轴向力产生的原因
泵与阀门第12节轴向力及平衡措施
叶片数量调整
增加或减少叶片的数量，可以改变 叶轮流道内的流体动力学特性，进 一步影响轴向力的大小和分布。
扭曲叶片设计
采用扭曲叶片设计，能够更好地适 应流体在叶轮流道内的流动特性， 减小流动分离和涡流产生的可能性 ，从而降低轴向力。
轴向力补偿装置
推力轴承
在泵的轴端设置推力轴承，能够承受并平衡轴向力，保证泵的稳定运行。推力 轴承通常采用滑动轴承或滚动轴承结构，根据具体应用场景选择合适的类型。
液压平衡装置
采用液压平衡装置，通过引入高压油液来平衡轴向力，确保阀门在高压差下的 稳定工作。液压平衡装置具有响应快、平衡精度高等优点。
操作参数调整
流量调整
通过调整泵的流量，可以改变流体在叶轮流道内的速度和压 力分布，从而影响轴向力的大小。在实际操作中，可以根据 泵的性能曲线和运行需求，合理选择流量参数。
这些新型平衡技术的研发与应用，将 有助于提高泵与阀门在高压、高温、 高速等极端条件下的工作稳定性和寿 命。
数值模拟与实验验证在轴向力研究中的应用
高精度数值模拟：利用先进的CFD（计算流体动 力学）技术和FEM（有限元法）技术，进行高精 度的数值模拟，以更准确地预测和评估轴向力及 其平衡效果。
实验验证与数值模拟的结合：通过设计精巧的实 验，验证数值模拟结果的准确性和可靠性，为轴 向力平衡技术的研发提供有力支持。
轴向力对泵与阀门性能的影响
影响泵的效率
轴向力的存在会使得泵转子偏离设计位置，导致泵的效率下降。
影响阀门的密封性能
轴向力会使得阀芯与阀座之间的接触不均匀，从而影响阀门的密封 性能。
加速磨损
长期的轴向力作用会加速泵与阀门零部件的磨损，缩短使用寿命。
轴向力的分类及计算方法
正八工作辊的轴向力原因以及计算比较
工作辊轴承轴向力的原因分析以及计算比较一．轴向力产生的原因：1.跑偏当钢带跑偏时由于钢带与工作辊摩擦，导致工作辊往跑偏方向偏移，同时两侧水平受力不均，轧辊产生一定的水平方向交叉产生轴向力。
2. 轧机牌坊倾斜这其中包括机架牌坊相对中心线的不对称、下支承辊楔铁的不水平都会导致工作辊产生倾斜产生轴向力。
3.机架的震动由于轧机在工作时产生震动，导致轧辊在各个方向窜动。
4.弯辊力不均弯辊力是作用在轴承座上，操作侧与传动侧的弯辊力产生差值时，轧辊两侧受力不同产生倾斜，观察对比发现，轧机在工作时1、2、3架的弯辊力两侧差值一般小于5KN，4、5架差值差值一般在20KN左右，有的甚至达到80KN 以上。
5. 轧辊的弧度和轧辊的应力变形以及轧辊轴向的硬度不均轧辊有一定的弧度，在轧制过程中轧辊也可能会向两边产生一定的倾斜产生轴向力，当轴向的硬度不均时，轧辊在轧制过程中产生的变形量不同，轧辊也会出现倾斜。
6.轧制中两边的张力不均在轧制过程中机架与机架之间存在张力，当操作侧与传动侧的张力产生偏差时由于摩擦会使工作辊在水平方向产生一定的交叉产生轴向力。
观察发现在轧制时1、2、3架之间的张力差值几乎为0，而4、5架之间的张力差达到30KN。
7.轧制过程中的边浪、镰刀弯当轧制过程中产生边浪时，说明轧辊两侧的间隙量产生了差值，这就说明轧辊有了一定的倾斜，这也会产生轴向力。
8. 轧制力的偏差轧制过程中轧制出现偏差时由于轧辊受力不均也会产生倾斜，实际观察发现4、5架的轧制力偏差可以达到2t。
9.轧辊扁头与接轴器扁头配合间隙大导致轧机在运转时甩动量大产生的轴向力。
10.轧辊与接轴架的中心不同轴中间辊产生偏心转动，产生轴向力。
11.十字万向传动轴的十字头轴承间隙过大在轧制过程中使万向轴跳动过大产生轴向力。
