CN110374914B - 一种离心泵的泵轴连接结构及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种离心泵的泵轴连接结构，所述连接结构包括叶轮部、轴部和弹性圈，所述叶轮部位于所述离心泵的叶轮上，所述轴部位于所述离心泵的泵轴，所述弹性圈设置于所述轴部和所述叶轮部之间，用以连接固定所述叶轮部和所述轴部；所述叶轮部朝向所述弹性圈的一侧设有若干第一单侧凸齿，所述轴部朝向所述弹性圈的一侧设有若干第二单侧凸齿；所述弹性圈为双侧凹齿结构，所述双侧凹齿分别与所述若干第一单侧凸齿和所述若干第二单侧凸齿配合连接。本发明连接结构可有效避免因泵内堵塞而造成叶轮折断和电机烧毁的问题，并且不影响泵的能量性能，为泵进行持续稳定工作提供了极大的保障。

Description

一种离心泵的泵轴连接结构及其设计方法

技术领域

本发明涉及离心泵技术领域，特别涉及一种离心泵的泵轴连接结构及其设计方法。

背景技术

轴键连接作为传统的离心泵叶轮和泵轴的连接方式，虽然可以保证离心泵的稳定性运行，但也受限于其稳固的连接，在叶轮发生卡死时泵轴难以停下，造成叶轮或轴被强行扭断或者烧毁电机。因此，有必要发明一种新型泵轴连接结构及设计方法，使得其既能保证泵的水力性能，又能在叶轮卡死时保证叶轮和电机的安全。

发明内容

本发明要解决是离心泵在发生叶轮卡死时叶轮和泵轴被折断或者损毁电机的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明第一方面，公开了一种离心泵的泵轴连接结构，所述连接结构包括叶轮部、轴部和弹性圈，所述叶轮部位于所述离心泵的叶轮上，所述轴部位于所述离心泵的泵轴，所述弹性圈设置于所述轴部和所述叶轮部之间，用以连接固定所述叶轮部和所述轴部；

所述叶轮部朝向所述弹性圈的一侧设有若干第一单侧凸齿，所述轴部朝向所述弹性圈的一侧设有若干第二单侧凸齿；

所述弹性圈为双侧凹齿结构，所述双侧凹齿分别与所述若干第一单侧凸齿和所述若干第二单侧凸齿配合连接，所述弹性圈、所述叶轮部和所述轴部三者之间通过间隙配合进行固定。

第二方面，本发明提供一种离心泵的泵轴连接结构设计方法，所述连接结构包括叶轮部、轴部和弹性圈，所述叶轮部位于所述离心泵的叶轮上，所述轴部位于所述离心泵的泵轴，所述弹性圈设置于所述轴部和所述叶轮部之间，用以连接固定所述叶轮部和所述轴部；所述设计方法包括如下具体步骤：

