泵的设计和理论

离心泵的水力设计讲解离心泵的水力设计步骤如下：1.根据设计参数计算比转速ns；2.确定进出口直径；3.进行汽蚀计算；4.确定效率；5.确定功率；6.选择叶片数和进出口安放角；7.计算叶轮直径D2；8.计算叶片出口宽度b2；9.精算叶轮外径D2以满足要求；10.绘制模具图。

在设计离心泵之前，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。

确定泵的进口直径时，应考虑泵吸入口的流速，一般取为3m/s左右。

大型泵的流速可以取大些，以减小泵的体积，提高过流能力；而对于高汽蚀性能要求的泵，应减小吸入流速。

本设计例题追求高效率，取Vs=2.2m/s，Ds=80.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。

本设计例题中，取Dd=0.81Ds=65.泵进出口直径都取了标准值，速度有所变化，需要重新计算。

本设计例题中，进口速度为Vs=2.05，出口速度为3.10.汽蚀是水力机械特有的一种现象，当流道中局部液流压力降低到接近某极限值时，液流中就开始发生空泡。

在确定泵转速时，需要考虑汽蚀条件的限制，选择C值，按给定的装置汽蚀余量和安装高度确定转速。

转速增大，过流不见磨损快，易产生振动和噪声。

汽蚀是液流中空泡发生、扩大、溃灭过程中涉及的物理、化学现象，会导致噪音、振动、甚至对流道材料产生侵蚀作用。

这些现象统称为汽蚀现象，一直是流体机械研究的热点和难点。

为了避免汽蚀带来的负面影响，需要计算汽蚀条件下允许的转速，并采用小于该转速的转速。

在计算汽蚀条件下的转速时，需要先计算汽蚀余量NPSHa，而NPSHa的计算需要知道泵的安装高度和设计要求中的数值。

例如，设计要求中给出的安装高度为3.3m，那么计算得到NPSHa为6.29m。

同时，还需要计算NPSHr，可以通过NPSHa除以1.3得到，例如计算得到NPSHr为2.54m。

比转速是一个综合性参数，它说明着流量、扬程、转数之间的相互关系。

第一章 液压泵及电机的确定已知参数: 供油压力：14MPa供油流量：32l/min1．1液压泵的选用1.1.1液压泵在系统中的作用液压泵作为液压系统的动力元件，讲原动机（电动机、柴油机等）输入的机械能（转矩T和角速度w）转换为压力能（压力P和流量q）输出，为执行元件提供压力油。

液压泵性能的好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性，在液压传动中占有极其重要的地位。

1.1.2液压泵的分类液压泵是利用封闭容积的大小变化来工作的。

泵内的封闭油腔分为吸油腔和压油腔，当泵轴旋转时，吸油腔的容积增大形成局部真空，油箱中的液体介质在大气压的作用下进入吸油腔，压油腔的容积减小，容腔内的液体介质背挤压排出。

根据构件不同，液压泵分为齿轮式，螺杆式，叶片式和柱塞式。

一般定义液压泵每转一转理论上可排出的液体体积为泵的理论排量。

理论排量取决于液压泵的结构尺寸，与其工作压力无关。

按理论排量是否可变，液压泵又分为定量型和变量型两种。

液压泵按进、出口的方向是否可变分为单向泵和双向泵。

1.1.3选用液压泵的原则和根据(1)是否要求变量，要求变量选用变量泵，其中单作用叶片泵的工作压力较低，仅适用机床系统。

(2)工作压力，目前各类液压泵的额定压力都有所提高，但相对而言，柱塞泵的额定压力最高。

(3)工作环境，齿轮泵的抗污染能力最好，因此特别适用于工作环境较差的场合。

(4)噪声指标，属于低噪声的液压泵内有啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，后两种泵的瞬时理论流量均匀。

(5)效率，按结构形式分，轴向柱塞泵的总效率最高；而同一种结构的液压泵，排量大的总效率高；同一排量的液压泵，在额定工况（额定压力、额定转速、最大排量）时总效率最高，若工作压力低于额定压力或转速低于额定转速、排量小于最大排量，泵的总效率将会下降，甚至下降很多。

因此，液压泵应在额定工况（额定压力和额定转速）或接近额定工况的条件下工作。

综上所述，本设计中选用齿轮泵CBF-E16 。

第二章 叶片泵基本理论2.1 泵的主要性能的参数1 流量 流量是泵在单位时间内输送出去的液体量(体积或质量)体积流量用q 表示，单位是：m 3／s ，m 3／h ，l ／s 等。

