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泵的設(shè)計(jì)方法
閱讀：1986 發(fā)布時間：2013-12-25
hbzhan內(nèi)容導(dǎo)讀：泵是一種將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)檩斔土黧w能量的機(jī)械。在任何工礦企業(yè)中，用不到離心泵的部門是沒有的.在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，泵是主要的排灌機(jī)械。我國農(nóng)用泵占泵總量的一半以上。
在礦業(yè)和冶金工業(yè)中，泵也是使用得zui多的設(shè)備。礦井下需要用泵排水；在選礦、冶煉和軋制過程中，需要用泵來供水等。另外，在國防建設(shè)、船舶制造、城市的給排水、蒸汽機(jī)車的用水、機(jī)床的潤滑和冷卻、紡織工業(yè)中輸送漂液和染料、造紙工業(yè)中輸送紙漿，以及食品工業(yè)中輸送牛奶和糖類食品等，都需要大量的泵。
泵的設(shè)計(jì)具有不同的方法，其基于流道理論的一元分析常用于離心式機(jī)械，將流道橫截面上的參數(shù)用其平均值來表示的一種簡化分析方法。確定泵葉輪的線性尺寸可以采用不同的方法，一種是利用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)直接計(jì)算線性尺寸，另一種利用速度系數(shù)。利用相似理論推導(dǎo)出葉輪及蝸形壓出室線性尺寸計(jì)算公式，再以當(dāng)代國產(chǎn)泵水力模型為統(tǒng)計(jì)源，用數(shù)值分析的方法將擬合成方程式進(jìn)行計(jì)算，是離心泵水力設(shè)計(jì)行之有效而簡潔的方法。
基于泵內(nèi)液體流動的復(fù)雜性，至今還不能用理論計(jì)算的方法準(zhǔn)確地獲得泵的性能曲線，因此，通過試驗(yàn)手段開展對泵性能的研究，或?qū)σ延械漠a(chǎn)品確定其實(shí)際的工作性能就顯得極為重要。根據(jù)試驗(yàn)條件和目的的不同，性能試驗(yàn)可分為試驗(yàn)臺試驗(yàn)和現(xiàn)場式試驗(yàn)兩種。試驗(yàn)臺試驗(yàn)是指，將泵安裝在制造廠或使用單位的泵性能試驗(yàn)裝置上而進(jìn)行的試驗(yàn)。其主要目的是：確定泵的工作性能曲線，確定它的工作范圍，可以更好的向用戶提供經(jīng)濟(jì)、合理地使用和選擇的可靠數(shù)據(jù)；通過實(shí)驗(yàn)得到的性能曲線來校核設(shè)計(jì)參數(shù)，檢驗(yàn)是否達(dá)到了設(shè)計(jì)所要求的技術(shù)指標(biāo)，以便修改設(shè)計(jì)或改進(jìn)制造質(zhì)量。
現(xiàn)場試驗(yàn)是指，泵安裝到使用單位后，在實(shí)際的使用條件下進(jìn)行的試驗(yàn)，其主要目的是為泵的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供可靠的依據(jù)。例如，通過試驗(yàn)了解整個泵裝置及管路系統(tǒng)的實(shí)際性能，據(jù)此來考察其選型是否合理，并以此為依據(jù)，制定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案，使其在負(fù)荷變動時也能隨之按合理的方式進(jìn)行。在泵改造前進(jìn)行試驗(yàn)，以便鑒定改進(jìn)效果。通過試驗(yàn)測得的效率下降和出力變化的情況，來估計(jì)泵在長期運(yùn)行中因汽化、磨損和內(nèi)部不正常的泄露等因素所造成的內(nèi)部損壞程度，以便及時檢測并合理確定檢修期限。
泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，介質(zhì)在慣性離心力的作用下獲得能量以提高壓強(qiáng)。介質(zhì)離開葉輪進(jìn)入泵殼后，因蝸殼內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而使介質(zhì)減速，部分動能轉(zhuǎn)換成靜壓能。只要葉輪不斷地旋轉(zhuǎn)，介質(zhì)便連續(xù)地被吸入和排出。
