流能力。
而从提高泵的抗汽蚀性能考虑，应减小吸入流速；对于高汽蚀性能要求的泵，进口流速可以取到1.0-2.2m/s。
进口直径计算公式此处下标s表示的是suction（吸入）的意思本设计例题追求高效率，取Vs=2.2m/sDs=77,取整数80确定泵的出口直径对于低扬程泵，出口直径可取与吸入口径相同。
高扬程泵，为减小泵的体积和排出管直径，可小于吸入口径。
一般的计算公式为：D d=(0.7-1.0)D s此处下标d表示的是discharge(排出)的意思本设计例题中，取D d = 0.81D s = 65泵进口速度进出口直径都取了标准值，和都有所变化，需要重新计算。
Vs = 2.05 泵出口速度同理，计算出口速度= 3.10汽蚀计算泵转速的确定泵的转速越高，泵的体积越小，重量越清。
舰艇和军工装备用泵一般都为高速泵，其具有转速高、体积小的特点。
转速与比转速有关，比转速与效率有关，所以选取转速时需和比转速相结合。
转速增大、过流不见磨损快，易产生振动和噪声。
提高泵的转速受到汽蚀条件的限制。
从汽蚀比转数公式可知，转速n和汽蚀基本参数和C有确定的关系。
按汽蚀条件确定泵转速的方法，是选择C值，按给定的装置汽蚀余量或几何安装高度，计算汽蚀条件允许的转速，所采用的转速应小于汽蚀条件允许的转速。
150S-50双吸离心泵水力及结构设计毕业论文目录摘要 (4)1 前言 (5)1.1 毕业设计主要容 (5)1.2 毕业设计预期目标 (5)1.3 设计的目的和意义 (5)1.4 设计的主要任务 (5)2 叶轮的水力设计 (6)2.1 泵在设计点的运行参数 (6)2.2泵主要设计参数和结构方案的确定 (6)2.3叶轮主要参数的选择和计算 (9)2.4 叶轮的绘型 (13)2.5叶片绘型 (20)2.6绘制叶片木模图 (24)2.7作叶片进、出口速度三角形 (25)3压水室的水力设计 (26)3.1压水室的作用及螺旋型压水室作用的原理 (26)3.2涡室的设计和计算 (28)4 吸入室的水力设计 (33)4.1吸入室的介绍及作用 (33)4.2半螺旋吸水室的计算 (33)5 结构设计 (37)5.1技术设计总图初定 (37)5.2主要零件的选择 (37)6泵轴的强度校核 (38)6.1近似计算转子部件的质量 (38)6.2计算叶轮径向力 (40)6.3计算轴套的质量 (40)6.4计算在各种载荷下轴所受到的力 (41)6.5计算叶轮不平衡质量所产生的离心力Fc (41)6.6强度校核 (42)7 结论 (43)总结与体会 (44)谢辞 (45)参考文献 (46)1.1 毕业设计主要容本次毕业设计为根据给定设计参数完成双吸离心泵150S-50水力及结构设计（主要包括叶轮、压水室、吸水室的水力设计计算），并完成双吸泵总装图的绘制。
该双吸泵在设计点运行参数如下：扬程50H m =，流量3160/Q m h =,转速min /2950r n =，效率79%η=。
必需空蚀余量() 5.5r NPSH m =；抽送介质为温度小于80°C 的清水或物理、化学性质类似于水的其他液体。
1.2 毕业设计预期目标完成毕业设计任务书要求的容，达到毕业设计的要求。
说明书不少于10000字，应包括目录、中文关键词、正文、参考文献。
第50卷第5期农业工程与装备2023年10月V ol.50No.5 AGRICULTURAL ENGINEERING AND EQUIPMENT Oct. 2023韩业翔1，杨文敏1*，陈冰2，冯少生2(1.湖南农业大学机电工程学院，湖南长沙410128；2.湖南天一奥星泵业有限公司，湖南平江410400)摘要：为提高离心泵叶轮扭曲叶片的曲面质量，改善离心泵的水力性能，以TSY150-200型单级双吸离心泵的叶轮为例，采用保角变换法的逆向思维，利用SolidWorks的3D草图功能，直接绘制叶片的空间流线和空间截线，利用曲线和曲面质量检测、调整工具，检查其曲率、拐点等参数，并通过控标进行调整，以保证曲线和曲面的质量。
最后使用ANSYS CFX对离心泵的全流域进行CFD分析，内部流动状态表明使用该造型方法得到的叶轮叶片具有良好的曲面质量。
关键词：离心泵叶轮；扭曲叶片；保角变换法；数值模拟中图分类号：TH311文献标志码：A文章编号：2096–8736(2023)05–0014–04Establishment and hydraulic analysis of a three-dimensional hydraulic model for the impeller of a single stage double suction centrifugal pump HAN Yexiang1，YANG Wenmin1*，CHEN Bing2，FENG Shaosheng2(1.College of Mechcmical and Electrical Engineering, Hunan Agriculture University, Changsha,Hunan 