给水泵为什么产生轴向推力

卧式单级单吸悬臂式离心泵的轴向力主要来自于介质的吸入压力，也就是叶轮旋转产生吸入力，而叶轮背部形成负压，介质就会给叶轮一个压力，所以一般在叶轮的轮毂上开上几个孔，来进行平衡。但是还是不会完全平衡掉，所以剩余的一部分轴向力就会有止推轴承来承受。

单级单吸离心泵的轴向力的方向是出水口（相对高压）向进水口（相对低压）的方向。如上图水泵转起来是往叶轮（向下）方向走。

因为上图水泵右侧为进水口，左侧为出水口，明显进水口是在底下的，进水口压力低，轴向力方向应该向下，所以此水泵机组设计安装时必须考虑轴向力，解决办法一般都是安装向心推力轴承和叶轮做平衡孔。

给水泵一般为多级式离心泵，其每级叶轮两边都有相当大的压差，这是产生轴向推力的主要原因。由于给水泵出口压力很高，所以轴向推力很大。为平衡这些轴向推力多采用加装平衡盘及推力轴承的一次法。

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对于单级泵轴向力的平衡一般有以下几种形式：

1、开平衡孔

在泵的后盖板靠近轮毂处钻几个孔，并在后盖板上增加一个密封圈，密封圈的外径与叶轮吸入口外径相等。泵工作时，后盖板密封圈内的液体与吸入口相通，其压力与吸入口压力相近。密封圈外后盖板面积与吸入口外前盖板的面积相等，因而派出液体的压力在前、后盖板上的总作用力基本相等，少部分未被平衡的轴向力由轴承承受。一般情况下，开平衡孔平衡轴向力的效果较好。其特点是：泄漏较多，经过平衡孔的液体又干扰了叶轮入口液体的正常流动，使离心泵的效率降低2-5%左右，只适用于小型单级离心泵。

2、采用平衡管

这种方法与开平衡孔的方法基本相同，在叶轮后盖板上与吸入口对应处设置口环，利用平衡管将此密封空间内的液体引入到泵入口处，使这部分液压与入口压力平衡，从而使轴向力得到平衡，这种装置要求平衡管的过流断面积应等于或大于口环间隙过流面积的4-5倍。

3、采用平衡叶片

在叶轮后盖板的背面对称安置几条径向筋片，当叶轮回转时，筋片如同泵叶片一样使叶片背面的液体加快旋转，离心力增大，使叶片背面的压力显著下降，从而使叶轮两侧压力达到平衡，其平衡程度取决于平衡叶片的尺寸和叶片与泵体的间隙。缺点是泵效率降低。

4、采用双吸叶轮

在流量较大的单级离心泵或少数多级离心泵上采用双面进水的叶轮，则轴向推力由它本身的工作条件得到平衡，但实际上由于制造商很难做到泵的两侧过流部件的几何形状完全一致，所以仍会有较小的轴向力作用在转子上，因此，靠泵轴一端的单列向心滚珠轴承承受。

另外，对于多级泵轴向平衡装置，可采用叶轮对称布置法、平衡毂平衡轴向力和平衡盘平衡轴向力等形式。

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汽泵轴向推力由平衡鼓来平衡掉一部分，剩余的由推力轴承承受。

1)平衡鼓装在轴的末级叶轮后面，其在固定于大端盖上的节流衬套内旋转，与节流衬套形成一圆环形径向间隙，高压液体通过该间隙泄漏，在平衡鼓前后形成不同的压力，由这个压力差来产生平衡力平衡部分轴向推力。

2)推力轴承采用大容量双向轴承，未完全平衡掉的轴向推力由加装的推力轴承承受。

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

单级泵轴向推力平衡方法有：

⑴ 在叶轮前、后盖板处设有密封环,叶轮后盖板上设有平衡孔（平衡孔一般为4～6个,总面积五倍于密封面间隙面积）或装平衡管.

⑵ 叶轮双面进水.

⑶ 叶轮出口盖板上装背叶片,除此以外,多余的轴向推力由推力轴承承受.

多级泵轴向推力平衡方法如下：

⑴ 叶轮对称布置.

⑵ 平衡盘装置法.

⑶ 平衡鼓和双向止推轴承法.

⑷ 采用平衡鼓带平衡盘的办法