转子轴向推力计算新思路
轴向推力平衡方法
轴向推力平衡是在飞机设计和运行中的一个重要考虑因素，旨在使飞机在飞行过程中保持稳定和平衡。
以下是一种常见的轴向推力平衡方法：
推力调整：轴向推力平衡的关键是通过调整引擎的推力来实现。
在传统的喷气式飞机中，使用两台或多台发动机。
通过调整每台发动机的推力大小，使得整个飞机在纵向（轴向）方向上保持平衡。
这可以通过改变每台发动机的推力控制手段来实现，如推力手柄、油门杆等。
负荷分配：除了调整推力，负荷分配也是实现轴向推力平衡的重要因素。
飞机在不同飞行阶段（起飞、巡航、下降等）和飞行状态（空重、满载等）下的重心位置会发生变化。
通过合理分配货物、乘客和燃料等负荷的位置和重量，可以对飞机的轴向平衡进行调整。
水平安定面调整：水平安定面（Horizontal Stabilizer）的角度和位置也会对轴向推力平衡起重要作用。
通过调整水平安定面的剖面形状、尺寸和角度，可以产生上升力，帮助平衡飞机在纵向方向上的力和力矩分布。
操纵系统调整：操纵系统对于轴向推力平衡也是至关重要的。
通过调整副翼、升降舵和方向舵等控制面的位置和角度，可以对飞机的姿态和力的分布进行调整，从而实现轴向推力的平衡。
需要注意的是，轴向推力平衡方法是一个复杂的系统工程问题，涉及飞机的结构设计、气动性能、控制系统等多个方面。
不同类型的飞机可能采用不同的平衡方法和技术。
在实际设计和运行中，飞机制造商和运营商会根据飞机的性能要求和安全标准来确定适当的轴向推力平衡方案。
汽轮机原理-3-3多级汽轮机的轴向推力及平衡方法
p2
从而可以减少作用在叶轮上的轴向力。 通常在叶轮上开5~7个平衡孔。
pd
8
第四节 级汽轮机的轴向推力及平衡方法
4.汽缸对称布置法 是大型多缸汽轮机平衡轴向推力最有效的办法
采用多缸反向（两个缸对称布置）布置，使汽流在不同的汽缸中作反向流动, 其轴向力方向相反，达到了平衡的目的。 下图为多缸反向布置的示意图。国产125MW、200MW、300MW 汽轮机都采 用多缸反向布置的办法来平衡轴向力。
在一般情况下，作用在一个冲动级上的轴向推力 由 3 部分所组成：
1、作用在动叶片上的轴向力 Fz1 2、作用在叶轮面上的轴向力 Fz2
3、作用在主轴凸肩上的轴向力 Fz3
2
第三节 级汽轮机的轴向推力及平衡方法
一. 多级汽轮机的轴向推力
1、作用在动叶片上的轴向力：Fz1
轴向分速产生的轴向推力
Fz1 G(c1 sin1 c2 sin2 ) dblb ( p1 p2 )
Fz Fz'
d1
d2
5
第三节 级汽轮机的轴向推力及平衡方法
二. 轴向推力的平衡方法
在多级汽轮机中，总的轴向推力很大。特别是反动式汽轮机，其总的轴向推力可达 200~300T，冲动式汽轮机，其总的轴向推力可达40~80T。这样大的轴向推力是推力轴 承所不能承受的。因此，必须设法减少总的轴向推力，使之符合推力轴承的能承载能力。 也就是说，对汽轮机总的轴向推力应加以平衡。
动叶前后压差产生的轴向推力
c1 sin1
c2 sin2
1
c1
u
p1
1 w1 c2 2
2
w2
u p2
lb
定义一个压力反动度
p:
转子轴向力平衡方法
转子轴向力平衡方法嘿，咱今儿就来唠唠转子轴向力平衡方法这档子事儿！你说这转子啊，就跟咱人似的，要是身上的力不平衡了，那可不得别扭嘛！先来说说这第一种方法，嘿，就跟咱走路得左右脚交替使力一样，这叫叶轮对称布置。
你想想，两边对称着来，力量不就均衡啦？就好比挑担子，两边重量差不多，咱挑起来就轻松多啦，这道理多浅显呐！这样一来，转子就能稳稳当当的转啦，多棒呀！还有呢，开平衡孔！这就好比给转子开了个小通道，让多余的力有地方跑出去，就像咱人要是心里憋闷了，找个方式发泄一下，是不是就舒服多啦？这平衡孔就是让转子能把那些不平衡的力给疏散疏散，让它也能顺顺畅畅地工作。
再讲讲设置平衡盘。
哎呀呀，这就像是给转子找了个小助手，专门来帮忙平衡那些力。
它就稳稳地在那，帮着转子把力给调整好，让一切都有条不紊地进行着。
你说神奇不神奇？咱再说说利用止推轴承。
这止推轴承啊，就像是转子的坚强后盾，有了它，转子就有了依靠，不用担心轴向力把自己给弄歪啦。
它能稳稳地撑住，给转子提供足够的支持呢。
这些方法各有各的妙处，就像咱生活中解决问题有各种各样的办法一样。
有时候得综合使用，就跟咱治病似的，单一的药可能效果不那么好，几种药一起用，说不定就能药到病除啦！你可别小瞧了这些平衡方法，它们可是让机器能好好运转的关键呢。
要是没了它们，那转子不得乱了套呀，就像咱人要是失去了平衡，那还不得摔跟头呀！所以说呀，这些方法可重要着呢！咱在实际应用中可得好好琢磨琢磨，看看哪种方法最适合，就跟咱挑衣服似的，得挑适合自己的呀。
而且还得精心维护，不能让它们出啥岔子，不然可就麻烦啦。
总之呢，转子轴向力平衡方法就是让转子能好好工作的法宝，咱得重视起来，让它们发挥出最大的作用！这样咱的机器才能稳稳当当、顺顺利利地运行，为我们创造更大的价值呀！你说是不是这个理儿呀？。
课题二 离心泵的径向推力、轴向推力及其平衡方法
流量小于设计流量
流量大于设计流量
2、径向推力的平衡 泵在启动或非设计工况下运行时会产生径向推力，且是 交变应力，会使轴产生较大的挠度，甚至使密封环、 级间套、轴套、轴承发生摩擦而损坏。对转轴而言，径 向推力是交变载荷，容易使轴产生疲劳破坏，故必须设 法消除径向推力。 一般采用对称原理法。 （1）采用双层压出室或双压出室 （2）大型单级泵在蜗壳内加装导叶 （3）多级蜗壳泵可以采用相邻两级蜗壳倒置的布置。
2、多级泵轴向推力的平衡 （1）采用叶轮对称排列
