1、xx 大学机械工程学院毕业设计（论文） i 600S-75 型双吸单级离心泵设计 摘要： 本文主要介绍了 600S-75 型双吸单级离心泵的设计计算过程。主要包括离心泵的整体结构设计、水力设计计算、压水室的设计计算、吸水室的设计计算及主要零部件的校核。本设计中的离心泵是具有一个叶轮的双支撑中开式离心泵。该离心泵具有经过优化设计的双吸式叶轮，从而使离心泵所受轴向力大为减小。叶轮叶片的叶型具有良好的水力性能，具有较好的抗汽蚀性能和较高的工作效率。该离心泵采用了螺旋形压水室，泵腔中的水流量轴对称，水力性能良好，具有相对较小的水力损失。吸水室采用了半螺旋形结构 ，该结构吸水室的截面均分布，叶轮进口流速
2、均匀。该离心泵具有结构简单，稳定性良好，便于安装及拆卸检修等一系列优点，并且加装有自吸装置，可以在不安装底阀，没有真空泵，不倒灌的情况下，实现自动吸水，自行启动。 关键词 ： 双吸单级离心泵、叶轮、压水室、吸水室 xx 大学机械工程学院毕业设计（论文） ii The design of 600S-75 Single-stage double-suction Centrifugal pumps Abstract: This paper describes the design and calculation process of 600S-75 single-stage double-sucti
3、on centrifugal pump. Mainly includes the design calculations of overall structural, hydraulic, pressurized water chamber, suction chamber and the checking of the main components .The pump in this paper is a pump with double support structure and only has one impeller. The centrifugal pump has the do
4、uble suction impeller which has been optimization designed, so that the centrifugal pump axial force is greatly reduced. The hydraulic performance of the blade profile is good, .so the anti-cavitation performance and work efficiency of the pump are high. The centrifugal pump adopts the spiral pressu
5、rized water chamber, the water flow axisymmetric cavity of the pump, hydraulic performance is good and the hydraulic loss is relatively small. The Suction chamber adopts the semi spiral structure, the cross section of the structure of suction chamber are distributed, the impeller inlet velocity unif
6、ormity. The centrifugal pump has the advantages of simple structure, good stability, a series of advantages such as convenient installation and disassembly and maintenance. The self-suction device can start the pump without the valve, vacuum pump and situation. Keywords: single-stage double-suction
7、centrifugal pump, impeller, pressurized water chamber, Suction chamber. xx 大学机械工程学院毕业设计（论文） iii 目录 引言 . 错误 !未定义书签。 1. 600S-75 型双吸单级离心泵的主要设计 参数 . 3 2 600S-75 型单级双吸离心泵的结构设计 . 4 2.1 泵整体结构的设计 . 4 2.2 泵主要部件的设计 . 4 3 600S-75 型双吸单级离心泵的水力设计计算 . 6 3.1 确定泵的进出口直径 . 6 3.2 汽蚀计算 . 7 3.3 确定比转速 . 7 3.4 确定效率 . 7 3.5
8、 确定功率 . 8 3.6 最小轴径的确定及轴结构草图的绘制 . 8 3.7 初定叶轮主要尺寸 . 10 3.8 第一次精算叶轮外径 . 12 3.9 第二次精确计算叶轮外径 . 13 3.10 叶轮出口速度 . 13 3.11 叶片进口安放角 . 14 3.12 轴面流道图的绘制 . 15 3.13 叶轮叶片绘 . 18 4 600S-75 型双吸单级离心泵压水室设计 . 21 4.1 压水室概述 . 21 4.2 压水室的水利设计 . 21 5 600S-75 型双吸单级离心泵吸水室设计 . 27 5.1 吸水室概述 . 27 5.2 半螺旋形吸水室的水力设计 . 27 6 600S-75
