消防水泵產(chǎn)生軸向力都是什么原因，以及消防水泵軸向力的平衡方法

2020/02/02

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產(chǎn)生軸向力的原因及計(jì)算方法

泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)子上作用著軸向力，該力將拉動(dòng)轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)。因此，必須設(shè)法消除或平衡此軸向力，方能使泵正常工作。泵轉(zhuǎn)子上作用的軸向力，由下列各分力組成。

1）葉輪前、后蓋板不對稱產(chǎn)生的軸向力，此力指向葉輪吸人口方向，用T1表示;

2)軸臺(tái)、軸端等結(jié)構(gòu)因素引起的軸向力，其方向視具體情況而定，用T3表示;

3)轉(zhuǎn)子重量引起的軸向力，與轉(zhuǎn)子的布置方式有關(guān)，用T4表示;

4)影響軸向力的其他因素;

5）動(dòng)反力，此力指向葉輪后面，用T2表示。

蓋板力T1的計(jì)算

（1）閉式離心葉輪軸向力T1的計(jì)算(圖19-1)

由圖19-1可知，葉輪前、后蓋板不對稱，前蓋板在吸人眼前部分沒有蓋板。另一方面，葉輪前、后蓋板像輪盤一樣帶動(dòng)前后腔內(nèi)的液體旋轉(zhuǎn)，蓋板側(cè)腔內(nèi)的液體壓力按物線規(guī)律分布。 作用在后蓋板上的壓力，除口環(huán)以上部分與前蓋板對稱作用的壓力相抵消外，口環(huán)下部減去吸入壓力P1所余壓力，產(chǎn)生的軸向力，方向指向葉輪入口，此力即是T1。

水泵產(chǎn)生軸向力的原因及計(jì)算方法

圖19-1 軸向力計(jì)算原理圖

   假設(shè)蓋板兩側(cè)腔的液體無泄漏流動(dòng)，并以葉輪旋轉(zhuǎn)角速度之w/2旋轉(zhuǎn).則任意半徑R處的壓頭h為

水泵產(chǎn)生軸向力的原因及計(jì)算方法

即葉輪后蓋板任意半徑處，作用的壓頭差為

水泵產(chǎn)生軸向力的原因及計(jì)算方

將上式兩側(cè)乘以液體密度P和重力加速度g并從輪毅直徑積分到密封環(huán)直徑，則得蓋板軸向力T1為 水泵產(chǎn)生軸向力的原因及

這部分軸向力也可很方便地按壓力體體積來計(jì)算。圖19一1右側(cè)影線部分的壓力體體積的重量，在數(shù)值上等于軸向力。這部分壓力體的體積，可劃分成圓柱體和拋物體兩部分，而拋物體體積等于同底等高圓柱休體積之半，即

T1=圓柱體重量+拋物體承量

水泵產(chǎn)生軸向力的原因及計(jì)算方法

軸向力的平衡方法

如果不設(shè)法消除或平衡作用在葉輪上(傳到軸上)的軸向力，此軸向力將拉動(dòng)轉(zhuǎn)子軸向串動(dòng)，與固定零件接觸。造成泵零件的損壞以至不能工作?？梢圆捎孟率龇椒ㄆ胶獗玫妮S向力。

1)推力軸承

對于軸向力不大的小型泵.采用推力軸承承受軸向力，通常是簡單而經(jīng)濟(jì)的方法。即使采用其他平衡裝置，考慮到總有定的殘余軸向力，有時(shí)也應(yīng)裝設(shè)推力軸承。

(2)平衡孔或平衡管

如圖19--9所示，在葉輪后蓋板上附設(shè)密封環(huán)，密封環(huán)所在直往一般，與前密封環(huán)相等，為了平衡更多的軸向力，密封環(huán)所在直徑也可以人于前密封環(huán)直徑，同時(shí)在后蓋板下部開孔，或設(shè)專用連通管與吸人側(cè)連通。由于液體流經(jīng)密封環(huán)間隙的阻力損失，使密封下部的液體的壓力下降，從而減小作用在后蓋板上的軸向力。減小軸向力的程度取決密封環(huán)所在直徑、密封環(huán)間隙、平衡孔的數(shù)一鼠和孔徑的大小。通常取平衡孔的總面積等

于5~8倍密封環(huán)間隙的面積。值得說明的是密封環(huán)和平衡孔是相輔相成的，只設(shè)密封環(huán)無平衡孔不能平衡軸向力，只設(shè)平衡孔不設(shè)密封環(huán)，其結(jié)果是泄漏量很大，平衡軸向力

的程度甚微。采用這種平衡方式可以減小軸封的壓力，其缺點(diǎn)是容積損失增加(平衡孔的泄漏量一般為設(shè)計(jì)流量的2%一3%)另外，經(jīng)平衡孔的泄漏流與進(jìn)人葉輪的主液流相沖擊，破壞了正常的流動(dòng)狀態(tài)，會(huì)使泵的抗汽蝕性能下降。為此，有的泵在泵體上開孔，通過管線吸人管連通，但結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。

非額定流量下，葉輪入口的流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。小流量狀態(tài)下，由于預(yù)旋的影響I葉輪進(jìn)口中心部分的壓力低于外周的壓力，經(jīng)平衡孔的泄漏增加，盡管泵揚(yáng)程增加，泵密封環(huán)下腔的壓力還是很低的，因而軸向力進(jìn)一步減小大流量時(shí)，由于泵揚(yáng)程下降，軸!句力也變小，平衡孔泄漏量和平衡程度的計(jì)算，