410128, China;Hunan Tianyi Aoxing Pump Industry Co., Ltd, Pingjiang, Hunan 410400, China) Abstract: In order to improve the surface quality of the twisted blades of a centrifugal pump and enhance its hydraulic performance, the impeller of the TSY150-200 single-stage double-suction centrifugal pump was studied. This paper uses the reverse thinking of conformal transformation method and the 3D sketch function of SolidWorks to draw the spatial streamline and spatial transect of the blade. The curvature, inflection point and other parameters of curves and surfaces are checked by means of quality detection and adjustment tools to ensure the quality of curves and surfaces. Finally, the entire flow field of the centrifugal pump is analyzed using ANSYS CFX for CFD analysis, and the internal flow state indicates that the impeller blades obtained through this shaping method have excellent surface quality.Keywords: centrifugal pump impeller; twisted blades; conformal transformation method; numerical simulation叶轮是离心泵进行能量转换的核心部件， 叶片曲面的光顺程度与叶轮的过水能力息息相关，进而直接影响着离心泵的水力性能[1]。
摘要本文以一台低比转速离心泵为例，进行内部流场的数值模拟和结构优化。
利用计算流体力学(CFD)技术，采用RNGκε-湍流模型和雷诺时均N-S方程，对比转速为30.5的4长叶片和4长4短叶片两种不同结构情况下泵的内部流动状态进行数值模拟，基于模拟结果对泵的水力性能进行预测及比较。
本文介绍了离心泵内部流动数值模拟的基本理论和方法，详细阐述了在通用CFD 模拟软件环境下的叶片造型、网格生成、边界条件、求解方法等实用技术的设置方法；介绍了离心泵内部流动的详细模拟计算过程和方法，以及基于内流场数值模拟的外特性预测方法。
为特殊用途低比转速离心泵的设计与性能提高提供一个有效的思路，同时丰富了低比转速离心泵的理论研究结果，具有理论意义和工程应用价值。
从模拟结果可以看出：两个叶轮内部的静压力都是由叶片进口到出口逐渐升高，等静压曲线几乎是沿圆周方向的。
具有分流叶片的叶轮出口的压力系数较高，通过计算理论扬程，得出具有分流叶片的叶轮扬程高，说明分流叶片可以提高离心泵的性能。
关键词：低比转速离心泵数值模拟结构优化分流叶片性能曲线AbstractThe flow field of a low specific speed centrifugal pump was simulated using of computational fluid dynamics (CFD) technology to analyze the pump performance and to optimize pump structure. The RNGκε-turbulence model and the Reynolds-Averaged Navier—Storkes equations were used to study the flow field of pump. The structure effect on the flow condition was analyzed by simulating two different low specific speed pump with four-long blades and four-long four-short blades were simulated. Hydraulic performance of the pump was compared and predicted based on the simulation results.The