3471 双吸离心油泵的结构及其机械密封设计

3471 双吸离心油泵的结构及其机械密封设计,离心,油泵,结构,及其,机械,密封,设计 毕业设计（论文）说明书目录第一章 引言 .11.1 离心泵的发展前景 .11.2 各种离心泵的的工作环境 .1第二章 泵的结构设计 .32.1 估算泵的效率 .32.2 轴功率和原动机功率 .42.3 泵汽蚀余量的计算方法 .42.4 泵的基本参数的确定 .52.4.1 确定泵的进口直径 .52.4.2 确定泵的出口直径 .62.4.3 泵转速的确定 .62.5 叶轮结构设计及主要尺寸计算 .72.5.1 叶轮的材料选择 .72.5.2 叶轮结构型式的确定 .82.5.3 叶轮轮毂直径 hd的计算 .82.5.4 叶轮进口直径 jD的计算 .92.5.5 叶轮外径的计算 .102.5.6 叶轮出口宽度的计算 .102.5.7 叶片数的计算和选择 .112.5.8 精算叶轮外径 .122.5.9 叶轮进口速度 .122.5.10 叶轮出口速度 .142.5.11 叶轮强度计算 .142.6 轴的设计计算 .172.6.1 扭矩的计算 .172.6.2 根据扭矩计算泵轴直径的计算 .182.6.3 画出轴的受力简图如图 5.3 所示 .18毕业设计（论文）说明书2.6.4 轴的强度计算 .182.6.5 轴的弯矩图 .212.7 壳体壁厚计算 .212.8 压出室和吸入室的水力设计 .222.8.1 压出室的水力设计 .222.8.2 涡形体的各断面面积 .222.8.3 舌角 3的计算 .242.8.4 涡室进口宽度 3b.242.8.5 基圆直径 D.252.9 吸入室的选择 .252.9.1 吸入室的作用 .252.9.2 吸入室的分类 .25第三章 泵的轴封设计计算 .263.1 常用的轴封结构及其特点 .263.1.1 常用的轴封结构 .263.1.2 轴封结构的特点 .263.2 机械密封的概念组成及其工作原理 .273.2.1 机械密封的基本概念： .273.2.2 机械密封的组成： .273.3 机械密封的计算 .273.3.1 端面比压的计算和弹簧比压的选择 .273.3.2 机械密封摩擦功率 .283.3.3 机械密封型号的选择 .293.3.4 机械密封的材料选择例表 3-3.1 .30致谢 .31参考文献 .32英语翻译 .33中文翻译 .41毕业设计（论文）说明书1第一章 引言1.1 离心泵的发展前景泵在国内是应用相当广泛的能用机械产品，不管是农业机械，还是工业机械，应用都很普通。正是因为泵的应用范围很广，所以中国每年泵类产品的产值在 400 亿以下，其中全国发电量的 20%-25%都要消耗在泵类产品上，全国泵类企业已达 6000 家以上。 随着科学技术的发展，人民生活水平的提高，农村工业化，农业生产机械化越来越普遍，越来越多的泵类产品将大批量拥入农村市场。随着泵业企业的增多，竞争力 越来越大，将来泵类产品的高科技技术，优秀的售后服务将成为最有力的竞争手段。做好泵类企业的广告宣传，充分利用可利用的一切资源，特别是网络资源，让更多的用户了解自己的产 品，让更多的人有机会接触自己的产品，泵类行业的前景发展还是一片光明的。1.2 各种离心泵的的工作环境 泵是把原动机的机械能转换成液体能量的机器。泵用来增加液体的位能、压能、动能.原动机通过泵轴带动叶轮旋转,对液体做功,使其能量增加,从而使需要数量的液体,由吸水池经泵的过流部件输送到要求的高度或要求压力的地方。离心泵的主要工作性能参数有流量 Q,扬程 H,转速 n, 功率 P,效率,汽蚀余量等. 泵的结构型式有很多，例如单吸单级泵，两极悬臂泵，双吸单级泵，分段式多级泵，涡壳式多级泵深井泵，潜水电泵等。单吸单级泵的用途很多一般流量在 扬程在 范围内都用这种泵。轴封35.0/mh8150m机构可以采用机械密封，也可以采用填料密封和浮动密封。两级悬臂泵用于单级悬臂泵不满足要求，而采用多级泵的级数又较少时。这种泵的扬程范围为 流量为 。分段式多吸泵实际上等于将7024350/h几个叶轮装在一根轴上，串联的工作所以其扬程一般较高。它的流量一毕业设计（论文）说明书2般在 ，扬程在 范围内。采用螺旋形压出室的泵35720/mh1065m叫做涡壳式多级泵。这种泵一般用与流量较大扬程较高的城市供水，矿山排水和输油管线等，这种泵的扬程范围为 ，流量为105如果要把深井的水提到地上来，一般采用深井泵。其使34501/h用电机一般为立式电机。其井径一般在 范围内，泵的流量m为 ，扬程为 。双吸单级泵在 工业和农业各部门使389/m105用也较广，它实际上是等于将两个相同的叶轮背靠背的装在一根轴上并联的工作，这种泵不但流量较大，而且能平衡轴向力，其流量在，扬程在 范围内。轴封机构可用机械密封，3120/h10m填料密封等，一般用机械密封。而且它能提高泵的总效率。泵在国内是应用相当广泛的能用机械产品，不管是农业机械，还是工业机械，应用都很普遍。基本用途主要用来输送液体，包括水，油，乳化液，液态金属等，也可以输送液体、气体混合物。 本课题要采用流量为 ，扬程为 ， 的主要参数同时3150/mh6080sn要使泵有较高的效率，综和比较各种泵的使用环境和流量扬程范围选用单级双吸式离心泵。 