Радиални и аксиални сили в центробежни помпи

Основните причини зарадиалнисили, действащи от страната на въртящия се ротор върху лагерите на помпата са:

1 - маса на ротора на помпата, като се вземат предвид претоварванията,

2 - небалансирани инерционни сили (при липса на достатъчно балансиране

3- хидродинамични сили, действащи върху центробежния клапан в случай на нарушение

симетрия на потока на изхода от RC към изходното устройство.

При поставяне на помпата на превозно средство наличието на претоварвания е неизбежно и се регулира от съществуващите правила и разпоредби. Претоварване от 3gи маса на ротора от 100 kg причинява сила от 3000 N. Стационарните помпени станции са проектирани, като се вземат предвид сеизмичните натоварвания.

Съществуващите методи за производство и балансиране позволяват да се сведе до минимум натоварването на лагерните опори от силите на инерцията, които възникват по време на въртенето на ротора.

ИзходътQQopt работи като объркващ елемент и посоката на радиалната сила е обърната.

На фиг. 10.1 показва качествената зависимост от Q наFrи посоката на вектора на общата радиална сила за центробежна помпа с една спирала.

В помпи с пръстеновиден изход съществува радиална сила при всякакви ненулеви стойности на подаване, както обикновено е показано на същата фигура. Горното се потвърждава от измервания на разпределението на налягането по обиколката на спиралата, както и от директни измервания на силите, действащи върху лагерите на помпата по време на техните тестове.

Трябва да се отбележи, чеFr, записан в експериментите, е променлива във времето величина, която има като динамичен компонент компонент с честота, равна на честотата на въртене на вала, и компонент с честотаравна на произведението на честотата на въртене на вала и броя на RV лопатките. Динамичните компоненти са съизмерими по големина със стойността на времевия интегралFr. Те до голяма степен определят виброакустичните характеристики на помпения агрегат.

Изчисляването на средната стойностFrсе извършва въз основа на теоретични допускания съгласно емпирични формули като част от общата радиална сила, действаща върху площта на цилиндричната повърхност на изходния участък на RC, равна на: πD2b2.

За помпа с една спирала:

За помпи с пръстеновиден изход:

Коефициентътkсе определя съгласно специални тестове. Към момента е натрупана достатъчно информация за неговата стойност, която зависи от скоростния коефициент. При приблизителни изчисления се препоръчва да се вземеk=0,36.

Числената оценкаFrсQ=0 води до стойността:

Fr= 0.36. 1 . 0,25. 0,05. 20. 9.81. 1000 = 900 N.

За да се намалят радиалните сили в центробежните помпи се използват:

- канални (лопаткови) клонове,

- двупосочни спираловидни спирали,

- инсталиране на входа на RC на устройства, които изравняват разпределението на дебита.

Аксиалнасила -Fos, възприемана от аксиалния лагер (аксиален лагер) на помпата се състои от теглото на ротора, като се вземат предвид претоварванията и 2 основни сили, съпътстващи работата на помпата:

-F1os - поради въртенето на потока с 90 0, когато средата се движи в MLP от входа към RC към изхода на последния и насочена по посока на скоросттаС0 на входа на работното колело,

-F2oc - възниква от разликата в налягането, действащо върху работното колело от смукателната страна и от задната страна и обикновено е насочено къмпърви.

Горното обяснява диаграмата на потока през RC и диаграмите на налягането, представени в аксиалния разрез на поточната част на помпата на фиг. 10.2. При въртене на вентила - 1, в корпуса на помпата - 2, налягането на изпомпваната среда нараства от налягането във входната секция -P1 до налягането на входа към изхода -P2. Корпус 2 е свързан към задвижващия вал RK 3 чрез уплътнение на вала 4. В празнините за пълнене 5 и 6 се установява разпределението на налягането, чиято конфигурация се определя от:

- въртене на течността в пролуките със средна ъглова скорост ω 1 ≈ 0,5 ω, тъй като една от стените на пролуките е неподвижна.

При липса на въртене разпределението на налягането по радиусаP(r) е равномерно и равно наP2. Въртенето на течността води до намаляванеP(r) с намаляване на радиуса поради действието на центробежни сили, които образуват полето на наляганеPω 1 . За да се намалят загубите на обем, RC обикновено е оборудван с прорезно хидравлично уплътнение 7 с диаметърDupl, следователно, приr

СтойносттаF1oc може да се оцени, като се приложи към завоя на потока теоремата за промяната на импулса на системата от материални точки в проекцията върху оста на валах:

Тъй катоC2 = 0, тогава общата сила, действаща върху потока в проекцията върху остаx R==-ρQ C0 и е насочена противоположно на остаx. ЖеланотоF1oc = -Rи е равно на:

Оценката на стойносттаF2os за RC с входна площ 0,04 m 2 и ΔР=0,15 MPa води до стойностF2os = 6000 N.

По този начин натоварванията върху лагерните опори зависят от захранването на центробежни помпи, което трябва да се вземе предвид при регулиране на техните режими на работа.

Радикален начин за намаляване на аксиалните сили в конструкцията е преходът от конзолната конструктивна схема (помпи тип K) към схемата на помпи с двоен вход (тип D). Балансирането на аксиалните сили е възможно с помощта на релефни отвори 8 в основния диск на RC в комбинация с хидравлично уплътнение 9 (виж фиг. 10.2). Има и други, по-сложни начини.

В многостепенни машини с четен брой еднопроходни RC често се използва метод за организиране на двустранен симетричен вход в работните колела.

---