多级离心泵各叶轮产生的扬程基本相等， 当叶轮为偶数时，只要将其对称布置即 可，当叶轮为奇数时，首级可以采用双 吸叶轮，此法平衡多级泵的轴向推力效 果较好，但泵壳结构较复杂。
多用于涡壳式多级泵，有时也在节段式多级泵 和潜水泵使用
（2）采用平衡盘 平衡盘装置装在未级叶轮之后，和轴一起旋转， 在平衡盘前的壳体上装有平衡圈。平衡盘后的腔室 称为平衡室它与泵的吸入室相连。
• 平衡盘可以自动平衡轴向力，平衡效果好，可 以平衡全部轴向力，并可以避免泵的动静部分 的碰撞和摩损，结构紧凑等优点，故在多级离 心泵中广泛采用。但是泵在启动时，由于未级 叶轮出口处的压强尚未达到正常值，平衡盘的 平衡力严重不足，故泵轴将向泵吸入口窜动， 平衡盘与平衡座之间会产生摩擦造成磨损，停 泵时也存在平衡力不足现象，因此给水泵都配 有推力轴承。
二、轴向推力及其平衡方法
（一）轴向推力的产生 离心泵在运行时，泵内液体作用在叶轮盖板两侧上轴向不平衡 的合力，称为轴向推力。 泵的轴向推力主要是 1）叶轮两侧压强不对称产生的轴向力F1
2）在离心泵叶轮中，液体通常是轴向流入，径向 流出，流动方向的改变会对叶轮产生一个轴向动 反力F2.
故作用在单级卧式离心泵上的总轴向推为 F=F1-F2 若是多级卧式离心泵，级数z，则F=Z(F1-F2) 3）若是立式，叶轮吸入口向下，则加上转子重量F3。 F=Z(F1-F2)+F3 轴向推力F1在总的轴向推力中起重要作用。泵与Biblioteka 机第二章 叶片式泵与风机的构造
车用涡轮增压器转子轴向力数值计算与分析
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｎ ｕ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ｏ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅｔ ｍ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｔ ｈ ｒ ｕ ｓ ｔ ｏ Ｊ ’ ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｕ ｒ ｂ ｏ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ ｗ ｅ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｓｓ ｕ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｏ ｆ ｔ ｕ ｒ ｂ ｏ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ ｓ ￣ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍ ｐ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ ｂ ａ ｃ ｋ ｆ ａ ｃ ｅ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ ａ ｎ ｃ ｅ ｗ ｅ ｒ ｅ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｃ ｔ ｔ ｕ ｒ ｂ ｏ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ Ｊ Ｐ ５ ０ Ｑ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ Ｗ Ｏ ￥ｉ ｎ ｓ ｔ ｌｌ ａ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｓ ｏ ｌ ｉ ｎ ｅ ｅ ｎ ｇ ｉ ｅ． ｎ Ｔ ｈ ｅ ａ ｘ ｉ ｌ ａ ｔ ｈ ｒ ｕ ｓ ｔ ｏ ｎ ｃ ｏ ｍ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ ，ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ
002_关于汽轮机转子的轴向定位问题
关于汽轮机转子的轴向定位问题张国旺2015年11月29日一、关于“规范”中对转子轴向定位的要求：在《DL/T5210.3-2009 电力建设施工质量验收及评价规程第3部分：汽轮发电机组》的“表4.4.7通流部分间隙测量调整”中讲到了“转子定位尺寸K值”“用塞尺或楔形塞尺检查”，“最小轴向通流间隙”在“转子按K值定位后，分别在半实缸及全实缸状态下顶推转子进行测量”。
在《DL 5190.3-2012 电力建设施工技术规范第3部分：汽轮发电机组》中也明确规定：“4.7.11 通流部分间隙的测量应符合下列规定：1）通流部分间隙应符合图纸要求，测量后的记录应比对制造厂的出厂记录；2）测量通流间隙前应先按制造厂提供的第一级喷嘴与转子叶轮间的间隙值对转子进行定位，定位时，转子推力盘应紧贴工作面；3）第一次测定时应使车头侧危急遮断器的飞锤向上；第二次测量时，顺转子运行方向旋转90°，每次应测量左右两侧的间隙；4）转子最终定位后应测取汽缸外部上汽封端面与该转子上外露的精密加工面的距离尺寸作为汽缸轴向位置定位的依据，测量部位应作出标记。
4.7.12 速度级与转向导叶环上半部的最小轴向间隙，可采用前后顶动汽轮机转子的方法进行。
测量时应拆除可能阻挡转子前后位移的部件，并防止顶坏设备。
4.7.13 转子轴向窜动的最终记录，在完成汽机扣盖工作后，以热工整定轴向位移指示时测定的数据为准。
