水泵在运转过程中为什么会产生轴向推力?轴向推力的危害是什么?
因吸排液口压力不等也使并非完全对称的叶轮两侧所受液体压力不等,从而产生了轴向力。叶轮两侧液体压力如果不计轴的截面积,也不考虑叶轮旋转对压力分布的影响,则作用在叶轮上的力为轮盘受的力和轮盖受的力的差值,转化为计算式就是出口压力和进口压力差值与叶轮轮盖的面积的乘积,因为出口压力始终大于进口压力,所以,当离心泵旋转起来就一定有了一个沿轴并指向入口的力作用在转子上。不平衡的轴向力会加重止推轴承的工作负荷,对轴承不利,同时轴向力使泵转子向吸入口窜动,造成振动并可能使叶轮口环摩擦使泵体损坏。对于多级离心泵来说,一般出口压力远大于入口压力,所以用平衡力来消除轴向力就显得尤其重要,如何消除轴向力呢?多级泵一般采用的是平衡盘和叶轮的对称安装,单级泵一般是在叶轮上开平衡孔,当然还有在叶轮轮盘上安装平衡叶片的方式来平衡轴向力虽然我们要求的是消除轴向力,但如果完全消除了也会造成转子在旋转中的不稳定,所以在设计的时候,会设计出的量让轴承来抵消,这就是为什么多级泵非驱动端轴承通常都是角接触轴承的原因,因为它可以用来承受很大的轴向力
轴向力相互抵消的意思,就是轴向力不作用在轴承上。如人字齿轮,同一根轴上受力相等的一对伞齿轮,同一根轴上受力相等、旋向相反的一对斜齿轮等,产生的轴向力通过轴互相抵消,轴承不受轴向力。
轴向力
轴向力(axial force)是指作用引起的结构或构件某一正截面上的反向拉力或压力,当反向拉力位于截面形心时,称轴心力。
简介
它可以与地球引力相抗衡,也就是说,它能使这个物体更加平稳。陀螺、自行车就是靠这个原理而运动的。当他向一个方向倾斜时,这种平衡将会被打破,所以就会产生一个像这个方向的力。倾斜的角度越大,这个力就会越大。德国纳粹在二战时研制的飞碟就是利用这个基本原理起飞和改变方向的。
轴向力举例
所说的轴向力是惯性力,物体在转动时由于存在角速度则会产生一个向心加速度,一般的物体在做转动时都存在一个瞬时轴,可以把这个物体看作是在绕瞬时轴作定轴转动,从而向心加速度指向瞬时轴。而惯性力的方向正好与向心加速度方向相反,这就是所说的轴向力。
一般惯性力的大小与物体的角速度,质量,形状,以及质心等等都有关系,并不是简单的就可以用一个公式解答的。一般质点在绕定轴旋转时,向心力F=m*w^2*r,m是质点的质量,w是旋转角速度,r是旋转半径。如果是刚体的定轴转动,产生惯性力,这属于静平衡和动平衡。
水泵轴向力的产生原因
水泵轴向力是伴随水泵转动时产生的,对于轴向力的产生原因,古往今来有很多学者对此进行了研究,以提高水泵安全可靠运行的能力。研究表明,水泵轴向力的产生原因分为以下几个方面:
(1)水泵叶轮前后液体压力不平衡。当水泵工作起来时,叶轮带动液体转动,在这个过程中,液体经过转动机械的叶轮前后,作用在叶轮吸入口与作用在叶轮背面的液体面积不相等。同时转动机械的叶轮吸入口部位是低压,背部是高压,这样由于叶轮前后的气压不同,会在叶轮的前轮盖和后轮盘之间形成压差,作用于前盖板与后盖板上的液体压力不能互相平衡,产生一个轴向的力。
(2)液体动量的轴向分量发生改变。通过液体从叶轮吸入口处流入,从叶轮出口处流出这个过程,在液体轴向力方向上的动量分量会发生变化,原因是作用在叶轮前后的液体,其速度的大小不仅发生改变,速度的方向也有很大变化。根据动量定理分析得出,液体经过叶轮的过程中,由于液体动量在轴向分量上的改变,在轴向方向产生一个冲力,也称动反力。
(3)不同的泵体,轴向力的产生原因也不同。立式泵内部转子的本身重量,在水泵运行过程中也会成为轴向力的一部分;卧式泵内部的转子重力则不会对水泵产生轴向力。