质量流量用m q 表示，单位是：t ／h ， kg ／s 等。

流量和体积流量的关系为 ρq q m =2 扬程 H 扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处(泵进口法兰)到泵出口处兰)能量的增值。

也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。

其单位是m N /m N =⋅，即被抽送液体的液柱高度、习惯简称为米。

根据定义、泵的扬程可以写为s d E E H -= （2-1）式中：d E —在泵出口处单位重量液体的能量(m)；s E —在泵进口处单位重量液体的能量(m)。

单位重量液体的能量在水力学中称为水头，通常由压力水头、速度水头和位置水头三部分组成，即d 2d d d z 2g v g p E ++=ρ，s 2s s s z 2gv g p E ++=ρ，得22d s d d d s p p v v E z z g 2g()ρ--=++- （2-2）式中 p d 、p s ——泵出口、进口处液体的静压力v d 、v s ——泵出口、进口处液体的速度z d 、z s ——泵出口、进口到任选的测量基准面的距离图1—1是计算泵扬程的简图。

泵的扬程表征泵本身的性能，只和泵进、出口法兰处的液体的能量有关，而和泵装置无直接关系。

但是，利用能量方程，可以用泵装置中液体的能量表示泵的扬程。

3 转速n转速是泵轴单位时间的转数，单位：r ／min4 汽蚀余量 NPSH汽蚀余量又叫净正吸头，是表示汽蚀性能的主要参数。

5 功率和效率泵的功率通常指输入功率。

即原动机传到泵轴上的功率，故又称轴功率。

用P 表示。

泵的有效功率又称输出功率，用P e 表示。

它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。

因为扬程是泵输出的单位重量液体从泵中获得的有效能量，所以扬程是质量流量及重力加速度的乘积，就是单位时间内从泵中输出液体所获得的有效能量——泵的有效功率。

流体力学在泵的设计中的应用一、引言在现代工业生产中，泵作为一种用来输送流体的机械装置，在各个行业中起着至关重要的作用。

流体力学作为一门研究流体运动规律与现象的学科，为泵的设计提供了宝贵的理论支持。

本文将深入探讨流体力学在泵的设计中的应用，通过解析流体力学原理以及相关的数学模型，来阐述其在泵的设计过程中的重要性与实际应用。

二、流体力学基础1. 流体力学概述流体力学是研究流体在静止和运动条件下的力学规律的学科。

它主要包括流体静力学和流体动力学两个方面。

流体静力学研究静止流体的力学性质，而流体动力学研究流体的运动规律。

2. 流体力学原理流体力学的核心原理包括质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。

质量守恒定律即质量在流体运动中守恒；动量守恒定律即动量在流体运动中守恒；能量守恒定律即能量在流体运动中守恒。

三、1. 流体力学分析在泵的设计过程中，流体力学分析是必不可少的环节。

通过应用质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律，可以确定泵的工作原理、流量、压力等关键参数。