4.7.14 通流部分间隙及汽封轴向间隙不合格时，应由制造厂确定处理方案。
”二、关于转子定位尺寸K值的定义：一般地讲，对单汽缸结构的小汽轮机来说，转子定位尺寸K值就是制造厂提供的第一级静叶（喷嘴）与动叶之间的轴向间隙；对多汽缸结构的汽轮机来说，在制造厂提供的安装说明书中，对每一个汽轮机的转子都提供了一个确定的K值，即是各汽缸第一级静叶（喷嘴）与动叶之间的轴向间隙，对于对分双流结构的汽缸（如对分双流结构的低压缸）其转子的K 值，通常是指汽缸调阀端的第一级静叶与动叶之间的轴向间隙。
轴向推力计算
700HLB-17型立式斜流泵设计计算说明书编制：校对：审核：2010年5月目录一、水力计算 (1)1、水力模型换算 (1)2、轴向推力计算 (3)二、零件强度计算 (5)1、轴的强度计算 (5)2、筒体壁厚计算 (7)3、调整盘的强度计算 (8)4、联接卡环的强度计算 (8)5、叶轮螺母的强度计算 (9)6、键的强度计算 (10)7、基础载荷计算 (11)8、刚性联轴器联接螺栓计算 (11)9、泵轴临界转速计算 (12)一、水力计算1、水力模型换算 1.1确定性能参数根据要求， 700HLB-17型循环水泵设计参数为：rpm n m H s m Q 980,17,95.03===转速扬程流量。
1.2选择水力模型432.4161795.098065.365.34343=⨯==H Q n n s 根据432.416=s n ，选择ns420型泵为模型泵，rpm n m 1480=，％54.78max =m η，最高效率点处的102.386=s n 。
1.3相似工况点的确定3232343/23448.30432.416148065.365.3m m m s mm Q Q Q nn H =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 作等比转数曲线，其与ns420模型泵的Q H -曲线交于点M ，M 即为所求工况点。
M 点的参数为：s l Q m /39.292=，m H m 427.13=，%0.78=m η。
1.4计算放大系数6993.1980148029239.095.033=⨯=⋅=n n Q Q m m Q λ 6993.1427.13179801480===m mH H H nn λ 实取7.1=λ。
1.5确定性能换算关系（6993.1按λ）m m m m Q Q Q n n Q 2492.314809806993.133=⨯==λ m m m m H H H nnH 2661.114809806993.122=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=λ()()m m ηληη--=⎪⎭⎫⎝⎛--=18994.011112.01.6列表计算ηρQH Pa 81.9=2、轴向推力计算水泵的轴向推力由两部分组成：转子部件总重量r W 和作用在叶轮上的轴向水推力1F 。
轴向推力
1什么是轴向位移？轴向位移变化有什么危害？答：气压机与汽轮机在运转中，转子沿着主轴方向的串动称为轴向位移。
机组的轴向位移应保持在允许范围内，一般为0.8～1.0mm，超过这个数值就会引起动静部分发生摩擦碰撞，发生严重损坏事故，如轴弯曲，隔板和叶轮碎裂，汽轮机大批叶片折断等。
转子轴向位移（也被成为窜轴）这一指标主要是用以监督推力承轴的工作状况。
汽轮机运行中，汽流在其通道中流动时所产生的轴向推力是由推力承轴来承担的，并由它来保持转子和汽缸的相对轴向位置。
不同负荷下轴向推力的大小是不同的，推力承轴在受压时产生的弹性变形也相应变化，所以运行中应该将位移数值和准值作比较，借以查明机组运行是否正常。
作用在汽轮机转子的轴向推力，是由推力承轴来承受的，推力承轴承受转子的轴向推力并维持汽轮机通流部分正常的动静轴向间隙。
如果显然，轴向推力的变化将影响推力承轴工况的变化，进而会影响到汽轮机动静轴向间隙。
从汽轮机安全运行的角度看来，动静轴向间隙是不允许由过大的变化的，所以通常均在推力承轴部位装设汽轮机转子轴向位移监测装置，以保证汽轮机组的安全工作。
推力承轴，包括承轴座架、瓦架、油膜，并非绝对刚性，也就是说在轴向推力用下会产生一定程度的弹性位移。
如果汽轮机轴向推力过大，超过了推力承轴允许的负载限度，则会导致推力承轴的损坏，较常见到的就是推力瓦磨损和烧毁，此时推力承轴将不能保持机组动静之间的正常轴向间隙，从而将导致动静碰磨，严重时还会造成更大的设备损坏事故。
而在机组运行中，轴向推力增大的因素常常有：（1）负载增加，则主蒸汽流量增大，各级整齐压差随之增大，使机组轴向推力增大。
抽气供热式或背压式机组的最大轴向推力可能发生在某一中间负荷，因为机组除了电负荷增加外，还有供热负荷增加的影响因素。
（2）主蒸汽参数降低，各级的反动度都将增大，使机组轴向推力增大。
（3）隔板气封磨损，漏气量增加，使级间压差增大。
（4）机组通流部分因蒸汽品质不佳而结垢时，相应级的叶片和叶轮前后压差将增大，使机组的轴向推力增加。
某型燃机转子轴向推力关键因素分析
机状 态燃机， 分析影 响该 载荷 的关键 因素 ， 以期减少 试车次数 ， 降低成
本 。研 究与实测表 明， 运行 工况 、 涡轮 导向器 喉道 面积、 封严 结构 等均构成影响轴 向推力 的关键 因素。更 改封严直径 、 修整 喉
道 面积能够大范 围地调整转子轴 向力 ， 调整封严 间隙值 能对轴 向力进行微小 的调整。 关键词 轴 向力 中图法分类号 试车 燃气轮机 转子 文献标 志码 空气系统 Ａ Ｖ ２ ３ １ ． ９ ６ ；
燃 机转 子 （ 无 特殊说明均指高压转子 ） 轴 向推