对于以上轴向力产生的原因，其中轧辊交叉产生的轴向力最大，同时又会导致轴承座中的轴承内外圈产生不同轴，导致轴承产生局部磨损严重，游隙增大，滚动体局部受力，大大降低了推力轴承的寿命。
管道轴向推力
管道轴向推力
【原创版】
目录
一、管道轴向推力的概念
二、管道轴向推力的产生原因
三、管道轴向推力的计算方法
四、管道轴向推力的应用领域
五、管道轴向推力的影响因素
六、管道轴向推力的解决措施
正文
一、管道轴向推力的概念
管道轴向推力，指的是在管道系统中，流体在流动过程中对管道产生的沿轴向的推力。
在工程领域中，轴向推力常常会导致管道的振动、位移以及应力的增加，从而影响到管道系统的运行安全和稳定性。
二、管道轴向推力的产生原因
管道轴向推力的产生主要与流体的流动特性以及管道的设计参数有关。
首先，流体的流速和压力是影响轴向推力的重要因素。
当流速和压力较大时，流体对管道产生的轴向推力也较大。
其次，管道的长度、直径、弯曲半径等设计参数也会影响到轴向推力的大小。
三、管道轴向推力的计算方法
计算管道轴向推力一般采用动力学方法，根据流体的流速、压力以及管道的设计参数等因素，运用相应的公式进行计算。
其中，较为常见的计算公式有：轴向推力=流速×压力×流体密度/管道截面积。
四、管道轴向推力的应用领域
管道轴向推力在许多工程领域中都有应用，如石油化工、核能、航空航天、水处理等。
在这些领域中，了解和掌握管道轴向推力的计算方法，对于确保管道系统的安全运行具有重要意义。
五、管道轴向推力的影响因素
影响管道轴向推力的因素主要有：流体的流速和压力、管道的长度、直径、弯曲半径等设计参数，以及流体的物理性质，如密度、粘度等。
轴向力径向力及平衡
第10讲：轴向力径向力及平衡10.1 轴向力产生的原因1.泵在运转时，叶轮前后盖板压力不对称产生轴向力，其力的方向指向吸入口方向。
2.动反力：液体从吸入口到排出口改变方向时作用在叶片上的力，该力指向叶轮后面。
3.泵内叶轮进口压力与外部大气压不同在轴端和轴台阶上产生的轴向力。
4.立式泵转子重量引起的轴向力，力的方向指下面。
5.其它因素：泵腔内的径向流动影响压力分布；叶轮二侧密封环不同产生轴向力。
10.2 轴向力的计算10.2.1 叶轮前后盖板不对称产生的盖板力A1假设盖板二侧腔的液体无泄漏流动，并以叶轮旋转角速度之半ω/2旋转，则任意半径R 处的压头h‘为：h‘＝（ω2/8g）（R22－R2）R2－叶轮外径半径假定叶轮进口轴面速度与出口轴面速度相等，V m1＝V m2，进口圆周分速度V u1＝0叶轮出口势扬程H P=H T－（（g H T/u2）2/2g）= H T（1－（g H T//2u22）叶轮后盖板任意半径处，作用的压头差为：h＝H P－h‘＝H P－（ω2/8g）（R22－R2）将上式二侧乘以液体密度ρ和重力加速度g，并从轮毂半径积分到密封环半径，则得盖泵轴向力A1＝πρg(R m2－R h2)［H P－（ω2/8g）（（R22－（R m2＋R h2）/2））］10.2.2 动反力A2A2=ρQ t（V mo－V m3COOα）（N）其中ρ－流体密度（Kg/m3）Q t－泵理论流量V mo V m3 －叶片进口稍前和出口稍后的轴面流速α－叶轮出口轴面速度与轴线方向的夹角10.2.3 总的轴向力：A= A1－A2对多级泵：A＝（i －1）（A C）+ A S i－叶轮级数A C－次级叶轮轴向力A S－首级叶轮轴向力按上述方法计算得到的轴向力，通常比实际的要小15～20％。
对泵吸入口对大气有压力的，必须计入轴头和轴肩园截面上产生的轴向力。
对立式泵还应计入转子的重量。