9、 型双吸单级离心泵主要零件的强度计算 . 29 6.1 泵轴的强度计算 . 29 6.2 键的强度计算 . 38 6.3 联轴器的强度计算 . 39 xx 大学机械工程学院毕业设计（论文） iv 6.4 盖板强度的计算 . 39 6.5 泵体的强度计算 . 40 6.6 泵临界转速的计算 . 41 结论 . 42 参 考 文 献 . 43 谢辞 . 44 附录 . 46 xx 大学机械工程 学院毕业设计（论文） 第 1 页 ， 共 57 页 众所周知，泵在世界范围内得到非常广泛的应用，它涉及到国民生产的各个领域。可以这样说，只要有液体流动的地方就会有泵的出现。 在农业生产 过程 中，泵是主要的
10、 灌溉 机械。 我国的 农村 每年 都需要大量的泵， 据不完全统计，在我国，农业 用泵占 到 泵总产量 的 一半以上。在电力部门 当中 ， 火力发电站 需要大量的锅炉给水泵、循环水泵 、 灰渣泵、和冷凝水泵 ， 核电站 不仅有 核主泵 ，还有 二级泵、三级泵等 。 在国防 工业当中 ，飞机 的机 翼、 座舱 和起落架的调节、 各种步战车 炮塔的转动、潜艇的 上升和下潜 等都需要用 到 泵。化 学化 工 行业 中， 很多的 原 材 料、成品 都是 液体，将原 材料 料制成品， 都 需要经过 十分 复杂 繁复 的工艺过程，泵在这些 生产加工 过程 当 中起到了输送液体 与 提供化学反应的压力流的作
11、用 。 总之，无论是 在航天 飞机、 大炮 、火箭还是钻采矿、火车、 汽车 ，或者是日常的生活 当中 ，到处都需要用 到 泵，到处都有泵在运行。泵 作 为 一种 通用机械，它是机械工业中的一类 非常重要 的 产品 。 泵的种类繁多，按照泵的工作原理可以非为三类： 一、 叶片式泵 叶片式泵又叫动力式泵，这种泵是通过高速旋转的叶片将能量传递给液体， 使液体的能量增加，从而达到输送液体的目的。叶片式泵又分为离心泵、混流泵、和轴流泵。 二、 容积式泵 容积式泵是通过密闭的，充满液体的工作强溶剂的周期变化，非连续的给液 体施加能量，从而达到输送液体的目的。容积式泵按工作腔变化方式有份为往复式泵和回转式泵
12、。 三、 其他类型 其他类型的泵的工作原理各异，有射流泵、气升泵、螺旋泵、水锤泵等。螺 旋泵利用的是螺旋推进原理来提高液体的位能，其余几种 泵，都是通过液体本身来传递能量，从而达到输送液体的目的的。 离心泵是各种类型的泵当中用量最大的一种泵。离心泵的 结构 紧凑、 流量 与扬程 的 范围 比较 宽 ； 适用于腐蚀性 较低的 液体 ； 流量 比较 均匀、稳 定性良好 、振动 比较 小 ， 不需要 加装特殊的 减震 装置； 设备安装 和 维护检修费用 比较低 。 xx 大学机械工程 学院毕业设计（论文） 第 2 页 ， 共 57 页 离心泵的主要部件有叶轮、泵壳、密封机构、轴与轴承。叶轮式泵的最为
13、主要的部件，动力机要依靠叶轮将能量传递给液体。它的设计制造关系到泵的性能，因此在设计过程中一定要认真仔细。叶轮的形式主要有单吸闭式、单吸半开式、单吸开式和双吸式。单级双吸泵的叶轮都是闭 式的。离心泵的泵壳主要由叶轮工作室、吸水室、和压水室组成。单级双吸泵一般采用中开式泵壳。由于在水泵中有许多间隙，间隙两侧存在压力差，因此会造成泄漏，从而是泵的效率降低。故需要采用密封机构，防止不应该出现的泄漏。离心泵的密封机构主要有叶轮密封、轴封。单级双吸离心泵多采用填料密封。泵轴的主要作用是通过联轴器将动力机的能量传递给叶轮，从而达到输送也提的密度。泵轴需要有足够的刚度，其材料同厂为不能低于 35 钢的材料。
14、离心泵常采用的轴承油圆锥棍子轴承和生够球轴承。单级双吸泵由于轴向力很小，一般采用深沟球轴承。 单级双吸 离心泵是一种有一个叶轮、两个吸入口的离心泵。离心泵中的液体在叶轮离心力的作用下，沿和轴线垂直的径向平面流出叶轮。这种类型的离心泵采用双支撑形式。这种形式中轴承分局叶轮的两侧，并且轴承靠近轴的两端。双吸叶轮是一个单独的装配部件，它利用轴套，轴套螺母和键将叶轮固定在泵轴上形成转子部件。双吸叶轮的位置不是固定的，它的位置可以通过轴套螺母进行调节。由于双吸泵采用的是双吸式叶轮，因此泵轴所受轴向力非常小，泵轴所受的力主要为径向力。 单级双吸泵通过侧面吸入和压出液体，它的吸入口和压入口与泵体铸为一体。泵
15、壳采用了沿轴心线 的水平面分成上下两部分的泵盖和泵体的水平中开式结构。泵改的顶端和底端都开有螺纹孔，分别用来抽气和放水。叶轮吸入口的两有填料式的轴封。压水室采用的是螺旋形结构，这种结构的压水室使泵体内的液流呈轴对称流动，减少了泵体内的水力损失。吸水室采用的是半螺旋形结构，这种结构的吸水室各个截面的流速是均匀分布的，减少了泵内的水力损失。 xx 大学机械工程 学院毕业设计（论文） 第 3 页 ， 共 57 页 1. 600S-75 型单级双吸离心泵的主要设计 参数 S型 双吸单级离心泵 的吸入口与压出口均在水泵轴心线的下方，与轴线垂直呈水平方向，检测时无需拆卸进出口水管和电动机。泵的 旋转方向：
16、自电机端向泵看 S型号为顺时针方向旋转，即吸入口在右，吐出口在左； S型号为逆时针旋转时，即吸入口在左，吐出口在右。泵的主要零件有：泵体、泵盖、叶轮、轴、双吸密封环、轴套等。除轴的材料为优质碳钢外，其余主要零部件为铸铁、铸钢、不锈钢等材质制成。经过静平衡检验的叶轮，用轴套和两边的轴套螺母固定在轴上，其轴向位置可通过轴套螺母进行调整，叶轮的轴向力利用其叶片对称布置，两面进水达到平衡。双吸单级离心泵可使用多种介质的传输，广泛用于工业、城市给排水、农田灌溉及各种水利工程、电站、工业流程系统的取水、加压、石油工程等。 600S-75 型双吸单级离心泵设计 主要参数： 流量： Q=3170 3mh=0.