從上述工作原理可知，離心泵工作時，zui怕泵內(nèi)有氣體，因?yàn)闅怏w的密度小，旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力就很小，葉輪內(nèi)不能造成必要的真空度，也就無法將密度較大的液體吸入泵中，因此在開泵前必須使泵的吸入系統(tǒng)充滿液體，工作中吸入系統(tǒng)也不能漏氣，這是離心泵正常工作必須具備的條件。液體在離心泵中獲得能量的過程表現(xiàn)為液體在葉輪作用下流速大小和流動方向的變化。離心泵工作時，液體一方面和葉輪一起旋轉(zhuǎn)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時又從葉輪的流道中向外流動，液體在葉輪中所作的是一種復(fù)合運(yùn)動。
本泵的結(jié)構(gòu)采取后開門的結(jié)構(gòu)形式，即泵體與泵蓋的分界在葉輪的背面，泵體和泵蓋構(gòu)成泵的工作室；葉輪、軸、和滾動軸承等為泵的轉(zhuǎn)子；懸架和軸承部件支撐泵的轉(zhuǎn)子。為了平衡泵的軸向力，大多數(shù)葉輪前、后均設(shè)有密封環(huán)，并在葉輪后蓋板上設(shè)有平衡孔。但是有些泵的軸向力不大，葉輪背面不必設(shè)密封環(huán)和平衡孔。
設(shè)計(jì)內(nèi)容分為四部分計(jì)算，即材料選擇、水力計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核。在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的允許范圍內(nèi)，充分考慮到該泵的使用環(huán)境和輸送的介質(zhì)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材質(zhì)選擇、過流部件的水力設(shè)計(jì)、泵零件強(qiáng)度設(shè)計(jì)等主要環(huán)節(jié)上作出了十分科學(xué)的改進(jìn)。在選材上泵體、葉輪等零部件選用灰鑄鐵。在軸和軸套采用45號鋼，在結(jié)構(gòu)上將底座加厚加筋，以增強(qiáng)剛性，采用機(jī)械密封。保證泵在所處的環(huán)境中能正常使用。
在礦業(yè)和冶金工業(yè)中，泵也是使用得zui多的設(shè)備。礦井下需要用泵排水；在選礦、冶煉和軋制過程中，需要用泵來供水等。另外，在國防建設(shè)、船舶制造、城市的給排水、蒸汽機(jī)車的用水、機(jī)床的潤滑和冷卻、紡織工業(yè)中輸送漂液和染料、造紙工業(yè)中輸送紙漿，以及食品工業(yè)中輸送牛奶和糖類食品等，都需要大量的泵。
泵的設(shè)計(jì)具有不同的方法，其基于流道理論的一元分析常用于離心式機(jī)械，將流道橫截面上的參數(shù)用其平均值來表示的一種簡化分析方法。確定泵葉輪的線性尺寸可以采用不同的方法，一種是利用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)直接計(jì)算線性尺寸，另一種利用速度系數(shù)。利用相似理論推導(dǎo)出葉輪及蝸形壓出室線性尺寸計(jì)算公式，再以當(dāng)代國產(chǎn)泵水力模型為統(tǒng)計(jì)源，用數(shù)值分析的方法將擬合成方程式進(jìn)行計(jì)算，是離心泵水力設(shè)計(jì)行之有效而簡潔的方法。
基于泵內(nèi)液體流動的復(fù)雜性，至今還不能用理論計(jì)算的方法準(zhǔn)確地獲得泵的性能曲線，因此，通過試驗(yàn)手段開展對泵性能的研究，或?qū)σ延械漠a(chǎn)品確定其實(shí)際的工作性能就顯得極為重要。根據(jù)試驗(yàn)條件和目的的不同，性能試驗(yàn)可分為試驗(yàn)臺試驗(yàn)和現(xiàn)場式試驗(yàn)兩種。試驗(yàn)臺試驗(yàn)是指，將泵安裝在制造廠或使用單位的泵性能試驗(yàn)裝置上而進(jìn)行的試驗(yàn)。其主要目的是：確定泵的工作性能曲線，確定它的工作范圍，可以更好的向用戶提供經(jīng)濟(jì)、合理地使用和選擇的可靠數(shù)據(jù)；通過實(shí)驗(yàn)得到的性能曲線來校核設(shè)計(jì)參數(shù)，檢驗(yàn)是否達(dá)到了設(shè)計(jì)所要求的技術(shù)指標(biāo)，以便修改設(shè)計(jì)或改進(jìn)制造質(zhì)量。