10.3 轴向力的平衡10.3.1 平衡轴向力的主要方法：1.采用推力轴承平衡轴向力2.用平衡孔平衡轴向力3.单级泵采用双吸叶轮平衡轴向力，多级泵采用叶轮背靠背对称布置平衡轴向力。
轴向力及其平衡
6.另一种平衡装置 它是把一对动、静摩擦副装在末级叶轮之后，端 面摩擦副前是末级叶轮出口的高压液体,端面摩擦副 之后与某一低压级连通,由此密封端面把高压液体与 低压区隔开。作用于末级叶轮进口处的高压（等于n 一1级泵的压力)和作用于末级叶轮后面的低压(如等 于大气压力)之差,构成指向叶轮后方的总压力,用来平 衡作用在各级叶轮上指向叶轮前方的总平衡力。
4.平衡鼓
平衡鼓是个圆柱体，装在末级叶轮之后，转子一 起旋转。平衡鼓外圆表面与泵体间形成径向间隙 。平衡鼓前面是末级叶轮的后泵腔，后面是与吸 入口相连通的平衡室。这样作 用 在平衡鼓上的压差，形成指 向背向吸入口的平衡力，该力 用于平衡作用在转子上的轴 向力。
5.双吸叶轮或叶轮对称布置
单级离心泵可以将叶轮做成双吸叶轮，对于多级泵， 可以将其叶轮半数对半数，面对面或背靠背按一定次 序排列起来，可以使轴向力相互平衡，这种方法主要 用于蜗壳式多级泵。 节段式泵对称布置可以平衡轴向力，但级间泄漏增加。
离心泵轴向力平衡
班级： 体（卓越）1102
目录
1.产生轴向力的原因 2.轴向力的平衡
泵在运转中，转子上作用着轴向力，该力将拉动转 子轴向移动。轴向力产生原因可分为以下几类： 1.叶轮前后盖板不对称压力产生的轴向力，这是所 有轴向力中最重要的一个因素。又由于叶轮盖板的形 状是不规则的，所以其轴向力大小比较复杂，此力指 向压力小的盖板方向，用F1表示； 2.液体流过叶轮由于方向改变产生的冲力（动反力） ，此力指向叶轮后面，用F2表示； 3.轴台、轴端等结构因素引起的轴向力，用F3表示； 4 .转子重量产生的轴向力，其方向与转子的布置方 式有关，用F4表示； 5.其他；
缺点：1.不能完全平衡轴向力； 2. 容积损失增加； 3.经平衡孔的泄漏流与进入叶轮的主液流相冲 击，破坏了正常的流动状态，会使泵的抗汽蚀性 能下 降。
轴向力径向力及其平衡
一.产生盖板力 的原因
离心泵工作时，由于叶轮两侧液体压力分布不均匀，如图1所示，而产生一个与轴线平行的轴向力，其方向指向叶轮入口。 图1离心泵轴向力示意图
计算过程 假设： 盖板两侧腔的液体无泄漏径向流动 盖板两侧液体以叶轮旋转角速度之半 旋转 任意半径R 处的压头 假设：
叶轮后盖板任意半径处，作用的压头差为 将上式两侧乘以液体密度和重力加速度 ，并从轮毂半径积分到密 封环直径，则得盖板轴向力 按压力体体积来计算 ＝圆柱体重量十抛物体重量
轴向力径向力及其平衡
第一节 产生轴向力的原因及其计算方法
1．叶轮前、后盖板不对称产生的轴向力，此 力指向叶轮吸入口方向，用 表示； 2．叶轮推动液体运动产生的动反力，此力指向叶轮 后面，用 表示； 3．轴台、轴端等结构因素引起的轴向力，其 方向视具体情况而定，用 表示； 4．转子重量引起的轴向力，与转子的布置方 式有关，用 表示； 5．影响轴向力的其它因素。
半开式叶轮轴向力 的计算
作用于后盖板的轴向力(抛物体的重量) 为 作用在前侧的轴向力(三角形压力体重量)为 总的轴向力
混流泵叶轮轴向力 的计算
当原动机带动叶轮旋转后，对液体 的作用既有离心力又有轴向推力， 是离心泵和轴流泵的综合，液体斜向流出叶轮。
半开式混流泵叶轮的轴向力
