轴向力及其平衡
平衡轴向力的方法
平衡轴向力的方法平衡轴向力的方法背景介绍在物体的运动过程中，轴向力的平衡是非常重要的。
如果轴向力不平衡，将导致物体运动不稳定甚至出现危险。
因此，掌握平衡轴向力的方法是每位资深创作者必备的技能。
方法一：调整载荷分布1.观察物体的载荷分布情况，如果发现某个区域的载荷过大，可以采取以下方法进行调整：–转移载荷：将过重的载荷从一个区域转移到另一个区域，以实现平衡。
–重新分配载荷：将较轻的载荷移动到过重的区域，实现平衡。
2.通过合理设计物体的结构，实现载荷分布的平衡：–增加支撑点：在物体上增加支撑点，使得载荷分散到更多的支撑点上，实现平衡。
–使用支撑材料：在物体的关键区域使用更坚固的材料，增加支撑力，实现平衡。
方法二：调整运动速度1.调整转速：如果物体的轴向力不平衡是由于旋转速度过快或过慢导致的，可以采取以下方法进行调整：–减速：降低旋转速度，减小轴向力。
–加速：增加旋转速度，平衡轴向力。
2.调整运动方向：–改变物体运动的方向，使得轴向力得到平衡。
方法三：使用平衡器1.在物体上添加平衡器，例如平衡块，以实现轴向力的平衡。
2.使用电子平衡器进行实时监测，根据监测结果进行相应的调整，保持轴向力的平衡状态。
方法四：考虑空气动力学效应1.分析物体在运动过程中的空气动力学特性，了解空气对物体产生的阻力和轴向力。
2.根据分析结果，采取相应的措施，减小或者平衡空气对物体产生的轴向力。
方法五：实施质量调整1.增加或减小物体的质量，在合适的位置添加质量块，实现轴向力的平衡。
2.通过质量调整，改变物体的转动惯量，从而影响轴向力的平衡。
以上是一些针对平衡轴向力的方法，创作者可以根据实际需求选择合适的方法来实现轴向力的平衡。
通过合理应用这些方法，将能够提高物体的稳定性和安全性，为创作活动提供有力支持。
泵与阀门第12节轴向力及平衡措施
叶片数量调整
增加或减少叶片的数量，可以改变 叶轮流道内的流体动力学特性，进 一步影响轴向力的大小和分布。
扭曲叶片设计
采用扭曲叶片设计，能够更好地适 应流体在叶轮流道内的流动特性， 减小流动分离和涡流产生的可能性 ，从而降低轴向力。
轴向力补偿装置
推力轴承
在泵的轴端设置推力轴承，能够承受并平衡轴向力，保证泵的稳定运行。推力 轴承通常采用滑动轴承或滚动轴承结构，根据具体应用场景选择合适的类型。
液压平衡装置
采用液压平衡装置，通过引入高压油液来平衡轴向力，确保阀门在高压差下的 稳定工作。液压平衡装置具有响应快、平衡精度高等优点。
操作参数调整
流量调整
通过调整泵的流量，可以改变流体在叶轮流道内的速度和压 力分布，从而影响轴向力的大小。在实际操作中，可以根据 泵的性能曲线和运行需求，合理选择流量参数。
这些新型平衡技术的研发与应用，将 有助于提高泵与阀门在高压、高温、 高速等极端条件下的工作稳定性和寿 命。
数值模拟与实验验证在轴向力研究中的应用
高精度数值模拟：利用先进的CFD（计算流体动 力学）技术和FEM（有限元法）技术，进行高精 度的数值模拟，以更准确地预测和评估轴向力及 其平衡效果。
实验验证与数值模拟的结合：通过设计精巧的实 验，验证数值模拟结果的准确性和可靠性，为轴 向力平衡技术的研发提供有力支持。
轴向力对泵与阀门性能的影响
影响泵的效率
轴向力的存在会使得泵转子偏离设计位置，导致泵的效率下降。
影响阀门的密封性能
轴向力会使得阀芯与阀座之间的接触不均匀，从而影响阀门的密封 性能。
加速磨损
长期的轴向力作用会加速泵与阀门零部件的磨损，缩短使用寿命。
轴向力的分类及计算方法
轴向力径向力及其平衡
二.平衡孔或者平衡管
在叶轮后盖板上附设密封环，密封环所在直径 一般与前密封环相等，同时在后盖板下部开 孔，或设专用连通管与吸入侧连通。由于液 体流经密封环间隙的阻力损失，使密封下部的 液体的压力下降，从而减小作用在后盖板上 的轴向力。
F2
1 2
H p g(R2
Rm )2[Rm
2 3
(
R2
Rm )]
总的轴向力
A1 F1 F2
混流泵叶轮轴向力 的计算
当原动机带动叶轮旋转后，对液体 的作用既有离心力又有轴向推力， 是离心泵和轴流泵的综合，液体斜向流出叶轮。
A1 F3 F1 F2
F3 ( R220 R22h )gH p
F1 (R22h Rh2 )gH p
2 8g
Rh2 )
1 2
(
Rm2
Rh2 )g
2 8g
( Rm2
Rh2 )
( Rm2
Rh2 )g[H
p
3 8g
( R22
Rm2
2
Rh2
)]
半开式叶轮轴向力 的计算