毕业设计（论文）说明书3第二章 泵的结构设计2.1 估算泵的效率1.水力效率 水力效率 按下式计算hh3315010.85lg10.8lg.82%296hQn式中： 泵流量（m 3/s）双吸泵取 Q泵的转速（r/min）2.容积效率 容积效率 可按下式计算vv3268.01svn该容积效率为只考虑叶轮前密封环的泄漏的值,对于有平衡孔、级间泄漏和平衡盘泄漏的情况,容积效率还要相应降低。则 %96.068.0168.013232 svn3.机械效率 m 87.0167.107. 767 sn泵的总效率 82%9hvm毕业设计（论文）说明书4泵的理论扬程 7891.20.thHm泵的理论流量 356./.tVQh2.2 轴功率和原动机功率泵的轴功率 109.856034.57gHPKw原动机功率 .34.gtK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)K传动效率 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 表 7-t11取 (直联)0.1t所以选择 45Kw 的电动机可满足要求,查【机械零件手册吴宗泽主编】选择电动机的型号为 Y225-22.3 泵汽蚀余量的计算方法汽蚀余量对于泵的设计、试验和使用都是十分重要的汽蚀基本参数。设计泵时根据对汽蚀性能的要求设计泵,如果给定了具体的使用条件,则设计泵的汽蚀余量 必须小于按使用条件确定的装置汽蚀余量rNPSH。欲提高泵的汽蚀性能,应尽量减小 。aNPSHrNPSH装置汽蚀余量又叫有效的汽蚀余量。毕业设计（论文）说明书5泵汽蚀余量又叫必需的汽蚀余量,是规定泵要达到的。rNPSH汽蚀余量必需满足如下关系: raNPSH泵汽蚀余量的计算: rHSr式中: 托马汽蚀系数；泵最高效率点下的泵单级扬程；H最高效率点下的泵汽蚀余量。rNPS根据【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 0.3562.1rSH2.4 泵的基本参数的确定2.4.1 确定泵的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的内径.吸入口主要取决于流速。泵的进口流速一般为 3m/s 左右，从制造经济行考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵体积，提高过流能力。从提高抗汽蚀性能考虑，应取较大的进口直径，以减小流速。常用的泵吸入口径，流量和流速的关系如图所示。对抗汽蚀性能要求高的泵，在吸入口径小于250mm 时，可取吸入口径流速 ，在吸入口径大于 250mmsmVs/8.10时，可取 。吸入流速按下式确定。 ；mVs/2.41 ssVQD4流速，流量与吸入口径的关系如表 2-4.1。sD吸入口径 40 50 65 80 100 150 200 250毕业设计（论文）说明书6（mm）流速（m/s）1.375 1.77 2.1 2.76 3.53 2.83 2.65 2.83单级泵 流量（m 3/h）6.25 12.5 25 50 100 180 300 500表 2-4.1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：smVs/34150.2836ssQDm取泵的吸入口径为 150mm。2.4.2 确定泵的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的的内径。对于低扬程泵，排出口径可与吸入口径相同；对于高扬程泵，为减小泵的体积和排出管路直径，可取排出口径小于吸入口径，一般取sdD)7.01(式中： 泵的排出口径泵的吸入口径s根据该泵的特性，由于该泵的流量大，考虑排水管路的经济性 mDSd 1057.0. 取 m102.4.3 泵转速的确定 一.影响泵转速的因素：1.泵的转速越高，泵的体积越小，重量越轻，据此应选择尽量高的转速；毕业设计（论文）说明书72.转速和比转数有关，而比转数和效率有关，所以转速应该和比转数结合起来确定；3.泵的转速受到汽蚀条件的限制，从汽蚀比转数公式4326.5rNPSHQnC式中： 泵的转速（r/min）泵流量（m 3/s）双吸泵取 2Q可知：转速 和汽蚀基本参数 及 有确定的关系，如得不到nrNPSHC满足，将发生汽蚀。二泵的转速计算：选 , ，150C73.2rNPSH30.416/Qms则 3415.2975/in.68.2rn r根据汽蚀要求，泵的转速应小于 ，从实际选定的电机来看泵/i的转速应为 。故满足条件。970/minr计算比转数 由此可知这样的比转速不能3344.65.1506sQH达到预定的要求修正得 由故设计成双吸泵。34.8sn2.5 叶轮结构设计及主要尺寸计算2.5.1 叶轮的材料选择毕业设计（论文）说明书8叶轮是离心泵传递能量的主要部件，通过它把电能转换为液体的压力能和动能，因此，要求叶轮具有足够的机械强度和完好的叶片形状，在材料上，除了考虑介质腐蚀，磨损外，由于它是旋转部件，故还应考虑离心力作用下的强度。