現(xiàn)場試驗(yàn)是指，泵安裝到使用單位后，在實(shí)際的使用條件下進(jìn)行的試驗(yàn)，其主要目的是為泵的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供可靠的依據(jù)。例如，通過試驗(yàn)了解整個泵裝置及管路系統(tǒng)的實(shí)際性能，據(jù)此來考察其選型是否合理，并以此為依據(jù)，制定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案，使其在負(fù)荷變動時也能隨之按合理的方式進(jìn)行。在泵改造前進(jìn)行試驗(yàn)，以便鑒定改進(jìn)效果。通過試驗(yàn)測得的效率下降和出力變化的情況，來估計(jì)泵在長期運(yùn)行中因汽化、磨損和內(nèi)部不正常的泄露等因素所造成的內(nèi)部損壞程度，以便及時檢測并合理確定檢修期限。
泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，介質(zhì)在慣性離心力的作用下獲得能量以提高壓強(qiáng)。介質(zhì)離開葉輪進(jìn)入泵殼后，因蝸殼內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而使介質(zhì)減速，部分動能轉(zhuǎn)換成靜壓能。只要葉輪不斷地旋轉(zhuǎn)，介質(zhì)便連續(xù)地被吸入和排出。
從上述工作原理可知，離心泵工作時，zui怕泵內(nèi)有氣體，因?yàn)闅怏w的密度小，旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力就很小，葉輪內(nèi)不能造成必要的真空度，也就無法將密度較大的液體吸入泵中，因此在開泵前必須使泵的吸入系統(tǒng)充滿液體，工作中吸入系統(tǒng)也不能漏氣，這是離心泵正常工作必須具備的條件。液體在離心泵中獲得能量的過程表現(xiàn)為液體在葉輪作用下流速大小和流動方向的變化。離心泵工作時，液體一方面和葉輪一起旋轉(zhuǎn)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時又從葉輪的流道中向外流動，液體在葉輪中所作的是一種復(fù)合運(yùn)動。
本泵的結(jié)構(gòu)采取后開門的結(jié)構(gòu)形式，即泵體與泵蓋的分界在葉輪的背面，泵體和泵蓋構(gòu)成泵的工作室；葉輪、軸、和滾動軸承等為泵的轉(zhuǎn)子；懸架和軸承部件支撐泵的轉(zhuǎn)子。為了平衡泵的軸向力，大多數(shù)葉輪前、后均設(shè)有密封環(huán)，并在葉輪后蓋板上設(shè)有平衡孔。但是有些泵的軸向力不大，葉輪背面不必設(shè)密封環(huán)和平衡孔。
設(shè)計(jì)內(nèi)容分為四部分計(jì)算，即材料選擇、水力計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核。在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的允許范圍內(nèi)，充分考慮到該泵的使用環(huán)境和輸送的介質(zhì)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材質(zhì)選擇、過流部件的水力設(shè)計(jì)、泵零件強(qiáng)度設(shè)計(jì)等主要環(huán)節(jié)上作出了十分科學(xué)的改進(jìn)。在選材上泵體、葉輪等零部件選用灰鑄鐵。在軸和軸套采用45號鋼，在結(jié)構(gòu)上將底座加厚加筋，以增強(qiáng)剛性，采用機(jī)械密封。保證泵在所處的環(huán)境中能正常使用。