分 布 和叶 片的 截 面 积 ； 另一 部 分 是 转 一 静 腔 Ｉ ４ 对 转 子 盘 面的作用 力 ， 这 部分 取决 于空 气 系 统 计算 得 到 的腔压 分 布 和 内腔 截 面 积 。压 气 机 动 片 受 到 通 流
＠
２ ０ １ ３ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
某型燃机转 子轴 向推 力关键 因素分析
焦 腾 张 丽 段 玉发
（ 西北 工业 大学动力 与能源学 院， 西安 ７ １ ０ ０ ７ ２ ）
摘
要
燃气轮机转子 的轴 向推 力是燃 机总体设计 的重 要指标之 一。针对 某型燃机 ， 通过建 立轴 向力 仿真平 台， 计算不 同装
为了计算轴向力 ， 首先需要进行主流通道和 内 部空气系统 的计算 。主流通道 的计算一般采 用三 维流 动仿 真软 件 …计 算 ， 得 到 主 流各 级压 力 分 布 用 于计算叶片 部分推力 和空 气 系统计 算边界 条件 。 空气系统的计算一般采用一维流体系统仿真软件 ， 比如美 国 Ｎ Ａ Ｓ Ａ的 Ｓ Ｓ ＭＥ Ｊ ， Ｇ Ｆ Ｓ Ｓ Ｐ 。通 过 编 制
漫谈离心泵轴向推力及其平衡
漫谈离心泵轴向推力及其平衡来源: 泵沙龙前言关醒凡老师《现代泵理论与设计手册》中指出：泵在运转中，转子上作用着轴向力，该力将拉动转子轴向移动。
因此，必须设法消除或平衡此轴向力，方能使泵正常工作。
泵转子上作用的轴向力，由下列各分力组成：1）叶轮前、后盖板不对称产生的轴向力，此力指向叶轮吸入口方向；2）轴台、轴端等结构因素引起的轴向力，其方向视具体情况而定；3）转子重量引起的轴向力（如立式泵），与转子的布置方式有关；4）影响轴向力的其它因素；5）动反力，此力指向叶轮后面。
本文主要内容来自于KSB网站，看看欧洲人是如何理解轴向推力的。
轴向推力的构成轴向推力是作用在泵转子上的所有轴向力（F）的合力，参见图1。
图1：单级离心泵的轴向推力对于单级离心泵，作用在转子上的轴向推力包括：1）叶轮轴向力（F1）：是吐出侧叶轮盖板（F d）和吸入侧叶轮盖板（F s）上的轴向压力之差，即F1 = F d-F s2）动量（F J）：是一种持续作用于特定空间中流体的力（可参见流体力学中的动量守恒原理），其计算如下：F J= ρ·Q·ΔV ax式中，ρ为泵送介质的密度Q为泵送流量ΔV ax为叶轮进口和出口处绝对速度轴向分量之间的差值3）在轴封处轴的横截面Ass上由轴封上游和下游的静压产生的合成压力，即F Wd = A Wd·Δp Wd4）特殊的轴向力，例如，在泵启动过程中，叶轮和壳体之间的间隙（侧隙）中的涡流条件发生变化时产生的轴向力。
5）其它的轴向力，例如非卧式离心泵上的转子重量（F W）或电动机中的磁拉力（F mech）等。
对于非水力平衡的闭式叶轮的轴向推力构成（如图2叶轮轴向推力的计算）：式中，α为轴向推力系数（基于经验）ρ为泵送介质密度g为引力常数（重力加速度）H为扬程D2m为平均叶轮直径，轴向推力系数基本上取决于比转速（n s，泵沙龙注：此处为欧盟所用的比转速）。
对于径向和混流叶轮，以下计算公式适用于6 rpm < n s < 130 rpm的范围：α=0.5 ×(D sp/D2m)3+ 0.09 ≈ 0.1 ～ 0.3式中，D sp为吸入侧叶轮盖板处受控间隙的直径。
转子轴端推力轴承设计方案
转子轴端推力轴承设计方案
转子轴端推力轴承设计方案的基本步骤如下：
1. 确定轴端推力的大小和方向：通过对转子工作状态和受力情况的分析，确定轴端推力的大小和方向。
轴端推力可分为正向推力和反向推力，也可能有一个推力为零的工作状态。
2. 选择合适的轴承类型：根据轴端推力的大小和方向，选择合适的轴承类型。
常用的轴承类型有推力球轴承、推力滚子轴承、推力转子轴承等。
不同的轴承类型有着不同的设计和应用特点，需要根据具体情况进行选择。
3. 确定轴承的尺寸和材料：通过轴端推力的大小和转子的工作条件，计算确定轴承的尺寸。
轴承的尺寸需要满足轴端推力的承载能力要求，并考虑到轴承的寿命、摩擦等因素。
同时，选择合适的材料，以保证轴承的强度和耐磨性。
4. 进行轴承的安装和调整：根据轴承的设计和工艺要求，进行轴承的安装和调整。
轴承的正确安装和调整可以保证其正常工作和寿命。
5. 进行轴承的检测和监测：安装完成后，对轴承进行检测和监测，以确保其工作状态和性能。
可以通过轴承温度、振动、噪声等参数进行监测，及时发现并处理轴承故障。
需要注意的是，以上是一个基本的设计流程，具体的设计方案还需要根据具体的工程需求和技术要求进行调整和完善。
同时，
在设计过程中还需要考虑到其他因素的影响，如润滑、密封、冷却等。
轴向推力计算
2
A1
R22h Rh2
g H p 16g R22h Rh2
0.222 0.04872
1030 9.81 15.97 102.6 2 0.222 0.04872 16 9.81
18823 (N )
2
A2 R2 h R1h gH p R1h
R2 h R1h
3
0.22 0.05949
2 1030 9.81 15.97 0.05949 0.22 0.05949
3
700HLB-17 型泵设计计算书
水力效率 h 1 0.0835 lg 3 Q 1 0.0835 lg 3 0.95 0.9161
n
980
叶轮理论扬程 H t H
17 18.56(m)
h 0.9161
叶轮当量外径 D 2
554.2 2 433.92 0.4977( m) 2
叶轮出口圆周速度 u 2 n D 2 980
Pa（kW） 213.0 1.7 绘制性能曲线
210.1
206.7
203.7
198.3
