双吸渣浆泵的设计及机械密封设计(编辑修改稿)

双吸渣浆泵的设计及机械密封设计(编辑修改稿)内容摘要：

   原动机功率： KwKwPKPtg 5 5 7   式中 : —— 余量系数 查【《现代泵技术手册》关醒凡编著】 表 710 取 =(原动机为电动机 ) t—— 传动效率 查【《现代泵技术手册》关醒凡编著】 表 711 取(直联 ) 所以选择 55Kw 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 Y250M2。 11 第四章 渣浆泵轴的设计 直联式双吸渣浆泵是将轴设计为空心轴和电机轴相联 ,泵无需底座，所以直接用电动机支起泵来工作的，当电机轴和空心轴联成一体时，可看作是刚性连接，这时按一根轴来计算，但在其受力分析时，我们找不到电机的原始材料，为了保证这根轴符合要求，我们最后按外伸梁和悬臂梁两种方法分析计算，只有这样才能保证计算的准确度。 第一节 轴按外伸梁设计 扭矩的计算 mNn PnPM  式中 : n—— 扭矩 (mN) cP—— 计算功率 取Pc .1 根据扭矩计算泵轴直径的初步计算   mMd n 02 3 53   式中 : —— 材料的许用切应力 (Pa) 查【《现代泵技术手册》关醒凡编著】 表 712取   Pa510500  值的大小决定轴的粗细，轴细可以节省材料，提高叶轮水力和汽蚀性能；轴粗能增强泵的刚度 ,提高运行可靠性。 故泵轴的最小轴径取mmd 301 ，泵轴的最大尺寸取mm90。 画出轴的结构草图 如图所 示 (由已知图纸改进 ) 3027?27?3014880100?90?45 ?55 12 为了满足铸造工艺和加工的要求法兰的厚度取 20mm    M P aAP BCBCBC 0 0 09 4 0 8    M P aAP ACACAC 0 0 09 6 0 0 式中BC、AC都为法兰的横截面积 法兰符合要求。 第八章 渣浆泵的机械密封设计 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。 但是，如果离心泵其他零件不能正常工作，就是过流部件设计的再好，材料选用的再好，也不能保证泵的性能和寿命。 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 ％，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 13 冷却部件，如果对这 些部件选用不多，轻者离心泵不能工作或使离心泵烧毁，重者能引起严重的人身设备事故（如易燃、易爆、有毒液体由轴封部件漏出，引起火灾，爆炸和中毒事故）。 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。 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。 本渣浆泵的轴采用机械密封，此机械密封件为外装、外流、单端面、多弹簧结构。 第一节 主要零件材料的确定 密封端面摩擦副材料的选择 目前用做密封摩擦副材料的种类很多。 常用的非金属材料有：石墨、聚四氟乙烯、酚醛塑料、陶瓷等。 常用的金属材料有：铸铁、碳钢、铬钢、青铜以及硬质合金等。 此外还有通过堆焊、烧结喷涂等表面 处理及复合工艺改变或改善金属材料或摩擦副 表面性能来做摩擦副材料的。 各种材料都个有一定的特性，在先把摩擦副材料时应所长避短，根据具体工作条件合理使用。 本机械密封端面摩擦副中，静止环材料采用 WCCo，旋转环材料选用碳石墨，原因有以下几点： （ 1）硬质合金是机械密封中广泛使用的摩擦副材料。 这里的硬质合金主要是碳化钨（ WC），常用的 WCCo 为类。 WCCo 是由硬度极高的难熔钨碳化物加 Co作为粘结剂用粉末冶金方法压制烧结而成的。 