作用于后盖板的轴向力(抛物体的重量) 为
F1
(R22
Rh2 )gH
p
1 2
(R22
Rh2
) gh
h
2 8g
(R22
Rh2
)
作用在前侧的轴向力(三角形压力体重量)为
(
Ae
Ah
)
1 2g
(ue 2
uh2 )g
上面的计算是基于叶片端部和壳体的间隙很小时，但间隙大时 液体转速应该为
离心泵轴向力产生原因及平衡方法
离心泵轴向力产生原因及平衡方法
离心泵轴向力是指泵转轴非对称运动时侧向受力产生的向力，主要有它的重力和压力及其流体动作、离心力及它所伴随的中间体及相关共振引起的振动负责。
离心泵的轴向力会引起机械设备的振动，受力部位的设计和动态特性容易导致系统发生故障，影响机械设备的安全运行。
要解决离心泵轴的力的问题，可以采取几种方法来平衡轴向力。
首先，应注重设备运行的稳定性和安全性，平衡轴向力的设计方法平衡前驱和滞后力已经成为离心泵轴向力平衡的主要方法。
使用特制的前驱和滞后比例和补偿调整环可以控制转子位移，使转子在设定点位置得到控制，这样可以最大限度地降低轴向力。
其次，采用改变泵头形状的方法平衡轴向力，不仅减小了轴向力，还提高了泵的效率。
再次，改变离心泵的安装方式和改变叶轮的支撑结构，也可以减小轴向力。
最后，应注意定期检查离心泵的中间体的物理和化学特性，防止出现可能引起振动的化学或物理性变化，同时增加阻尼器的频率也能减小轴向力产生的振动。
总之，要想有效地平衡离心泵轴向力，需要主要综合采取以上几种措施。
一方面，针对轴向力分析，检测设备的稳定性和安全性，利用特制的前驱和滞后力方法控制轴的位移；另一方面，要注重改变离心泵的安装方法和支撑形状，使泵头变化成矩形，以提高泵的效率。
还要定期检查离心泵中间体，并增加阻尼器的频率，控制泵轴的动态平衡。
离心泵叶轮轴向力及其平衡计算程序
轴向力径向力及平衡
第10讲：轴向力径向力及平衡10.1 轴向力产生的原因1. 泵在运转时，叶轮前后盖板压力不对称产生轴向力，其力的方向指向吸入口方向。
2. 动反力：液体从吸入口到排出口改变方向时作用在叶片上的力，该力指向叶轮后面。
3. 泵内叶轮进口压力与外部大气压不同在轴端和轴台阶上产生的轴向力。
4. 立式泵转子重量引起的轴向力，力的方向指下面。
5. 其它因素：泵腔内的径向流动影响压力分布；叶轮二侧密封环不同产生轴向力。
10.2 轴向力的计算10.2.1 叶轮前后盖板不对称产生的盖板力A 1假设盖板二侧腔的液体无泄漏流动，并以叶轮旋转角速度之半ω/2旋转，则任意半径R 处的压头h ‘为：h ‘＝（ω2/8g ）（R 22－R 2） R 2－叶轮外径半径假定叶轮进口轴面速度与出口轴面速度相等，V m1＝V m2， 进口圆周分速度V u1＝0叶轮出口势扬程H P =H T －（（g H T /u 2）2/2g ）= H T （1－（g H T //2u 22）叶轮后盖板任意半径处，作用的压头差为：h ＝H P －h ‘＝H P －（ω2/8g ）（R 22－R 2）将上式二侧乘以液体密度ρ和重力加速度g ，并从轮毂半径积分到密封环半径，则得盖泵轴向力A 1＝πρg(R m 2－R h 2)［H P －（ω2/8g ）（（R 22－（R m 2＋R h 2）/2））］ 10.2.2 动反力A 2A 2=ρQ t （V mo －V m3COO α） （N ）其中ρ－流体密度 （Kg/m 3） Q t －泵理论流量V mo V m3 －叶片进口稍前和出口稍后的轴面流速 α－叶轮出口轴面速度与轴线方向的夹角 10.2.3 总的轴向力：A= A 1－A 2 对多级泵：A ＝（i －1）（A C ）+ A S i －叶轮级数 A C －次级叶轮轴向力 A S －首级叶轮轴向力按上述方法计算得到的轴向力，通常比实际的要小15～20％。
轴向力径向力及其平衡 PPT
任意半径R 处的压头 h h h h (u 2 2 2 g )2(2 u 2 g )28 1 g(u 2 2u2)8 g 2(R 2 2R 2)
假设：vm1 vm2 vu1 0
H p p 2 g p 1 H t v 2 2 2 g v 2 H t (v m 2 2 v u 2 2 ) 2 g (v m 2 1 v u 2 1 )
ห้องสมุดไป่ตู้
混流泵叶轮轴向力 的计算 当原动机带动叶轮旋转后，对液体 的作用既有离心力又有轴向推力， 是离心泵和轴流泵的综合，液体斜向流出叶轮。
A1F3F1F2
F3(R220R22h)g H p
F1 (R22h Rh2)gHp 12(R22h Rh2)g8g2 (R22h Rh2)