动反力 的计算 动反力;液体通常沿轴向进入叶轮，受到叶 轮作用力沿径向或斜向流出。反之，液体 给叶轮一个大小相等方向相反的反作用 力，该力即为动反力 由动量定理得 对于一般离心泵，可按下式估算于铸造和减小阻力损失； 两端轴封侧应布置低压级，以减小轴封所受的压力； 3相邻两级叶轮间的级差不要很大，以减小级间压差，从而减少泄漏。
布置原则：
2
节段式泵对称布置时，会增加级间泄露。 对称布置叶轮，只有在结构完全相同的情况下才能完全平衡。
泵轴的轴向力平衡
泵轴的轴向力平衡一、引言泵轴是泵的重要组成部分，负责将电机的动力传递给泵的叶轮，使其转动。
在泵的运行过程中，泵轴所受的轴向力是一个重要的问题，它会影响泵的稳定性、工作效率和使用寿命。
本文将就泵轴的轴向力平衡进行探究。
二、泵轴的轴向力产生原因泵轴的轴向力产生主要有以下几个原因： 1. 叶轮不平衡：泵运行时，叶轮可能存在不平衡情况，导致泵轴承受轴向力。
2. 泵的进口和出口压力差：泵的进口和出口之间存在压力差，这会产生轴向力。
3. 流体介质的温度变化：流体介质的温度变化会引起泵轴的轴向热膨胀，从而产生轴向力。
4. 泵轴和轴承的磨损：泵轴和轴承的磨损也会导致轴向力的产生。
三、泵轴的轴向力平衡方法为了保证泵的稳定运行和延长泵的使用寿命，需要对泵轴的轴向力进行平衡处理。
以下是几种常见的泵轴的轴向力平衡方法：1. 叶轮调平通过对叶轮进行精确的动平衡处理，可以减小轴向力的产生。
叶轮调平可以采用动平衡机进行操作。
2. 轴向力调节装置安装轴向力调节装置，可以通过调节装置对轴向力进行控制和平衡。
常见的轴向力调节装置有液力轴向力平衡装置、弹簧轴向力平衡装置等。
3. 使用自平衡泵自平衡泵是一种能够自动平衡轴向力的泵型。
其设计采用了特殊的结构和工作原理，能够减小或抵消泵轴的轴向力。
四、泵轴的轴向力平衡设计思路在泵轴的轴向力平衡设计过程中，需要考虑以下几个因素：1. 泵的工作条件根据泵的工作条件，包括流量、扬程、介质温度等参数，确定泵轴的轴向力大小和平衡要求。
2. 泵轴和轴承的选择选择合适的泵轴和轴承，能够减小泵轴的轴向力。
需要考虑材料的强度、刚度以及耐磨性等因素。
3. 叶轮的调平对泵的叶轮进行精确的动平衡处理，能够减小泵轴的轴向力。
调平时需要考虑叶轮的结构和几何参数。
4. 轴向力调节装置的设计根据泵轴的轴向力大小和平衡要求，设计合适的轴向力调节装置，对轴向力进行控制和平衡。
五、结论泵轴的轴向力平衡是确保泵运行稳定和延长泵使用寿命的重要因素。
演示模板轴向力径向力及其平衡.ppt
F1 (R22h Rh2 )gH p
1 2
( R22h
Rh2 )g
2 8g
( R22h
Rh2 )
(
R22h
Rh2
) g [
H
p
2
16 g
(
R22h
Rh2
)]
F2 (R220 Rm2 )gH p
1 2
( R220
Rm2 )g
2 8g
( R220
Rm2 )
(
R220
Rm2
)g[ H
p
2
16 g
优选
13
四.背叶片平衡轴向力
已知未加背叶片的时候轴向力大小为
A1
g ( Rm2
Rh2 )[ H
p
2
8g
( R22
Rm2
2
Rh2
)]
加背叶片后，背叶片强迫液体旋转，液体的旋转角度增加。后侧的压力 水头如曲线AGK所示，它和线AGF相差的曲线既为背叶片平衡的轴向力。
计算方法：（设液体以 旋转）
bc = ac- ab
任意半径R 处的压头 h
h h h
(u2 )2 2 2g
(u)2 2
2g
1 8g
(u
2 2
u2) 2 8g
(R22
R2)
假设：vm1 vm2 vu1 0
Hp
p2 p1 g
Ht
v22 v2 2g
Ht
(vm2 2
vu22 ) (vm21 vu21 ) 2g
Ht
vu22 2g
