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第1章 离心泵理论基础知识 1

1.1 泵常用名词术语 1

1.1.1 产品名称 1

1.1.2 性能、设计、试验 2

1.1.3 零件名称 5

1.2 工作原理、产品分类及基本参数 7

1.2.1 工作原理 7

1.2.2 产品分类 8

1.2.3 基本性能参数 10

1.2.4 基本性能曲线 10

1.3 液体在叶轮中的流动规律 11

1.3.1 名词定义 11

1.3.2 液体在叶轮中的运动 11

1.3.3 速度三角形 12

1.3.4 液体在压水室中的运动 13

1.4 离心泵的基本方程式 14

1.4.1 基本方程式的说明 14

1.4.2 有限叶片数的理论扬程修正 14

1.5 离心泵的主要水力元件 16

1.5.1 叶轮 17

1.5.2 吸水室 17

1.5.3 压水室 17

1.5.4 导叶 18

1.6 泵内损失分析 19

1.6.1 水力损失与水力效率 19

1.6.2 机械损失与机械效率 22

1.6.3 容积损失与容积效率 23

1.6.4 泵的总效率 26

1.7 泵的相似理论 28

1.7.1 相似泵应具备的条件 28

1.7.2 泵的相似定律 29

1.7.3 泵的比转速 29

1.8 离心泵叶轮切割定律 31

1.9 性能曲线分析 33

1.9.1 泵的性能曲线 33

1.9.2 影响离心泵性能曲线的因素 36

1.9.3 常见的几种类型性能曲线 37

第2章 离心泵设计基础知识 38

2.1 设计注意事项 38

2.2 设计基础知识 38

2.2.1 设计必备常识 38

2.2.2 应掌握的基础知识 39

2.3 泵常用几何公差推荐 41

2.4 应掌握的几种图形 41

2.4.1 控制图 41

2.4.2 装配图 42

2.4.3 合装图 43

2.5 零部件配合及精度 43

2.5.1 基轴制 43

2.5.2 推荐的配合公差精度 43

2.5.3 常用表面粗糙度的综合选择 45

2.6 零部件热处理 46

2.6.1 新旧名词术语对照 46

2.6.2 泵常用热处理简介 47

2.6.3 常用表面处理技术要求 48

2.6.4 零件硬度 48

2.6.5 热处理前零件表面粗糙度 49

2.6.6 轴等零件调质次数 49

2.6.7 应用实例 49

2.7 特殊材料介绍 51

2.8 材料应力的选取 52

2.9 企业常用水力设计方法 52

2.10 零部件质量 53

2.10.1 几种铸件标准 53

2.10.2 打光 54

2.10.3 试验压力 55

第3章 泵产品开发设计程序 57

3.1 产品开发设计总则 57

3.2 产品开发程序 57

3.3 产品开发计划程序 58

3.3.1 市场调查 58

3.3.2 技术调查 58

3.3.3 新产品开发决策 58

3.4 产品开发设计程序 58

3.4.1 方案设计 59

3.4.2 技术设计 59

3.4.3 工作图设计 60

3.5 产品样机试制程序 60

3.5.1 样机试制 60

3.5.2 样机鉴定 61

3.6 （小批量）生产程序 61

3.7 销售程序 61

第4章 离心泵水力元件设计 62

4.1 叶轮的水力设计 62

4.1.1 相似理论方法设计程序 62

4.1.2 速度系数计算法设计程序 66

4.2 压水室的水力设计 71

4.2.1 蜗形体的设计 71

4.2.2 分段式导叶设计 74

4.2.3 空间导叶设计 78

4.2.4 环形压水室设计 82

4.3 吸水室的水力设计 83

4.3.1 锥形吸水室设计 84

4.3.2 环形吸水室设计 84

4.3.3 半螺旋形吸水室设计 85

4.4 汽蚀性能设计 87

4.4.1 泵的汽蚀现象 87

4.4.2 汽蚀余量 88

4.4.3 提高抗汽蚀性能的措施 91

第5章 离心泵整机结构 93

5.1 单级泵结构 93

5.1.1 单级泵常用结构 93

5.1.2 单级泵特殊结构 101

5.1.3 单级泵典型结构 102

5.2 两级泵结构 102

5.2.1 两级泵常用结构 103

5.2.2 两级泵特殊结构 107

5.3 卧式多级泵结构 107

5.3.1 常用多级泵结构 107

5.3.2 节段导叶式多级泵结构 114

5.3.3 蜗壳式多级泵结构 119

5.3.4 双筒体多级泵结构 122

5.3.5 多级泵其他结构 124

5.3.6 转子部件间隙 126

5.3.7 轴承体调整方法 128

5.4 立式泵结构 129

5.4.1 立式泵常用结构 129

5.4.2 立式泵特点 137

5.4.3 立式泵结构特点 137

5.4.4 泵本身带推力轴承结构 140

5.4.5 立式泵刚性联轴器 142

5.4.6 导轴承体结构 144

第6章 泵的零部件设计 148

6.1 单级泵、两级泵零部件设计 148

6.1.1 叶轮设计 148

6.1.2 泵体设计 150