2
(R 2 2hR h 2) g[H p1g 6(R 2 2hR h 2)]
( R m 2 R h 2 )g ( H p 8 g 2 R 2 2 8 g 2 R h 2 ) 1 2 ( R m 2 R h 2 )g 8 g 2 ( R m 2 R h 2 )
(R m 2R h 2) g[H p8g 3(R 2 2R m 2 2R h 2)]
半开式叶轮轴向力 的计算
三.双吸叶轮
使用双吸叶轮由于结构对称，能平衡轴向力。 但由于制造误差，或者两边密封环 磨损不同会存在一定的残余轴向力。
四.背叶片平衡轴向力
已知未加背叶片的时候轴向力大小为
A 1 g(R m 2R h 2)H [p8g 2(R 2 2R m 2 2R h 2)]
加背叶片后，背叶片强迫液体旋转，液体的旋转角度增加。后侧的压力 水头如曲线AGK所示，它和线AGF相差的曲线既为背叶片平衡的轴向力。
2gp ( H R m 2 2 R h 2 )2 2 8 g g 2 2 ( R m 2 2 R h 2 ) 2 8 g g 2 ( R m 4 4 R h 4 )
汽轮机原理-3-3多级汽轮机的轴向推力及平衡方法
d 2 ( pd
p2 )
其中， pd为叶轮前的压力。
d1
d2
4
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
3、作用在轴封凸肩上的轴向力 Fz3
Fz3
4
(d12
d22 )p
汽轮机某一级的轴向推力为：
F' z
Fz1 Fz 2
Fz 3
多级汽轮机总的轴向推力为各级轴向推力之和。即 ：
2. 转子设计成转鼓形式：适用于反动式汽轮机
反动式汽轮机，各级的反动度较大
动叶片两侧的压差很大
转子设计成转鼓形式， 减少每级叶轮上产生的轴向推力
px p0
Fz
7
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
3. 叶轮上开平衡孔 适用于冲动式汽轮机
平衡孔
在叶轮上开设平衡孔可以减少叶轮两侧的压力差，
一. 多级汽轮机的轴向推力
蒸汽通过汽轮机通流部分膨胀作功时，对叶片的作 用力由圆周分力和轴向分力所组成。其中，圆周分力推动 叶轮作功，而轴向分力则对转子产生一个轴向推力。
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
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。
汽轮机原理-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。
12
1）掌握多级汽轮机的热力特点及结构特点； 2）掌握多级汽轮机各项热力参数、结构参数沿通流部的不同变化规 律，能正确选择确定各相关参数； 3）掌握多级汽轮机轴封及其系统的结构、工作原理及设计计算； 4）掌握多级汽轮机进、排汽机构损失的形成机理及减小措施； 5）掌握多级汽轮机运行经济性和可靠性指标的评价及计算； 6）掌握多级汽轮机轴向推力的成因、计算及平衡措施。
常见的轴向推 力平衡办法
1.设置平衡活塞 2.转子设计成转鼓形式 3.叶轮上开平衡孔 4.汽缸对称布置法 5.推力轴承承担轴向推力
6
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
1. 平衡活塞法
在平衡活塞上装有齿形轴封，当蒸汽由活塞 的高压侧向低压侧流动时，压力由p0降为px 。 平衡活塞在压力差作用下，就产生了一个向 左的作用力 。 这个力刚好与 Fz 方向相反，起 到了平衡作用。
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
离心泵轴向力分析和平衡方法探讨 曹昆朋
离心泵轴向力分析和平衡方法探讨曹昆朋摘要：在离心泵工作的过程中，转子会受到一个轴向推力，其和轴心线相互平行。
如果该力得不到有效的控制，在其作用下转子可能会出现一种轴向窜动的情况，这时就会引发转动部件以及固定部件之间直接接触，当这种情况发生就会引发泵零部件非正常运行。
对离心泵的轴向力产生和平衡方法作了详细的叙述，希望可以起到一定的作用。
关键词：离心泵；轴向力分析；平衡方法前言：高速离心泵的轴向力平衡方法有平衡孔、平衡管、背叶片、平衡鼓及平衡盘等方式。
背叶片通过降低叶轮盘侧流体压力，从而来减少叶轮盘侧的方向指向进口的轴向力，但会增加轴功，致使效率降低，不是高速泵轴向力平衡的首选方法。