通常，用于叶轮的材料有铸铁，青铜铸件，不锈钢，铬钢等。当叶轮圆周速度超过 30m/s，考虑铸铁强度不能承受这样大的离心力的作用，则需改用青铜作材料，由于本设计泵属于中小型泵，其圆周速度远小于30m/s，在考虑到材料来源的难易，铸造上的方便与否，同时考虑到泵的效率和抗汽蚀性能的要求，故选灰口铸铁，虽然它的强度不高，但它的生产工艺简单，价格低廉，易于熔化，浇铸性能好，冷凝的收缩性小，而且，其切削性能好，便于加工，减振性好，可以减轻由于水力冲击造成的振动，而 HT200 又是在灰口铸铁中这些性能更为突出的，所以，本设计中叶轮的材料选用 HT200 作为原材料，热处理采用退火，许用应力为&25-35MP a2.5.2 叶轮结构型式的确定叶轮一般可分为单吸式和双吸式两种。单吸式叶轮为单边吸水叶轮前盖板不对称，双吸式叶轮为双边吸水前盖板对称。一般大流量离心泵多采用双吸式叶轮。叶轮按形状可分为毕式，开式，半毕式。本设计选用闭式叶轮。闭式叶轮由前盖板，后盖板，叶片和轮毂组成。叶轮主要尺寸的确定有三种方法：相似换算法、速度系数法、叶轮外径 或叶片出口角 的理论计算。2D2此处叶轮的计算采用速度系数法设计，速度系数法是建立在一系列相似泵基础上的设计，利用统计系数计算过流部件的个部分尺寸。2.5.3 叶轮轮毂直径 的计算hd毕业设计（论文）说明书9叶轮示意图 2-4.3叶轮轮毂直径必须保证轴孔在开键槽之后有一定的厚度，使轮毂具有足够的强度，通常 ，在满足轮毂结构强度的条件下，ihdd4.12尽量减小 ，则有利于改善流动条件。h取 Pa510轴直径 mMdn 6.270.152.353 根据叶轮轮毂直径应取 1.21.4 倍的轴直径，根据设计要求，取叶轮所在的轴的直径为 45 ，所以 。取mdh5.843. dh02.5.4 叶轮进口直径 的计算jD毕业设计（论文）说明书10以 为直径的圆面积等于叶轮进口去掉轮毂的有效面积，即OD。 按下式确定422hjdO3nQK2hOjdD式中： 泵流量（m 3/s）对双吸泵取 ；Q泵转速（ ）ni/r系数，根据统计资料选取OK兼顾效率和汽蚀 5.40OK3314. .816297OQDmndhj 082取 mj102.5.5 叶轮外径的计算 1 12 23 32 80509.35.69.5.60697snQD .4m取 252.5.6 叶轮出口宽度的计算5 56 63 32 80100.64.70.4.711297snQb毕业设计（论文）说明书11m4.10因为两个叶轮设计在一起，所以叶轮出口宽度 mb22.5.7 叶片数的计算和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，一方面考虑尽量减小叶片的排挤和表面的摩擦；另一方面又要使叶道有足够的长度，以保证液流的稳定性和叶片对液体的充分作用。叶轮叶片数： 2sin131eRZm对于低比转数离心泵叶轮， ，21R12e则 sin23sin13 21121 eRZi5.6i5.6 212212D60sin70.sin.112 jDK53.式中： 叶轮进口直径j叶片进口直径1叶轮外径2D叶片进口角 取1012叶片出口角 取2 6毕业设计（论文）说明书12低比转数叶轮取大值0.171K通常采用叶片数 ，取该叶轮叶片数为 65Z2.5.8 精算叶轮外径1.叶片出口排挤系数 95.0sin2612536sin1222 ctgctgD2.出口轴面速度 smbQVVm /83.296.0.0.422 3.出口圆周速度 6.1308.26.283.2002 tgtgHttgUtmms/8.34.叶轮外径 2260.0259Dmn与假定值接近，不再进行计算。2.5.9 叶轮进口速度1.叶轮进口圆周速度进口分点半径为 22hji RnR式中: 所分的流道数n从轴线侧算起欲求的流线序号如图所示,中间的流线序号为i,所分的流道2i 4n毕业设计（论文）说明书13则: mRRhja 8.4530453432222 hjb .12222mRRhjc 360435042222 ssnDUaa /9.1/698.6011 bb /5.2/0241.11 smnDUcc /1/693.26012.叶片进口轴面液流过水断面面积 221 03.04.5.2bRFaca 18679b 221 4.3. mcc3.C 流线处叶片进口角(假定 ).01cssFQVCmlc /7.36/9.42.960513.71clUtg187c1 348c毕业设计（论文）说明书14751c2.5.10 叶轮出口速度1.出口轴面速度（由上述计算得）95.02smV/832. 出口圆周速度 smsnDU/26.38/60295.602 3. 出口圆周分速度 ssmgHVtU /23./26.387924. 无穷叶片数出口圆周分速度 ssgtU /45.3/6.3810922 4.校核 c12111sinccc tgDZ290i75362t894.0由轴面投影图假设 ,与假设 相近. 1c901c2.5.11 叶轮强度计算毕业设计（论文）说明书15一、盖板强度计算盖板中的应力主要由离心力造成的，半径越小的地方应力越大，叶轮简图如下图 1-4.11 所示：图 2-4.111.