优秀设计
成人高等教育
毕业设计（论文）
题 目 单级单吸离心泵设计
_________________________________
学 生
联系电话 指导教师 评 阅 人_________________________________ 教学站点_________________________________ 专 业 完成日期_________________________________
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单级单吸离心泵设计
摘要：IS 型单级单吸离心泵吸收了KT 、NB 、ES 、DL 、XA 及国外优秀离心
泵系列产品的优点，采用了多项水力设计及工艺方法的发明专利和实用新型专利而研制开发的高新技术系列产品。它广泛用于空调、制冷、冰蓄冷、自来水厂、消防、环保、高层供水和城乡排水等领域，一般输送85摄氏度以下清水或物理化学性质类似清水的液体。通过变换泵的结构及材质可输送高温及腐蚀性介质，可用与化工、冶金等行业。本系列产品产品具有高效率、高性能、高耐压、高可靠性和安装维修方便等特点，其结构参数符合国际标准产品相互替代，承压能力为1.6MPa 级，诸项技术经济指标达到国外同类产品先进水平，属于国际接轨的换代产品。 注：单级单吸离心泵为一个叶轮一个进水口的离心泵。
关键词：单级单吸、叶轮、机械密封、安装、故障分析。
目录
1 引言-----------------------------------------------------------08 2 型号意义示例及名词解释-----------------------------------------08 2.1 型号意义示例-------------------------------------------------08 2.2 名词解释-----------------------------------------------------08
3 IS型单级单吸离心泵的主要性能参数 ------------------------------08 3.1 流量---------------------------------------------------------08 3.2 扬程---------------------------------------------------------09 3.3 转速---------------------------------------------------------09 3.4 汽蚀余量-----------------------------------------------------09 3.5 功率和效率---------------------------------------------------09 4 IS型单级单吸离心泵的特性曲线-----------------------------------10 5 IS型单级单吸离心泵工作原理-------------------------------------11 6 IS型单级单吸离心泵的主要部件-----------------------------------13 6.1叶轮----------------------------------------------------------13 6.2泵壳----------------------------------------------------------14 6.3泵轴----------------------------------------------------------15 6.4轴承----------------------------------------------------------15 6.5悬架----------------------------------------------------------18 6.6机械密封------------------------------------------------------18 6.7填料函--------------------------------------------------------19 7 IS型单级单吸离心泵的水泵检验标准-------------------------------17 8 IS型单级单吸离心泵容易发生的故障-------------------------------26 9 IS型单级单吸离心泵间性能的改变和换算---------------------------29 10 结束语----------------------------------------------------------31 致谢--------------------------------------------------------------31 参考文献毕业------------------------------------------------------32 设计小结----------------------------------------------------------33