叶轮对称分布是多级高速泵较有效的轴向力平衡方法，但结构较复杂，因此也不是理想的轴向力平衡方法。
在本文中对平衡方法进行了相关的探讨。
1.离心泵工作原理及基本性能1.1工作原理离心泵起到主要作用的是叶轮，液体能量主要是依靠叶轮旋转来获得的，其减速液体动能在蜗壳中被收集起来，将液体所具有的动能转变成压力能，而起到压送液体的作用。
当离心泵内充满液体的情况下，叶轮旋转产生离心力，在离心力作用下叶道内部的液体借助于叶片的作用甩向外围流进泵壳，通过排出管排出；另外液体还会受到离心力的作用从中心高速向四周流动，于是叶轮的中心部位压力降低，形成真空状态，且低于大气压力；因此，液体在这个压力差的作用下，由吸液池进入泵内，使离心泵能连续不断地进而进行一系列液体的吸入和流出。
1.2离心泵基本性能（1）离心泵的特点是具有大流量，而且相对稳定，但是需要注意的是可能会随着扬程发生变化。
（2）扬程在这一原理中的主要作用就是决定了离心泵当中的叶轮外径，以及叶轮自身的转速大小。
（3）扬程不仅仅与叶轮的外径与转速有关系，还与轴功率与流量之间存在一种对应关系。
（4）离心泵的吸入高度通常比较小，在实际操作当中可能会出现汽蚀现象。
（5）具有很高的转速，而且如果相对流量比较低，那么就会降低效率，如果相对流量比较高，效率也就会提高。
轴向力径向力及其平衡
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汽车轮胎：在汽车行驶过程中，轮胎与地面接触产生的径向力使汽车得 以行驶平稳。
电梯：电梯的升降过程中，导轨对电梯的轴向力保证了电梯的运行稳定。
不平衡的径向力 会影响机器的性 能和寿命
轴向力不平衡：导致旋转轴弯曲或扭曲，影响旋转精度和机械效率 径向力不平衡：引起旋转轴振动，加速轴承磨损，降低机械寿命 产生原因：设计缺陷、制造误差、安装不当等 解决措施：优化设计、提高制造精度、精确安装等
轴向力在旋转机械中起到平衡作用， 防止设备发生轴向窜动。
径向力的作用点：沿着垂直 于轴线方向作用，通常作用 于物体与轴线相交的圆周上
轴向力方向：沿 着转子轴线方向
径向力方向：垂 直于转子轴线， 指向圆心
轴向力与径向力的平衡是指两种力在大小和方向上相互抵消，使物体保持稳定状态。
平衡的概念是物理学中一个重要的概念，它描述了物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动 的状态。
力。
径向力在旋转机械 中常常被提及，例 如在轴承、齿轮和 转子等旋转部件中， 径向力会导致轴承 磨损、齿轮振动和 转子失衡等问题。
在轴向力与径向 力的平衡问题中， 径向力的平衡通 常是通过轴承、 支撑和平衡装置
等来实现的。
径向力的计算方 法有多种，可以 根据具体问题选 择适合的方法进
行计算。
轴向力的作用点：沿着轴线 方向作用，通常作用于物体 的两端
自行车：自行车轮胎与地面接触产生的径向力使自行车能够稳定行驶， 而车架受到的轴向力保证了自行车的刚度和稳定性。
第二章多级汽轮机-第五节多级汽轮机的轴向推力及其平衡
第五节多级汽轮机的轴向推力及其平衡2. 5.1 轴向推力在轴流式汽轮机中，通常是高压蒸汽由一端进入，低压蒸汽由另一端流出，从整体看，蒸汽对汽轮机转子施加了一个由高压端指向低压端的轴向力，使汽轮机转子有向低压端移动的趋势，这个力就称为转子的轴向推力。
（一）冲动式汽轮机的轴向推力整个转子上的轴向推力主要是各级轴向推力的总合。
作用在冲动级上的轴向推力是由作用在动叶上的轴向推力、作用在叶轮面上的轴向推力以及作用在轴的凸肩上的轴向推力三部分组成。
1．作用在动叶上的轴向推力如图2.5.1所示作用在动叶上的轴向推力是由动叶前后的静压差和汽流在动叶中轴向分速度改变所生成的。
（2.5.1）在冲动级中，一般轴向分速度都不大，加之动叶进口的轴向通流面积和蒸汽比容的改变都不大，因此汽流流经动叶时的轴向分速度的改变一般都很小。
由汽流轴向分速度的改变和产生的轴向推力一般都可忽略不计。
引入压力反动度的概念，压力反动度定义为（2.5.2）于是（2.5.3）则作用在动叶上的轴向推力可写成（2.5.4）对于速度级，应计算在两列动叶上所受静压差产生的推力之和，若是部分进汽级，则应乘以部分进汽度e。
由于h-s图上同一压差的等压线距离越向下越大，因此各级压力反动度都小于该级比焓降反动度，用代替所算得的轴向推力偏大，偏于安全，故可认为作用在动叶上的轴向推力正比于。
