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中開式離心泵徑向力及其平衡計(jì)算

中開式離心泵徑向力及其平衡計(jì)算
發(fā)布時(shí)間:2021/03/11 作者:中聯(lián)泵業(yè) 點(diǎn)擊次數(shù):169次

 1、中開式離心泵徑向力的產(chǎn)生

  采用蝸形壓出室的中開式離心泵在最優(yōu)工況時(shí),蝸室各斷面中的壓力是均勻的。泵流量小于最優(yōu)工況流量時(shí),蝸室中的液體流速減慢,葉輪出口液體的絕對速度,由出口速度三角形可看出,大于最優(yōu)工況時(shí)的絕對速度,也大于蝸室中的速度,從葉輪中流出的液體不斷撞擊蝸室中的液體,使蝸室中的液體接受到能量,蝸室中的液體壓力自隔舌開始向擴(kuò)散管進(jìn)口不斷增加,如圖2—42(a)所示;

中開泵

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  泵的流量大于最優(yōu)工況流量時(shí),與上述情況相反,從葉輪中流出的液體的絕對速度小于最優(yōu)工況時(shí)的絕對速度,也小于蝸室中的液體流速,兩種液體在蝸室中撞擊的結(jié)果,蝸室中液體要不斷付出能量,以增大從葉輪中流出的液體的速度,這樣,蝸室中的液體壓力自隔舌至擴(kuò)散管進(jìn)口是逐漸降低的,如圖2—42(b)所示。

中開式離心泵徑向力的產(chǎn)生

  由于蝸室各端面中的壓力不相等,在葉輪上就產(chǎn)生一個(gè)徑向力。

  因?yàn)槿~輪周圍液體壓力分布不均勻,破壞了葉輪中液體的軸對稱流動,壓力大的部位的液體自葉輪流出的較少,壓力小的地方自葉輪中流出的較多。沿葉輪圓周流出的液體多少不一,作用于葉輪圓周上的液體反作用力也不一樣,這又產(chǎn)生一個(gè)徑向力。

  作用于葉輪上的徑向力就是上述兩個(gè)徑向力的向量和。

  在分段式多級離心泵中,當(dāng)泵的工況離開最優(yōu)工況時(shí),如果葉輪偏心,有一個(gè)徑向力作用于葉輪上,此力的大小決定于泵的工況。并隨著偏心度的增加而增大。

  圖2—42蝸殼中徑向力分布當(dāng)流量很小時(shí),徑向力則變化不定,并以遠(yuǎn)低于泵轉(zhuǎn)速的頻率旋轉(zhuǎn),從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的振動。

  實(shí)踐證明,對于相同工況下的蝸殼泵,轉(zhuǎn)子偏離蝸形體基圓中心和沒有偏離中心相比,徑向力也有明顯的變化。這種變化取決于偏心度的大小和方向。

  2、 蝸殼式中開式離心泵徑向力的計(jì)算

  壓出室是蝸形體的泵,在偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)徑向力按下式計(jì)算:

蝸殼式雙吸中開泵徑向力的計(jì)算

  其中,K—徑向力系數(shù),可由下式求得:

蝸殼式雙吸中開泵徑向力的計(jì)算公式

  當(dāng)泵在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí)。按上式求出徑向力系數(shù)等于零,零流量時(shí)徑向力系數(shù)最大,即K=0.36。系數(shù)K的大小還和泵的型式有關(guān),在某些情況下,實(shí)際的K值比按上式求出的更大,零流量時(shí)K可能達(dá)到06。

  3、徑向力的危害

  徑向力和葉輪的出口直徑、葉輪出口寬度成正比,它的影響將隨著泵尺寸的增大而增大。

  當(dāng)徑向力使軸產(chǎn)生較大的撓度時(shí),將引起密封環(huán)和軸套的迅速磨損。

  同時(shí)對于旋轉(zhuǎn)著的軸,徑向力是交變載荷,較大的徑向力會使軸因疲勞向損壞。

  所以,徑向力的平衡是十分重要的,對于尺寸較大、揚(yáng)程較高的高能泵尤其如此。

  4、單級蝸殼雙吸中開泵徑向力的平衡

  單級蝸殼泵的徑向力平衡,可以采用雙蝸殼或加一導(dǎo)葉來實(shí)現(xiàn),如圖2—43(a)和圖2—43(b)所示。

單級蝸殼雙吸中開泵徑向力的平衡

  在雙蝸殼中,每—蝸室雖沒有消除徑向力,但兩個(gè)蝸室相隔180。對稱布置,作用于葉輪上的徑向力是相互平衡的。

  如用導(dǎo)葉,雖能平衡徑向力,但泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化了。

  5、中開式多級泵徑向力的平衡

  蝸殼式多級泵(即中開式多級泵)徑向力的平衡,采用倒置蝸形壓出室的方法,即在每相鄰的兩級中把各自的蝸形壓出室布置成相差180°,如圖2—44所示。

中開式多級泵徑向力的平衡

中開式多級泵徑向力的平衡結(jié)構(gòu)圖

  這樣,作用于相鄰兩級葉輪上的徑向力就相差180°,互相抵消。

  因?yàn)檫@兩個(gè)力不在垂直于軸線的同—平面內(nèi),故又組成一個(gè)力偶,其力臂等于兩葉輪間的距離。此力偶需由另外兩級葉輪的徑向力所組成的力偶來平衡,或由軸承支反力組成的力偶來平衡。

  這種徑向力的平衡方式適用于級數(shù)為偶數(shù)、葉輪為單吸式的中開式多級泵。對于級數(shù)為奇數(shù),第一級葉輪是雙吸式的中開式多級泵,徑向力平衡的方法是,第一級蝸殼做成雙蝸殼的,以后各級每對蝸室彼此錯(cuò)開180°。

  對于尺寸較大的中開式多級泵,徑向力的平衡也可考慮全部用雙蝸殼的方法,如圖2—45所示。

  對于分段式多級離心泵,須盡量減小葉輪對導(dǎo)葉的偏心度, 以減小徑向力。

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