1 引言
利用离心力输水的想法最早出现在列奥纳多达芬奇所作的草图中。1689年，法国物理学家帕潘发明了四叶片叶轮的蜗壳离心泵。但更接近于现代离心泵的，则是1818年在美国出现的具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的所谓马萨诸塞泵。1851～1875年，带有导叶的多级离心泵相继被发明，使得发展高扬程离心泵成为可能。
尽管早在1754年，瑞士数学家欧拉就提出了叶轮式水力机械的基本方程式，奠定岭心泵设计的理论基础，但直到19世纪末，高速电动机的发明使离心泵获得理想动力源之后，它的优越性才得以充分发挥。在英国的雷诺和德国的普夫莱德雷尔等许多学者的理论研究和实践的基础上，离心泵的效率大大提高，它的性能范围和使用领域也益扩大，已成为现代应用最广、产量最大的泵。
离心泵的应用是很广泛的，在国民经济的许多部门要用到它。在给水系统中几乎是不可缺少的一种设备，如若把自来水管网当作人身的血管系统，那么离心泵就是压送血液的心脏。 新IS 型单级单吸离心泵是在原有的IS 型单级单吸离心泵的基础上进行的一种改进，现市面上大多的离心泵，在安装叶轮时，是采用的泵轴的锥度进行定位的，这样的定位，对于轴的加工精度要求很高，在一般的小型加工单位很难达到这样的精度等级，所以通过把锥度轴变为直轴的方法来避免因为加工精度不高而导致的安装不便的弊端，同时在叶轮安装时通过加轴套的方法进行定位，这样的改进在提高轴强度的同时，加工也方便了，且其他部件的制作模具的改动也很少，生产成本也没有增加。
此次设计中以型号IS 80 — 65— 160 A 作为数据依据。
2 号意义示例及名词解释
2.1型号意义示例 IS 80 — 65— 160 A | | | | |
| | | 叶轮经第一次切割 | | | 叶轮直径（mm ） | | 泵出口直径（mm ） | 泵进口直径（mm ）
符合国际标准的用于空调制冷等领域的单级单吸离心泵 2.2名词解释
离心泵：通过利用离心力输水的水泵。
单级单吸：单级是指一个叶轮，单吸是指只有一个进水口。
在离心泵系列中还有双级双吸、双级单吸、单级双吸离心泵，至于叶轮和进水口的数量主要是通过考虑到离心泵的功率和性能参数来确定的，其中单级单吸离心泵是功率和性能最简单的一种。
3 IS型单级单吸离心泵的主要性能参数
单吸离心泵的性能参数有流量、能头（扬程）、功率、效率、转速，还
有表示其实性能的参数，即汽蚀余量或吸上的真空高度。这些参数反映了泵的整体性能。
3.1 流量 （Qm /h 或 m /IS）
离心泵的流量即为离心泵的送液能力，是指单位时间内泵所输送的液
体体积。 用q v 表示体积流量，m /IS;用q m 表示质量流量kg /s . 其换算关系为：
3
q m =ρq v
3
ρρkg /m 注：式中，为流体密度，常温清水=1000。
泵的流量取决于泵的结构尺寸主要为叶轮的直径与叶片的宽度和转
速等。操作时，泵实际所能输送的液体量还与管路阻力及所需压力有关。 注意：因为泵安装在特定的管路上，所以管路的特性必然要影响流量
的大小。
3.2 扬程 H （m ）
扬程是单位重量液体从泵进口（泵进口法兰）到泵出口（泵出口法兰）处能量的增值，也就是1N 液体通过泵获得的有效能量。其单位是
N ⋅m
=m N ，即泵抽送液体的液柱高度。扬程亦有称能量头。根据定义，泵
的扬程可写为
out in
式中 E out -泵出口处单位重量液体的能量，m;
H =E -E
E in -泵进口处单位重量液体的能量，m 。E 为单位液体的 总机械能，他有压力能、动能和位能三部分组成，即
2
2
式中 g -重力加速度，m /s
p c E =++Z
g ρ2g
Z -液体所在位置至任选的水平基准面之间的距离，m
3.3 转速
转速是泵轴单位时间的转数，用n 表示，单位是r /min 3.4汽蚀余量
汽蚀余量又叫正吸头，NPSH, 单位是m ，是表示气蚀性能的主要参数。
3.5功率和效率
（1）离心泵的功率用路可分为原动机功率、轴功率和有效功率。轴的通常指原动机传到泵轴上的功率, 用N 表示，单位是W 或KW 。泵的有效功率用N e 表示，它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。
N e =
g ρq v H
1000
（2）离心泵的效率 η---反映泵对液体提供的有效能量与原动机提供给泵的能量（轴功率 N ）之比。即
N e
η=⨯100N 3.5离心泵的能量损失包括以下几项： 3.5.1 机械损失 （ηm）
由泵在运转时，轴承、轴封装置的机械接触面处于机械摩擦而消耗的部分能量。
3.5.2 水力损失 （ηh ）
叶片间涡流造成的损失、液体入泵时的水力冲击损失、液体与泵壳、叶片间的摩擦损失之和。水力损失 ηh 与泵的结构、流量及液体的性质有关。
3.5.3容积压力损失（ηv ）
容积压力损失ηv 各种泄露、回流，使泵对这部分液体做了无用功，减少了泵的实际输送能量。
离心泵的效率反映这三项能量损失的总和，故又称为总效率 η，总效率为这三个效率的乘积，即：
ηv
与泵结构及液体在泵进、出口的压强差有关。
η=ηvηmηh
由水力损失图示（下图）可知：额定流量QIS （ηh0.8--0.9）下 hf 最小，η 最高。一般小型离心泵的效率为 50--70大型泵可高达90。