根据泵轴和叶轮侧的间距L与叶轮内径D确定叶轮部的形状；

根据泵轴和叶轮侧的间距L与叶轮内径D确定轴部的形状；

根据叶轮部和轴部设计参数确定弹性圈的形状。

可选地，所述根据泵轴和叶轮侧的间距L与叶轮内径D确定叶轮部的形状具体包括如下步骤：

S101.根据叶轮内径D确定所述叶轮部的凸齿的齿数m₁，并计算各所述叶轮部的凸齿在所述叶轮部分布角度θ₁：

其中，当D<120时，m₁＝5；当120≤D≤350时，m₁＝7；当350<D≤350时，m₁＝9；

S103.根据叶轮内径D与叶轮和泵轴间距L确定叶轮部基圆半径R₁：

式中，α₁为修正系数，α₁∈[1.06，1.23]；

β₁为修正系数，β₁∈[-4.25，-0.24]；

S105.根据所述叶轮部的基圆半径R₁确定所述叶轮部的凸齿的形状参数：

式中，R_1w为叶轮部凸齿外侧基圆直径；D为叶轮内径；

Q为离心泵的流量；H为离心泵的扬程；

α₂为修正系数，取值范围为α₂∈[0.92，1.14]；

B₁为叶轮部凸齿外侧长度；

β₂为修正系数，取值范围为β₂∈[0.84，1.08]；

C₁为叶轮部凸齿外侧角度；

γ₁为修正系数，取值范围为γ₁∈[2.78，4.37]。

可选地，所述根据泵轴和叶轮侧的间距L与叶轮内径D确定轴部的形状具体包括：

S201.根据泵轴直径D₁确定所述轴部的凸齿的齿数m₂，并计算出各所述轴部的凸齿在所述轴部的分布角度θ2：

其中，当D1<90时，m₂＝2；当90≤D1≤200时，m₂＝4；当D1>200时，m₂＝6；

S203.根据轴部基圆半径R₂确定所述轴部的凸齿的形状参数：

式中，R_2w为轴部凸齿外侧基圆直径；R2为轴部基圆半径；

α₄为修正系数，取值范围为α₄∈[0.92，1.14]；

L为叶轮和泵轴之间的间距；

Q为离心泵的流量；H为离心泵的扬程；

B₂为轴部凸齿外侧长度；

β₄为修正系数，取值范围为β₄∈[0.83，1.11]；

C₂为轴部凸齿外侧角度；

γ₂为修正系数，取值范围为γ₂∈[2.46，4.14]。

可选地，所述根据叶轮部和轴部设计参数确定弹性圈的形状具体包括：

S301.根据叶轮部和轴部的齿数确定弹性部齿数，并确定相应的分布角度，其中，所述弹性部A侧的凸齿数记为m_3a，m_3a＝m₁；所述弹性部B侧的凸齿数记为m_3b，m_3b＝m₂；各凸齿在弹性圈A侧分布角度θ_3a和B侧分布角度θ_3b按下列公式计算：