叶轮外径： mD25.02.材料密度： 3/78Kg3.叶轮简图： x09. sradMPn/5.2601.54.叶轮出口圆周速度 的值按下式计算：2UsmgHK/3.4078.9203.1式中： 出口圆周速度系数 根据比转数查叶片泵设计手册图2U5-3 得 .2U5.在 和 处的应力近似用下式计算 :jDx 223.40785.08. u毕业设计（论文）说明书16KPaKPa40810456.按等强度设计盖板，盖板任意直径处的厚度 按下式计算xD422nDxe409.25.10426782.0.m4式中： 材料密度（ ）3/Kg许用应力 对钢 ，对铸铁4s65s材料的屈服强度s Pa材料的抗拉强度b该盖板符合要求二、叶片厚度计算根据叶片工作面和背面的压力差，可近似得出下面计算叶片厚度的公式： mZHADS8.2675.0132 式中： 泵的扬程叶片数叶轮外径2A系数，与比转数和材料有关，查【现代泵技术手毕业设计（论文）说明书17册关醒凡编著，宇航出版社。 】表 19-9 取 A=3.1根据实际情况和铸造工艺要求取 为合适。mS4三、轮毂强度计算1.叶轮轮毂和轴配合的选择对一般离心泵，叶轮和轴是采用过盈配合，为了使轮毂和轴的配合不松动，运转时离心力产生的变形应小于轴与轮毂配合的最小公盈。离心力在轮毂中产生的应力亦可用下式计算，即 KPau10453.78025.8.02轴与轮毂的配合：孔 轴.059.4最大间隙： m.ax最小间隙： 018inmEDe 036.245.9m18.036.式中： 轮毂平均直径e材料的弹性模量E2.轮毂强度计算轮毂中的应力为装配应力（有过盈时）和停泵后轮毂和轴心温差应力之和温差应力： KPaEt 4573210261.92 安全系数： 5.47302nnb2.6 轴的设计计算毕业设计（论文）说明书182.6.1 扭矩的计算轴按悬臂梁简化其受力情况如图 5.3 所示1.21.2459509098.7cnPMNmn式中: 扭矩( )mN计算功率 取c Pc2.12.6.2 根据扭矩计算泵轴直径的计算 33 598.0.40.21nMdm式中: 材料的许用切应力( ) 查【现代泵技术手册关醒Pa凡编著】 表 7-12 取 50现取泵轴的最小轴径取 ,泵轴的最大尺寸取md31 m902.6.3 画出轴的受力简图如图 5.3 所示轴 受 力 简 图水 平 面 受 力垂 直 面 受 力 FR3R1R3FR1Q图 2-5.3毕业设计（论文）说明书19叶轮的左边用螺母锁紧,右边用轴套定位,轴套内径取 45mm,外径取60mm。2.6.4 轴的强度计算（1）叶轮所受径向力的计算( )32108.9BHDKFrN式中: 泵扬程 6m叶轮外径 225.2包括盖板的叶轮出口宽度( )B03.0.2试验系数 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 rK图 17-30 取 2.rK则 NBHDFr32108.93106. 150N（2）叶轮所受径向不平衡离心力的计算(N)RnGRnGFccc 29298.108.2式中: 最大半径处的残余不平衡质量(g)取Gg3叶轮的最大半径( ) Rm26则 92910.810.83014.8ccFnN（3）水平总的受力: FcR 398.453 垂直总的受力: C.23毕业设计（论文）说明书20（4）计算水平面支承反力：NFQR 38.970638.19231 计算垂直面支承反力： FR.121（5）计算水平面弯矩：mFMRDH 54.338.9283如图 5.4 所示计算垂直面弯矩：NmNRDV 54.338.192283如图 5.4 所示（6）计算合成弯矩： mNNMDVH 8.769454.3222如图 5.4 所示（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3.21b3.10b591b6.0b叶轮中线截面处： mNTMC 126021.2电动机第一轴承处： mND 14826.8.76942222 毕业设计（论文）说明书21如图 5.4 所示（8）校核轴径叶轮中线截面处： mMdbC458.27591.06.3311 电动机第一轴承处：mMdbD3.295.04861.332 轴的截面形状是影响轴刚度的重要因素，当将实心轴改为外径为原直径的 2 倍的空心轴，并使空心轴的质量为原实心轴质量的 2 倍时，轴的强度提高到实心轴强度的 6.5 倍，刚度提高到实心轴刚度的 13 倍，所以该空心轴符合要求。2.6.5 轴的弯矩图 水 平 面 弯 矩 图垂 直 面 弯 矩 图合 成 弯 矩 图转 矩 T图当 量 弯 矩 图 543.21067698148262-5.42.7 壳体壁厚计算因涡壳几何形状复杂,且受力不均,故难以精确计算,下面可以用来毕业设计（论文）说明书22估计壁厚 )(5.9806cmHQSd式中: 泵扬程(m)泵流量( ) s/3许用应力(Pa) (铸铁)aKP147098当量壁厚,按下式计算dS2.7084.15ssdn.6.6则453.980HQSd 1405.986736245.mc.12.8 压出室和吸入室的水力设计2.8.1 压出室的水力设计压出室的作用在于：1 将叶片中流出的液体收集起来并送往下一级叶轮或管路系统。