basic theory and methods in numerical simulation of centrifugal pump flow were introduced in this paper, the setting methods of CFD simulation software in the general environment of the blade shape, mesh generation, boundary conditions, solution of practical skills were detailed;And the process and methods of simulation of the centrifugal flow were introduced, and the forecasting methods based on the numerical simulation of flow field characteristics was contained in it. And an effective line of thought for special use of low specific speed centrifugal pump designing and performance improving were provided, at the same time, the low specific speed centrifugal pump of the theoretical results with theoretical and engineering application value were enriched.From the simulation results ,we can observed that: Two impeller static pressure within the blades are gradually increased from inlets to outlets, and static pressure curve is almost along circular direction. The impeller with splitter blades have a higher pressure coefficient, by calculating the theoretical head we know that impeller with splitter blades have high head,so the splitter blades can improve the performance of centrifugal pump.Key words:low specific speed centrifugal pump numerical simulation structural optimization splitter blade performance curve目录1．绪论 (1)1.1课题的研究目的和意义 (1)1.2国内外研究现状及发展概况 (1)1.3离心泵优化设计方法 (3)1.3.1 速度系数法优化设计 (4)1.3.2 损失极值法优化设计 (4)1.3.3 准则筛选法优化设计 (4)1.3.4 基于流场研究的优化设计 (4)1.4低比速离心泵叶轮优化设计趋势 (5)1.5本文主要研究工作 (6)2．数值模拟基本理论 (7)2.1计算流体力学基础 (7)2.2流场计算的基本方程 (10)2.2.1 质量守恒方程 (10)2.2.2 动量守恒方程 (11)2.2.3 能量守恒方程 (11)2.3FLUENT软件介绍 (12)2.3.1 程序的结构 (12)2.3.2 FLUENT程序可以求解的问题 (14)3.3用FLUENT程序求解问题的步骤 (15)3．低比转速离心泵模型建立及网格划分 (18)3.1低比转速离心泵的特点 (18)3.2分别建立两种叶轮结构的计算模型 (19)3.3G AMBIT划分网格 (21)3.4边界条件类型设定 (23)3.5输出网格 (25)4．FLUENT模拟计算 (26)4.1不带分流叶片FLUENT计算 (26)4.2带分流叶片FLUENT计算 (38)5．计算结果分析 (40)5.1创建等值面 (40)5.2绘制压力分布图 (41)5.3绘制速度云图 (43)5.4绘制速度矢量图 (45)5.5绘制湍动能图 (47)5.6计算理论扬程 (49)5.7结论 (51)6．绘制优化后泵的性能曲线 (52)6.1泵在变工况情况下的压力分布 (52)6.2绘制性能曲线 (54)6.3结论 (55)7．总结与展望 (56)致谢 (57)参考文献 (58)1．绪论1.1 课题的研究目的和意义泵作为一种提供流体能量的通用机械，在各种类型的泵中,离心泵的应用最广，它是利用离心力的作用增加水体压力并使之流动的一种泵。