17、8806 3ms 扬程： H=75m 转速： n=970r/min, 泵效率： =85% 泵必需汽蚀余量： rNPSH =7.7m 泵进出口直径： 600/400mm（参考）。 xx 大学机械工程 学院毕业设计（论文） 第 4 页 ， 共 57 页 2 600S-75 型单级双吸离心泵的结构设计 2.1 泵整体结构的设计 本设计中泵的型号为 600S75 型双吸单级离心泵，这种泵一般采用双支撑结构，即支撑转子的轴承应位于叶轮两侧，且靠近轴的两端。本设计中泵的整体结构采用下图所示的形式。在这种形式的双吸泵中，双吸叶轮靠键、轴套和轴套螺母固定在轴上形成转子，是一个单独装配的部件。其位置可以用轴套螺
18、母进行调节。泵转子由两轴承实现双支撑。此型离心泵是侧向吸入和压出的，泵的吸入口和压出口与泵体铸为一体，并采用水平中开式泵壳。这种结构的离心泵，检修时只需揭开泵盖而无需拆卸，十分方便。 图 2.1 单级双吸横轴双支撑泵（ S 型） 2.2 泵主要部件的设计 泵的主要部 件有：叶轮、泵壳、密封装置等。 2.2.1 叶轮 xx 大学机械工程 学院毕业设计（论文） 第 5 页 ， 共 57 页 叶轮是水泵中最为主要的部件，因为叶轮是把动力机的能量传递给液流的，因此它的设计制造水平直接关系到泵的效率和性能。叶轮一般为铸铁整体铸成。在此次设计中的叶轮为闭式双吸叶轮。这种叶轮两侧均有吸入口，同时进水，叶轮左
19、右两侧对称。叶轮前后两侧均有盖板。两盖板间夹着若干扭曲的叶片，盖板的内表面和叶片表面构成弯曲的叶轮流道。 2.2.2 泵壳 由于此次设计中的泵为单级双吸泵，故采用中开始式壳。它的吸水室、压水室，叶轮工作室和填料箱等都是有泵体和泵盖对合而成。两 个半螺旋形吸水室对称的布置在螺旋形压水室和叶轮工作室的两侧。 2.2.3 密封机构 在水泵中，有许多间隙的两端有压力差，从而造成泄漏。为了防止泄漏，需在这些间隙处这只密封装置。本设计中将采用填料密封。填料密封由填料箱，填料、填料压盖、水封环和铸与泵盖内的水封管组成。 xx 大学机械工程 学院毕业设计（论文） 第 6 页 ， 共 57 页 3. 600S-
20、75 型双吸单级离心泵的水力设计计算 3.1 确定泵的进出口直径 3.1.1 泵的进口直径 泵的进口直径由合理的进口流速确定，流速一般为 3m/s 左右 ,考虑到经济性和泵的用途，取泵的进口流速 为 sv =3.2m/s，则泵的进口直径由以下公式得： jD = 4sQv =3170436003.2 =0.5919m=591.9mm 按法兰标准 ,取 jD =600mm 3.1.2 泵的出口直径 对于压力较高、大流量泵，泵的出口直径 dD 按下列经验公式确定 dD = Dj7.01 D 0 . 7 D 0 . 7 6 0 0 4 2 0 m mdj ； 按法兰标准 ,取 dD =400mm 3.1.3 泵的进口速度 Vj =24QDj=24 0.88060.6 = s/m11.3 Vj 与假设的进口流速 sv 相近。 3.1.4 泵的出口速度