2.降低液体的流速，实现动能到压能的转化，并可减小液体流往下一级叶轮或管路系统的损失。3.消除液体流出叶轮后的旋转运动，以避免由于这种旋转运动带来毕业设计（论文）说明书23的水力损失。本设计采用的压出室是蜗形体，即螺旋形涡室。2.8.2 涡形体的各断面面积涡室断面面积对泵的性能影响很小，对同一叶轮，如果涡室断面面积过小，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，如果涡室断面过大，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。涡室断面面积的大小，由所选取的涡室流速决定，涡室各断面面积内的平均速度 相等且为：3VgHK23式中： 速度系数 查【现代泵技术手册关醒凡编著】 3K图 8-10 当 时，80sn48.3K泵的扬程H6m代入上式 30.4829.1./Vs根据 取涡室隔舌安放角 ，共分 8 个断面，通过最大6sn50断面 8 的流量为： smsQ/43./4.360136038 断面的面积为： 2223 3.8.14cmVF其余各断面面积按下式计算：毕业设计（论文）说明书248F式中： 断面包角 各断面面积计算见下表 1-6.1表 2-6.12.8.3 舌角 的计算3舌角 是在涡室第 8 断面的 0 点（即涡室螺旋线的起始点）处，螺旋线的切线与基园切线间的夹角。 smugHVt /23.6.38792式中： 理论扬程t叶轮出口圆周速度2舌角 7128.03.83 arctgarctg2.8.4 涡室进口宽度 b可以用叶轮出口宽度加叶轮前后盖板厚度，再按结构需要加必要的间隙即可，涡室入口宽度对泵性能没有明显的影响，但取的微宽些可改断面 1 2 3 4 5 6 7 8包角 15 60 105 150 195 240 285 330面积 F2cm1 42 73 10513616719923毕业设计（论文）说明书25善叶轮和涡室的对中性。一般取： mDBb 6.4250.305.223 式中： 包括前后盖板的叶轮出口宽度2 B30叶轮外径D实际绘型时 mb432.8.5 基圆直径基圆直径不易太大，如果过大，叶轮与隔舌间隙就大，初增大泵的尺寸外，还将使泵的效率降低，但如果基园取得太小，在大流量工况时在泵舌处容易产生汽蚀，引起振动。 mD2508.13.08.13.267529取 mD632.9 吸入室的选择2.9.1 吸入室的作用吸入室是指泵的吸入法兰到叶轮入口前泵体的过流部分，吸入室的作用是将吸入管中的液体以最小的损失均匀地引向叶轮。吸入室中的水力损失要比压出室的水力损失小的多，因此，与压出室相比，吸入室的重要性要小的多，尽管如此，吸入室仍是水泵不可缺少的部件，它直接影响着叶轮的效率和泵的汽蚀性能。2.9.2 吸入室的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.直锥形吸入室常用于单级悬臂式泵中，它能保证液流逐渐加速而毕业设计（论文）说明书26均匀地进入叶轮。2.环形吸入室又叫同心吸入室，在接近入口处设有许多导向径，以防止液体在其中打转而产生预旋，常用于杂质泵和多级泵。3.半螺旋形吸入室主要用于单级泵中和水平式开式泵等,能保证在叶轮进口得到均匀的速度场。本次设计泵采用双吸泵螺旋形吸入室。这种结构的吸入室水力性能好，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，液体在叶轮进口能得到均匀的速度，液体在吸入室水力损失很小，汽蚀性能也较好。毕业设计（论文）说明书27第三章 泵的轴封设计计算3.1 常用的轴封结构及其特点3.1.1 常用的轴封结构旋转的泵轴和固定的泵体间的密封简称轴封。轴封的作用主要是防止高压液体从泵中漏出和防止空气进入泵内。尽管轴封在离心泵中所占的位置不大，但泵是否能正常运行，却和轴封密切有关。如果轴封选用不当，不但在运转中需要经常维修，漏损很多被输送的液体，而且可能由于漏出的易燃，易爆和有毒液体引起火灾，爆炸和中毒事故。后果不堪设想。因此，必须合理选用轴封结构才能保证离心泵安全运行。离心泵中常用的轴封结构有：有骨架的橡胶密封，填料密封，机械密封和浮动环密封。 正确地设计过流部件和选用材料是保证离心泵性能和寿命的重要条件。经验表明，离心泵在运行时所产生的问题大部分是材料选用问题，主要零部件的选择问题和制造精度问题。对耐磨蚀泵运行中的事故进行分析表明。纯属泵方面的问题仅占事故中的 10.6，其他都属于选用问题，因此可见，正确地选用离心泵主要零部件是保证正常运行的重要条件。在泵的所有零部件中，在运转中最容易发生问题的是轴封部件，轴承润滑部件，和冷却部件，另一方面，随着技术的发展，高温，高压，高速泵所占比重逐年增大。经验表明，泵的温度越高、压力越高、轴封、润滑和冷却问题也越显得重要。