6.1.3 泵盖设计 151

6.1.4 轴设计 152

6.1.5 单级泵、两级泵装配技术要求 153

6.2 多级泵零部件设计 154

6.2.1 多级泵叶轮设计 154

6.2.2 多级泵泵轴设计 156

6.2.3 叶轮单独定位用卡环设计要求 157

6.2.4 叶轮与轴过盈配合举例 158

6.2.5 中段设计要求 161

6.2.6 导叶设计 162

6.2.7 吸入段设计 163

6.2.8 吐出段设计 164

6.2.9 穿杠设计 165

6.2.10 穿杠螺母设计 166

6.2.11 齿形垫设计 166

6.2.12 平衡管设计 167

6.2.13 平衡盘设计 167

6.2.14 平衡鼓设计 169

6.2.15 平衡板设计 170

6.2.16 平衡板压套设计 171

6.2.17 平衡装置设计 171

6.2.18 单壳体多级泵设计 172

6.3 双筒体多级泵零部件设计 173

6.3.1 吸入函体设计 173

6.3.2 双筒体泵盖设计 174

6.3.3 热胀补偿器设计 175

6.3.4 筒体设计 176

6.3.5 主螺柱设计 178

6.3.6 吸入冷却室体和平衡室体设计 179

6.3.7 推力盘设计 180

6.3.8 动平衡圆盘设计 180

6.3.9 双筒体多级泵转子部件设计要求 181

6.3.10 多级泵转子静挠度测量 183

6.3.11 中段“上死点”的打法 183

6.3.12 高温多级泵结构设计 184

6.3.13 多级泵装配技术要求 185

第7章 泵通用零部件设计 189

7.1 轴封 189

7.1.1 机械密封设计 189

7.1.2 填料密封设计 198

7.2 轴承体部件设计 199

7.2.1 轴承及润滑方式的选择 199

7.2.2 滚动轴承 200

7.2.3 滑动轴承 206

7.2.4 悬臂泵轴承体设计 217

7.2.5 滑动轴承零部件设计 221

7.2.6 防尘盘设计 231

7.2.7 挡油环设计 233

7.2.8 甩油环设计 234

7.3 联轴器及罩 237

7.3.1 爪型弹性联轴器 237

7.3.2 柱销弹性联轴器 237

7.3.3 膜片式挠性联轴器 238

7.3.4 联轴器罩 239

7.4 泵冷却水系统 239

7.4.1 悬臂泵用冷却水管路系统 240

7.4.2 两端支撑泵用冷却水管路系统 241

7.4.3 其他说明 242

7.5 泵用管路设计 243

7.5.1 管路要求 243

7.5.2 管路装配 244

7.5.3 管路制造 245

7.6 转子平衡 246

7.6.1 静平衡 246

7.6.2 动平衡 247

7.7 密封环 249

7.7.1 密封环的安装位置设计 249

7.7.2 密封环的材料与热处理 249

7.7.3 密封环固定方式 250

7.7.4 运转间隙 251

7.8 叶轮螺母设计 252

7.9 轴套设计 253

7.10 泵用材料 254

7.10.1 泵用材料的选用原则 254

7.10.2 泵主要零部件常用材料 254

7.11 焊接底座设计 255

7.11.1 API底座 255

7.11.2 焊接底座设计 256

7.11.3 常用泵支架和底座 258

7.12 泵零部件“质量控制规程”编法 258

7.12.1 泵零部件“质量控制规程”有关标准 258

7.12.2 重要泵应进行质量控制的零部件 260

7.12.3 检验及验收 260

7.13 设计案例1——大型高压单级双吸中开泵设计 270

7.14 设计案例2——热水泵设计 272

第8章 离心泵水力元件CFD分析 274

8.1 CFD简介 274

8.1.1 CFD概述 274

8.1.2 常用CFD软件简介 274

8.1.3 CFD技术在离心泵流场模拟中的应用 275

8.2 计算流体力学基础 277

8.2.1 控制方程 277

8.2.2 湍流模型 278

8.2.3 控制方程离散方法 278

8.2.4 流场数值计算求解方法 279

8.2.5 边界条件 280

8.3 离心泵数值模拟步骤 281

8.3.1 Pro/E三维建模 281

8.3.2 GAMBIT网格划分及边界条件设置 282

8.3.3 FLUENT初始条件设置及计算 282

8.3.4 数据后处理 283

8.4 离心泵数值模拟实例分析 283

8.4.1 数值计算模型 283

8.4.2 Pro/E三维建模 284

8.4.3 GAMBIT网格划分 287

8.4.4 FLUENT三维数值计算 291

8.4.5 FLUENT后处理 297

附录 301

附录A 关于多级泵几种零件名称的统一叫法 301

附录B 泵有关新旧名词术语对照表 302

附录C API 610规定的机械密封压盖孔口（即接头处）旁边识别符号 303

附录D 常用不锈钢材料新旧牌号对照表 304

附录E 世界各国（或组织）金属表面粗糙度等级、参数及标注对照表 305

参考文献 307