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? ? ? ?中開式離心泵是工業(yè)生產(chǎn)及市政水利工程使用很廣泛的泵之一，下面將詳細(xì)介紹一下雙吸中開泵徑向力及其計(jì)算方法，方便用戶單位技術(shù)人員對(duì)中開泵的維護(hù)進(jìn)行參考。

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1.雙吸開泵徑向力產(chǎn)生

? ? ? 在極佳條件下，耳蝸腔各部分的壓力均勻。泵流量小于極佳條件時(shí)，蝸殼腔內(nèi)的液體流速減慢，葉輪出口液體的絕對(duì)速度，由出口速度三角形可以看出，大于極佳工作條件的絕對(duì)速度，也大于蝸殼腔的速度，葉輪從蝸殼腔內(nèi)的液體連續(xù)撞擊，使蝸殼腔內(nèi)的液體接受能量，并且由于蝸殼腔內(nèi)的每個(gè)舌向擴(kuò)散管的進(jìn)口不斷增加，所以液體壓力如圖2所示。

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? ? ? ?泵流量大于極佳流量的工作狀態(tài)，與上述情況相反，葉輪流出的液體絕對(duì)速度小于絕對(duì)速度的極佳條件，也小于蝸殼室的液體流量，結(jié)果是蝸殼腔內(nèi)的兩種液體受到?jīng)_擊，蝸殼腔內(nèi)的液體賦予能量，都是從葉輪速度增加液流的速度，這樣，蝸殼腔內(nèi)的液體從各個(gè)舌頭的壓力向擴(kuò)散管入口逐漸減小，如下圖2.1所示。

? ? ? ?由于耳蝸腔的每個(gè)端面中的壓力不相等，因此在葉輪上會(huì)產(chǎn)生徑向力，介質(zhì)在葉輪的周圍四周分布，但是對(duì)葉輪產(chǎn)生的壓力是不均勻的，破壞了葉輪中液體的軸對(duì)稱流動(dòng)，帶有高壓的液體從葉輪流出較少，較小的壓力從葉輪流出較多，所以，沿著各級(jí)葉輪流出的介質(zhì)數(shù)量就有差別，不是相同的，作用在葉輪圓周上的液體反應(yīng)不一樣，這產(chǎn)生了徑向力，而葉輪上產(chǎn)生的徑向力就是兩個(gè)面的徑向力的矢量之和。在分段多級(jí)離心泵中，當(dāng)泵的工作狀態(tài)離開極佳工作狀態(tài)時(shí)，如果葉輪偏心，則會(huì)有徑向力作用在葉輪上，力的大小取決于泵的工作狀態(tài)。并且隨著偏心率的增加而增加。

? ? ? 如上圖2.1蝸殼中的徑向力分布：當(dāng)流量非常小時(shí)，徑向力會(huì)發(fā)生變化并以遠(yuǎn)低于泵速的頻率旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動(dòng)。

? ? ? 實(shí)踐證明，在相同工況下的蝸殼泵，其轉(zhuǎn)子的徑向力與蝸殼基圓中心的偏離也與不偏離中心的情況相比有明顯變化。這種變化取決于偏心程度的大小和方向。

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2.蝸殼式雙吸開式泵的徑向力的計(jì)算

擠壓腔是耳蝸主體的泵。偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，徑向力可通過以下公式計(jì)算：

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其中，K徑向力系數(shù)可通過以下公式獲得：

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? ? ? 當(dāng)泵在設(shè)計(jì)條件下運(yùn)行時(shí)。根據(jù)上式，徑向力系數(shù)等于零。當(dāng)流量為零時(shí)，徑向力系數(shù)達(dá)到很大值，即K = 0.36。系數(shù)K的值也與泵的類型有關(guān)。在某些情況下，K的實(shí)際值大于根據(jù)上式計(jì)算得出的值，并且在零流量時(shí)K可能達(dá)到06。

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3.徑向力的危害

徑向力的大小是和葉輪的尺寸有關(guān)系的，跟葉輪的流道寬度和出口直徑為正比關(guān)系，其影響會(huì)隨著泵尺寸的增加而增加。

當(dāng)軸的徑向力產(chǎn)生較大的撓度時(shí)，會(huì)引起密封圈和軸套的快速磨損。

同時(shí)，對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸而言，徑向力是交變載荷，較大的徑向力會(huì)使軸由于疲勞而損壞。

因此，徑向力的平衡非常重要，特別是對(duì)于大尺寸，高揚(yáng)程的高能泵。

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4.單級(jí)蝸殼雙吸開式泵徑向力平衡

? ? ? ?單級(jí)蝸殼泵的徑向力平衡可以通過使用雙蝸殼或添加導(dǎo)向葉片來實(shí)現(xiàn)，如圖2.2（a）和圖2.3（b）所示。

? ? ? ?在雙蝸殼中，每個(gè)耳蝸腔室均不能消除徑向力，但兩個(gè)腔室相隔180度。對(duì)稱布置，作用在葉輪上的徑向力相互平衡。如果使用導(dǎo)向葉片，雖然可以平衡徑向力，但是泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

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5.開放式多級(jí)泵的徑向力平衡

? ? ? ?蝸殼式多級(jí)泵（即離心式多級(jí)中開泵）的徑向力是通過蝸殼倒置擠壓腔的方法來實(shí)現(xiàn)徑向力的平衡，也就是說，在每個(gè)相鄰的兩級(jí)中，各個(gè)蝸殼式擠壓腔以180°的差布置如圖2.4所示。

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? ? ? ?以此方式，作用在葉輪差180°上的徑向力的兩個(gè)相鄰階段上彼此抵消。由于這兩個(gè)力不在垂直于軸線的同一平面上，因此它們形成了一對(duì)力，其力矩臂等于兩個(gè)葉輪之間的距離。該對(duì)應(yīng)通過由其他兩個(gè)葉輪的徑向力組成的一對(duì)或由軸承反作用力組成的一對(duì)來平衡。此徑向力平衡模式適用于帶有偶數(shù)串聯(lián)和單吸式葉輪的中開多級(jí)泵。對(duì)于奇數(shù)系列，靠前級(jí)葉輪是雙吸式中開多級(jí)泵。徑向力平衡的方法是將靠前級(jí)蝸殼制成雙蝸殼，然后將每對(duì)蝸殼腔錯(cuò)開180°。對(duì)于大型開放式多級(jí)泵的徑向力平衡，也可以考慮采用雙蝸殼法，如圖2.4所示。對(duì)于分段式多級(jí)離心泵，應(yīng)盡量減小葉輪對(duì)葉片的偏心，以減小徑向力。