题目离心泵的设计及其密封摘要：在当今社会离心泵的应用是很广泛的,在国民经济的许多部门要用到它。
在供给系统中几乎是不可缺少的一种设备。
在泵的实际应用中损耗严重，特别是化工用泵在实际应用中损耗，主要是轴封部分，在输送过程中由于密封不当而出现泄漏造成重大损失和事故。
轴封有填料密封和机械密封。
填料密封使用周期短，损耗高，效率低。
本设计使用机械密封。
主要以自己设计的离心泵为基础，对泵的密封进行改进，以减少损耗，提高离心泵寿命。
本设计其主要工作内容如下，自己设计一台扬程为40m，流量为100m3/h的离心泵。
电机功率为7.5kw，转速为2900r/min，.在0—800C工作环境下输送带杂质液体的离心泵的机械密封。
关键词：泵填料密封离心泵机械密封Centrifugal pump design and sealingAbstract: In today's society, the centrifugal pump is applied widely in the national economy, many departments should use it. In the supply system is almost an indispensable equipment. The practical application in pump industry, especially with serious loss in actual application of pump shaft seals, mainly is loss in the process of conveying, due to improper seal leakage caused heavy losses and accidents. Shaft seals have packing seal and mechanical seal. Packing seal use short cycle, the loss is high. Efficiency is low. This design USES mechanical seal. Mainly in their design based on centrifugal pump, and the improved seal pump, in order to reduce loss, improve the centrifugal pump life. This design is the main content of work, design a head for 40 MB, flow 100m/h of centrifugal pump. Electric power is 7.5 kw, speed for 2900r/min, the 0-80 C work environment impurity liquid conveyer belt of centrifugal pump mechanical seal.Keywords: pump packing seal centrifugal pump mechanical seal二离心泵的工作原理以及方案选择2.1 离心泵的工作原理离心泵工作前，先将泵内充满液体，然后启动离心泵，叶轮快速转动，叶轮的叶片驱使液体转动，液体转动时依靠惯性向叶轮外缘流去，同时叶轮从吸入室吸进液体，在这一过程中，叶轮中的液体绕流叶片，在绕流运动中液体作用一升力于叶片，反过来叶片以一个与此升力大小相等、方向相反的力作用于液体，这个力对液体做功，使液体得到能量而流出叶轮，这时候液体的动能与压能均增大。
离心泵水力设计课程设计及指导书（一）离心泵水力设计任务书1 设计目的掌握离心式叶轮和进、出水室水力设计的基本原理和基本方法．加深对课堂知识的理解，培养学生进行产品设计、水泵改造及科学研究等方面的工作能力。
2 设计参数及有关资料（1）泵的设计参数：（可自选一组参数设计，也可参照给出的参数变更局部参数设计，每个人必须选择不同的参数进行设计）1.m h rpm n m H h m Q a 3.3,2900,60,/373=∆=== 2.m h rpm n m H h m Q a 44.5,1450,16,/903=∆=== 3.900,1430,24,/663====C rpm n m H h m Q 4.900%,80,2900,48,/1453=====C rpm n m H h m Q η 5.m 5,2970,5.18,/12====SZ H rpm n m H s l Q 泵的安装高度 6.m h rpm n m H s l Q r 13.2,2870,10,/3.2=∆=== 7.m rpm n m H h m Q 6.2h ,1450,5.32,/170r 3=∆=== 8. %60,2h ,2900,20,/20r 3==∆===ηm rpm n m H h m Q（2）工作条件：抽送常温清水。
