甲烷氯化物高速泵设计方法及CAD技术研究

【摘要】： 当今时代,伴随着科学技术的迅猛发展,流体输送机械的设计理念和制造技术得到了长足的进步。高速泵是一种特殊的离心泵,它的出现对流体输送机械设计人员提出了新的要求和挑战。设计、制造具有自主知识产权的高速泵,有利于促进我国工业装备水平的提高,满足现代化学工业生产的需要。 本文全面总结了离心泵的基本理论:叶轮理论、相似理论、汽蚀理论、轴向力和径向力理论、运行理论等。叶轮理论中的叶轮滑移系数是一个非常关键的参数,结合不同专家学者对该参数的阐述及应用,本文对此给出了独到的见解,提出排挤系数对流动滑移系数的影响,并修正了斯托道拉流动滑移系数计算公式。此外,在离心泵的设计过程中,文中主要针对低比转速离心泵的圆柱形叶片叶轮的绘型方法进行了客观分析与比较研究,提出最好采用多圆弧和变角对数螺旋线绘型法的建议。 本文应用上述理论针对四川自贡鸿鹤化工股份有限公司甲烷氯化物生产工艺流程中的甲烷氯化物高速泵进行国产化研究。在对一般离心泵的设计方法进行了深入、细致的探索后,对新型、高效的高速泵进行了全面的设计计算和工程图样绘制。设计过程中使用国际流行的CAD设计理念,所有零部件均采用三维实体设计直接生成,并在计算机上完成了高速泵的实体组装以及干涉检测工作。整个设计过程方便、直观、高效。 在满足设计参数的前提下,设计过程充分考虑了高速泵在运行中出现的问题,并始终着眼于提高泵的效率、抗汽蚀能力、运行的可靠性以及高速泵零部件的标准化、系列化、通用化程度。本设计中通过计算机辅助设计技术的应用,达到了加速设计过程、提高设计效率的目的,并生成了高速泵的三维实体模型,有利于读者对高速泵内部结构有更清楚的了解。 【关键词】：高速泵 甲烷氯化物泵 设计方法 CAD技术 三维设计
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-9
• 第1章 总论9-24
• 1.1 泵的用途、分类及起源9-10
• 1.2 泵的发展概况10-15
• 1.2.1 泵设计水平提升与制造技术优化的有机结合11
• 1.2.2 产品的标准化与模块化11
• 1.2.3 泵内在特性的提升与外在特性的追求11-12
• 1.2.4 机电一体化的进一步发展12
• 1.2.5 新材料新工艺的加速利用12-13
• 1.2.6 国外泵技术在中国的应用概述13-15
• 1.3 化工泵的作用、特点及发展方向15-16
• 1.4 高速泵的结构、工作原理、特性及发展16-20
• 1.4.1 高速泵的结构及工作原理16-17
• 1.4.2 高速泵的由来及特性17-19
• 1.4.3 高速泵的发展19-20
• 1.5 课题来源及本论文研究的主要内容20-22
• 1.5.1 甲烷氯化物高速泵运行现状20-21
• 1.5.2 高速泵运行存在问题及原因分析21
• 1.5.3 解决技术方案及关键技术21-22
• 1.5.4 本文研究的主要内容22
• 1.6 小结22-24
• 第2章 离心泵的基本理论24-67
• 2.1 离心泵的叶轮理论24-42
• 2.1.1 离心泵的工作原理24-25
• 2.1.2 液体在叶轮中的运动分析25-28
• 2.1.3 理想叶轮欧拉方程及其分析28-29
• 2.1.4 实际叶轮的理论扬程H T29-30
• 2.1.5 叶片出口安放角β_2 对H_(T∞)和N_(i∞)的影响30
• 2.1.6 离心泵叶轮滑移系数的理论研究30-39
• 2.1.7 实际叶轮中液体的运动微分方程39-41
• 2.1.8 液体进入叶轮前的预旋41-42
• 2.2 离心泵的相似理论42-48
• 2.2.1 相似泵应具备的条件42-43
• 2.2.2 相似定律和比例定律43-44
• 2.2.3 离心泵的比转速44-45
• 2.2.4 离心泵叶轮的切割方程式及其应用45-48
• 2.3 离心泵的汽蚀理论48-55
• 2.3.1 泵内汽蚀现象及产生条件48-52
• 2.3.2 汽蚀余量与汽蚀基本方程式52-55
• 2.4 离心泵的轴向力和径向力理论55-59
• 2.4.1 离心泵的轴向力55-57
• 2.4.2 离心泵的径向力57-59
• 2.5 离心泵的运行理论59-66
• 2.5.1 泵装置管路性能曲线及 L-Q 方程59-60
• 2.5.2 泵的工作点及其分析60-63
