消防泵的泵軸臨界的轉(zhuǎn)速是什么，以及是如何試驗的

2020/02/12

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軸臨界轉(zhuǎn)速的基本概念

    泵軸除校核強度外，要進行剛度計算。剛度計算包括兩部分內(nèi)容:第一是計算軸的撓度，使軸在運轉(zhuǎn)中的撓度小于轉(zhuǎn)子和殼體間的平徑間隙。軸運轉(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撓度。但是精確地確定轉(zhuǎn)子的殘余不平衡質(zhì)覺及位置是很困難的，所以一般只用轉(zhuǎn)子自敢引起的靜撓度，作為近似的比較標準。第二是一計算軸的臨界轉(zhuǎn)速.以保證轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運轉(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)速由啟動增加到某一轉(zhuǎn)速時，軸運轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定，產(chǎn)生較強烈的反復(fù)變形和振動?？墒牵绻^續(xù)升高軸轉(zhuǎn)速，會連續(xù)反復(fù)出現(xiàn)上述現(xiàn)象，我們稱這種現(xiàn)象為共振現(xiàn)象，產(chǎn)生共振的轉(zhuǎn)速稱為軸的臨界轉(zhuǎn)速。引起第一次共振的轉(zhuǎn)速稱為第一臨界轉(zhuǎn)速，引起第二次共振的轉(zhuǎn)速稱為第二臨界轉(zhuǎn)速，以此類推。

我們主要研究第一臨界轉(zhuǎn)速。

     下面，對上述現(xiàn)象作簡單的理論分析，以便了解臨界轉(zhuǎn)速的實質(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，裝在兩支點的垂直軸中間，以角速度。旋轉(zhuǎn)時的狀態(tài)。為研究方便，不計軸本身的質(zhì)量，圖中O表示軸心一軸承連線和圓盤的交點，O1表示幾何中心一圓盤兒何對稱中心與軸心的交點.O2表示圓盤的重心。由于材料的質(zhì)量不均勻和不可能做到理想平衡等原因，圓盤重心O2與幾何中心O1不重合，其偏心距用。表示。

因為軸垂直放置，所以當(dāng)軸靜止時，軸心線與軸承連線重合，軸不產(chǎn)生擾度;當(dāng)軸開始旋轉(zhuǎn)時，因為有偏心e，則圓盤重心O2，以偏心距e為平徑繞軸承連線作圓周運動。由此產(chǎn)生的離心慣性力使軸變形，引起動擾度yd。所以軸旋轉(zhuǎn)起來之后其圓盤重心O2，是以半徑r- e+ yd繞軸承連線作圓周運動。這時作用在圓盤上的離心慣性力為

水中泵臨界轉(zhuǎn)速的試驗

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

水中泵臨界轉(zhuǎn)速的試驗-中國泵閥第一網(wǎng) 

圖21一37 軸封間隙測試示意圖

試驗泵兩個密封間隙位于中間，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)進行了試驗研究。圖21-38是問隙0. 3 mm時，試驗得到的水中臨界轉(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)速試驗曲線

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nc的影響大得多。

4)密封長度和密封所在直徑增大，nc增高，長度超過20 mm時，影響變小。

5)密封入口形狀.對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。

水動力產(chǎn)生的原因

（1)軸向流動產(chǎn)生的水動力F

由偏心造成周圍的間隙不同，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)的水動力。此力會減小軸的偏心，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)生的水動力和結(jié)構(gòu)形式

(2)軸帶動間隙中液體的環(huán)流產(chǎn)生的水動力T

間隙越小，環(huán)流旋轉(zhuǎn)越強，壓力降越大.因此環(huán)流產(chǎn)生的水動力，力圖增加軸的擾度。因為這種環(huán)流對臨界轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的影響較小。一般都沒有考慮。隨著轉(zhuǎn)速提高，環(huán)流增強，對軸的穩(wěn)定性不利，有可能成為高速多級泵產(chǎn)生抖動的原因。

順便說明，高速多級泵一般采用平直密封環(huán)(可帶螺旋迷官)，因為二、三間隙密封環(huán)，軸向流動的水動力，有的相互抵消，不利于轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性，也容易造成動靜件的接觸。