这些参数的合理选择和优化，对于泵的性能和效率具有重要影响。

2. 流动分析流体力学中的流动分析对于泵的设计和优化至关重要。

在泵的工作过程中，流体的流动速度、流线和涡旋的形成等现象对于泵的性能具有决定性作用。

通过流动分析，可以确定流体在泵内的运动规律，从而优化泵的内部结构和流道设计，提高泵的效率和稳定性。

3. 叶轮设计叶轮作为泵的核心部件，其设计与流体力学密切相关。

通过流体力学原理和数学模型，可以确定叶轮叶片的形状、数量、角度等关键参数，以实现最佳的能量转换和流体输送效果。

优化的叶轮设计能够提高泵的效率、降低能耗，同时减少涡流损失和振动噪音。

4. 液力学分析液力学是流体力学与机械工程相结合的学科，研究液体流体在流动过程中与固体表面的相互作用。

在泵的设计中，液力学分析主要针对泵的叶轮、导叶等部件与流体之间的相互作用进行研究，评估流体对泵的动力与负载的传递方式，以及泵的密封和泄露等问题。

第一章绪论§1.1 泵的概述1．1．1水泵的功用随着各式各样的汽车类型层出不穷，什么轻快敏捷的轿车、环城的公交车以及载货跑长途的重型卡车等等。

所有的车都有一个相同的特点，都必须有一个完整的冷却系统。

因为发动机转动提供功率的同时，一定产生相当大的热量，使机体升温，当温度过高时就会影响机器的性能。

必须将温度降下来。

一般采用的方法都是通过发动机带动水泵进行水循环进行冷却的。

那么水泵的功用就是对冷却液加压，保证其在冷却循环中循环流动。

1．1．2水泵的基本结构及工作原理汽车发动机广泛采用离心式水泵如下图。

其基本结构由水泵壳体、水泵轴及轴承、水泵叶轮和水封装置等零件构成。

发动机通过皮带轮带动水泵轴转动，水泵轴带动叶轮转动，水泵中的冷却液被叶轮带动一起旋转，并在离心力的作用下被甩向水泵壳体的边缘，同时产生一定的压力，然后从出水管流出。

再叶轮的中心处由于冷却液被甩出而压力降低，散热器中的冷却液在水泵进口与叶轮中心的压差作用下经水管流入叶轮中，实现冷却液的往复循环如图（1-1）。

支撑水泵轴的轴承用润滑脂润滑，因此要防止冷却液泄漏到润滑脂造成润滑脂乳化，同时还要防止冷却液的泄漏。

如上图水泵防止泄漏的密封措施。

密封圈与轴通过过盈配合装在叶轮与轴承之间使密封座紧紧的靠在水泵的壳体上已达到密封冷却液的目的。

水泵壳体上还有泄水孔，位于水封之前。

一旦有冷却液漏过水封，可从泄水孔泄出，已防止冷却液进入轴承破坏轴承润滑。

如果发动机停止后仍有仍有冷却液漏出，则表明水封已经损坏。

水泵的驱动，一般由曲轴通过V带驱动。

传动带环绕在曲轴带轮和水泵带轮之间，曲轴一转水泵也就跟着转。

叶轮由铸铁或塑料制造，叶轮上通常有6~8个径向直叶片或后弯叶片。

水泵的壳体由铸铁或铸铝制成，进、出水管与水泵壳体铸成一体。

因为汽车发动机上的水泵是采用离心式的，所以设计时完全可以按照离心泵的设计方法来设计。

§1.2 离心泵的基本理论知识离心泵依靠旋转叶轮对液体的作用把原动机的机械能传递给液体。

液压元件与系统综合训练综合训练一：液压泵的设计Q=60L/min n=1450rad/min p=班级：流体13-2班姓名：单德兴指导教师：魏晓华学号：021、外齿轮泵外齿轮泵的工作原理基本结构组成：齿轮（主动齿轮、从动齿轮）、泵体、吸入口、排出口。

装配关系：主动齿轮和从动齿轮分别安装在两根平行的转轴上；两根平行的泵转轴由泵体和端盖支承；两齿轮被安装在泵体内。

工作原理：KCB 齿轮式输油泵在泵体中装有一对回转齿轮，一个主动，一个被动，依靠两齿轮的相互啮合，把泵内的整个工作腔分两个独立的部分。

A 为入吸腔，B 为排出腔。

泵运转时主动齿轮带动被动齿轮旋转，当齿化从啮合到脱开时在吸入侧(A)就形成局部真空，液体被吸入。

被吸入的液体充满齿轮的各个齿谷而带到排出侧(B)，齿轮进入啮合时液体被挤出，形成高压液体并经泵的排出口排出泵外2.齿轮泵的困油现象(也称齿封现象)齿轮泵的啮合过程中，同时啮合的齿轮对数应该多于一对，即重叠系数ε应大于1(ε=才能正常工作。

留在齿间的油液就被困在两对同时啮合的轮齿所形成的一个封闭空间内，这个空间的容积又将随着齿轮的转动而变化。

这就是齿轮泵的困油现象3.齿轮泵设计齿轮泵参数设计齿轮泵的流量Q 、压力p 为已知的设计参数。

1.确定泵的理论流量0Q 为V Q Q η/0= =ml 16.6395.060= （2—9）式中：V η——泵的容积效率 V η=。

2.选定转速：由原动机直接驱动，原动机的转速即为泵的转速，或将原动机减速后作泵的转速。

若采用交流电动机驱动，一般转速为1450r/min 。

3.选取齿宽系数K ：对于低压齿轮泵K=7,压力高取小值，压力低取大值。

4.选取齿数Z ：对于中低压齿轮泵：Z=13 5.计算齿轮模数m ： 当为标准齿轮时：28.4)27.013(6145014.321067)27.0(21036360=+⨯⨯⨯⨯⨯=+⨯=Z nK Q m π =≈（mm ） 圆整后去6.校验齿轮泵的流量。

