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A部分 叶轮机械零部件的流体动力设计和计算1

1．确定叶轮的主要尺寸1

1.1 概述1

目录1

1.2 水轮机叶轮2

1.2.1 切击式水轮机叶轮2

1.2.2 混流式水轮机叶轮8

1.2.3 转桨式水轮机叶轮11

1.2.4 斜流式水轮机时轮13

1.2.5 灌注式水轮机叶轮14

1.3.1 引言18

1.3 轴流式汽轮机和燃气轮机的叶轮18

1.3.2 简化的级理论19

1.3.3 级特性参数24

1.3.4 级数的估计25

1.3.5 叶栅通道变化25

1.3.6 型面形状27

1.4 向心涡轮机叶轮29

1.4.1 引言29

1.4.2 简化的级理论29

1.4.3 用特性参数确定主要尺寸31

1.5.1 引言33

1.5.2 离心泵叶轮33

1.5 叶轮泵的叶轮33

1.5.3 轴流泵叶轮41

1.6 通风机叶轮52

1.6.1 引言52

1.6.2 离心通风机叶轮52

1.6.3 轴流通风机叶轮60

1.6.4 贯流式通风机叶轮71

1.7 压缩机叶轮74

1.7.1 压缩机级理论的简要说明74

1.7.2 确定离心压缩机级的尺寸77

1.7.2.1 引言77

1.7.2.2 用无因次特性参数确定叶轮尺寸78

1.7.2.3 用计算图和参考值确定叶轮尺寸79

1.7.2.4 级数选择82

1.7.3 确定轴流压缩机级的尺寸85

1.7.3.1 引言85

1.7.3.2 轴流压缩机的主要参数85

1.7.3.3 由无因次特性参数确定主要尺寸87

1.7.3.4 用计算图设计轴流压缩机88

2．叶栅94

2.1 概述94

2.2 径流式叶栅95

2.2.1 旋转径流式叶栅（叶轮）95

2.2.1.1 在旋转径流式叶栅中的流动原则95

2.2.1.2 收缩系数k98

2.2.1.3 不足功率系数100

2.2.1.4 叶片设计107

2.2.2 固定的径流式叶栅（导轮）115

2.2.2.1 引言115

2.2.2.2 泵的导轮115

2.2.2.3 回流器叶片117

2.2.2.4 离心压缩机导轮119

2.2.2.5 混流式和转桨式水轮机的导轮122

2.2.2.6 向心涡轮机导轮124

2.3.1 引言125

2.3 轴流式叶栅125

2.3.2 轴流式叶栅的分类和基本概念126

2.3.3 轴流式叶栅内的流动和作用力127

2.3.4 轴流式叶栅的基本尺寸方程136

2.3.5 叶栅设计140

2.3.6 关于确定导轮和叶轮之间间距的几点提示150

3．叶轮机械的其它部件162

3.1 喷嘴162

3.1.1 进口喷嘴162

3.1.2 拉瓦尔喷管165

3.1.3 切击式水轮机的喷嘴168

3.2.1 引言173

3.2.2 流动情况173

3.2 扩压器173

3.2.3 环形扩压器174

3.3 蜗壳179

3.3.1 估计进口或出口截面179

3.3.2 确定蜗壳截面179

3.4 ．入流室和出流室187

B部分 叶轮机械各部件的强度计算和设计190

4．回转部件190

4.1 简化的基本元件190

4.1.1 棱柱形杆190

4.1.1.1 应力191

4.1.1.3 弯曲固有频率192

4.1.1.2 径向伸长192

4.1.1.4 扭转固有频率193

4.1.2 环（转鼓，轮缘）194

4.1.3 等厚度圆盘（宽度一定）196

4.2 任意型面圆盘（变厚度）201

4.3 等强度圆盘206

4.4 径流式叶轮207

4.4.1 引言207

4.4.2 Eck的近似计算208

4.4.3 叶轮分解成轮盘和叶片209

4.4.4 径流式叶轮叶片的弯曲计算211

4.4.5 几点设计原则213

4.5.1 引言215

4.5 轴流式叶轮215

4.5.2 离心载荷216

4.5.3 轴流叶片的弯曲载荷218

4.5.4 叶片的扭转载荷220

4.5.5 刚性固定叶片的弯曲固有频率221

4.6 轴228

4.6.1 转子形状228

4.6.2 力和力矩229

4.6.2.1 引言229

4.6.2.2 轴向力231

4.6.2.3 径向力233

4.6.3 应力和变形235

4.6.4 弯曲临界转速236

4.6.4.1 引言236

4.6.4.2 弯曲临界转速的近似计算239

4.6.4.3 影响临界转速的其它因素246

4.6.5 扭转临界转速251

4.6.6 设计规则和操作说明252

4.7 转子253

4.7.1 转子的结构253

4.7.2 转子的计算254

5.1 概述258

5.2 内压圆柱形壳体258

5．壳体258

5.3 圆形平板260

5.4 拱形底268

5.5 球形壳体269

5.6 接管270

5.7 法兰273

5.7.1 法兰型式273

5.7.2 管法兰（圆形法兰）275

5.7.2.1 外力277

5.7.2.2 螺钉力284

5.7.2.3 法兰的计算284

5.7.3 壳体法兰（水平中分面法兰）285

5.7.4 螺钉290

5.8 壳体定位293

6．密封296

6.1 接触密封296

6.1.1 填料函296

6.1.1.1 引言296

6.1.1.2 结构组成和工作原理297

6.1.1.3 填料298

6.1.1.4 结构提示300

6.1.1.5 作用在填料表面及其内部的力、压力和力矩303

6.1.1.6 一些特殊的填料函结构307

6.1.2 轴向端面密封310

6.1.2.1 引言310

6.1.2.2 结构和工作原理311

6.1.2.3 端面密封上的力和力矩313

6.1.2.4 端面密封的布置和结构316

6.1.2.5 泄漏量317

6.1.2.6 实例319

6.1.3 径向轴封圈321

6.1.3.1 结构和工作原理321

6.1.3.2 密封的选择322

6.1.3.3 结构设计原则323

6.2 非接触密封327

6.2.1 引言和分类327

6.2.3.1 轴向间隙328

6.2.3 间隙密封328

6.2.2 无压力非接触密封328

6.2.3.2 径向间隙338

6.2.3.3 浮环密封339

6.2.4 迷宫式间隙密封340

6.2.4.1 流量方程（泄漏）340

6.2.4.2 结构提示343

7．轴承346

7.1 概述346

7.2 滑动轴承346

7.2.1 构造形式346

7.2.2 径向轴承347

7.2.3.1 引言353

7.2.3 止推轴承353

7.2.3.2 平滑止推轴肩式止推轴承的计算354

7.2.3.3 斜楔面式止推轴承的计算356

7.2.3.4 倾斜块式止推轴承361

7.3 滚动轴承365

7.3.1 引言365

7.3.2 选择轴承型式365

7.3.3 选择轴承规格（定尺寸）367

7.3.4 极限转速370

7.3.5 公差与配合371

7.3.6 轴承空隙372

7.3.7 设计问题372

7.3.9 润滑373

7.3.8 密封373

7.3.10 安装377

7.3.11 实例379

8．联轴节388

8.1 刚性联轴节388

8.2 弹性联轴节393

8.3 齿形联轴节397

9．基础401

9.1 概述401

9.2 基础设计401

参考文献404