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轴向力与平衡 李继宗 主讲 轴向力与平衡 什么是轴向力 轴向力的产生 轴向力危害 轴向力的平衡 平衡盘工作原理 什么是轴向力 泵在工作过程中由叶轮高速旋转将液体推出泵体外，与此同时产生了一个与液体流动方向相反的力，这个力就叫轴向推力，简称轴向力，它能使转子发生轴向位移 轴向力的危害 1、不平衡的轴向力可加重止推轴承负荷，使轴承温度升高，加快损坏 2、可使转子向入口窜动，造成振动并可能磨损口环，使转子与定子部分摩擦使泵损坏 轴向力的产生 1、叶轮前后盖板不对称，压力产生的轴向力，这是轴向力中最重要的因素，由于叶轮盖板的形状不规则。所以轴向力大小比较复杂，此力指向压力小的盖板方向 2、液体流过叶轮由于方向改变产生的冲力，此力指向叶轮后边。 3、轴台、轴端等结构因素引起的轴向力 4、转子重量产生的轴向力，其方向与转子的布置形式有关 轴向力的平衡方法 1、推力轴承平衡轴向力 在小型离心泵中采用推力滚动轴承来平衡轴向力 在大型离心泵中有的采用推力盘和止推轴瓦来平衡轴向力 2.采用平衡孔法 在叶轮的后盖板上开有平衡孔，叶轮出口的液体，通过后盖板上的平衡孔流入吸入口，使作用在叶轮吸入面上的压力与作用在后面的压力基本相等。 3、平衡鼓 平衡鼓是个圆柱体，装在末端叶轮之后，随转子一起旋转，平衡鼓外圆表面与泵体之间形成径向间隙。前面是末级叶轮的后泵腔，后面是与吸入口联通的吸入室。这样作用在平衡鼓上的压差，形成指向背向入口的平衡力。该力方向与轴向力相反，用于平衡转子上的轴向力。 4、平衡盘 由平衡盘、平衡板、平衡管组成 多用于多级泵，装在末级叶轮后面随转子一起旋转。 优点：可以自动平衡轴向力、平衡效果好，可以完全平衡轴向力，减少磨损，被广泛推广 缺点：泵在启动时末级叶轮出口处的压强尚未达到正常值，平衡盘平衡力不足。转子向入口窜动，需配有推力轴承。防止平衡盘磨损。 5、叶轮对称布置 双级离心泵叶轮对称布置，抵消轴向力 多级泵可以采用叶轮半数对半数，面对面或背靠背按次序对称布置，平衡轴向力。 单级泵采用双吸式叶轮 叶轮半数对半数对称布置 6、另一种平衡装置 把一对动静环摩擦副装在末端叶轮之后，断面摩擦副前是出口高压液体，摩擦副后是低压联通区，由此密封把高压与低压隔开，作用于末级叶轮 平衡盘工作原理 平衡盘能自动平衡轴向力，是因为平衡盘两个间隙（径向间隙和轴向间隙）相辅相成的结果。平衡盘是靠泄漏产生压差来变化平衡力的，没有泄漏就不能达到轴向力的完全平衡。平衡盘的工作过程是一个运动平衡的过程。 工作原理是：从末级叶轮出来的带有压力的液体，经平衡板与平衡盘间的径向间隙流入平衡盘与平衡板间的水室中，使水室处于高压状态。平衡盘后有平衡管与泵的入口相连，其压力近似为泵的入口压力。这样平衡盘两侧压力不相等，就产生了向后的轴向平衡力。轴向平衡力的大小随轴向位移的变化、调整平衡盘与平衡板间的轴向间隙(即改变平衡盘与平衡板间水室压力)而变化，从而达到平衡的目的。 从末级出来的带有压力的液体，经过平衡板与平衡盘间的径向间隙流入平衡盘前的空腔中，空腔处于高压状态。平衡盘后有平衡管与泵入口相连，其压力近似为入口压力。这样平衡盘两侧压力不相等，因而也就产生了向后的轴向推力，即平衡力。平衡力与轴向力相反，因而自动地平衡了叶轮的轴向推力。 动态平衡 当叶轮的轴向推力大于平衡盘的平衡力时，泵转子就会向入口侧移动，并由于惯性的作用，这种移动并不会立即停止在平衡位置上，而是要超出限度，引起平衡盘轴向间隙过量减小，使泄漏量减少，平衡盘前空腔的压力升高，于是平衡盘上平衡力增加，并超过叶轮的轴向推力，把转子又拉向出口侧。这个过程是自动的，不断重复。在泵工作时，转子始终是在某一平衡位置上窜动着，不过窜动量极小，从外观上很难看出来。 平衡盘安装在多级泵的末级叶轮背后，平衡盘轴套与泵体之间有一个径向间隙b，在盘与泵体之间还有一个轴向间隙b0，平衡盘的背后则是通入口管的平衡室。末级叶轮背后的高压液体流向径向间隙b，压力从P降到P′，由于P′大于P0（平衡室压力），平衡盘两侧产生一压力差，压力P′液体将平衡盘推向后面并经间隙b0流向平衡室，这推开平衡盘的力即为平衡力，与转子的轴向推力方向相反。 当叶轮上的推力大于平衡力时，转子就向前移，使间隙b0减小，减少了泄漏量，而压力P′则增高，由于惯性，运动着的转子不会立即停止在平衡位置上，还要继续移动，轴向间隙b0还会继续变化，此时平衡力超过轴向力，所以又使转子向相反方向即向后移动，即又开始了一个新的平衡循环。这样多次反复动作，一次比一次移动的少，最后可稳定下来，使转子停留在新的平衡位置上。当泵的工况发生变化时，轴向力也就会又如上所述重新调节。 谢谢聆听！ 1、什么是轴向力？ 2、轴向力有什么危害？ 3、平衡轴向力的方法有哪几种？