齿轮油泵设计中文摘要齿轮泵是用两个齿轮互啮转动来工作，对介质要求不高。

一般的压力在6MPa以下，流量较大。

齿轮油泵在泵体中装有一对回转齿轮，一个主动，一个被动，依靠两齿轮的相互啮合，把泵内的整个工作腔分两个独立的部分。

A为吸入腔，B为排出腔。

齿轮油泵在运转时主动齿轮带动被动齿轮旋转，当齿轮从啮合到脱开时在吸入侧（A）就形成局部真空，液体被吸入。

被吸入的液体充满齿轮的各个齿谷而带到排出侧（B），齿轮进入啮合时液体被挤出，形成高压液体并经泵排出口排出泵外。

齿轮油泵广泛应用于石油、化工、船舶、电力、粮油、食品、医疗、建材、冶金及国防科研等行业。

齿轮油泵适用于输送不含固体颗粒和纤维,无腐蚀性、温度不高于150℃、粘度为5～1500cst 的润滑油或性质类似润滑油的其它液体。

试用各类在常温下有凝固性及高寒地区室外安装和工艺过程中要求保温的场合。

English abstractGear pump with two gears meshed rotating to work, no high requirement for medium General pressure below 6MPa, the larger flow. Gear pumps in the pump body with a pair of rotary gear, a drive, a passive, rely on the two gears mesh with each other, the whole work within the pump chamber in two separate parts. A is a suction chamber, for discharging cavity B. Gear pumps in operation when the passive gear driven rotary gear, when the gear was torn off from the mesh to the suction side ( A ) on the formation of partial vacuum, the liquid is sucked into the. The liquid was aspirated with gear each tooth Valley and take to the discharge side ( B ), into gear meshing liquid is formed by extrusion, high pressure liquid pump outlet and discharged out of the pump.Gear pumps are widely used in petroleum, chemical, electric power, shipping, oil, food, medical, building materials, metallurgy and defense industry and scientific research. Gear pump is applicable to transport solid particles and fibers, no corrosion, no more than 150 degrees Celsius temperature, viscosity of 5～1500cSt lubricating oil or lubricating oil and other liquid similar in nature. The trial of all kinds under normal temperaturesolidification and outdoor installation alpine region and process requirements of insulation.目录一、课程设计任务书………………………………………( 4 )二、齿轮的设计与校核……………………………………( 5 )三、卸荷槽的计算…………………………………………( 12 )四、泵体的校核……………………………………………( 13 )五、滑动轴承的计算………………………………………( 14 )六、联轴器的选择及校核计算……………………………( 17 )七、连接螺栓的选择与校核………………………………( 18 )八、连接螺栓的选择与校核………………………………( 20 )九、齿轮泵进出口大小确定………………………………( 21 )十、齿轮泵的密封…………………………………………( 22 )十一、法兰的选择…………………………………………( 23 )十二、键的选择……………………………………………( 24 )十三、键的选择……………………………………………( 25 )设计小结……………………………………………………( 27 )参考文献……………………………………………………( 29 )一、课程设计任务书题目：齿轮油泵设计工作条件：使用年限15年(每年工作300天)，工作为二班工作制。

泵设计方法
泵的设计方法多种多样，以下是一些常见的设计方法：
1. 速度系数法：这种方法是泵设计的基础，根据比转速计算出泵的理论扬程和流量，以此为依据进行泵的结构设计。

2. 相似交换法：通过与其他泵进行相似交换，对泵的结构进行修改和优化，以达到期望的性能指标。

3. 增流量设计法：当泵的流量增加时，可以采用增大叶轮直径、增加叶片数、加大泵的转速等方法来满足要求。

4. 面积比原理法：通过改变泵的流道截面积来改变泵的流量和扬程，从而实现对泵的性能的调整。

5. 优化设计法：利用现代优化设计理论和方法，通过对泵的结构参数进行优化，以达到最佳的性能指标。

此外，还有实验优化设计、速度系数优化设计和损失值法等设计方法。

这些方法都是为了使泵的设计更加合理、性能更加优良。