η (%) 90 80 70 60
H(m) 30 20 10
0
η
N
H
0.2
0.4
0.6
0.8
N(kW) 300 200 100
1.0 Q(m3/s)
75.62 188.9
69.73 175.3
2
700HLB-17 型泵设计计算书
0. 2
1
11 m
1 0.8994 1 m
1.6 列表计算
Q（m m3 s）
0
0.08293 0.10407 0.13092 0.17692 0.20740 0.23303
发动机转子轴向力计算公式
发动机转子轴向力计算公式在工程学和机械设计中，发动机是一个非常重要的部件，它通过燃烧燃料来产生动力，驱动车辆或者机械设备。
在发动机的设计和运行过程中，轴向力是一个重要的参数，它影响着发动机的稳定性和工作效率。
因此，准确计算发动机转子轴向力是非常重要的。
发动机转子轴向力是指发动机转子在轴向方向上的受力情况，它是由发动机内部燃烧过程和机械运动所产生的。
在发动机设计和运行过程中，需要准确计算和控制轴向力，以确保发动机的稳定性和安全性。
为了计算发动机转子轴向力，可以使用以下公式：F = m a。
在这个公式中，F代表轴向力，m代表转子的质量，a代表转子的加速度。
通过这个公式，可以计算出发动机转子在轴向方向上的受力情况。
在实际应用中，需要考虑到转子的惯性、燃烧产生的气体压力和机械运动所产生的力等因素，以得到准确的轴向力值。
在实际工程中，计算发动机转子轴向力需要考虑到多种因素，包括转子的几何形状、材料特性、转速、燃烧压力、机械运动等。
因此，需要综合考虑这些因素，进行精确的计算和分析。
除了上述公式外，还可以使用其他方法来计算发动机转子轴向力。
例如，可以通过有限元分析来模拟发动机内部的燃烧过程和机械运动，以得到轴向力的准确数值。
此外，还可以通过实验方法来测量发动机转子的轴向力，以验证计算结果的准确性。
在实际工程中，准确计算发动机转子轴向力对于发动机的设计和性能优化非常重要。
通过准确的轴向力计算，可以优化发动机的结构设计，提高发动机的工作效率和稳定性，减少发动机的振动和噪音，延长发动机的使用寿命。
总之，发动机转子轴向力是影响发动机性能和稳定性的重要参数，准确计算和控制轴向力对于发动机的设计和运行非常重要。
通过合理的计算和分析，可以优化发动机的设计和性能，提高发动机的工作效率和稳定性，为工程实践提供重要的参考依据。
汽轮机轴向推力的主要平衡手段
汽轮机轴向推力的主要平衡手段汽轮机，这个庞大的动力源泉，它的运转离不开一根根纤细的“手指”——汽轮机的转子。
而在这根转子上，有一个关键的问题需要我们关注，那就是轴向推力。
想象一下，如果汽轮机的转子像一只巨大的鸭子，它的身体在水面上滑行，那么轴向推力就像是鸭子在水中划水时产生的推力，帮助它保持平衡。
那么，汽轮机轴向推力的主要平衡手段是什么呢？让我来告诉你一个小秘密——就像我们平时用筷子夹菜一样，汽轮机也有自己的“筷子”。
这些“筷子”就是我们说的推力盘和推力轴承。
它们就像是汽轮机的“手”，稳稳地握住转子，不让它在高速旋转的时候打滑或者翻车。
想象一下，如果我们把汽轮机比作一个正在跑步的人，那么推力盘和推力轴承就像是他的脚。
当这个人跑得飞快时，他的脚步必须非常稳，不能有任何的晃动。
同理，汽轮机的转子在高速旋转时，也需要有稳定的推力盘和推力轴承来支撑。
除了推力盘和推力轴承之外，汽轮机还有另一个重要的平衡手段——调节系统。
这个系统就像是汽轮机的“大脑”，它能够根据转子的运行情况，自动调整推力的大小，确保汽轮机的稳定运行。
现在，让我们来做一个有趣的比喻。
想象一下，汽轮机就像一个正在玩捉迷藏的孩子，而推力盘和推力轴承就像是孩子手中的小手帕。
当孩子在寻找藏身之处时，他会用小手帕捂住眼睛，防止被其他孩子发现。
同样地，当汽轮机的转子在高速旋转时，推力盘和推力轴承会紧紧地抓住它，防止它因为惯性而失控。
总的来说，汽轮机轴向推力的主要平衡手段就是推力盘、推力轴承和调节系统这三个小伙伴。
它们就像三个默契的伙伴，共同守护着汽轮机的稳定运行。
除了这三个小伙伴之外，还有一些其他的小帮手，比如润滑油系统、密封装置等等，它们也都在默默地为汽轮机的稳定运行贡献着自己的力量。
好了，关于汽轮机轴向推力的主要平衡手段就介绍到这里了。
如果你对汽轮机还有更多好奇的地方，不妨去图书馆找找相关的专业书籍，或者上网搜索一下相关的资料。
相信通过你的努力，你一定能够对汽轮机有更深入的了解！。
转子轴向推力计算新思路
20 专业技术培训
转子轴向推力的研究现状
1983年，德国学者Zimmermann等人通过实验发现：（1）轮盘进 口处静压比轮盘处静压高；（2）轮盖侧间隙处压力沿径向变化 比轮盘侧间隙处压力沿径向变化快。在此基础上，Lüdtke考虑 了轮盘轮盖处的二次效益，得到了如下的轮盘轮盖间隙处的压 力分布公式。 2 2 r 2 2 C 1 p p f f r2 2 r2 其中对于轮盖侧间隙，C近似取0.4，而对于轮盘侧间隙C近似取 0.6到0.7之间。同时该学者还建议当 b2/d2=0.066时，轮盖进口 处的压力为叶轮出口平均压力的95%。
转子磨 损
其它
10 专业技术培训
3. 转子轴向推力的几种平衡方法 一、叶轮对排（背靠背）。单级叶轮产生的轴向力，其方向 是指向叶轮入口的，如将多级叶轮采取对排，则入口方向相 反的叶轮，会产生相反的轴向力，可抵消大部分的推力，因 此，它是多级离心式压缩机最常用的轴向力平衡方法。
11 专业技术培训