3.1.2 轴封结构的特点有骨架的橡胶密封的结构特点是结构简单，体积小，密封效果比较显著；缺点是密封碗内孔尺寸容易超差。软填料密封结构特点是比较简单成本低，缺点是密封状态不稳定，泄漏量很大，使用寿命短。机械密封的特点是机械密封可靠，在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为软填料密封的毕业设计（论文）说明书281/100；机械密封使用寿命长；摩擦功率消耗小机械密封的摩擦功率仅为软填料密封的 10%50%；轴或轴套基本上不受摩损；维修周期长端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修；抗振性好 对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；适用范围广 机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。但其缺点有：机械密封结构较复杂，对制造加工要求高；机械密封安装与更换比较麻烦，并要求工人有一定的安装技术水平；发生偶然性事故时，机械密封处理较困难；机械密封一次性投资高。本泵的轴封机构采用机械密封3.2 机械密封的概念组成及其工作原理3.2.1 机械密封的基本概念：机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。补偿环的辅助密封为金属波纹管的称为波纹管机械密封。3.2.2 机械密封的组成：主要有以下四类部件。a主要密封件：动环和静环。b辅助密封件：密封圈。c压紧件：弹簧、推环。d传动件：弹箕座及键或固定螺钉3.2.3 机械密封的工作原理机械密封又称端面密封（Mechanical Seal），是旋转轴用动密封。机械密封是靠一对或几对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持接合并配以辅助密封而达到的阻漏的轴封装置。3.3 机械密封的计算毕业设计（论文）说明书293.3.1 端面比压的计算和弹簧比压的选择密封环接触端面平均压力 0.345.17pLPMPa密封环接触端面液膜推开力 2109pRDN总的弹簧力 21834s sFP密封腔内介质作用力 2029LLdN动环所受的合力 31804LsFR端面比压 210.54cPMPaD轴径；mm 密封环接触端面内径；mm0d1密封环接触端面外径；mm2密封腔介质压力; 弹簧比压; LpMPaspMPa根据密封型式，介质与条件可选取 =0.2 经计算可知由它确定s的 在 0.30.6 范围内，满足条件。cP3.3.2 机械密封摩擦功率毕业设计（论文）说明书301212120.860cDDPfPnMPa密封环接触端面摩擦系数f由下表可察密f封环接触端面摩擦系数如下表 3-3.2摩擦状态 干摩擦 半干摩擦边界摩擦 半液摩擦 全液摩擦摩擦因 f0.2-1.0 0.1-0.6 0.05-0.150.005-0.1 0.001-0.005表 3-3.23.3.3 机械密封型号的选择根据轴径的大小和泵的工作情况该泵机械密封选用 1527 型机械密封，此机械密封件内装、单端面、单弹簧、非平衡型、并圈弹簧传动.，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的聚四氟乙烯波纹. 毕业设计（论文）说明书31图 3-3.3 1527 型机械密封一 结构特点：内装、单端面、单弹簧、非平衡型、并圈弹簧传动.二 应用范围温度 : -20204 压力 : 1Mpa线速度 : 3000r/min介质 :油类、水和一般腐蚀性液体1527 机械密封的安装尺寸如下表 3-3.3 所示型号 MODEL D D1 D2 D3 L L11527-90 90 114 105 115 74.3 15.毕业设计（论文）说明书327下表 3-3.33.3.4 机械密封的材料选择例表 3-3.1密封元件材料动环 静环 密封圈 弹簧石墨浸渍巴氏合金 Ab 碳化硅 O 丁腈橡胶 P 铬镍钢 F表 3-3.1致谢短短几个月的毕业设计即将结束在文美纯老师和刘吉普老师的指导下我成功的完成了毕业设计。在此特向两为老师表示衷心的感谢！通过这次毕业设计我巩固了以前的专业知识，学习了一些新东西。我初步掌握了 Pro/ENGINEER 和 CAD 的一些基本操作，温习了工程制图。并认识到这些软件的功能强大和自己所学的不广与不精。最后，再次感谢文老师和刘老师对我的帮助。同时也要感谢我的室有对我的帮助。毕业设计（论文）说明书33参 考 文 献1.离心泵与轴流泵丁成伟著 南宁：机械工业出版社，19852.现代泵技术手册关醒凡著 北京：宇航出版社，19953.机械设计手册 （第二卷）机械设计手册编委会编著北京：机械工业出版社，2004.84. 机械设计标准应用手册 （第二卷）汪凯著 北京：机械工业出版社，1997.8 5.机械设计手册 单行本。润滑与密封/成大先主编 北京：化学工业出版社，2004.16. 材料力学罗迎社 主编 李卓球 主审 武汉:武汉理工大学出版社，2007.7 毕业设计（论文）说明书347.