（3）配用动力：用电动机作为工作动力。
3 设计内容及要求（1）设计内容。
包括以下几个方面：l ）、离心泵结构方案的确定。
2）、离心泵水力过流部件（进水室、叶轮、压水室）主要几何参数的选择和计算。
3）、叶轮轴面投影图的绘制。
4）、螺旋形压水室水力设计。
（2）要求。
包括以下几个方面：l ）、用速度系数法和解析计算法进行离心泵水力设计。
2）、绘出压水室设计图。
3）、编写设计计算说明书。
4 设计成果要求（1）计算说明书应做到字迹工整、书面整洁、层次分明、文理通顺。
文中所引用的重要公式、论点及结论均应交待依据。
离心泵设计毕业设计论文i目录第一章离心泵的概论 (1)1. 1 离心泵的基本构造 (1)1. 2 离心泵的过流部件 (2)1. 3 离心泵的工作原理 (2)1. 4 离心泵的性能曲线 (3)第二章离心泵的应用 (5)2. 1 离心泵在工业工程的应用 (5)2. 2 离心泵在给水排水及农业工程中用 (6) 2. 3 离心泵在航空航天和航海工程中的应用 (7) 2. 4 离心泵在能源工程中的应用 (9)第三章离心泵的拆装 (11)3. 1 离心泵的结构图 (11)3. 2 离心泵一般拆卸步骤 (11)3. 3 离心泵的拆卸顺序 (11)3. 4 离心泵拆卸注意的事项 (12)3. 5 离心泵的装配 (12)第四章常见故障原因分析及处理 (13)4. 1 离心泵启动负荷 (13)4.2 泵不排液 (13)4.3 泵排液后中断 (13)4. 4 流量不足 (13)4. 5 扬程不够 (13)4. 6 运行中功耗大 (14)4. 7 泵振动或异常声响 (14)4. 8 轴承发热 (14)4. 9 轴封发热 (15)4. 10 转子窜动大 (15)4. 11 发生水击 (15)4. 12 机械密封的损坏 (15)4. 13 故障预防措施 (18)小结 (19)致谢 (20)参考文献 (21)第五章英文翻译 (22)ii1第一章离心泵概论1.1离心泵的基本构造离心泵的基本构造是由六部分组成的分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。
图1.1 离心泵（1）叶轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。
叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。
（2）泵体也称泵壳，它是水泵的主体。
起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。
（3）泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。
（4）轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。
x x x x x x x大学毕业设计（论文）题目单级单吸离心泵设计学院 xxxxxxxxxxxxxxx专业班级 xxxxxx学生姓名 xxxxxxxxxxxxxxx指导教师 xxxxxxxxxxxxx成绩x 年x月x 日摘要离心泵是一种用量最大的水泵，在给水排水及农业工程、固体颗粒液体输送工程、石油及化学工业、航空航天和航海工程、能源工程和车辆工程等国民经济各个部门都有广泛的应用。
在此设计中，主要包括单级单吸清水离心泵的方案设计，离心泵基本参数选择、离心泵叶片的水力设计、离心泵压水室的水利设计、离心泵吸水室的水利设计。
以及进行轴向力及径向力的平衡，最后要进行强度校核。
泵设计的最大难点就是泵的密封，本次设计采用的新式的填料密封，它可以根据压力的改变来改变密封力的装置。
关键词：离心泵；叶片；压水室；吸水室AbstractCentrifugal pump is a kind of the most consumable in pumps, water drainage and in agricultural engineering, solid particles liquid transportation engineering, oil and chemical industry, aerospace and Marine engineering, energy engineering and vehicle engineering, etc all departments of national economy is widely used.In this design, including single-stage single-suction clean water centrifugal pump design, the basic parameters centrifugal pump, centrifugal pump hydraulic design of leaves, water pump