S303.根据所述叶轮部的凸齿参数确定弹性圈A侧凸齿形状设计：

R_3a＝α₅×R_1w

R_3aw＝R₁-(R₁-R_1w)×β₅

B_3a＝γ₃×B₁

C_3a＝180°-C₁

式中，R_3a为弹性圈A侧基圆半径；α₅为修正系数，α₅∈[0.87，0.96]；

B_3a为弹性圈A侧凹齿外侧长度；γ₃为修正系数，γ₃∈[1.04，1.13]；

R_3aw为弹性圈A侧外侧凸齿基圆半径；

β₅为修正系数，β₅∈[0.4，0.6]；

C_3a为弹性圈A侧的凸齿角度；

S305.根据轴部凸齿参数确定弹性圈B侧凸齿形状设计：

R_3b＝α₆×R_2w

R_3bw＝R₂+(R_2w-R₂)×β₆

B_3b＝γ₄×B₂

C_3b＝180°-C₂

式中，R_3b为弹性圈B侧基圆半径；α₆为修正系数，α₆∈[1.04，1.12]；

R_3bw为弹性圈B侧外侧凸齿基圆半径；

β₆为修正系数，β₆∈[0.3，0.7]；

B_3b为弹性圈B侧凹齿外侧长度；

γ₄为修正系数，γ₄∈[1.04，1.13]；

C_3b为弹性圈B侧的凸齿角度。

可选地，当所述离心泵正常工作时，所述弹性圈的A侧单齿的工作应力σ_3a应当满足：

[M]＝0.8×M

式中，b为泵轴结构轴向长度；[M]为电机理论最大安全扭矩；

M为电机的负载扭矩；P为电机额定功率；n为电机转速；

当离心泵叶轮卡死时，弹性圈A侧单齿的工作应力σ_3ak应当满足：

M_d＝3.2×M

式中，b为泵轴结构轴向长度；M_d为电机堵转扭矩。

可选地，当离心泵正常工作时，所述弹性圈的B侧单齿的工作应力σ_3b应当满足：

[M]＝0.8×M

式中，b为泵轴结构轴向长度；[M]为电机理论最大安全扭矩；

M为电机的负载扭矩；P为电机额定功率；n为电机转速；

当离心泵叶轮卡死时，所述弹性圈的B侧单齿的工作应力σ_3bk应当满足：

M_d＝3.2×M

式中，b为泵轴结构轴向长度；M_d为电机堵转扭矩。

采用上述技术方案，本发明所述的离心泵的泵轴连接结构及其设计方法具有如下有益效果：

本发明连接结构包括叶轮部、轴部和弹性圈；弹性圈通过间隙配合与轴部和叶轮部连接；叶轮正常工作时，轴部、叶轮部和弹性圈互相咬合固定；当叶轮卡死时，叶轮部和轴部同时挤压弹性圈，弹性圈发生形变，进而和轴部与叶轮部断开连接，避免叶轮和泵轴的扭断；保证叶轮和电机的安全；本发明结构简单、操作容易，可有效避免因泵内堵塞而造成叶轮折断和电机烧毁的问题，并且不影响泵的能量性能，为泵进行持续稳定工作提供了极大的保障。

本发明连接结构和设计方法可使离心泵在输送易堵塞介质时，有效保证叶轮和电机的完整，显著提高离心泵使用寿命和运行稳定性；且本发明结构简单、操作容易，为离心泵安全输送易堵塞介质提供了保证。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的泵轴连接结构装配示意图；

图2是图1中叶轮部结构示意图；

图3是图1中轴部部结构示意图；

图4是图1中弹性圈A侧结构示意图；

图5是图1中弹性圈B侧结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

实施例1：

一种离心泵的泵轴连接结构，如图1所示，所述连接结构包括叶轮部(对应图1中最外圈的结构)、轴部(对应图1中最中心的结构)和弹性圈(对应图1中中间层的结构)，所述叶轮部位于所述离心泵的叶轮上，所述轴部位于所述离心泵的泵轴，所述弹性圈设置于所述轴部和所述叶轮部之间，用以连接固定所述叶轮部和所述轴部；

所述叶轮部朝向所述弹性圈的一侧设有若干均匀间隔分布的第一单侧凸齿，所述轴部朝向所述弹性圈的一侧设有若干均匀间隔分布的第二单侧凸齿；

所述弹性圈为双侧凹齿结构，所述双侧凹齿分别与所述若干第一单侧凸齿和所述若干第二单侧凸齿配合连接，所述弹性圈、所述叶轮部和所述轴部三者之间通过间隙配合进行固定。

所述叶轮部可以选用与离心泵叶轮相同的铸造材料，即铸铁。

所述轴部可以选用与离心泵泵轴相同的铸造材料，即铸铁。

所述弹性圈可以选用弹性材料，弹性材料需满足在叶轮正常工作时，维持叶轮部和轴部的稳定连接。

相应地，结合图1至图5所示，本发明实施例还提供一种离心泵的泵轴连接结构的设计方法，所述连接结构包括叶轮部、轴部和弹性圈，所述叶轮部位于所述离心泵的叶轮上，所述轴部位于所述离心泵的泵轴，所述弹性圈设置于所述轴部和所述叶轮部之间，用以连接固定所述叶轮部和所述轴部；所述设计方法包括如下具体步骤：