这里 ηv、ηm 与流量 Q 无关。
泵的效率值与泵的类型、大小、结构、制造精度和输送液体的性质有关。大型泵效率值高些，小型泵效率值低些。
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单级单吸离心泵设计
摘要：IS 型单级单吸离心泵吸收了KT 、NB 、ES 、DL 、XA 及国外优秀离心
泵系列产品的优点，采用了多项水力设计及工艺方法的发明专利和实用新型专利而研制开发的高新技术系列产品。它广泛用于空调、制冷、冰蓄冷、自来水厂、消防、环保、高层供水和城乡排水等领域，一般输送85摄氏度以下清水或物理化学性质类似清水的液体。通过变换泵的结构及材质可输送高温及腐蚀性介质，可用与化工、冶金等行业。本系列产品产品具有高效率、高性能、高耐压、高可靠性和安装维修方便等特点，其结构参数符合国际标准产品相互替代，承压能力为1.6MPa 级，诸项技术经济指标达到国外同类产品先进水平，属于国际接轨的换代产品。 注：单级单吸离心泵为一个叶轮一个进水口的离心泵。
关键词：单级单吸、叶轮、机械密封、安装、故障分析。
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1 引言-----------------------------------------------------------08 2 型号意义示例及名词解释-----------------------------------------08 2.1 型号意义示例-------------------------------------------------08 2.2 名词解释-----------------------------------------------------08
3 IS型单级单吸离心泵的主要性能参数 ------------------------------08 3.1 流量---------------------------------------------------------08 3.2 扬程---------------------------------------------------------09 3.3 转速---------------------------------------------------------09 3.4 汽蚀余量-----------------------------------------------------09 3.5 功率和效率---------------------------------------------------09 4 IS型单级单吸离心泵的特性曲线-----------------------------------10 5 IS型单级单吸离心泵工作原理-------------------------------------11 6 IS型单级单吸离心泵的主要部件-----------------------------------13 6.1叶轮----------------------------------------------------------13 6.2泵壳----------------------------------------------------------14 6.3泵轴----------------------------------------------------------15 6.4轴承----------------------------------------------------------15 6.5悬架----------------------------------------------------------18 6.6机械密封------------------------------------------------------18 6.7填料函--------------------------------------------------------19 7 IS型单级单吸离心泵的水泵检验标准-------------------------------17 8 IS型单级单吸离心泵容易发生的故障-------------------------------26 9 IS型单级单吸离心泵间性能的改变和换算---------------------------29 10 结束语----------------------------------------------------------31 致谢--------------------------------------------------------------31 参考文献毕业------------------------------------------------------32 设计小结----------------------------------------------------------33
1 引言