2．作用在叶轮面上的轴向推力根据图2.5.1的符号，作用在叶轮面上的轴向推力可写成（2.5.5）如果叶轮两侧的轮毂直径相同，即则有（2.5.5a）定义叶轮反动度，则又有（2.5.5b）由式2.5.5b可见，叶轮面上的轴向推力正比于。
3．作用在轴的凸肩上轴向推力在汽轮机轴的轴封套和隔板轴封内轴上的凸肩等处，都会承受轴向推力。
一般情况下，可先算出凸肩上的受压面积和各面积上所受的压力，在算出总的向前与向后的推力之差值，就得净轴向推力，一般的数值很小。
作用在一个级上的轴向推力即为上述三部分推力之和，可写成（2.5.17）对于有n个级的转子，其总轴向推力为：（2.5.18）（二）、反动式汽轮机的轴向推力在反动式汽轮机中，作用在流通部分转子上的轴向推力由下列三部分组成：1）作用在叶片上的轴向推力；2）作用在轮鼓锥形面上的轴向推力；3）作用在转子阶梯上的轴向推力。
泵轴的轴向力平衡
泵轴的轴向力平衡一、引言泵轴是泵的重要组成部分，负责将电机的动力传递给泵的叶轮，使其转动。
在泵的运行过程中，泵轴所受的轴向力是一个重要的问题，它会影响泵的稳定性、工作效率和使用寿命。
本文将就泵轴的轴向力平衡进行探究。
二、泵轴的轴向力产生原因泵轴的轴向力产生主要有以下几个原因： 1. 叶轮不平衡：泵运行时，叶轮可能存在不平衡情况，导致泵轴承受轴向力。
2. 泵的进口和出口压力差：泵的进口和出口之间存在压力差，这会产生轴向力。
3. 流体介质的温度变化：流体介质的温度变化会引起泵轴的轴向热膨胀，从而产生轴向力。
4. 泵轴和轴承的磨损：泵轴和轴承的磨损也会导致轴向力的产生。
三、泵轴的轴向力平衡方法为了保证泵的稳定运行和延长泵的使用寿命，需要对泵轴的轴向力进行平衡处理。
以下是几种常见的泵轴的轴向力平衡方法：1. 叶轮调平通过对叶轮进行精确的动平衡处理，可以减小轴向力的产生。
叶轮调平可以采用动平衡机进行操作。
2. 轴向力调节装置安装轴向力调节装置，可以通过调节装置对轴向力进行控制和平衡。
常见的轴向力调节装置有液力轴向力平衡装置、弹簧轴向力平衡装置等。
3. 使用自平衡泵自平衡泵是一种能够自动平衡轴向力的泵型。
其设计采用了特殊的结构和工作原理，能够减小或抵消泵轴的轴向力。
四、泵轴的轴向力平衡设计思路在泵轴的轴向力平衡设计过程中，需要考虑以下几个因素：1. 泵的工作条件根据泵的工作条件，包括流量、扬程、介质温度等参数，确定泵轴的轴向力大小和平衡要求。
2. 泵轴和轴承的选择选择合适的泵轴和轴承，能够减小泵轴的轴向力。
需要考虑材料的强度、刚度以及耐磨性等因素。
3. 叶轮的调平对泵的叶轮进行精确的动平衡处理，能够减小泵轴的轴向力。
调平时需要考虑叶轮的结构和几何参数。
4. 轴向力调节装置的设计根据泵轴的轴向力大小和平衡要求，设计合适的轴向力调节装置，对轴向力进行控制和平衡。
五、结论泵轴的轴向力平衡是确保泵运行稳定和延长泵使用寿命的重要因素。
平衡轴向力的方法
平衡轴向力的方法
平衡轴向力的方法包括：
1. 使用力的平衡方程：在一个闭合系统内，可以通过应用力的平衡方程来计算平衡的轴向力。
这个方程通常是通过将所有作用于系统内物体的外部力相加，并设置为零来实现的。
2. 使用牛顿第三定律：牛顿第三定律告诉我们对于任何两个物体之间的相互作用，两个物体所受到的力相等且方向相反。
通过使用这一定律，可以计算出系统内各个物体之间的平衡轴向力。
3. 使用受力分析：通过对系统内各个物体受到的所有外部和内部力进行分析，可以计算出平衡的轴向力。
这种方法在物体之间相互作用复杂且存在多个相互作用力时特别有效。
4. 使用动力学方程：通过使用牛顿的第二定律和动量定理等动力学方程，可以通过计算加速度和质量来得到轴向力。
这些方法可以根据具体情况选择合适的方法来计算平衡的轴向力。
轴向力径向力及其平衡PPT课件
5．影响轴向力的其它因素。
.
2
一.产生盖板力 A1 的原因
离心泵工作时，由于叶轮两侧液体压力分 图1离心泵轴向力示意图 布不均匀，如图1所示，而产生一个与轴线 平行的轴向力，其方向指向叶轮入口。
.
3
计算过程
假设： 1.盖板两侧腔的液体无泄漏径 向流动 2.盖板两侧液体以叶轮旋转角
2gp ( H R m 2 2 R h 2 )2 2 8 g g 2 2 ( R m 2 2 R h 2 ) 2 8 g g 2 ( R m 4 4 R h 4 )
A 1 g(R m 2R h 2)H [p8g 2(R 2 2R m 2 2R h 2)]
按压力体体积来计算
A1 ＝圆柱体重量十抛物体重量
A3p(AhAs2)
P g H
H为单级扬程
.