根据泵轴和叶轮侧的间距L与叶轮内径D确定叶轮部的形状；

根据泵轴和叶轮侧的间距L与叶轮内径D确定轴部的形状；

根据叶轮部和轴部设计参数确定弹性圈的形状。

在一些实施例中，如图2所示，所述根据泵轴和叶轮侧的间距L与叶轮内径D确定叶轮部的形状具体包括如下步骤：

S101.根据叶轮内径D确定所述叶轮部的凸齿(即第一单侧凸齿)的齿数m₁，并计算各所述叶轮部的凸齿在所述叶轮部分布角度θ₁：

其中，当D<120时，m₁＝5；当120≤D≤350时，m₁＝7；当350<D≤350时，m₁＝9；

S103.根据叶轮内径D与叶轮和泵轴间距L确定叶轮部基圆半径R₁：

式中，α₁为修正系数，α₁∈[1.06，1.23]；

β₁为修正系数，β1_∈[-4.25，-0.24]；

S105.根据所述叶轮部的基圆半径R₁确定所述叶轮部的凸齿的形状参数：

式中，R_1w为叶轮部凸齿外侧基圆直径；D为叶轮内径；

Q为离心泵的流量；H为离心泵的扬程；

α₂为修正系数，取值范围为α₂∈[0.92，1.14]；

B₁为叶轮部凸齿外侧长度；

β₂为修正系数，取值范围为β₂∈[0.84，1.08]；

C₁为叶轮部凸齿外侧角度；

γ₁为修正系数，取值范围为γ₁∈[2.78，4.37]。

在一些实施例中，如图3所示，所述根据泵轴和叶轮侧的间距L与叶轮内径D确定轴部的形状具体包括：

S201.根据泵轴直径D₁确定所述轴部的凸齿(即第二单侧凸齿)的齿数m₂，并计算出各所述轴部的凸齿在所述轴部的分布角度θ₂：

其中，当D1<90时，m₂＝2；当90≤D1≤200时，m₂＝4；当D1>200时，m₂＝6；

S203.根据轴部基圆半径R₂确定所述轴部的凸齿的形状参数：

式中，R_2w为轴部凸齿外侧基圆直径；R2为轴部基圆半径；

α₄为修正系数，取值范围为α₄∈[0.92，1.14]；

L为叶轮和泵轴之间的间距；

Q为离心泵的流量；H为离心泵的扬程；

B₂为轴部凸齿外侧长度；

β₄为修正系数，取值范围为β₄∈[0.83，1.11]；

C₂为轴部凸齿外侧角度；

γ₂为修正系数，取值范围为γ₂∈[2.46，4.14]。

在一些实施例中，如图4和图5所示，所述根据叶轮部和轴部设计参数确定弹性圈的形状具体包括：

S301.根据叶轮部和轴部的齿数确定弹性部齿数，并确定相应的分布角度，其中，所述弹性部A侧的凸齿数记为m_3a，m_3a＝m₁；所述弹性部B侧的凸齿数记为m_3b，m_3b＝m₂；各凸齿在弹性圈A侧分布角度θ_3a和B侧分布角度θ_3b按下列公式计算：