pressurized water chamber design, the water pump suction chamber design. As well as axial force and radial force balance, and finally to the strength check.The biggest difficulty pump design is the design of the pump seal, the new packing seal it can according to the change of the pressure to change the device sealing force.Keywords：Centrifugal pump;Leaves; Pressurized water chamber; Suction chamber目录摘要 (I)Abtract (III)第1章绪论 (1)1.1 选此课题的意义 (1)1.2 本课题的研究现状 (1)1.3 本课题研究的主要内容 (1)第2章泵的基本知识 (3)2.1 泵的功能 (3)2.2 泵的概述 (3)2.2.1 离心泵的主要部件 (3)2.2.2 离心泵的工作原理 (4)2.3 泵的分类 (4)第3章离心泵的水力设计 (5)3.1 泵的基本设计参数 (5)3.2 泵的比转速计算 (5)3.3 泵进口及出口直径的计算 (5)3.4 计算空化比转速 (5)3.5 泵的效率计算 (6)3.5.1 水力效率 (6)3.5.2 容积效率 (6)3.5.3 机械效率 (6)3.5.4 离心泵的总效率 (6)3.6 轴功率的计算和原动机的选择 (6)3.6.1 计算轴功率 (6)3.6.2 确定泵的计算功率 (7)3.6.3 原动机的选择 (7)3.7 轴径与轮毂直径的初步计算 (7)3.7.1 轴的最小直径 (7)3.7.2 轮毂直径的计算 (8)3.8 泵的结构型式的选择 (9)第4章叶轮的水力设计 (10)4.1 确定叶轮进口速度 (10)4.2 计算叶轮进口直径 (10)4.2.1 先求叶轮进口的有效直径D0 (10)4.2.2 叶轮进口直径 (11)4.3 确定叶轮出口直径 (11)4.4 确定叶片厚度 (11)4.5 叶片出口角的确定 (12)4.6 叶片数Z的选择与叶片包角 (12)4.7 叶轮出口宽度 (12)4.8 叶轮出口直径及叶片出口安放角的精确计算 (13)4.9 叶轮轴面投影图的绘制 (13)4.10 叶片绘型 (14)第5章压水室的水力设计 (17)5.1 压水室的作用 (17)5.2 蜗型体的计算 (17)5.2.1 基圆直径的确定 (17)5.2.2 蜗型体进口宽度计算 (18)5.2.3 舌角 (18)5.2.4 隔舌起始角 (18)5.2.5 蜗形体各断面面积的计算 (18)5.2.6 扩散管的计算 (19)5.2.7 蜗形体的绘型 (19)第6章吸水室的设计 (21)6.1 吸水室尺寸确定 (21)第7章径向力轴向力及其平衡 (22)7.1 径向力及平衡 (22)7.1.1 径向力的产生 (22)7.1.2 径向力的计算 (22)7.1.3 径向力的平衡 (22)7.2 轴向力及平衡 (23)7.2.1 轴向力的产生 (23)7.2.2 轴向力计算 (23)7.2.3 轴向力的平衡 (24)第8章泵零件选择及强度计算 (25)8.1 叶轮盖板的强度计算 (25)8.2 叶轮轮毂的强度计算 (25)8.3 叶轮配合的选择 (26)8.4 轮毂热装温度计算 (27)8.5 轴的强度校核 (27)8.6 键的强度计算 (29)8.6.1 工作面上的挤压应力 (29)8.6.2 切应力 (30)8.7 轴承和联轴器的选择 (30)第9章泵体的厚度计算 (32)9.1 蜗壳厚度的计算 (32)9.2 中段壁厚的计算 (32)第10章泵的轴封 (33)10.1 常用的轴封种类及设计要求 (33)10.2 填料密封的工作原理 (33)10.3 传统填料密封结构及其缺陷 (34)10.3.1 传统填料密封结构 (34)10.3.2 传统填料密封的不足 (34)10.4 填料密封的结构改造 (34)结论 (35)参考文献 (37)致谢 (39)第1章绪论1.1 选此课题的意义泵是一种应用广泛、耗能大的通用流体机械，我国每年各种泵的耗电量大约占全国总耗电量的20%,耗油量大约占全国总耗油量的50%。
