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离心泵的轴向力

   2018-05-08 微信婷婷400
核心提示:在泵类机械中,轴向力是泵设计、运行过程中必须考虑的因素。离心泵的轴向力问题很早就引起了人们的注意。早在1915年,Dautherty在《Centrifugal Pump》一书中讨论了离心泵轴向力产生的原因。Stepanoff在1958年出版的
在泵类机械中,轴向力是泵设计、运行过程中必须考虑的因素。离心泵的轴向力问题很早就引起了人们的注意。早在1915年,Dautherty在《Centrifugal Pump》一书中讨论了离心泵轴向力产生的原因。Stepanoff在1958年出版的专著中,更为系统地介绍了单级、多级离心泵轴向力产生的原因、平衡方法及影响轴向力的因素。在过去的几十年来,国内外学者们对离心泵轴向力的研究一直未曾间断过。
在生产实践中,泵的轴向力通常会很大,特别是对于运行条件恶劣或高扬程的多级离心泵,若设计、运行不当,能导致轴承烧毁、轴封损坏、甚至断轴等事故发生。在许多场合下,轴向力过大产生的问题,其严重性已经超过了效率、磨损等因素,成为离心泵能否稳定运行的决定性因素。因此,轴向力的有效平衡成为了保证离心泵运行可靠性和使用寿命的重要前提。
产生轴向力的原因和计算方法
由于叶轮轮盘和轮盖外侧所受的流体作用力不同,相互抵消后还剩下一部分轴向力。所有叶轮上轴向力之后就是作用在转子上的轴向力,其作用方向是从高压端指向低压端。
分析叶轮上的轴向力,通常做两个假定:
1
在叶轮出口R2处,无论是轮盘或轮盖侧的流体压力等于叶轮出口压力p2;
2
轮盘和轮盖与机壳间的间隙内的流体旋转速度是叶轮旋转速度的一半。
盖板力T1的计算
由于叶轮前后盖板因液体压力分布情况不同引起很大的轴向力,叶轮后盖板所受压强大于前盖板所受的压强,形成压力差,方向自叶轮背面指向叶轮入口,这个力是泵轴向力的主要组成部分。
闭式叶轮
半开式叶轮
动反力T2的计算
液体通常沿轴向进入叶轮,沿径向或斜向流出。液流通过叶轮其方向之所以变化,是因为液体受到叶轮作用力的结果,反之,液体给叶轮一个大小相等、方向相反的反作用力,该力即为动反力。
轴端等引起的轴向力T3的计算
悬臂式叶轮轴头吸入压力和大气压力不同引起的轴向力。
轴向力的平衡方法
1、推力轴承
应用于小型泵中,在大多数泵中只作为平衡措施的一种补充。
2、平衡孔或平衡管
在叶轮轮盘上对着吸入口处,开几个平衡孔,使轮盘前后空间连通。这样使叶轮吸入口处轮盘前后两侧液体压力基本平衡,但增加了内部泄漏,增加水力损失。一般用平衡管代替平衡孔。
3、双吸式叶轮
双吸式叶轮两侧对称,使轴向力互相抵消得到平衡,一般实用于大排量泵。理论上轴向力应平衡,但由于阻漏环在制造和磨损等情况下,不可能完全一致,总存在一定的剩余轴向推力,还需在泵轴端部设止推轴承。
4、背叶片
加背叶片之后,背叶片带动叶轮背面间液体旋转,增加离心力,从而使叶轮背面的液体压力下降。同时还可以改善轴封箱的工作条件,减少漏失量
5、叶轮对称布置
用于叶轮为偶数的多级泵,将相同尺寸的叶轮对称的安装在同一泵轴上。其平衡效果好,但级数多时,特别是导轮式离心泵,结构特别复杂。
五金
 
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