S303.根据所述叶轮部的凸齿参数确定弹性圈A侧凸齿形状设计：

R_3a＝α₅×R_1w

R_3aw＝R₁-(R₁-R_1w)×β₅

B_3a＝γ₃×B₁

C_3a＝180°-C₁

式中，R_3a为弹性圈A侧基圆半径；α₅为修正系数，α₅∈[0.87，0.96]；

B_3a为弹性圈A侧凹齿外侧长度；γ₃为修正系数，γ₃∈[1.04，1.13]；

R_3aw为弹性圈A侧外侧凸齿基圆半径；

β₅为修正系数，β₅∈[0.4，0.6]；

C_3a为弹性圈A侧的凸齿角度；

S305.根据轴部凸齿参数确定弹性圈B侧凸齿形状设计：

R_3b＝α₆×R_2w

R_3bw＝R₂+(R_2w-R₂)×β₆

B_3b＝γ₄×B₂

C_3b＝180°-C₂

式中，R_3b为弹性圈B侧基圆半径；α₆为修正系数，α₆∈[1.04，1.12]；

R_3bw为弹性圈B侧外侧凸齿基圆半径；

β₆为修正系数，β₆∈[0.3，0.7]；

B_3b为弹性圈B侧凹齿外侧长度；

γ₄为修正系数，γ₄∈[1.04，1.13]；

C_3b为弹性圈B侧的凸齿角度。

在一些实施例中，如图4所示，当所述离心泵正常工作时，所述弹性圈的A侧单齿的工作应力σ_3a应当满足：

[M]＝0.8×M

式中，b为泵轴结构轴向长度；[M]为电机理论最大安全扭矩；

M为电机的负载扭矩；P为电机额定功率；n为电机转速；

当离心泵叶轮卡死时，弹性圈A侧单齿的工作应力σ_3ak应当满足：

M_d＝3.2×M

式中，b为泵轴结构轴向长度；M_d为电机堵转扭矩。

在一些实施例中，如图5所示，当离心泵正常工作时，所述弹性圈的B侧单齿的工作应力σ_3b应当满足：

[M]＝0.8×M

式中，b为泵轴结构轴向长度；[M]为电机理论最大安全扭矩；

M为电机的负载扭矩；P为电机额定功率；n为电机转速；

当离心泵叶轮卡死时，所述弹性圈的B侧单齿的工作应力σ_3bk应当满足：

M_d＝3.2×M

式中，b为泵轴结构轴向长度；M_d为电机堵转扭矩。

本发明所述离心泵的泵轴连接结构的工作方式如下：

所述轴部、叶轮部和弹性圈通过间隙配合进行固定，如图1所示；

当离心泵正常工作时，轴部、叶轮部和弹性圈互相咬合，叶轮和泵轴通过弹性圈连接固定，离心泵正常工作；

当离心泵发生堵塞时，叶轮部与弹性圈相互挤压，叶轮部作用于弹性圈的力增加，弹性圈发生弹性形变，断开和叶轮部的咬合，电机仍能继续旋转，保证叶轮和电机的安全；

本发明连接结构和设计方法可使离心泵在输送易堵塞介质时，有效保证叶轮和电机的完整，显著提高离心泵使用寿命和运行稳定性；且本发明结构简单、操作容易，为离心泵安全输送易堵塞介质提供了保证。

实施例2：

以离心泵流量Q＝300m3/h,扬程H＝80m；离心泵叶轮内径D＝200mm，叶轮和泵轴间距L＝60mm，泵轴直径D2＝80mm电机功率P＝600kW，转速n＝740r/min；泵轴结构长度b＝140mm为例，结合图1-图5对本发明实施例的具体方案作进一步说明。