10
四.影响轴向力的其它因素
1.叶轮前后盖板泵腔内的径向流
前泵腔总是存在着内向径向流，后泵 腔的惰况有所不同，一般无平衡孔的单 级泵则无径向流，有平衡孔时存在内向径向流，多级泵因级间泄漏而存 在外向的径向流。对不同的泵，按内向流压力减小，外向流压力增加来 分析对轴向力的影响。
一、推力轴承 对于轴向力不大的小型泵，采用推力轴承承受轴向力，通常是简单而经济 的方法。即使采用其它平衡装置，考虑到总有一定的残余轴向力，有时也 装设推力轴承。
.
12
二.平衡孔或者平衡管
在叶轮后盖板上附设密封环，密封环所在直径 一般与前密封环相等，同时在后盖板下部开 孔，或设专用连通管与吸入侧连通。由于液 体流经密封环间隙的阻力损失，使密封下部的 液体的压力下降，从而减小作用在后盖板上 的轴向力。
三.双吸叶轮
使用双吸叶轮由于结构对称，能平衡轴向力。 但由于制造误差，或者两边密封环 磨损不同会存在一定的残余轴向力。
轴向力径向力及其平衡
ab
R22
Re
2
)
ac
H
P
2
8g
( R2 2
R2
)
ab
HG
2
8g
( Re 2
R2
)
可以得bc……省略
将bc从轮毂Rh
积Re 分到 得到平衡方程
F1
Re Rh
bc
g
2R
dR
3 2
16 g
g
Re 2
Rh2
2
或
F1
3 8
(
Ae
Ah
)
1 2g
(ue 2
uh2 )g
上面的计算是基于叶片端部和壳体的间隙很小时，但间隙大时 液体转'速 (应1该t ) 为
Ht
(gHt u2 )2 2g
Hp
H t (1
gHt 2u22
)
叶轮后盖板任意半径处，作用的压头差为
h
H
p
h
H
p
2
8g
( R22
R2)
将上式两侧乘以液体密度和重力加速度 ，并从轮毂半径积分到密
封环直径，则得盖板轴向力
A1
Rm 2RdRhg
Rh
2 g
[ H Rm
Rh
p
2 8g
( R22
R 2 )]RdR
双吸泵从理论上讲无轴向力作用，由于上述原因，当两侧密封环 长度不同、磨损不同时，会产生指向泄漏大的一侧的附加轴向力
第二节 轴向力的平衡
危害:如果不设法消除或平衡作用在叶轮上(传到轴上)的轴向力，此 将拉动转子轴向串动，与固定零件接触，造成泵零件的损坏以至不
一、推力轴承 对于轴向力不大的小型泵，采用推力轴承承受轴向力，通常是简单 的方法。即使采用其它平衡装置，考虑到总有一定的残余轴向力， 装设推力轴承。
轴向力径向力及其平衡ppt课件
四.背叶片平衡轴向力
已知未加背叶片的时候轴向力大小为
A1
g ( Rm2
Rh2 )[ H
p
2
8g
( R22
Rm2
2
Rh2
)]
加背叶片后，背叶片强迫液体旋转，液体的旋转角度增加。后侧的压力 水头如曲线AGK所示，它和线AGF相差的曲线既为背叶片平衡的轴向力。
计算方法：（设液体以 旋转）
bc = ac- ab
任意半径R 处的压头 h
h h h
(u2 )2 2 2g
(u)2 2
2g
1 8g
(u
2 2
u2) 2 8g
(R22
R2)
假设：vm1 vm2 vu1 0
Hp
p2 p1 g
Ht
v22 v2 2g
Ht
(vm2 2
vu22 ) (vm21 vu21 ) 2g
Ht
vu22 2g
R 2 )]RdR
2 gH
p
( Rm2
2
Rh2
)
2 2gR22 8g
( Rm2
2
Rh2
)
2g 2 8g
( Rm4
4
Rh4
)
A1
g(Rm2
Rh2 )[ H p
2 8g
( R22
Rm2
2
Rh2
)]
按压力体体积来计算
A1 ＝圆柱体重量十抛物体重量
( Rm2
Rh2 ) g(H p
2 8g
R22
R1h )2 (R1h
2 3
(R2h
R1h ))
8
二.动反力 A2 的计算
动反力;液体通常沿轴向进入叶轮，受到叶 轮作用力沿径向或斜向流出。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
第七章轴向力径向力及其平衡
第七章轴向⼒径向⼒及其平衡图7—1 轴向⼒计算原理图第七章轴向⼒径向⼒及其平衡第⼀节产⽣轴向⼒的原因及计算⽅法泵在运转中，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，⽤1A 表⽰；2．动反⼒，此⼒指向叶轮后⾯，⽤2A 表⽰；3．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，⽤3A 表⽰；4．转⼦重量引起的轴向⼒，与转⼦的布置⽅式有关，⽤4A 表⽰；5．影响轴向⼒的其它因素。
