消防水泵产生轴向力都是什么原因，以及消防水泵轴向力的平衡方法

2020/02/02

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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，此力指向叶轮吸人口方向，用T1表示;

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，用T3表示;

3)转子重量引起的轴向力，与转子的布置方式有关，用T4表示;

4)影响轴向力的其他因素;

5）动反力，此力指向叶轮后面，用T2表示。

盖板力T1的计算

（1）闭式离心叶轮轴向力T1的计算(图19-1)

由图19-1可知，叶轮前、后盖板不对称，前盖板在吸人眼前部分没有盖板。另一方面，叶轮前、后盖板像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P1所余压力，产生的轴向力，方向指向叶轮入口，此力即是T1。

水泵产生轴向力的原因及计算方法

图19-1 轴向力计算原理图

   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w/2旋转.则任意半径R处的压头h为

水泵产生轴向力的原因及计算方法

即叶轮后盖板任意半径处，作用的压头差为

水泵产生轴向力的原因及计算方

将上式两侧乘以液体密度P和重力加速度g并从轮毅直径积分到密封环直径，则得盖板轴向力T1为 水泵产生轴向力的原因及

这部分轴向力也可很方便地按压力体体积来计算。图19一1右侧影线部分的压力体体积的重量，在数值上等于轴向力。这部分压力体的体积，可划分成圆柱体和抛物体两部分，而抛物体体积等于同底等高圆柱休体积之半，即

T1=圆柱体重量+抛物体承量

水泵产生轴向力的原因及计算方法

轴向力的平衡方法

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。造成泵零件的损坏以至不能工作。可以采用下述方法平衡泵的轴向力。

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，考虑到总有定的残余轴向力，有时也应装设推力轴承。

(2)平衡孔或平衡管

如图19--9所示，在叶轮后盖板上附设密封环，密封环所在直往一般，与前密封环相等，为了平衡更多的轴向力，密封环所在直径也可以人于前密封环直径，同时在后盖板下部开孔，或设专用连通管与吸人侧连通。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密封环所在直径、密封环间隙、平衡孔的数一鼠和孔径的大小。通常取平衡孔的总面积等

于5~8倍密封环间隙的面积。值得说明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。采用这种平衡方式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%一3%)另外，经平衡孔的泄漏流与进人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，有的泵在泵体上开孔，通过管线吸人管连通，但结构变得复杂。

非额定流量下，叶轮入口的流动状态发生变化。小流量状态下，由于预旋的影响I叶轮进口中心部分的压力低于外周的压力，经平衡孔的泄漏增加，尽管泵扬程增加，泵密封环下腔的压力还是很低的，因而轴向力进一步减小大流量时，由于泵扬程下降，轴!句力也变小，平衡孔泄漏量和平衡程度的计算，