转子轴向推力的几种平衡方法 二、设置平衡盘。平衡盘也是离心式压缩机常用的平衡轴向力装 置，有的设置在压缩机的高压端，有的设置在压缩机的两段之间， 平衡盘的高压侧与压缩机末级叶轮相通，低压侧与压缩机入口相联 接或较低压力的叶轮出口相通，其外缘与气缸间设有迷宫密封，从 而使平衡盘的两侧保持一定的压差，该压差会产生一个轴向力，其 方向与叶轮产生的轴向力相反，从而平衡掉一部分轴向力，
核心旋转因子
静压
40 专业技术培训
转子轴向推力计算的新思路
LH12 Ma=0.4 转速 5800 rpm 高效点
核心旋转因子
静压
41 专业技术培训
主讲人：
卢傅安 博士 西安交通大学 动力工程及工程热物理 研究院气动一室副主任 三级专家 主要从事气体动力学相关的分析研发工作。 邮箱：lufuan@ 电话： 25801991 18624085848
涡扇发动机转子轴向力预估计算与分析
涡扇发动机转子轴向力预估计算与分析龙杰【摘要】提出发动机地面设计状态的轴向力预估方法,并基于设计点轴向力预估高空状态的轴向力,通过几型发动机验证,得到预估结果基本合理.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2018(000)011【总页数】2页(P70-71)【关键词】转子轴向力;设计状态;压力平衡【作者】龙杰【作者单位】中国航发贵阳发动机设计研究所,贵阳 550081【正文语种】中文1 研究背景在现代航空发动机中，特别是大、中等推力航空发动机中，作用于风扇、压气机和高低压涡轮转子上的轴向力都很大，如果四个转子都单独通过止推轴承来承受轴向力，每个转子不但需要多个轴承才能承担，而且结构难实现、重量增加、轴承寿命减小，对发动机承力件强度也更苛刻，这些都是航空发动机设计中所不能接受的。
2 基本方法和假设条件2.1 计算原理作用在转子上的气动轴向力，有流道轴向力和腔室轴向力两部分。
流道轴向力由气流静压轴向力和气流轴向速度产生的轴向力两部分构成，腔室轴向力由空气系统气流静压或滑油腔各腔静压产生的轴向力构成。
约定轴向力方向以顺航向向前为正。
气流静压轴向力及腔室轴向力计算公式如式（1）所示。
式中，ΔS为机匣壁面、腔室轴向作用面积；P为机匣壁面静压、腔室静压。
气流轴向速度对叶片作用产生的轴向力简化计算公式如式（2）所示。
式中，qa为进口流量；Δv为流道进出口速度差。
转子总轴向力如式（3）所示2.2 计算条件为满足发动机承力系统强度分析的边界条件，转子轴向力计算应至少选取表1中3个工况点的发动机状态点进行计算。
表1 气动验算点工况代号高度/km 马赫数验算点/发动机状态1 0 0 设计点，地面台架最大状态2 0 Ma1 最大气动负荷，最大状态3 H1 Ma2 最小气动负荷，最大状态3 轴向力预估分析3.1 设计点轴向力预估根据多型发动机轴向力计算结果，影响发动机低压转子轴向力最大的是风扇卸荷腔或轴承封严腔，影响发动机高压转子轴向力最大的是压气机卸荷腔，通过对比，多型涡扇发动机设计点低压转子轴向力与风扇卸荷腔或轴承封严腔成正比，设计点高压转子轴向力与压气机卸荷腔压力成正比，新设计发动机轴向力数量级如式（4）所示。
轴向推力计算
700HLB-17 型泵设计计算书
水力效率 h 1 0.0835 lg 3 Q 1 0.0835 lg 3 0.95 0.9161
n
980
叶轮理论扬程 H t H
17 18.56(m)
h 0.9161
叶轮当量外径 D 2
554.2 2 433.92 0.4977( m) 2
叶轮出口圆周速度 u 2 n D 2 980
3
13548 ( N )
F1 A3 A1 A2 14403 18823 13548 19678( N ) 2006 kgf 综合方法一和方法二，取轴向水推力 F1 2736kgf 最大轴向水推力 F1max 4667 kgf 2.3 计算总轴向推力 F 设计点轴向推力 F F1 Wr 2736 790 3526(kgf )
10
7、基础载荷计算 ......................................................
11
8、刚性联轴器联接螺栓计算 ............................................
11
9、泵轴临界转速计算 ..................................................
F1 2 r1d1 KH （ kgf ） 式中： r 1——圆心在叶片进口边上，并与叶轮轮毂相切的圆心半径（ 0.136m） d1——上述切圆的直径（ 0.159m） H1——叶轮的扬程（ 17m） γ ——海水的重度（按 1030kg/m3） K ——轴向力系数，与比转数有关，其值查图（ 《叶片泵设计手册） P334）， K 1.15
（m %）
16.38 20.74 77.44
第三节多级汽轮机的轴向推力
二、多级汽轮机轴向推力的平衡方法
1．设置平衡活塞 2．采用具有平衡孔的 叶轮 3．采用相反流动的布 置 4．采用推力轴承
]
b
− lb ) 2 − d 2 ( p d − p 2 )
]
3．作用在轮毂上或转子凸肩 上的轴向肩上的轴向推 n 力 F = πd h ∆p
z4 p
4
2 (d 2 − d12 ) p x
∑
i =1
i
Fz = ∑ Fz1 + ∑ Fz 2 + ∑ Fz 3 + ∑ Fz 4
第三节 多级汽轮机的轴向推力
蒸汽在轴流式多级汽轮机的通流部分膨胀作功 时，除了对转子作用一个轮周力对外作功之外，还 作用一个使转子由高压端向低压端移动的轴向力， 这个力称为轴向推力。 一、多级汽轮机的轴向推力
1．作用在动叶片上的轴向推力
Fz1 = G (c1 sin α 1 − c 2 sin α 2 ) + πd b l b ( p1 − p 2 )