机械设计吴宗泽主编 北京：高等教育出版社，2001毕业设计（论文）说明书35英语翻译： Pumps outlineThe pump is the application very widespread general machinery, may say that is place of the fluid flow, nearly has the pump in the work. Moreover, along with sciences and technologys development, pumps application domain is expanding rapidly, according to the over-all state statistics, pumps power consumption approximately composes the national total output of electrical energy 1/5, obviously the pump is natural consumes energy the wealthy and powerful family. Therefore, raises the pump technical level to save the energy consumption to have the important meaning.First. Centrifugal pumps principle of workThe drive leads impeller revolving through the pump spindle to have the centrifugal force, under the centrifugal action of force, the liquid is flung along the leaf blade flow channel to the impeller export, the liquid sends in after the volute collection the eduction tube. The liquid obtains the energy from the impeller, causes the pressure energy and the speed can increase, and depends upon this energy the hydraulic transport to the operating location. while the liquid is flung which exports to the impeller, the impeller eye center has formed the low pressure, has had the differential pressure in the imbibition pot and between the impeller center liquid, in the imbibition pots liquid under this differential pressure function, after inhales the pipeline and pumps suction chamber unceasingly enters in the impeller.Second, centrifugal pumps structure and main spare partA centrifugal pump mainly by the pump body, the impeller, the packing ring, the rotation axis, the axis seals parts and so on box to be composed, some centrifugal pumps are also loaded with the guide pulley, the inducer, the balance disc and so on. 1. Pump body: Namely pumps shell, including suction chamber and delivery chamber. Suction chamber: Its function is enables the liquid to flow in evenly the impeller.Delivery chamber: Its function collects the liquid, and sends in it the subordinate impeller or guides the eduction tube, at the same 毕业设计（论文）说明书36time reduces the liquid the speed, causes the kinetic energy to further turn the pressure energy. The delivery chamber has the volute and the guide vane two forms. 