常溫清水單級單吸臥式離心泵設(shè)計（含20張CAD圖紙）

常溫清水單級單吸臥式離心泵設(shè)計（含20張CAD圖紙）,常溫,清水,單級單吸,臥式,離心泵,設(shè)計,20,CAD,圖紙 開題報告 學(xué)院： 專業(yè)： 學(xué)號： 年級： 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 設(shè)計題目 常溫清水單級單吸臥式離心泵設(shè)計(ns=80.6) 與本課題有關(guān)的國內(nèi)外研究情況： 泵是量大面廣的通用產(chǎn)品，其中的單級單吸離心泵（以下簡稱離心泵）屬泵類中量大面廣、品種繁多的產(chǎn)品，也是明顯受世界金融危機影響較大的泵產(chǎn)品之一。 在改革開放之前，離心泵產(chǎn)品大多由沈陽水泵研究所組織聯(lián)合設(shè)計，對老產(chǎn)品技術(shù)進行升級換代。單級泵在20世紀(jì)50年代是K型泵（參考前蘇聯(lián)的產(chǎn)品），20世紀(jì)60年代為BA型（B型）泵，20世紀(jì)70年代為IS型泵。IS型泵，當(dāng)時盡量向國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏，加之大力推廣，現(xiàn)已占據(jù)我國單級泵主導(dǎo)位置，至今已30年。這期間，一方面泵本身技術(shù)在進步，另一方面國民經(jīng)濟各部門對泵不斷提出更多更高的要求?，F(xiàn)在看來，現(xiàn)有單級泵的性能與可靠性已難以滿足國家的需要，尤其是泵的效率與現(xiàn)代的高效節(jié)能產(chǎn)品相比存在著很大的差距。 國內(nèi)單級單吸離心泵性能參數(shù)范圍窄。 IS（IH）泵29個品種。流量12.5～400，揚程20～400m。揚程20～125m時的最大流量為200，流量400m3/h時的最大揚程為50m。國外單級泵的參數(shù)：XA泵最大流量為650，ISO泵最大流量為720，CZ泵最大流量為1700，ZA泵最大量為2390。有的單級泵揚程超過200m。我國有些泵廠，為了滿足訂貨需要，已將流量在IS泵的基礎(chǔ)上擴大到3 200，揚程增加到200m。 目前單級單吸離心泵的主要缺陷： 1、效率和汽蝕指標(biāo)偏低 經(jīng)初步統(tǒng)計分析，我國單級泵與世界先進水平相比，效率低2%左右，汽蝕余量約高10%。實際上大約有1/4的產(chǎn)品還達(dá)不到規(guī)定指標(biāo)。 2、全部采用單渦殼結(jié)構(gòu)壓水室，泵運行的穩(wěn)定性差 目前，國內(nèi)單級單吸離心泵全部采用單渦殼結(jié)構(gòu)壓水室，有損泵運行的穩(wěn)定性。更多地采用雙渦殼結(jié)構(gòu)壓水室，已成為世界泵發(fā)展的一個趨勢。采用雙渦殼結(jié)構(gòu)，可以減小泵運行中的徑向力，從而降低泵的振動噪聲；另外雙渦殼結(jié)構(gòu)有助于擴大泵的高效范圍。 3、葉輪進口堵塞 IS（IH）泵中，有些泵的進口面積過小，流速過高，導(dǎo)致葉輪進口堵塞，不但影響汽蝕性能，而且使葉片間流道的擴散度增大，使泵的效率下降，這也是泵在大流量時，流量上不去的重要原因。 4、只有一條性能曲線 ，限制了泵的使用范圍。IS（IH）泵，在樣本等資料中只給出設(shè)計點和大、小流量三個點的性能參數(shù)，一條過只有三點性能參數(shù)的曲線。國外泵均給出包括至少有兩次切割葉輪直徑的通用特性曲線（含等效曲線、汽蝕余量曲線和軸功率曲線），既擴大了泵的使用范圍，又為選泵提供了方便條件。 5、整體結(jié)構(gòu)造型、零部件的結(jié)構(gòu)有待改進 國內(nèi)外單級單吸離心泵的主要特點： 1、運行平穩(wěn)：泵軸的絕對同心度及葉輪優(yōu)異的動靜平衡，保證平穩(wěn)運行，絕無振動。 2、滴水不漏：不同材質(zhì)的硬質(zhì)合金密封，保證了不同介質(zhì)輸送均無泄漏。 3、噪音低：兩個低噪音的軸承支撐下的水泵，除電機微弱聲響，基本無噪音。 4、故障率低：結(jié)構(gòu)合理，關(guān)鍵部分采用一流品質(zhì)配套，整機無故障工作時間大大提高。 5、維修方便：更換密封、軸承、簡易方便。 6、占地更?。号P式單級離心泵是水平吸入，垂直吐出，立式單級離心泵是出口可向左、向右兩個方向，便管道布置安裝，節(jié)省空間。 當(dāng)前，單級單吸離心泵的主要應(yīng)用場合： 1、IS臥式清水泵，供輸送清水及物理化學(xué)性質(zhì)類似于清水的其它液體之用，使用溫度t≤80℃。 