150S-50双吸离心泵水力及结构设计毕业论文目录摘要 (4)1 前言 (5)1.1 毕业设计主要容 (5)1.2 毕业设计预期目标 (5)1.3 设计的目的和意义 (5)1.4 设计的主要任务 (5)2 叶轮的水力设计 (6)2.1 泵在设计点的运行参数 (6)2.2泵主要设计参数和结构方案的确定 (6)2.3叶轮主要参数的选择和计算 (9)2.4 叶轮的绘型 (13)2.5叶片绘型 (20)2.6绘制叶片木模图 (24)2.7作叶片进、出口速度三角形 (25)3压水室的水力设计 (26)3.1压水室的作用及螺旋型压水室作用的原理 (26)3.2涡室的设计和计算 (28)4 吸入室的水力设计 (33)4.1吸入室的介绍及作用 (33)4.2半螺旋吸水室的计算 (33)5 结构设计 (37)5.1技术设计总图初定 (37)5.2主要零件的选择 (37)6泵轴的强度校核 (38)6.1近似计算转子部件的质量 (38)6.2计算叶轮径向力 (40)6.3计算轴套的质量 (40)6.4计算在各种载荷下轴所受到的力 (41)6.5计算叶轮不平衡质量所产生的离心力Fc (41)6.6强度校核 (42)7 结论 (43)总结与体会 (44)谢辞 (45)参考文献 (46)1.1 毕业设计主要容本次毕业设计为根据给定设计参数完成双吸离心泵150S-50水力及结构设计（主要包括叶轮、压水室、吸水室的水力设计计算），并完成双吸泵总装图的绘制。
该双吸泵在设计点运行参数如下：扬程50H m =，流量3160/Q m h =,转速min /2950r n =，效率79%η=。
必需空蚀余量() 5.5r NPSH m =；抽送介质为温度小于80°C 的清水或物理、化学性质类似于水的其他液体。
1.2 毕业设计预期目标完成毕业设计任务书要求的容，达到毕业设计的要求。
说明书不少于10000字，应包括目录、中文关键词、正文、参考文献。
完成叶轮、压水室水力设计图、吸水室水力设计图各一，泵装配图一。
完成3000字专业文献英译汉。
1.3 设计的目的和意义毕业设计是本科四年的最后一个教学环节，也是相当重要的一个环节。
它是为我们在将来做好工作奠定基础。
我们在毕业设计过程中将应用自己所学的知识，培养解决问题和分析问题的能力，使理论知识与实际问题联系起来。
这一过程不仅锻炼我们的创新能力，也要求我们了解并及时掌握本行业发展新动态、新方法和新理论。
1.4 设计的主要任务（1）叶轮水力设计，进行叶片绘型；（2）压水室水力设计，进行压水室绘型；（3）吸水室水力设计，进行吸水室绘型；（4）完成总装图的绘制；（5）轴的强度计算；（6）在指导教师指导下完成设计说明书及3000字专业文献英译汉。
2 叶轮的水力设计叶轮是离心泵的重要过流部件，水流在进入叶轮之前，其流动方向大体平行于叶轮轴心线，水流在叶轮中能量增加后，以大体垂直于叶轮轴心线的方向离开叶轮。
离心式叶轮通常由前盖板、后盖板，以及它们之间的叶片组成。
两相邻叶片和前后盖板的表面形成了若干个叶片流道，也就是水流流经叶轮的通道。
在给定了叶轮的设计参数及设计点的流量、扬程、转速之后，在设计叶轮时，首先要确定叶轮全部几何参数，它们指叶片数Z,叶轮半径2R ，出口宽度2b ，叶片出口安放角2β，叶片出口的排挤系数2ψ，以及叶轮吸入口直径0D 。
在确定这些几何参数时，常用的办法有三个：（1）相似换算法：选一个性能符合要求，比转速与待设计叶轮比转速相等的叶轮，将其放大或缩小。
（2）速度系数法：已有专家在大量统计基础上将优秀叶轮的上述几何参数写成泵的比转速函数，这些函数一般以曲线形式给出，设计时可以根据待设计泵的比转速，通过查曲线，确定待设计叶轮的几何参数。
这一方法的关键在于所用速度系数资料是否先进，如所用速度系数资料确能反映优秀叶轮的几何参数与比转速的关系，就能较快的设计出性能良好的叶轮。
此方法实质是一种广义相似计算。
（3）解析计算法：此方法创新性明显，所用数学理论基础较深，因此工作量大，设计周期较长，有时有风险。
目前，这一方法的发展趋势为确定一设计目标，如降低泵的某种损失或使得拖动电机功率最小等等，然后通过编程计算优化全部叶轮几何参数。
此次设计以第二种速度系数法来确定离心泵叶轮的全部几何参数，然后绘制并检查叶轮轴面投影图，再以方格网保角变换法绘型扭曲形叶片。
2.1 泵在设计点的运行参数双吸离心泵流量3160/Q m h =, 转速min /2950r n =，扬程50H m =, 效率79%η=,必需空蚀余量() 5.5r NPSH m =输送介质为温度小于80°C 的清水或物理、化学性质类似于水的其他液体。
2.2泵主要设计参数和结构方案的确定2.2.1确定泵的进出口直径（1）泵的吸入口直径：泵的吸入口直径由合理的进口流量确定，泵吸入口的流速一般为3m/s 左右，从制造方面考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵的体积，提高过流能力；而为提高泵的抗汽蚀性能，应减小吸入流速。
综合考虑：初定s m v s /3=则吸入口径0.137s D m === 考虑到泵进口法兰直径，圆整150s D mm = 反算进口流速24 2.51/s s Q v m s D π==与初选流速相差不大。
（2）泵排除口直径：对于低扬程泵，可取与吸入口径相同；对于高扬程泵，为减小泵的体积和排除管直径，可使排除口径小于吸入口径。
这次设计扬程H=50m ，故初选出口直径比吸入口直径小的标准值100d D mm =。
