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
第一节 产生轴向力的原因及其计算方法
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 A1表示；
2．叶轮推动液体运动产生的动反力，此力指向叶轮
后面，用 A2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 A3表示；
4．转子重量引起的轴向力，与转子的布置方
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 的三.轴双向吸力叶。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
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 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
计算方法：（设液体以 旋转）
bc
HG
=
HP
ac-2
( 8g
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
头
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
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，
A1 F3 F1 F2
是离心泵和轴流泵的综合，液体斜向流出叶轮
F3 ( R220 R22h )gH p
F1 (R22h Rh2 )gH p
1.悬臂式叶轮轴头吸入压力和大气压力不同
引起的轴向力
A3
d
2 h
4
( p1
pa )
2.对称布置叶轮由于轴细部结构不同引起 的轴向力
A3 p( Ah As2 )
P gH
H为单级扬程
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 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 分析对轴向力的影响。 2.叶轮两侧密封环不同
式有关，用 A4表示；
5．影响轴向力的其它因素。
一.产生盖板A力1 的原因
离心泵工作时，由于叶轮两侧液体压力分 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。
图1离心泵轴向力示意图
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 速度之半 2 旋转
1 2
( R22h
Rh2 )g
2 8g
( R22h
Rh2 )
(
R22h
Rh2
) g [
H
p
2
16 g
(
R22h
Rh2
)]
F2 (R220 Rm2 )gH p
1 2
( R220
Rm2 )g
2 8g
( R220
Rm2 )
(
R220
Rm2
)g[ H
p
2
16 g
(
R220
Rm2
)]
半开式混流泵叶轮的轴向力
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
A1 F3 F1 F2
F3 ( R220 R22h )gH p
F1 (R22h Rh2 )gH p
1 2
( R22h
Rh2 )g
2 8g
( R22h
Rh2 )
(
R22h
Rh2
)g[ H
p
2
16 g
(
R22h
Rh2
)]
F2
1 2
H P g(R2h
R1h )2 (R1h
2 3
(R2h
R1h ))
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 力由，动该量力定即理为得动反力
A2 Q1 (vm0 vm3 cos )
对于一般离心泵，可按下式估算轴向力
A kgH1 (Rm2 Rh2 )i
三.轮毂轴端等结构引起的轴A3向力 的计算