FZ 1 ≈ πd b lb Ω m ( p 0 − p 2 )
Fz1 = eπd b lb Ω m ( p 0 − p 2 )
２．作用在叶轮轮面上的轴向 推力
Fz 2 =
π
[(d 4
b
− lb ) − d p d −
2 2 1
]
π
Fz 2 =
π
[(d 4
[(d 4
b
2 − lb ) 2 − d 2 p 2
推力轴承承担轴向推力
当 叶轮两侧轮毂相等时，则上式为：
F
Ⅱ z
(d 4
2 2 l ) d ( pd p2 ) m b
其 中 ，p d 为叶轮前的压力。 引入叶轮反动度 pd p2 d p0 p2
且考虑
m d
FzⅡ
(d 4
2 2 l ) d m ( p0 p2 ) m b
4.推力轴承承担轴向推力
汽轮机的运行要求推力轴承承担一部分轴向推力，以保证汽轮机运行工况 发生变化时，轴向推力方向不变，达到机组稳定运转的目的。
9
作业与思考题：
1、为什么要采用多级汽轮机？ 2、画出多级汽轮机的热力过程曲线。 3、解释：重热现象;汽轮机的相对内效率、内功率、轴端功率、电功率； 相对电效率、循环热效率、绝对电效率；汽耗率、热耗率。 4、已知汽轮机某级的理想焓降为84.3 kJ/kg，初始动能1.8 kJ/kg，反动度0.04， 喷嘴速度系数0.96，动叶速度系数0.96，圆周速度为171.8 m/s，喷嘴出口 角15°，动叶出口角1－3°，蒸汽流量G = 4.8 kg/s。求： 喷嘴出口相对速度？ 动叶出口相对速度？轮周功率？
作用在反动汽轮机上的轴向推力由3部分所组成： 1、作用在叶片上的轴向力； 2、作用在轮毂锥形面上的轴向力； 3、作用在转子阶梯上的轴向力。
7
三，轴 向 推 力 的 平 衡 方 法
平衡办法有：
1.采用平衡孔平衡轴向推力
在叶轮上开设平衡孔可以减少叶轮
两侧的压力差，从而可以减少作用在 叶轮上的轴向力。
2.设置平衡活塞
dmlbm ( p0 p2 ) FⅠ z
p p
若部分进汽级，应乘上部分进汽度e
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卢傅安 博士 西安交通大学 动力工程及工程热物理 研究院气动一室副主任 三级专家 主要从事气体动力学相关的分析研发工作。 邮箱：lufuan@ 电话： 25801991 18624085848
1 专业技术培训
转子轴向推力计算新思路
2013年10月17日星期四
专业技术培训 2
12 专业技术培训
转子轴向推力的几种平衡方法
Nuovo Pignone Holding S.P.A.的Baldassarre 申请的专利： EP1418341A3（2004）和US7004719B2（2006）
13 专业技术培训
转子轴向推力的几种平衡方法 三、叶轮的背面加筋。对于高压离心式压缩机，还可以考虑在叶轮 的背面加筋，该筋相当于一个半开式叶轮，在叶轮旋转时，它可以 大大减小轮盘带筋部分的压力，因此，合理选择筋的长度，可将叶 轮的部分轴向力平衡掉。这种方法在介质密度较大时，效果更为明 显。
p dr ) dA r
整理得：
dp 2 gas r C 2 2 dr
其中 C gas / 为核心旋转因子
26 专业技术培训
现有转子轴向推力的计算方法
我们已知叶轮出口盖侧压力Pf及密度ρf 时，可得
2 r 2 2 C2 1 Ps ( r ) Pf f r2 2 r2
16 专业技术培训
4. 转子轴向推力的研究现状
离心压缩机轴向推力问题主要涉及离心压缩机叶轮外侧间 隙内的流动问题。而叶轮外侧间隙内的流动问题则属于旋 转圆盘周围的流动问题。
17 专业技术培训
转子轴向推力的研究现状
1951年 Batcholor 1921年 Von Karman
1960年 Daily和Nece
22 专业技术培训
5. 现有转子轴向推力的计算方法
（1）叶轮进口气体对叶轮的作用力F1 。 （2）叶轮进出口气体轴向动量变化对 叶轮产生的作用力F2。 （3）轮盖外侧间隙气体对叶轮产生的 作用力F3。 （4）轮盘外侧间隙气体对叶轮产生的 作用力F4。
23 专业技术培训
现有转子轴向推力的计算方法
叶轮进口气体对叶轮的作用力P1 由于存在离心力的作用和级间的影响，叶轮进口处的静压P0 沿径向不是一个恒定值，此时，叶轮进口气体静压对叶轮产 生的轴向推力P1为
18 专业技术培训
转子轴向推力的研究现状
1921年，Von Karman采用相似变化的方法对静止流体中单个旋 转圆盘附近湍流边界层产生的力矩问题的研究。Von Karman对 该问题的研究采用的是理论近似的方法。 1951年，Batcholor将单个旋转圆盘问题扩展为研究两个旋转盘 之间的诱导流动问题。 1960年，Daily和Nece对封闭腔体内旋转圆盘周围间隙流场进行 了实验结果，他将间隙流动分为层流边界层分开型流动。层流 边界混合型流动、紊流边界层分开型流动、紊流边界混合型流 动四种类型。 1988年，Chew和Vaughan应用各向同性的混合长度模型预测了旋 转圆盘系统中的流动。 1991年，Morse提出了低 Re 数 紊流修正模型用于计算旋转腔体 和封闭间隙内没有过流的诱导流动问题。
5 专业技术培训
转子轴向推力产生的原因
转子轴向推力还包括平衡盘两侧压力差产生 的轴向推力以及非气动因素引起的轴向力, 如齿 式联轴器产生的轴向力等。转子的残余轴向推力 一般由轴向推力轴承来平衡。
6 专业技术培训
2. 转子轴向推力过大引起的危害
7 专业技术培训
转子轴向推力过大引起的危害
8 专业技术培训
现有计算方法中一般简化为
F1 Qmu1z
由于进口速度无法直接求得，该力经常被直接忽略。
25 专业技术培训