1.叶轮部所用材料和形状设计；

(1)叶轮部选用与离心泵叶轮相同的铸造材料，即铸铁；

(2)叶轮部形状设计方法如下所示：

a)根据下表，确定叶轮部凸齿数m₁＝7；

各凸齿在叶轮部分布角度

b)叶轮部基圆半径

式中，α₁∈[1.06，1.23]，取α₁＝1.2；β₁∈[-4.25，-0.24]，取β₁＝-3；

c)叶轮部凸齿形状参数；

式中，α₂∈[0.92，1.14]，取α₂＝1；β₂∈[0.84，1.08]，取β₂＝1；γ₁∈[2.78，4.37]，取γ₁＝4。

2.轴部所用材料和形状设计；

(1)轴部选用与离心泵泵轴相同的铸造材料，即铸铁；

(2)轴部形状设计如下所示：

a)根据下表，轴部凸齿数m₂＝7；

各凸齿在轴部分布角度

b)轴部基圆半径R₂＝D₂/2＝40mm；

c)确定凸齿形状参数；

式中，α₄∈[0.92，1.14]，取α₄＝1；β₄∈[0.83，1.11]，取β₄＝1.1；γ₂∈[2.46，4.14]，取γ₂＝3；

3.弹性圈所用材料和形状设计；

(1)弹性圈选用橡胶；橡胶的极限应力为σ_橡胶＝7.8Mpa；

(2)弹性圈形状设计如下所示：

a)确定弹性部齿数；

弹性部A侧凸齿数m_3a＝m₁＝7；弹性部B侧凸齿数m_3b＝m₂＝4；

凸齿在弹性圈A侧分布角度

凸齿在弹性圈A侧分布角度

b)弹性圈A侧凸齿形状设计：

R_3a＝α₅×R_1w＝81mm

R_3aw＝R₁-(R₁-R_1w)×β5＝93.5mm

B_3a＝γ₃×B₁＝44mm

C_3a＝180°-C₁＝117.6°

式中，α₅∈[0.87，0.96]，取α₅＝0.9；β₅∈[0.4，0.6]，取β₅＝0.5；γ₃∈[1.04，1.13]，取γ₃＝1.1；

c)弹性部B侧凸齿形状设计；

R_3b＝α₆×R_2w＝59.4mm

R_3bw＝R₂+(R_2w-R₂)×β₆＝47mm

B_3b＝γ₄×B₂＝51.7mm

C_3b＝180°-C₂＝117°

式中，α₆∈[1.04，1.12]，取α₆＝1.1；β₆∈[0.3，0.7]，取β₆＝0.5；γ₄∈[1.04，1.13]，取γ₄＝1.1；

4.叶轮部、轴部和弹性圈的工作方式；

(1)轴部、叶轮部和弹性圈通过间隙配合进行固定；

(2)弹性圈需满足以下设计要求：

a)当弹性圈在叶轮正常工作时；

电机负载扭矩

电机最大安全扭矩[M]＝0.8×M＝7433.6N·m

弹性圈A侧单齿的工作应力

弹性圈B侧单齿的工作应力

显然，σ_橡胶＝7.5Mpa>σ_3a＝2.17Mpa；

σ_橡胶＝7.5Mpa>σ_3b＝1.90Mpa；

b)弹性圈在叶轮卡死时；

电机堵转扭矩M_d＝3.2×M＝29734.4N·m

弹性圈A侧单齿的工作应力

弹性圈B侧单齿的工作应力

显然，σ_橡胶＝7.5Mpa<σ_3ak＝8.64Mpa；

σ_橡胶＝7.5Mpa<σ_3bk＝7.616Mpa。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种离心泵的泵轴连接结构设计方法，其特征在于，所述连接结构包括叶轮部、轴部和弹性圈，所述叶轮部位于所述离心泵的叶轮上，所述轴部位于所述离心泵的泵轴，所述弹性圈设置于所述轴部和所述叶轮部之间，用以连接固定所述叶轮部和所述轴部；所述设计方法包括如下具体步骤：