(1)水泵叶轮前后液体压力不平衡。当水泵工作起来时,叶轮带动液体转动,在这个过程中,液体经过转动机械的叶轮前后,作用在叶轮吸入口与作用在叶轮背面的液体面积不相等。
同时转动机械的叶轮吸入口部位是低压,背部是高压,这样由于叶轮前后的气压不同,会在叶轮的前轮盖和后轮盘之间形成压差,作用于前盖板与后盖板上的液体压力不能互相平衡,产生一个轴向的力。
(2)液体动量的轴向分量发生改变。通过液体从叶轮吸入口处流入,从叶轮出口处流出这个过程,在液体轴向力方向上的动量分量会发生变化,原因是作用在叶轮前后的液体,其速度的大小不仅发生改变,速度的方向也有很大变化。
(3)不同的泵体,轴向力的产生原因也不同。立式泵内部转子的本身重量,在水泵运行过程中也会成为轴向力的一部分;卧式泵内部的转子重力则不会对水泵产生轴向力。
扩展资料
离心泵在化工生产中应用最为广泛,这是由于其具有性能使用范围广(包括流量、压头及对介质性质的失迎性)、体积小、结构简单、操作容易、流量均匀、寿命长、购置费和操作费均较低等突出优点。
离心泵利用叶轮高速转动所产生的离心力来抽取液体或其他物料的,应用量大、面广,除了工业应用外,离心泵还广泛的应用于农业灌溉、市政供水、电站循环供水、城市污染处理等。
基本部件是高速旋转的叶轮和固定的蜗牛形泵壳。具有若干个(通常为4~12个)后弯叶片的叶轮紧固于泵轴上,并随泵轴由电机驱动作高速旋转。
叶轮是直接对泵内液体做功的部件,为离心泵的供能装置。泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接,吸入管路的底部装有单向底阀。泵壳侧旁的排出口与装有调节阀门的排出管路相连接。
参考资料来源:百度百科-轴向力
无密封自控自吸泵就是泵在启动前无需加引水或抽真空,启动后经短暂时间运转,依靠泵本身的作用,把水吸上来并正常运行的一种泵。
工作原理:自吸泵的主要水力元件叶轮和泵壳与一般离心泵相似,泵腔内增加了储液室和气水分离室。WFB型无密封自吸泵,无密封应该为副叶轮动力密封,又称为流体动力密封。它可以克服填料密封及机械密封的某些不足,可以确保无泄漏。
WFB型无密封自控自吸泵主要由泵体、工作叶轮(主叶轮)、副叶轮、泵轴、电机支架、电控阀、停车止回阀等装置组成。工作原理为气液混合式,在泵运转前,泵体内存在一定量的液体,泵启动后,由于工作叶轮的旋转作用。
使进液管内的空气与泵体内的液体充分混合,并被排到气液分离室,气液分离室内的空气从上部逸出,液体从下部返回叶轮进口,重新和进液管的剩余空气混合,不断循环,直到把进液管内的空气全部排尽,完成自吸。
副叶轮动力密封原理:副叶轮在工作叶轮上部,运行时和工作叶轮一起旋转,其作用是减低泵腔的压力,达到平衡轴向力和防止液体进入密封装置。副叶轮其实是依靠压力顶住工作叶轮出口处的高压液体向外泄漏,停机时副叶轮不起作用,所以应配备停机密封,防止泵腔水外流。
扩展资料:
因WFB型立式自吸泵的泵腔内水力损失比一般离心泵要大,所以配用功率相对较大,WFB无密封自控自吸泵的电控阀作为自吸泵的组成部分之一装在吸液口的进气管上,启泵时电控阀密闭泵体吸液管上的进气口,使自吸泵泵腔内形成真空,完成自吸全过程。
停泵时电控阀开启,空气从密闭口进入水泵液管内迅速隔离吸液管内共流的介质,确保泵腔的介质不随吸液管腔内的介质回落到吸液池中,以达到消除虹吸的目的,确保自吸泵二次自吸时正常自吸及运行,自吸泵停机后出口止回阀靠回水重力关闭,使泵腔内液体不会流出。