2. Impeller: It is in the centrifugal pump transmits the energy for the liquid only part, the impeller with the bond fixation on the axis, leads revolving along with the axis by the prime mover, passes to through the leaf blade prime movers energy the liquid.Impeller classification: According to liquid inflow classification: Single suction impeller (in impellers one side has an entrance) and double attracts the impeller (liquid from impellers lateral symmetry liudao impeller passage). Is opposite according to the liquid in centerlines flow direction classification: Runoff type impeller, axial-flow propeller and interflow type impeller. According to impellers structural style classification: Shrouded impeller, open type impeller and semi-opened impeller.3. Axis: Is transmits the mechanical energy the important components, the prime movers torque passes to the impeller through it. The pump spindle is the pump rotors major parts, on the axis is loaded with components and so on impeller, axle sleeve, balance disc. The pump spindle depending on the both sides bearing supporting, makes the high speed rotation in the pump, thus the pump spindle in a big way wants the bearing capacity, to be wear-resisting, to be anti-corrosive. Pump spindles material selects the carbon steel or the alloy steel and after the quenching and retempering treatment generally.4. Packing ring: Is installs in the rotation impeller and the static pump housing (center-section and guide vanes assembly) between packing assembly. It is function is through controls between the two gap method, increases in the pump between the high and low pressure cavity the fluid flow resistance, reduces divulging. 5. Axle sleeve: The axle sleeve is uses for to protect the pump spindle, causes it not to corrode and the attrition. When necessity, the axle sleeve may replace. 毕业设计（论文）说明书376. Axis seals: The pump spindle and around packing box between end covers installs short for axis to seal, mainly prevents in pumps liquid divulging and the air enters in the pump, achieves seals and prevents the air admission t