2、IR臥式熱水泵廣泛適用于：冶金、化工、紡織、造紙以及賓館飯店等鍋爐熱水增壓循環(huán)輸送及城市采暖系統(tǒng)，ir型使用溫度t≤120℃。 3、IH臥式化工泵，供輸送不含固體顆粒，具有腐蝕性、粘度類似于水的液體，使用溫度為-20℃～+120℃。 4、ISW臥式管道油泵，供輸送汽油、煤油、柴油等油類產(chǎn)品或易燃、易爆液體，被輸送介質(zhì)溫度為-20～ +120℃ 本課題研究的主要內(nèi)容及方法： 目前基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)和設(shè)計理論的一元設(shè)計理論已經(jīng)相當(dāng)成熟，當(dāng)前普遍采用的設(shè)計理論。依據(jù)已經(jīng)積累的水力模型能夠設(shè)計出一些水利性能比較優(yōu)秀的產(chǎn)品。但離心泵內(nèi)部流動是一個全三維的復(fù)雜流動，采用一元設(shè)計理論設(shè)計的理論模型并不能滿足要求，優(yōu)化設(shè)計因此隨之出現(xiàn)和發(fā)展，并成為離心泵設(shè)計過程中的關(guān)鍵步驟。其與反問題設(shè)計技術(shù)相互配合，并且與CAD技術(shù)、CAM技術(shù)、人工智能技術(shù)等結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)高效水力模型的快速、智能化設(shè)計和制造。 依賴計算機、計算流體力學(xué)以及計算機輔助設(shè)計等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，人們在一元設(shè)計方法的改進、優(yōu)化設(shè)計和內(nèi)部流動數(shù)值模擬等方面取得了先進的成果，包括國外較為先進的CAD/CFD交互設(shè)計技術(shù)，是的離心泵的設(shè)計逐步從一元流設(shè)計向三元流設(shè)計方向發(fā)展。 國內(nèi)外預(yù)測泵性能的主要方法就是流場分析法、水力損失法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。水力損失法經(jīng)過幾十年的發(fā)展,現(xiàn)今已經(jīng)較成熟,但它的預(yù)測精度有待進一步提高。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法目前的預(yù)測精度不是很高,而且其精度的提高在很大程度上依賴于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)科的發(fā)展。對于研究泵的工作者,最具發(fā)展?jié)摿Φ木褪橇鲌龇治龇ā? 世界上理論研究的重點仍然是泵內(nèi)部的全三維流動計算、內(nèi)流測試、多相流和汽蝕等。并在此基礎(chǔ)上,提高性能預(yù)測和計算機仿真技術(shù)。以后的水力設(shè)計方法是多目標(biāo)、多約束的優(yōu)化設(shè)計法。不僅考慮水力設(shè)計,還兼顧到可靠性、節(jié)能、制造技術(shù)、價值工程、產(chǎn)品的模塊化和個性化相結(jié)合等。結(jié)構(gòu)方面將采用更加可靠的密封技術(shù)和軸承新材料的研究也是今后泵行業(yè)發(fā)展的重點。監(jiān)測系統(tǒng)與故障診斷系統(tǒng)的進一步發(fā)展將使泵的工作更加可靠,并減少運行維修費用。 本課題依據(jù)關(guān)醒凡教授《現(xiàn)代泵設(shè)計手冊》里面所介紹的離心泵葉片、渦殼的設(shè)計方法，結(jié)合以往的設(shè)計資料及調(diào)研學(xué)習(xí)的結(jié)果，完成常溫清水單級單吸臥式離心泵的水利設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制葉輪和蝸殼的木模圖以及主要部件的結(jié)構(gòu)圖。并在完成課題的同時爭取有所創(chuàng)新，尋找改進的方法。 傳統(tǒng)的水利設(shè)計方法主要有：相似換算法、速度系數(shù)法、面積比原理設(shè)計法、加大流量設(shè)計法、短葉片偏置法等。 下面介紹應(yīng)用比較廣泛的兩種方法： 1、相似換算法：相似換算法是建立在相似理論基礎(chǔ)上的一種方法，通過在一臺模型泵的基礎(chǔ)上對相似模型泵的尺寸進行放大或縮小來得到所有設(shè)計的泵尺寸。