下⾯分别计算各轴向⼒。
⼀. 盖板⼒1A 的计算(图17—1)由图可知，叶轮前后盖板不对称，前盖板在吸⼊眼部分没有盖板。
另⼀⽅⾯，叶轮前后盖板象轮盘⼀样带动前后腔内的液体旋转，盖板侧腔内的液体压⼒按抛物线规律分布。
作⽤在后盖板上的压⼒，除⼝环以上部分与前盖板对称作⽤的压⼒相抵消外，⼝环下部减去吸⼊压⼒1P 所余压⼒，产⽣的轴向⼒，⽅向指向叶轮⼊⼝，此⼒即是1A 。
假设盖板两侧腔的液体⽆泄漏流动，并以叶轮旋转⾓速度之半2ω旋转，则任意半径R 处的压头h '为(推导见⼗⼋章))R R (g)u u (g g )u (g )u (h h h 22222222228812222-=-=-='''-''='ω（7—1）叶轮出⼝势扬程，当假定21m m v v =，01=u v 时，为 g)v v ()v v (H g v v H g p p H u m u m t t p 222121222222212+-+-=--=-=ρ g)u gH (H g v H t u t 2222122-=-= 即 )u gH (H H t t p 2221-= （7—2）叶轮后盖板任意半径处，作⽤的压头差为)R R (g H h H h p p 22228--='-=ω将上式两侧乘以液体密度ρ和重⼒加速度g ，并从轮毂半径积分到密封环直径，则得盖板轴向⼒1A--==m h m h R R p R R RdR )]R R (gH [g g RdRh A 22221822ωπρρπ )R R (g g )R R (g gR )R R (gH h m h m h m p 482282224422222222-+---=ωπρπρωπρ即 )]R R R (g H )[R R (g A h m p h m 2822222221+---=ωπρ（7—3）这部分轴向⼒也可很⽅便地按压⼒体体积来计算。
离心泵轴向力平衡方法全解
离心泵轴向力平衡方法全解 1 / 4
离心泵轴向力平衡方法汇总
如果不设法消除或平衡作用在叶轮上（传到轴上）的轴向力，此轴向力将拉动转子轴向串动，与固定零件接触，将造成泵零件的损坏以致不能工作。
一般常
用以下7种方法来平衡泵的轴向力。
1. 推力轴承
对于轴向力不大的小型泵，采用推力轴承承受轴向力，通常是简单而经济的方法。
即使采用其他平衡装置，考虑到总有一定的残余轴向力，有时也装设推力轴承。
2. 平衡孔或平衡管
在叶轮后盖板上附设密封环，密封环所在直径一般与前密封
环相等，同时在后盖板下部开孔，或设专用连通管与吸入侧连通。
由于液体流经密封环间隙的阻力损失，使密封下部的液体的压力下降，从而减小作用在后盖板上的轴向力。
减小轴向力的程度取决于孔的数量和孔径的大小。
在这种
情况下，仍有10~15%的不平衡轴向力。
要完全平衡轴向力必须
进一步增大密封环所在直径，需要指出的是密封环和平衡孔是相辅相成的，只设密封环无平衡孔不能平衡轴向力；只设平衡孔不设密封环，其结果是泄漏量很大，平衡轴向力的程度甚微。
采用这种平衡方法可以减小轴封的压力，其缺点是容积损失增加（平衡孔的泄漏量一般为设计流量的2~5%）。
另外，经平衡孔的泄漏流与进入叶轮的主液流相冲击，破坏了正常的流动状态，会使泵的抗汽蚀性能下降。
为此，有的泵体上开孔，通过管线与吸入管连通，但结构变得复杂。
采用上述平衡方法，轴向力是不能达到完全平衡的，剩余轴向力需由泵的轴承来承受。
用平衡孔平衡轴向力的结构使用较广，不仅单级离心泵上使用，而且多级离心泵上也使用。
1-1推力轴承 1-1平稳孔
2-2平衡管。
轴向力与平衡
李继宗 主讲
轴向力与平衡
❖什么是轴向力 ❖轴向力的产生 ❖轴向力危害 ❖轴向力的平衡 ❖平衡盘工作原理
什么是轴向力
❖泵在工作过程中由叶轮高速旋转将 液体推出泵体外，与此同时产生了 一个与液体流动方向相反的力，这 个力就叫轴向推力，简称轴向力， 它能使转子发生轴向位移
轴向力的危害
1、不平衡的轴向力可加重止推轴承 负荷，使轴承温度升高，加快损坏
平衡盘工作原理
❖平衡盘能自动平衡轴向力，是因为 平衡盘两个间隙（径向间隙和轴向 间隙）相辅相成的结果。平衡盘是 靠泄漏产生压差来变化平衡力的， 没有泄漏就不能达到轴向力的完全 平衡。平衡盘的工作过程是一个运 动平衡的过程。
平衡盘