2.2.2泵转速的确定及电动机型号确定泵转速应考虑下面因素：（1）泵的转速越高，体积越小，重量越轻。
因此，应尽量选择高的转速。
（2）转速与比转速有关，而比转速与效率有关。
因此， 转速与比转速、效率综合起来考虑。
（3）确定转速应考虑原动机种类和转动装置。
通常优先选取电动机直接连接传动，由参考书[2]及泵给定转速min /2950r n =, 选取极对数P=2，同步转速为3000r/min 的异步电动机。
电动机带负载后的转速应小于同步转速，通常按2%的转差率确定电动机额定转速。
因为电动机的转速比额定转速低，所以电动机需要配一个增速装置，可选用变频调速器。
电动机传动方式：通过联轴器直接与泵轴连接传动。
（4）提高泵转速受汽蚀性能条件的限制。
2.2.3计算泵的比转速ns85s n ===计算得： s n =852.2.4汽蚀验算必需空蚀余量() 5.5r NPSH m =由[1]P 90表3—2查得C=780所以：汽蚀允许转速：33445.5n ===3345min)/(r 选定的转速min /2950r n =低于汽蚀允许转速3345/min n r =，满足要求。
2.2.5估算泵的效率、功率由于水力效率h η很难精确计算，以及给出了设计的总效率79%η=,所以先分别计算或估算机械效率m η，容积效率v η，最后由总效率η计算出水力效率。
（1） 机械效率（2）容积效率（3）水力效率考虑到采用提高泵的表面光洁度来减小圆盘摩擦损失以提高效率，因此可以在制造过程中对泵的表面质量进行控制。
(4)轴功率计算功率'1.227.5733.084N KN kw ==⨯=（工况变化系数K=1.1～1.2）由此确定选用Y200L2-2电动机,功率37KW,转速2950转/分,工作电压380V,工作电流69.8A,功率因数0.89。
7611007100%92%()100m s n η=-⨯=.2/31100%97%10.68v s n η-=⨯=+1609.8100050360027.57100010000.79QH N kw γη⨯⨯⨯===⨯h m v 100%88.5%ηηηη=⨯=2.3叶轮主要参数的选择和计算2.3.1泵的直径应按强度和刚度及临界转速条件确定因为扭矩是泵最主要的载荷。
开始设计时首先按扭矩确定泵轴的最小直径。
同时根据所设计泵的具体情况，考虑影响和临界转速的大概的因素。
可做粗略修改，并圆整取为标准值。
'33N33.084n 29509.55109.5510107.1N M N m =⨯=⨯⨯=⋅ 按钮矩计算轴径的公式为：0.025d m === 取联轴器处0.03d m =轮毂处轴径0.042b d m =（注：泵轴材料选用普通优质碳钢。
选[]5234310/N m τ=⨯）。
2.3.2叶轮进口直径0D 的确定叶轮进口直径0D 与进口速度有关，从前限制进口速度0v 一般不超过3～4m/s.认为进一步提高叶轮进口流速会降低泵的抗汽蚀性能和水力效率。
实践证明：泵在相应增加进口0v 很广的围运转时，能保持水力效率不变，所以如果所设计的泵对抗汽蚀性能要求不变，可以选较小的0D 以减小叶轮密封环的泄露量，以提高容积效率。
决定叶轮水力损失的是相对速度的大小和变化，所以应该考虑泵进口相对速度的影响，通常在叶轮流道中相对速度扩散的，即21w w >。
这样从减小进口相对撞击损失的流道中的扩散损失考虑。
都希望减小1w ，若假定1w 最小，可推出计算叶轮进口直径的公式 进口当量直径：4.40.086e D k m === （0k =4.0～5.0兼顾效率与汽蚀）轮毂直径：(1.2~1.4)0.042 1.40.0588h b d d m ==⨯=取60mm h d =所以叶轮进口直径：00.1048D m ===取0104D mm =2.3.3叶轮出口直径2D 的计算叶轮外径2D 和叶片出口角2β等出口几何参数，是影响泵扬程的最重要的因素。
另外，是影响泵扬程的有限叶片数修正系数也与2D 和2β及叶片数等参数有关。
可见影响扬程的几个参数之间有互为影响，因此，必须假定某些参数为定值的条件下，求解叶轮外径。
因为压水室的水力损失和叶轮出口的绝对速度的平方成正比。
为了减小压水室的水力损失，应当减小叶轮出口的绝对速度。
因此，在满足设计参数下使叶轮出口绝对速度最小作为确定2D 的出发点。
由此可推出2D 的计算公式为： 322/2nQ k D D = 1122D2859.35()9.35()10.14100100s n k --==⨯=210.140.199D D k m === 取2202D mm =2.3.4叶轮出口宽度2b 的计算和选择55662850.64()0.64()0.599100100s b n k ==⨯=取213b mm =2.3.5叶片数的选择叶片数对泵的扬程、效率、汽蚀性能都有一定的影响。
选择叶片数时，一方面考虑质量减少叶片的排挤和表面的摩擦；另一方面又要使叶轮流道有足够的长20.5590.011b b k m ===度，以保证液流的稳定性和叶片对液体的充分作用。