對完全相似的泵來說，比轉(zhuǎn)速ns相等。在相似工況下，假設(shè)實型泵和模型泵的效率相等，已知一臺泵的幾何形狀和性能參數(shù)，利用相似定律，按照比例放大或縮小為另一臺幾何相似的泵，并換算出相應(yīng)的性能曲線。這種設(shè)計要求要有一個水力模型庫。 2、速度系數(shù)法：速度系數(shù)法是以速度系數(shù)圖來進行設(shè)計的。實質(zhì)上，它仍然是基于相似理論基礎(chǔ)的一種相似換算法，它同樣要求要有較好的泵模型，設(shè)計時按ns選取速度系數(shù)，并作為水力尺寸的依據(jù)。它們的各項系數(shù)都是在比轉(zhuǎn)速大于或等于30的情況下取得的，也就限制了它們用于較低比轉(zhuǎn)速和超低比轉(zhuǎn)速離心泵的設(shè)計。目前已有不少人對這種圖進行了改進，并用此方法進行泵的設(shè)計和優(yōu)化。這也是本課題主要采用的方法。 本課題所需要解決的問題： 由于是常溫清水離心泵，所以對泵體以及其他零件的材料沒有特殊的要求。在密封方面，傳統(tǒng)的密封方式有填料密封和機械密封，填料密封雖然價格低，維修方便，但是可靠性較差，而機械密封密封效果較好，可靠性高，所以本課題選用機械密封。 另外，單級離心泵的設(shè)計主要問題之一是軸向力的平衡問題。通常平衡軸向力的方法有如下幾種。 1、葉輪上開平衡孔：其目的是使葉輪兩側(cè)的壓力相等，從而使軸向力平衡，在葉輪輪盤上靠近輪毅的地方對稱地鉆幾個小孔，并在泵殼與輪盤上設(shè)置密封環(huán)，使葉輪兩側(cè)液體壓力差大大減小，起到減小軸向力的作用。這種方法簡單、可靠，但有一部分液體回流葉輪吸人口，降低了泵的效率。本課題采用的就是本方法。 2、采用雙吸葉輪：它是利用葉輪本身結(jié)構(gòu)特點，達(dá)到自身平衡，由于雙吸葉輪兩側(cè)對稱，所以理論上不會產(chǎn)生軸向力，但由于制造質(zhì)量及葉輪兩側(cè)液體流動的差異，不可能使軸向力完全平衡。 3、葉輪上設(shè)徑向筋板：在葉輪輪盤外側(cè)設(shè)置徑向筋板以平衡軸向力，設(shè)立徑向筋板后，葉輪高壓側(cè)內(nèi)液體被徑向筋板帶動，以接近葉輪旋轉(zhuǎn)速度的速度旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，使此空腔內(nèi)液體壓力降低，從而使葉輪兩側(cè)軸向力達(dá)到平衡。其缺點就是有附加功率損耗。一般在小泵中采用4條徑向筋板，大泵采用6條徑向筋板。 4、設(shè)置止推軸承：在用以上方法不能完全消除軸向力時，要采用裝止推軸承的方法來承受剩余軸向力。 5、對于多級泵常常采用平衡盤和平衡鼓的方法平衡軸向力。 預(yù)期結(jié)果及其意義： 通過前期的調(diào)研，資料的查詢，結(jié)合自身所學(xué)的知識和學(xué)校以及企業(yè)導(dǎo)師的指導(dǎo)，完成本課題的相關(guān)內(nèi)容，使設(shè)計結(jié)果達(dá)到參數(shù)要求和預(yù)期的結(jié)果。在完成本課題的過程中，掌握泵設(shè)計的過程、影響性能參數(shù)的因素，以及數(shù)據(jù)的選取與處理。熟悉標(biāo)準(zhǔn)的選擇以及標(biāo)準(zhǔn)件（軸承、鍵等）選擇和類型。熟練繪圖軟（UG、CAD）的應(yīng)用。為以后的工作學(xué)習(xí)打下好的基礎(chǔ)。 參考文獻： [1]《我國單級單吸離心泵的現(xiàn)狀及發(fā)展方向》 關(guān)醒凡、商明華、張生昌 [2]《離心泵性能預(yù)測的研究現(xiàn)狀及展望》 談明高、袁壽其、劉厚林 [3]《國內(nèi)離心泵的發(fā)展》 李必祥 [4]《低比轉(zhuǎn)速離心泵研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢》 張佩芳、袁壽其、黃良勇 完成課題的各階段工作具體安排 起止日期 本階段的工作安排 3.07--3.20 外文翻譯 3.21--4.10 水利設(shè)計 4.11--4。28 總裝圖繪制 4.29--5.27 零件圖繪制 5.28--6.05 設(shè)計計算說明書撰寫 6.06--6.08 答辯前準(zhǔn)備 6.09--6.10 答辯 指導(dǎo)教師意見： ? 開題報告符合要求，同意開題。 ? ? ? ? 簽名： 年 月 日 系審批意見： ? ? ? 簽名： 年 月 日 6