现有转子轴向推力的计算方法
轮盖外侧间隙气体对叶轮产生的作用力P3 由于轮盘外侧气体受摩擦力的作用，间隙中 的气体以 角速度旋转，对图中所示的微 流体单元，根据力的平衡，得
2 pdA gas rdAdr ( p
f 2
28 专业技术培训
现有转子轴向推力的计算方法
不考虑叶轮出口盘侧盖侧压力及密度的差别时，叶轮轴向推力
F F4 - F1 F2 F3
4 D14 Dm 2 2 F ( D D ) Pf ( D D ) Q u ( D D 1 0 m 1z j )P 2 4 32 2 D2 4
核心旋转因子
静压
40 专业技术培训
转子轴向推力计算的新思路
LH12 Ma=0.4 转速 5800 rpm 高效点
核心旋转因子
静压
41 专业技术培训
叶轮形式 介质种类
31 专业技术培训
转子轴向推力计算的新思路
32 专业技术培训
转子轴向推力计算的新思路
T3 Ma=0.9 转速 13036 rpm 高效点
有泄漏
无泄漏
静压
33 专业技术培训
转子轴向推力计算的新思路
T3 Ma=0.9 转速 13036 rpm 高效点
有泄漏
无泄漏
核心旋转因子
34 专业技术培训
1 2 2 2 2 F 4% ( P6 P0 ) D D D D ( ) ( m j ) 1 1 2 4
30 专业技术培训
6. 转子轴向推力计算的新思路
离心力
叶轮出口轮盘 轮盖压力差
泄露量向宽度 叶轮出口 安装角
19 专业技术培训
转子轴向推力的研究现状
1981年，黄钟岳认为离心叶轮外侧间隙内泄漏气体流动情况属 于紊流边界层不分开类型，并给出了泄漏气体沿整个间隙宽度 的速度分布，利用边界层动量积分方程求解而获得压力分布。 1998年开始，闻苏平等采用低Re数 紊流修正模型应用于离心压 缩机叶轮外侧间隙的流动模拟中，他们将叶轮外侧间隙内的流 动简化成下图的流动模型并研究了不同间隙比及不同泄露流量 下轮盘侧间隙内的压力沿径向的分布情况。他们认为在计算轴 向力的过程中，必须考虑离心叶轮外侧间隙内泄漏气体的流动， 同时要考虑泄漏气体流量的大小和流动方向、间隙轴向宽度、 旋转雷诺数等因素的影响。
将该压力分布对半径积分，即
F3
2 2
D2 / 2
D1 / 2
Ps (r )2 rdr
2 1
可得
F3
4
( D D ) Pf
2 2 2 1
f 2C 2
32
D24 D14 D (D D ) 2
2 2
27 专业技术培训
现有转子轴向推力的计算方法
气体通过叶轮做功而压力升高，此时，叶轮受到四个方面力的 作用： （1）叶轮进口气体对叶轮的作用力F1； （2）叶轮进出口气体轴向动量变化对叶轮产生的作用力F2； （3）轮盖外侧间隙气体对叶轮产生的作用力F3； （4）轮盘外侧间隙气体对叶轮产生的作用力F4。 一般来说，轮盘外侧间隙气体对叶轮产生的作用力大于其他三个部 分对叶轮产生的作用力。因而，叶轮一般受到和叶轮进口来流方向 相反的轴向力。
21 专业技术培训
转子轴向推力的研究现状
1999年，针对某CO2压缩机高压缸转子，西安交通大学的席光和 王尚锦根据该转子各级叶轮的实验曲线，详细计算分析了不同 转速、不同流量工况下高压缸转子气动轴向推力，揭示了轴向 推力的变化规律。两位学者根据计算结果，分开车和稳定生产 两个不同阶段，提出了防止轴向推力过大的控制指标和措施， 即高压缸叶轮转速小于某个临界值同时高压缸前后两级叶轮压 升之差大于某值。
假设核心旋转因子C=0.5
4 D2 D14 F3 ( D D ) Pf D (D D ) 4 128 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 1
f 2
类似的，可得轮盘外侧间隙气体对叶轮产生的作用力
4 4 D2 Dm F4 ( D D ) Pf D (D D ) 4 128 2 2 2 2 m 2 2 2 2 2 m
叶轮轴向推力产生的原因
速度分布
轮盖外侧 轮盘外侧
密封齿 35 专业技术培训
转子轴向推力计算的新思路
U3 Ma=0.9 转速 13036 rpm 高效点
核心旋转因子
静压
36 专业技术培训
转子轴向推力计算的新思路
V7 Ma=0.9 转速 13036 rpm 高效点
核心旋转因子
静压
37 专业技术培训
14 专业技术培训
转子轴向推力的几种平衡方法 四、轴向推力自平衡。对于多级高压离心式压缩机，还可以考虑下 图所示的轴向推力自平衡技术，采用该技术的离心压缩机可以不用 轴向推力轴承及级间密封。
Donald J.Holscher, US5358378(1994)
15 专业技术培训
转子轴向推力的几种平衡方法
F1
D1 / 2
Dj /2
P0 ( r ) 2 rdr
现有算法假设叶轮进口气流静压均匀分布，此时
F1
4
( D12 D 2 j )P 0
24 专业技术培训
现有转子轴向推力的计算方法
叶轮进出口气体轴向动量变化对叶轮产生的作用力P2 根据牛顿动量定理，
F2 Qm (u2 z u1z )
提 纲
1. 转子轴向推力产生的原因 2. 转子轴向推力过大引起的危害 3. 转子轴向推力的几种平衡方法 4. 转子轴向推力的研究现状 5. 现有转子轴向推力的计算方法 6. 转子轴向推力计算新思路 7. 结语
3 专业技术培训
1. 转子轴向推力产生的原因
4 专业技术培训
转子轴向推力产生的原因
叶轮轴向推力
转子磨 损
其它
10 专业技术培训
3. 转子轴向推力的几种平衡方法 一、叶轮对排（背靠背）。单级叶轮产生的轴向力，其方向 是指向叶轮入口的，如将多级叶轮采取对排，则入口方向相 反的叶轮，会产生相反的轴向力，可抵消大部分的推力，因 此，它是多级离心式压缩机最常用的轴向力平衡方法。