工作原理是：从末级叶轮出来的带有压力 的液体，经平衡板与平衡盘间的径向间 隙流入平衡盘与平衡板间的水室中，使 水室处于高压状态。平衡盘后有平衡管 与泵的入口相连，其压力近似为泵的入 口压力。这样平衡盘两侧压力不相等， 就产生了向后的轴向平衡力。轴向平衡 力的大小随轴向位移的变化、调整平衡 盘与平衡板间的轴向间隙(即改变平衡盘 与平衡板间水室压力)而变化，从而达到 平衡的目的。
谢谢聆听！
❖1、什么是轴向力？ ❖2、轴向力有什么危害？ ❖3、平衡轴向力的方法有哪几种？
对应我们装置的哪些设备？
❖ 当叶轮上的推力大于平衡力时，转子就向前 移，使间隙b0减小，减少了泄漏量，而压力 P′则增高，由于惯性，运动着的转子不会立 即停止在平衡位置上，还要继续移动，轴向 间隙b0还会继续变化，此时平衡力超过轴向 力，所以又使转子向相反方向即向后移动， 即又开始了一个新的平衡循环。这样多次反 复动作，一次比一次移动的少，最后可稳定 下来，使转子停留在新的平衡位置上。当泵 的工况发生变化时，轴向力也就会又如上所 述重新调节。
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6.另一种平衡装置 它是把一对动、静摩擦副装在末级叶轮之后，端 面摩擦副前是末级叶轮出口的高压液体,端面摩擦副 之后与某一低压级连通,由此密封端面把高压液体与 低压区隔开。作用于末级叶轮进口处的高压（等于n 一1级泵的压力)和作用于末级叶轮后面的低压(如等 于大气压力)之差,构成指向叶轮后方的总压力,用来平 衡作用在各级叶轮上指向叶轮前方的总平衡力。
4.平衡鼓
平衡鼓是个圆柱体，装在末级叶轮之后，转子一 起旋转。平衡鼓外圆表面与泵体间形成径向间隙 。平衡鼓前面是末级叶轮的后泵腔，后面是与吸 入口相连通的平衡室。这样作 用 在平衡鼓上的压差，形成指 向背向吸入口的平衡力，该力 用于平衡作用在转子上的轴 向力。
5.双吸叶轮或叶轮对称布置
单级离心泵可以将叶轮做成双吸叶轮，对于多级泵， 可以将其叶轮半数对半数，面对面或背靠背按一定次 序排列起来，可以使轴向力相互平衡，这种方法主要 用于蜗壳式多级泵。 节段式泵对称布置可以平衡轴向力，但级间泄漏增加。
离心泵轴向力平衡
班级： 体（卓越）1102
目录
1.产生轴向力的原因 2.轴向力的平衡
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。轴向力产生原因可分为以下几类： 1.叶轮前后盖板不对称压力产生的轴向力，这是所 有轴向力中最重要的一个因素。又由于叶轮盖板的形 状是不规则的，所以其轴向力大小比较复杂，此力指 向压力小的盖板方向，用F1表示； 2.液体流过叶轮由于方向改变产生的冲力（动反力） ，此力指向叶轮后面，用F2表示； 3.轴台、轴端等结构因素引起的轴向力，用F3表示； 4 .转子重量产生的轴向力，其方向与转子的布置方 式有关，用F4表示； 5.其他；
缺点：1.不能完全平衡轴向力； 2. 容积损失增加； 3.经平衡孔的泄漏流与进入叶轮的主液流相冲 击，破坏了正常的流动状态，会使泵的抗汽蚀性 能下 降。
2. 用背副叶片方法平衡轴向力。
在叶轮后盖板上几个径向肋筋———背副叶片 。当叶轮旋转时由于背叶片的作用使作用 与叶轮后盖板上的液体压力值下降从而使 作用于叶轮上的轴向力的到部分平衡。
轴向力平衡方法
在大多数情况下泵内的轴向力值是比较大。因此 必须设法平衡或消除作用在叶轮上的轴向力否则 它将使转子串动甚至与固定零件接触造成零部件 损坏。
1.用平衡孔或平衡管方法平衡轴向力。
在叶轮后盖板上附设密封环，密封环所在直径一般 与前密封环相等，同时在后盖板下部开孔。 平衡孔可以以减少轴封的压 力，结构简单，加工方便；
参考文献：
1.关醒凡.现代泵的理论与设计.北京:宇航出 版社,2001. 2.路春英.离心泵轴向力的产生与平衡.甘肃 科技，2002. 3.查森.叶片泵原理及水力设计.北京机械工 业出版社.1987. 4.关醒凡.新型多级离心泵轴向力平衡装置 试验研究.机械工程学报,1996. 5.郑建华等.多级离心泵的轴向力研究.水泵 技术,1999.
3.用平衡盘方法平衡轴向力。
平衡盘平衡轴向力多用于多级节段式水泵装在末级 叶轮之后随转子一起旋转。 优点：平衡盘可以自动平衡轴向 力，平衡效果好，可以完全平衡轴 向力，减少磨损，因而被广泛使用。 缺点：泵在启动时，末级叶轮 出口处压强尚未达到正常值，平衡
盘平衡力严重不足，泵轴向泵吸入口窜动，需配有 推力轴承。