WCCo 具有极高的硬度和强度，良好的耐磨性及抗颗粒冲刷性，并且有一定的耐腐蚀性，能耐一般温度下的硫酸和氢氟酸以及沸点下的苛 性钠等腐蚀。 （ 2）石墨是机械摩擦副材料中用量大，使用范围广的材料之一。 因为它具有很多独特的优良性能。 例如：较高的导热系数、较低的线膨胀系数、良好的耐腐蚀性、极好的自润滑性、抗拉强度低（适合做软环）。 辅助密封圈材料的选择 机械密封的辅助圈包括动环密封圈和静环密封圈。 根据其作用，要求辅助密封圈从材料上和具有良好的弹性、低的摩擦系数，能耐介质的腐蚀熔胀，耐老化。 在压缩之后 14 及长期工作中具有较小的永久变形，在高温下使用有不粘着性，低温下不脆硬而失去弹性。 另外也要求材料来源方便，成本低廉。 本设计中辅助密封圈 材料选用丁晴橡胶。 橡胶是一种弹性很好的高分子材料，具有良好的强度、良好的气密性、不透水性、耐磨、耐压、耐腐蚀性能。 丁晴橡胶除以上性能外，它还耐油、搞老化，也能耐碱和非氧化性稀酸腐蚀。 弹簧及其它零件材料的选择 机械密封对弹簧的材料的要求是能耐介质的腐蚀和长期工作不降低或失去弹性。 本密封设计采用不锈钢（ 1Cr18Ni9Ti）弹簧，因为它适用于强腐蚀性介质中。 机械密封其它零件包括弹簧座、动环座、静环座、传动零件及固定环等，对它们的要求是有足够的强度和耐腐蚀性。 综合考虑渣浆泵工作介质，本设计选用不锈钢（ 1Cr18Ni9Ti）作为这些零件的材料。 第二节 主要零件尺寸确定 密封端面尺寸的确定 （ 1）端面宽度 b 密封端面是由动环、静环两个零件组成的，动环和静环的材料一般选用一软一硬，为了使密封端面更有效地工作，相应地做成一窄一宽，软材料做窄环，硬材料做宽环，使窄环被均匀地磨损而不嵌入到宽环中去。 当动环和静环都选用硬材料时，密封端面都做窄环，并取相同 的端面宽度。 端面直径应尽可能地不，以降低摩擦端面的线速度。 端面宽度 b在材料强度、刚度足够的条件下， b 值尽可能取小值。 过大的 b 值只有坏处，因为它将使端面 润滑、冷却效果降低，端面磨损、泄漏、功率消耗增加，而且加工量也增加。 在标准中石墨环、硬质合金环、填充四氟环、青铜环的端面宽度 b所取值见【《现代泵技术手册》关醒凡编著，宇航出版社】表 202，根据轴径取 b=6mm。 15 图 81 密封端面尺寸图 （ 2）间隙：如上图示，静环内径 D。 与轴径的间隙（ D。 d）一般取 13mm。 标准石墨环、青铜环轴径在 16100mm 时取 2mm，硬质合金环轴径在 16100 时取 2mm，故本设计间隙取 2mm。 （ 3）端面直径：确定了密封面宽度 b 值和间隙后，就可以根据轴径 d 确定端面内径 d1和外径 d2。 内径 d1 为轴径加间隙然后再加 01mm 即可，这主要视加工易难程度。 如硬质合金，加工困难就取 0，加工方便就取 1mm。 外径 d2由 d1 加 2b 计算得。 软环的端面内径、外径确定后，硬环的端面内径较软环内径小 13mm，外径大 13mm。 本设计取 d1=94，d2=106， h=3。 密封圈材料有橡胶和四氟塑料两种。 为了使二者互相通用，其设计尺寸是一致的。 即橡胶 O 形圈和四氟塑料 V形圈，在直径方面上名义尺寸相同，两圈可以互换。 为了保证密封性能，圈的制造公差是不同的，要根据不同密封圈有不同的断面尺寸，如下 面图示。 图 82 密封圈安装图 橡胶 O形密封圈安装在动环或静环上， O形圈必须有一定的压缩量，如上图所示的压缩量值为（ ata） /at，其压缩值见【《现代泵技术手册》关醒凡编著，宇航出版社】表 203。 根据知道，压缩量为 10%时，可以密封的介质压力为 ，过大的变形量则会安装困难，摩擦阻力增大，使用寿命降低。 为了保证密封性能，容易控制制造公差，标准中 16 规定变形量在 6%10%之间。 橡胶 O形圈内径一般比轴径。