利用离心力输水的想法最早出现在列奥纳多达芬奇所作的草图中。1689年，法国物理学家帕潘发明了四叶片叶轮的蜗壳离心泵。但更接近于现代离心泵的，则是1818年在美国出现的具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的所谓马萨诸塞泵。1851～1875年，带有导叶的多级离心泵相继被发明，使得发展高扬程离心泵成为可能。
尽管早在1754年，瑞士数学家欧拉就提出了叶轮式水力机械的基本方程式，奠定岭心泵设计的理论基础，但直到19世纪末，高速电动机的发明使离心泵获得理想动力源之后，它的优越性才得以充分发挥。在英国的雷诺和德国的普夫莱德雷尔等许多学者的理论研究和实践的基础上，离心泵的效率大大提高，它的性能范围和使用领域也益扩大，已成为现代应用最广、产量最大的泵。
离心泵的应用是很广泛的，在国民经济的许多部门要用到它。在给水系统中几乎是不可缺少的一种设备，如若把自来水管网当作人身的血管系统，那么离心泵就是压送血液的心脏。 新IS 型单级单吸离心泵是在原有的IS 型单级单吸离心泵的基础上进行的一种改进，现市面上大多的离心泵，在安装叶轮时，是采用的泵轴的锥度进行定位的，这样的定位，对于轴的加工精度要求很高，在一般的小型加工单位很难达到这样的精度等级，所以通过把锥度轴变为直轴的方法来避免因为加工精度不高而导致的安装不便的弊端，同时在叶轮安装时通过加轴套的方法进行定位，这样的改进在提高轴强度的同时，加工也方便了，且其他部件的制作模具的改动也很少，生产成本也没有增加。
此次设计中以型号IS 80 — 65— 160 A 作为数据依据。
2 号意义示例及名词解释
2.1型号意义示例 IS 80 — 65— 160 A | | | | |
| | | 叶轮经第一次切割 | | | 叶轮直径（mm ） | | 泵出口直径（mm ） | 泵进口直径（mm ）
符合国际标准的用于空调制冷等领域的单级单吸离心泵 2.2名词解释
离心泵：通过利用离心力输水的水泵。
单级单吸：单级是指一个叶轮，单吸是指只有一个进水口。
在离心泵系列中还有双级双吸、双级单吸、单级双吸离心泵，至于叶轮和进水口的数量主要是通过考虑到离心泵的功率和性能参数来确定的，其中单级单吸离心泵是功率和性能最简单的一种。
3 IS型单级单吸离心泵的主要性能参数
单吸离心泵的性能参数有流量、能头（扬程）、功率、效率、转速，还
有表示其实性能的参数，即汽蚀余量或吸上的真空高度。这些参数反映了泵的整体性能。
3.1 流量 （Qm /h 或 m /IS）
离心泵的流量即为离心泵的送液能力，是指单位时间内泵所输送的液
体体积。 用q v 表示体积流量，m /IS;用q m 表示质量流量kg /s . 其换算关系为：
3
q m =ρq v
3
ρρkg /m 注：式中，为流体密度，常温清水=1000。
泵的流量取决于泵的结构尺寸主要为叶轮的直径与叶片的宽度和转
速等。操作时，泵实际所能输送的液体量还与管路阻力及所需压力有关。 注意：因为泵安装在特定的管路上，所以管路的特性必然要影响流量
的大小。
3.2 扬程 H （m ）
扬程是单位重量液体从泵进口（泵进口法兰）到泵出口（泵出口法兰）处能量的增值，也就是1N 液体通过泵获得的有效能量。其单位是
N ⋅m
=m N ，即泵抽送液体的液柱高度。扬程亦有称能量头。根据定义，泵
的扬程可写为
out in
式中 E out -泵出口处单位重量液体的能量，m;
H =E -E
E in -泵进口处单位重量液体的能量，m 。E 为单位液体的 总机械能，他有压力能、动能和位能三部分组成，即
2
2
式中 g -重力加速度，m /s
p c E =++Z
g ρ2g
Z -液体所在位置至任选的水平基准面之间的距离，m
3.3 转速
转速是泵轴单位时间的转数，用n 表示，单位是r /min 3.4汽蚀余量
汽蚀余量又叫正吸头，NPSH, 单位是m ，是表示气蚀性能的主要参数。
3.5功率和效率
（1）离心泵的功率用路可分为原动机功率、轴功率和有效功率。轴的通常指原动机传到泵轴上的功率, 用N 表示，单位是W 或KW 。泵的有效功率用N e 表示，它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。
N e =
g ρq v H
1000
（2）离心泵的效率 η---反映泵对液体提供的有效能量与原动机提供给泵的能量（轴功率 N ）之比。即
N e
η=⨯100N 3.5离心泵的能量损失包括以下几项： 3.5.1 机械损失 （ηm）
由泵在运转时，轴承、轴封装置的机械接触面处于机械摩擦而消耗的部分能量。
3.5.2 水力损失 （ηh ）
叶片间涡流造成的损失、液体入泵时的水力冲击损失、液体与泵壳、叶片间的摩擦损失之和。水力损失 ηh 与泵的结构、流量及液体的性质有关。
3.5.3容积压力损失（ηv ）
容积压力损失ηv 各种泄露、回流，使泵对这部分液体做了无用功，减少了泵的实际输送能量。
离心泵的效率反映这三项能量损失的总和，故又称为总效率 η，总效率为这三个效率的乘积，即：
ηv
与泵结构及液体在泵进、出口的压强差有关。
η=ηvηmηh
由水力损失图示（下图）可知：额定流量QIS （ηh0.8--0.9）下 hf 最小，η 最高。一般小型离心泵的效率为 50--70大型泵可高达90。
这里 ηv、ηm 与流量 Q 无关。
泵的效率值与泵的类型、大小、结构、制造精度和输送液体的性质有关。大型泵效率值高些，小型泵效率值低些。