根据泵轴和叶轮侧的间距L与叶轮内径D确定叶轮部的形状；

根据泵轴和叶轮侧的间距L与叶轮内径D确定轴部的形状；

根据叶轮部和轴部设计参数确定弹性圈的形状；

所述根据泵轴和叶轮侧的间距L与叶轮内径D确定叶轮部的形状具体包括如下步骤：

S101.根据叶轮内径D确定所述叶轮部的凸齿的齿数m₁，并计算各所述叶轮部的凸齿在所述叶轮部分布角度θ₁：

其中，当D<120时，m₁＝5；当120≤D≤350时，m₁＝7；当350<D≤350时，m₁＝9；

S103.根据叶轮内径D与叶轮和泵轴间距L确定叶轮部基圆半径R₁：

式中，α₁为修正系数，α₁∈[1.06，1.23]；

β₁为修正系数，β₁∈[-4.25，-0.24]；

S105.根据所述叶轮部的基圆半径R₁确定所述叶轮部的凸齿的形状参数：

式中，R_1w为叶轮部凸齿外侧基圆直径；D为叶轮内径；

Q为离心泵的流量；H为离心泵的扬程；

α₂为修正系数，取值范围为α₂∈[0.92，1.14]；

B₁为叶轮部凸齿外侧长度；

β₂为修正系数，取值范围为β₂∈[0.84，1.08]；

C₁为叶轮部凸齿外侧角度；

γ₁为修正系数，取值范围为γ₁∈[2.78，4.37]。

2.根据权利要求1所述的离心泵的泵轴连接结构设计方法，其特征在于，所述根据泵轴和叶轮侧的间距L与叶轮内径D确定轴部的形状具体包括：

S201.根据泵轴直径D₁确定所述轴部的凸齿的齿数m₂，并计算出各所述轴部的凸齿在所述轴部的分布角度θ₂：

其中，当D1<90时，m₂＝2；当90≤D1≤200时，m₂＝4；当D1>200时，m₂＝6；

S203.根据轴部基圆半径R₂确定所述轴部的凸齿的形状参数：

式中，R_2w为轴部凸齿外侧基圆直径；R₂为轴部基圆半径；

α₄为修正系数，取值范围为α₄∈[0.92，1.14]；

L为叶轮和泵轴之间的间距；

Q为离心泵的流量；H为离心泵的扬程；

B₂为轴部凸齿外侧长度；

β₄为修正系数，取值范围为β₄∈[0.83，1.11]；

C₂为轴部凸齿外侧角度；

γ₂为修正系数，取值范围为γ₂∈[2.46，4.14]。

3.根据权利要求2所述的离心泵的泵轴连接结构设计方法，其特征在于，所述根据叶轮部和轴部设计参数确定弹性圈的形状具体包括：

S301.根据叶轮部和轴部的齿数确定弹性部齿数，并确定相应的分布角度，其中，所述弹性部A侧的凸齿数记为m_3a，m_3a＝m₁；所述弹性部B侧的凸齿数记为m_3b，m_3b＝m₂；各凸齿在弹性圈A侧分布角度θ_3a和B侧分布角度θ_3b按下列公式计算：

S303.根据所述叶轮部的凸齿参数确定弹性圈A侧凸齿形状设计：

R_3a＝α₅×R_1w

R_3aw＝R₁-(R₁-R_1w)×β₅

B_3a＝γ₃×B₁

C_3a＝180°-C₁

式中，R_3a为弹性圈A侧基圆半径；α₅为修正系数，α₅∈[0.87，0.96]；

B_3a为弹性圈A侧凹齿外侧长度；γ₃为修正系数，γ₃∈[1.04，1.13]；

R_3aw为弹性圈A侧外侧凸齿基圆半径；

β₅为修正系数，β₅∈[0.4，0.6]；

C_3a为弹性圈A侧的凸齿角度；

S305.根据轴部凸齿参数确定弹性圈B侧凸齿形状设计：

R_3b＝α₆×R_2w

R_3bw＝R₂+(R_2w-R₂)×β₆

B_3b＝γ₄×B₂

C_3b＝180°-C₂

式中，R_3b为弹性圈B侧基圆半径；α₆为修正系数，α₆∈[1.04，1.12]；

R_3bw为弹性圈B侧外侧凸齿基圆半径；

β₆为修正系数，β₆∈[0.3，0.7]；

B_3b为弹性圈B侧凹齿外侧长度；

γ₄为修正系数，γ₄∈[1.04，1.13]；

C_3b为弹性圈B侧的凸齿角度。

4.根据权利要求3所述的离心泵的泵轴连接结构设计方法，其特征在于，当所述离心泵正常工作时，所述弹性圈的A侧单齿的工作应力σ_3a应当满足：

[M]＝0.8×M

式中，b为泵轴结构轴向长度；[M]为电机理论最大安全扭矩；

M为电机的负载扭矩；P为电机额定功率；n为电机转速；

当离心泵叶轮卡死时，弹性圈A侧单齿的工作应力σ_3ak应当满足：

M_d＝3.2×M

式中，b为泵轴结构轴向长度；M_d为电机堵转扭矩。

5.根据权利要求4所述的离心泵的泵轴连接结构设计方法，其特征在于，当离心泵正常工作时，所述弹性圈的B侧单齿的工作应力σ_3b应当满足：

[M]＝0.8×M

式中，b为泵轴结构轴向长度；[M]为电机理论最大安全扭矩；

M为电机的负载扭矩；P为电机额定功率；n为电机转速；

当离心泵叶轮卡死时，所述弹性圈的B侧单齿的工作应力σ_3bk应当满足：

M_d＝3.2×M

式中，b为泵轴结构轴向长度；M_d为电机堵转扭矩。

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