优选
12
二.平衡孔或者平衡管
在叶轮后盖板上附设密封环，密封环所在直径 一般与前密封环相等，同时在后盖板下部开 孔，或设专用连通管与吸入侧连通。由于液 体流经密封环间隙的阻力损失，使密封下部的 液体的压力下降，从而减小作用在后盖板上 的轴向力。
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轴向力产生的原因
以轴向力产生的原因为标题，我将详细阐述轴向力产生的原因及其相关内容。
一、引言
轴向力是物体在轴线方向上的力，它是由外部作用于物体的力以及物体内部的力相互作用产生的。
轴向力在许多物理学和工程学领域中起着重要的作用，如机械工程、航空航天工程、电子工程等。
了解轴向力产生的原因对于这些领域的研究和应用具有重要意义。
二、物体受力的基本原理
物体受力的基本原理是牛顿第三定律，即作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在不同的物体上。
在轴向力的产生中，同样适用这一基本原理。
当物体受到外部作用力时，它会对外部施加一个大小相等、方向相反的反作用力。
这个反作用力就是轴向力的来源之一。
三、外部作用力产生的轴向力
1.拉力和压力
当物体被拉伸或压缩时，外部施加在物体上的拉力或压力会导致轴向力的产生。
例如，拉伸弹簧时，外部施加的拉力会使弹簧产生轴向拉力；压缩弹簧时，外部施加的压力会使弹簧产生轴向压力。
2.摩擦力
当两个物体相互接触并相对运动时，它们之间会产生摩擦力。
摩擦力可以分为静摩擦力和动摩擦力。
静摩擦力是两个物体接触但没有相对滑动时产生的力，动摩擦力是两个物体相对滑动时产生的力。
无论是静摩擦力还是动摩擦力，它们都会在接触面上产生轴向力。
3.液体或气体的压力
在液体或气体中，由于分子之间的碰撞，会产生压力。
当液体或气体通过管道或孔隙流动时，其流动会受到阻碍，从而产生轴向力。
这种轴向力常常被称为流体阻力，它在许多工程应用中都有重要的影响。
四、内部力产生的轴向力
1.弹性力
当物体发生形变时，内部分子之间的相互作用力会产生轴向力。
例如，当弹簧被拉伸或压缩时，弹簧内部的分子会产生相互作用力，从而产生轴向力。
2.离心力
离心力是物体在旋转运动中由于离开旋转轴而产生的力。
离心力的大小与物体的质量、角速度和离心距离有关。
当物体受到离心力时，会产生一个与旋转轴平行的轴向力。
3.内部压力
当物体内部存在压力差时，会产生轴向力。
例如，气缸中的气体在
活塞运动时，气体的压力差会导致活塞受到轴向力。
五、应用与展望
轴向力的产生原因对于许多工程应用具有重要意义。
在机械工程中，轴向力的产生与机械传动、轴承等紧密相关；在航空航天工程中，轴向力的产生与飞行器的推进系统、发动机等有关；在电子工程中，轴向力的产生与电机、电动机等设备的设计与运行密切相关。
随着科学技术的不断发展，对轴向力产生原因的研究还在不断深入。
通过深入理解轴向力产生的原因，我们可以更好地应用它们于实际工程中，提高设备的性能和可靠性。
同时，对轴向力的研究也为新材料的开发和设计提供了理论依据。
未来，我们可以进一步探索轴向力产生的机理，以推动相关领域的发展和创新。
六、结论
轴向力产生的原因有外部作用力和内部力两方面。
外部作用力包括拉力、压力、摩擦力和流体阻力等；内部力包括弹性力、离心力和内部压力等。
了解轴向力产生的原因对于许多领域的研究和应用具有重要意义，可以提高设备的性能和可靠性，推动科学技术的发展。
未来，我们可以进一步深入研究轴向力产生的机理，以应对更多实际工程问题的挑战。