消防泵的泵軸臨界的轉(zhuǎn)速是什么，以及是如何試驗(yàn)的

2020/02/12

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軸臨界轉(zhuǎn)速的基本概念

    泵軸除校核強(qiáng)度外，要進(jìn)行剛度計(jì)算。剛度計(jì)算包括兩部分內(nèi)容:第一是計(jì)算軸的撓度，使軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中的撓度小于轉(zhuǎn)子和殼體間的平徑間隙。軸運(yùn)轉(zhuǎn)中的撓度等于轉(zhuǎn)子自重引起的靜撓度，加土殘余不平衡質(zhì)量的離心慣性力引起的動(dòng)撓度。但是精確地確定轉(zhuǎn)子的殘余不平衡質(zhì)覺(jué)及位置是很困難的，所以一般只用轉(zhuǎn)子自敢引起的靜撓度，作為近似的比較標(biāo)準(zhǔn)。第二是一計(jì)算軸的臨界轉(zhuǎn)速.以保證轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

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共振和臨界轉(zhuǎn)速

     觀察旋轉(zhuǎn)中的軸，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速由啟動(dòng)增加到某一轉(zhuǎn)速時(shí)，軸運(yùn)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定，產(chǎn)生較強(qiáng)烈的反復(fù)變形和振動(dòng)?？墒?，如果繼續(xù)升高軸轉(zhuǎn)速，會(huì)連續(xù)反復(fù)出現(xiàn)上述現(xiàn)象，我們稱(chēng)這種現(xiàn)象為共振現(xiàn)象，產(chǎn)生共振的轉(zhuǎn)速稱(chēng)為軸的臨界轉(zhuǎn)速。引起第一次共振的轉(zhuǎn)速稱(chēng)為第一臨界轉(zhuǎn)速，引起第二次共振的轉(zhuǎn)速稱(chēng)為第二臨界轉(zhuǎn)速，以此類(lèi)推。

我們主要研究第一臨界轉(zhuǎn)速。

     下面，對(duì)上述現(xiàn)象作簡(jiǎn)單的理論分析，以便了解臨界轉(zhuǎn)速的實(shí)質(zhì)和決定臨界轉(zhuǎn)速的主要因素。

圖21--23表示的是質(zhì)量為m的圓盤(pán)，裝在兩支點(diǎn)的垂直軸中間，以角速度。旋轉(zhuǎn)時(shí)的狀態(tài)。為研究方便，不計(jì)軸本身的質(zhì)量，圖中O表示軸心一軸承連線(xiàn)和圓盤(pán)的交點(diǎn)，O1表示幾何中心一圓盤(pán)兒何對(duì)稱(chēng)中心與軸心的交點(diǎn).O2表示圓盤(pán)的重心。由于材料的質(zhì)量不均勻和不可能做到理想平衡等原因，圓盤(pán)重心O2與幾何中心O1不重合，其偏心距用。表示。

因?yàn)檩S垂直放置，所以當(dāng)軸靜止時(shí)，軸心線(xiàn)與軸承連線(xiàn)重合，軸不產(chǎn)生擾度;當(dāng)軸開(kāi)始旋轉(zhuǎn)時(shí)，因?yàn)橛衅膃，則圓盤(pán)重心O2，以偏心距e為平徑繞軸承連線(xiàn)作圓周運(yùn)動(dòng)。由此產(chǎn)生的離心慣性力使軸變形，引起動(dòng)擾度yd。所以軸旋轉(zhuǎn)起來(lái)之后其圓盤(pán)重心O2，是以半徑r- e+ yd繞軸承連線(xiàn)作圓周運(yùn)動(dòng)。這時(shí)作用在圓盤(pán)上的離心慣性力為

水中泵臨界轉(zhuǎn)速的試驗(yàn)

蘇聯(lián)曾對(duì)D320 -——200給水泵進(jìn)行了臨界轉(zhuǎn)速試驗(yàn)，如圖21-37i所示。

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圖21一37 軸封間隙測(cè)試示意圖

試驗(yàn)泵兩個(gè)密封間隙位于中間，兩端裝軸承，密封兩側(cè)壓力變?yōu)閺?~60大氣壓，轉(zhuǎn)速0~8 500 r/min。

對(duì)一單間隙密封環(huán)的各種參數(shù)(密封環(huán)兩側(cè)壓降，單側(cè)徑向間隙、間隙長(zhǎng)度，密封環(huán)直徑、轉(zhuǎn)子偏心即，密封間隙位置、密封入口邊形狀)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。圖21-38是問(wèn)隙0. 3 mm時(shí)，試驗(yàn)得到的水中臨界轉(zhuǎn)速隨間隙兩側(cè)壓差的變化情況。

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圖21一38 在水中和空氣中臨界轉(zhuǎn)速試驗(yàn)曲線(xiàn)

結(jié)論:

1)有間隙密封，臨界轉(zhuǎn)速升高，最高為空氣nc的2倍多。

2)間隙密封兩側(cè)壓差越大，nc越高。

3)位干中間的間隙密封，比兩端靠軸承的間隙密封對(duì)nc的影響大得多。

4)密封長(zhǎng)度和密封所在直徑增大，nc增高，長(zhǎng)度超過(guò)20 mm時(shí)，影響變小。

5)密封入口形狀.對(duì)nc的影響不大。

6)多間隙密封環(huán)nc比單間隙低得多，偶數(shù)間隙效果更差。

水動(dòng)力產(chǎn)生的原因

（1)軸向流動(dòng)產(chǎn)生的水動(dòng)力F

由偏心造成周?chē)拈g隙不同，間隙大處的壓降大，間隙小處的壓降小，由此產(chǎn)生指間隙大(向上)的水動(dòng)力。此力會(huì)減小軸的偏心，它和力圖增加擾度的離心力的作用相反。如圖21一34所示

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圖21-34 間隙密封產(chǎn)生的水動(dòng)力和結(jié)構(gòu)形式

(2)軸帶動(dòng)間隙中液體的環(huán)流產(chǎn)生的水動(dòng)力T

間隙越小，環(huán)流旋轉(zhuǎn)越強(qiáng)，壓力降越大.因此環(huán)流產(chǎn)生的水動(dòng)力，力圖增加軸的擾度。因?yàn)檫@種環(huán)流對(duì)臨界轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的影響較小。一般都沒(méi)有考慮。隨著轉(zhuǎn)速提高，環(huán)流增強(qiáng)，對(duì)軸的穩(wěn)定性不利，有可能成為高速多級(jí)泵產(chǎn)生抖動(dòng)的原因。

順便說(shuō)明，高速多級(jí)泵一般采用平直密封環(huán)(可帶螺旋迷官)，因?yàn)槎?、三間隙密封環(huán)，軸向流動(dòng)的水動(dòng)力，有的相互抵消，不利于轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性，也容易造成動(dòng)靜件的接觸。