消防水泵產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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產生軸向力的原因及計算方法

泵在運轉中，轉子上作用著軸向力，該力將拉動轉子軸向移動。因此，必須設法消除或平衡此軸向力，方能使泵正常工作。泵轉子上作用的軸向力，由下列各分力組成。

1）葉輪前、后蓋板不對稱產生的軸向力，此力指向葉輪吸人口方向，用T1表示;

2)軸臺、軸端等結構因素引起的軸向力，其方向視具體情況而定，用T3表示;

3)轉子重量引起的軸向力，與轉子的布置方式有關，用T4表示;

4)影響軸向力的其他因素;

5）動反力，此力指向葉輪后面，用T2表示。

蓋板力T1的計算

（1）閉式離心葉輪軸向力T1的計算(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前后腔內的液體旋轉，蓋板側腔內的液體壓力按物線規律分布。 作用在后蓋板上的壓力，除口環以上部分與前蓋板對稱作用的壓力相抵消外，口環下部減去吸入壓力P1所余壓力，產生的軸向力，方向指向葉輪入口，此力即是T1。

水泵產生軸向力的原因及計算方法

圖19-1 軸向力計算原理圖

   假設蓋板兩側腔的液體無泄漏流動，并以葉輪旋轉角速度之w/2旋轉.則任意半徑R處的壓頭h為

水泵產生軸向力的原因及計算方法

即葉輪后蓋板任意半徑處，作用的壓頭差為

水泵產生軸向力的原因及計算方

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

這部分軸向力也可很方便地按壓力體體積來計算。圖19一1右側影線部分的壓力體體積的重量，在數值上等于軸向力。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

水泵產生軸向力的原因及計算方法

軸向力的平衡方法

如果不設法消除或平衡作用在葉輪上(傳到軸上)的軸向力，此軸向力將拉動轉子軸向串動，與固定零件接觸。造成泵零件的損壞以至不能工作。可以采用下述方法平衡泵的軸向力。

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，通常是簡單而經濟的方法。即使采用其他平衡裝置，考慮到總有定的殘余軸向力，有時也應裝設推力軸承。

(2)平衡孔或平衡管

如圖19--9所示，在葉輪后蓋板上附設密封環，密封環所在直往一般，與前密封環相等，為了平衡更多的軸向力，密封環所在直徑也可以人于前密封環直徑，同時在后蓋板下部開孔，或設專用連通管與吸人側連通。由于液體流經密封環間隙的阻力損失，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所在直徑、密封環間隙、平衡孔的數一鼠和孔徑的大小。通常取平衡孔的總面積等

于5~8倍密封環間隙的面積。值得說明的是密封環和平衡孔是相輔相成的，只設密封環無平衡孔不能平衡軸向力，只設平衡孔不設密封環，其結果是泄漏量很大，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，其缺點是容積損失增加(平衡孔的泄漏量一般為設計流量的2%一3%)另外，經平衡孔的泄漏流與進人葉輪的主液流相沖擊，破壞了正常的流動狀態，會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，但結構變得復雜。

非額定流量下，葉輪入口的流動狀態發生變化。小流量狀態下，由于預旋的影響I葉輪進口中心部分的壓力低于外周的壓力，經平衡孔的泄漏增加，盡管泵揚程增加，泵密封環下腔的壓力還是很低的，因而軸向力進一步減小大流量時，由于泵揚程下降，軸!句力也變小，平衡孔泄漏量和平衡程度的計算，