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标题	WG100型污水泵的设计
范文	陈学权 摘 要：本文为WG100型污水泵设计。它主要用于输送生活污水和工业废水，因此在工农业领域的应用极为广泛。涉及的内容主要有：叶轮的水力设计，吸水室的设计，环形压水室的设计，零部件的选择和设计，并对相关部件进行强度校核。 关键词：污水泵；水力设计；结构设计；强度校核 中图分类号： Tv22 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）14-192-2 1 国外污水泵研究现状 国外的工业发达国水泵起步较早，经过长时间的发展，无论在性能、技术或是品种上已趋完善。1979年，A.Kratzer首次较全面地总结了无堵塞泵的设计和选用问题，他还对各类泵对输送物的无损性能作出了分析，只是没有给出明确的设计方法。1984年，三菱重工对污水泵技术做了总结，并给出过水零部件的常用耐磨耐腐材料。 目前，美、德、日泵产业居于世界领先地位，在泵的使用过程当中，已经建立了一整套完善的标准化体系。从产值来看，世界泵业市场最重要的是能源、化工及污水处理等部门，其中发展机遇最多的是城市给排水、运输危险介质、食品工业、污水处理用泵。据资料显示，国内外对泵的需求量将以每年增长5.5%的趋势发展。就地区而言，中东地区、拉美和亚洲市场是目前泵产业潜力最大的地区。从销售类型来看，离心泵仍高居世界泵业市场销售量榜首。随着人们环保意识的增强和环保法规日趋严格，污水处理用泵的市场占有率将明显增加，而人们对这类泵的要求也倾向于拆装方便、耐腐蚀和耐磨。 现今，全世界提出可持续发展战略，泵之类的产品更是强调节能环保。泵作为主要供水设备，将随着人口增长、生活及灌溉用水的增长而快速增加。这也将对第三世界国家泵的需求量产生重要影响。另外，现在世界各国对废水的排放处理越加重注重，因而将促进污水泵、泥浆泵的发展。分析国内外资料可看出，目前，欧美、苏联及日本等一些发达些国家已经在污水泵领域做了不少的研究工作，但大多倾向于研究污水泵的外特性和内部流动，如固体颗粒的大小、种类、密度等对污水泵性能的影响。 2 国内污水泵研究现状 同国外相比，我国的污水泵研究仅局限在泵的外特性上，而关于泵内部流动的研究几近于无；而且自主研发较少，跟踪性研究较多。因此，创新型研发及泵内流体研究我国目前污水泵技术研究的重要课题。 我国的泵产业起步于20世纪初，时逢战乱，基本处于停滞阶段，直到新中国成立后，才开始向苏联引进泵技术。当时的标准化、系列化水平低，定型产品少。到90年代，相关部门对主要的污水处理设备制造厂家进行技术改造，提升其制造能力及制造水准，用于城市污水处理的专用设备及其配套的通用设备的生产水平都有了长足的提升。虽然国内制造水平提升较大，但较之其他发达国家，国产污水处理成套设备仍然存在较大差距，这种提升还远赶不上我国城市污水处理事业发展的需求。 目前国内普通泵产品供大于求，但高质量、高水准的专用泵产品仍供不应求，产品水平难满足用户要求，大多产品还需依赖进口，产业结构及产品结构不合理。国产的各型水泵虽可满足我国水工业发展的基本需要，但针对水工业的特点，我们还需开发和提高水泵的工作效率和降低水泵的能耗，如低扬程大流量的潜水污水泵、耐腐蚀深井泵、大功率潜水泵等。目前我国的泵产品普遍性外观质量较差，对此还应改进铸造工艺，提高铸造质量，提高表面处理技术。针对泵的泄漏问题，改进密封条件。针对故障率高的问题，还需提高产品的整体制造精度。针对效率偏低或稳定性差的情况，需改善水力设计和制造工艺等。为赶上世界先进水平，满足当前环保产业发展的需求，对污水泵设计的深入研究已是刻不容缓。 3 污水泵的产业化前景 随着科学技术的不断发展，市政建设的不断加快，人民物质文化生活水平的日益提高，环境保护等一系列问题越来越得到大家的重视。 在国务院日前出台的决定中，节能环保产业排在战略性新兴产业“七朵金花”的首位。据估计“十二五”期间，我国在节能环保上的投入将比“十一五”期间增长一倍以上。 由此可知，我国今后对环保与污水处理用泵的需求量有较大幅度的增长，预计年产值可达6～8亿元左右。并且在国际市场上，由于我们的产品成本低、价格便宜，质量也不差，因此在东南亚等地具有较强的竞争力。国内、国外两个巨大的市场，均具有十分广阔的推广应用前景。 4 总体方案的设计 4.1 泵的工作原理 右边是离心泵装置的简单示意图。原动机驱动叶轮旋转，将水从A处吸入离心泵，然后排到B处。在该过程中起主导作用的是叶轮，叶轮中转动的叶片带动液体旋转，液体受离心力的作用，向四周甩出。泵内液体被甩出去之后，新的液体在气压作用下进入离心泵，如此实现了A处向B处的连续供水。泵工作前，应先灌满水。若水不满，叶轮只能空转，因为空气密度小，产生的离心力也小，无法将泵内和排水管路里的空气排出，进而无法在泵体内造成一定程度的真空，也就无法将水吸上来，离心泵底阀是灌水用的，泵出口侧的调节阀则是用来调节流量的。 4.2 离心泵的典型结构 混流泵、轴流泵和离心泵的叶轮流入方向均为轴向，差别主要在于叶轮流出的方向不同。离心泵中的液流在与泵轴线垂直的径向平面内流出叶轮。 本设计所采用的是单级离心泵，按其转子支承方式，将这种泵分为悬臂式和两端支承式两类。 4.2.1 悬臂泵 泵工作时泵轴用两个单列向心轴承支承着转动，以此带动叶轮，使其在由泵体和泵盖组成的泵腔内转动。因该泵的两个泵轴支承都安装在叶轮右侧，使得叶轮的泵轴左半段自由悬伸，故而把这种叶轮单侧悬伸结构的泵称为悬臂泵。IS型泵就是我国自主研发设计生产的一台单级单吸横轴离心泵。其结构特点是叶轮通过叶轮螺母、止动垫圈和平键固定于泵轴左端，而泵轴的右端用来安装联轴器，以便传递动力。该泵主要采用填料式轴封来防止泵内液体从轴向泄露。 悬臂泵大多用于类似IS型这种轴向吸入式的单吸泵，这类泵大多采用直锥型吸入室。 4.2.2 双支承泵 单级双吸式离心泵大多采用双支承结构，其原理是支承叶轮的轴承位于叶轮两侧，且大多靠近泵轴两端。 上图所示的S型泵即为单级双吸卧式双支承本泵。与悬臂泵相较而言，由于有轴穿过叶轮进水口而使得该泵的水头损失较大，水力性能略差；且泵的零件数偏多，形状也较悬臂泵复杂，固其加工工艺性能稍差一些。但是双支承泵的稳定性和刚性要比悬臂泵好很多。
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