• 2.5.3 泵与管路的联合工作63-66
• 2.6 小结66-67
• 第3章 离心泵设计方法研究67-89
• 3.1 离心泵总体设计67-76
• 3.1.1 过流部件的选材67-69
• 3.1.2 泵主要性能与结构参数的分析与计算69-72
• 3.1.3 计算轴功率选取原动机72-73
• 3.1.4 泵的结构型式分析73-74
• 3.1.5 轴的初步设计74-75
• 3.1.6 防止汽蚀的措施75-76
• 3.2 离心泵水力设计76-88
• 3.2.1 水力设计方法及原理76-77
• 3.2.2 速度系数法设计叶轮水力模型77-79
• 3.2.3 叶轮叶片绘型方法研究79-88
• 3.2.4 涡壳水力设计88
• 3.3 小结88-89
• 第4章 甲烷氯化物高速泵设计89-115
• 4.1 高速泵总体设计89-95
• 4.1.1 泵过流部件选材分析89
• 4.1.2 泵主要性能与结构参数计算89-93
• 4.1.3 计算轴功率选取原动机93
• 4.1.4 泵的结构型式分析93-94
• 4.1.5 轴的初步设计94-95
• 4.2 高速泵水力设计95-101
• 4.2.1 速度系数法设计叶轮水力模型95-99
• 4.2.2 高速泵壳体水力设计99-101
• 4.3 高速泵零部件结构设计与强度计算101-112
• 4.3.1 叶轮结构设计与强度计算101-102
• 4.3.2 泵体结构设计与强度计算102-106
• 4.3.3 泵盖结构设计与强度计算106-107
• 4.3.4 泵中能量损失分析与效率计算107-109
• 4.3.5 轴封结构设计与选型109-110
• 4.3.6 泵径向力轴向力计算与平衡110-112
• 4.4 高速泵通用零部件结构设计与选型112-114
• 4.4.1 泵体连接螺栓的结构与校核计算112-113
• 4.4.2 联轴器部件的结构与选型113
• 4.4.3 联轴器护罩的设计113-114
• 4.4.4 底座的结构设计114
• 4.5 小结114-115
• 第5章 CAD 技术的发展及高速泵的三维设计115-134
• 5.1 CAD 技术简介115-116
• 5.1.1 CAD 技术的应用115
• 5.1.2 CAD 技术的基本概念及定义115-116
• 5.2 CAD 技术的发展及其在化工机械中的应用116-118
• 5.2.1 CAD 技术在化工设备设计及制造方面的应用116-117
• 5.2.2 应用 CAD 技术后取得的进步117-118
• 5.3 CAD 技术存在的差距及未来发展趋势118-119
• 5.3.1 CAD 技术存在的差距与不足118-119
• 5.3.2 CAD 技术的未来发展趋势119
• 5.4 Solidworks作为一种CAD技术在工程领域的应用119-123
• 5.4.1 三维设计的基本概念120-121
• 5.4.2 应用Solidworks 的设计过程121-122
• 5.4.3 应用Solidworks 的设计方法122-123
• 5.5 高速泵装置零件的三维设计123-126
• 5.5.1 高速泵叶轮的设计123-124
• 5.5.2 高速泵泵体的设计124-125
• 5.5.3 中间接座的设计125-126
• 5.6 高速泵装置中各零件的装配126-127
• 5.7 增速器主要部件的三维设计过程127-134
• 5.7.1 上箱盖的三维设计过程127-129
• 5.7.2 下箱体的三维设计过程129-130
• 5.7.3 大、小闷盖的三维设计过程130-131
• 5.7.4 大、小透盖的三维设计过程131
• 5.7.5 高、低速轴的三维设计过程131-132
• 5.7.6 大、小齿轮的三维设计过程132-133
• 5.7.7 轴承的三维设计过程133
• 5.7.8 增速器各个零件的装配133-134
• 第6章 结论及今后工作的建议134-136
• 6.1 结论134-135
• 6.2 今后工作的建议135-136
• 符号表136-138
• 参考文献138-142
• 在读期间发表论文及获奖情况142-144
• 致谢144

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