懸臂幫浦軸撓度的計算
徑向力計算公式
徑向力計算方法,國內外大同小異。
no. 01
國外通用計算方法
美制單位
p為軸上承受的徑向力(lbs);
k為徑向推力係數,這個數字來自於與比轉速相關的圖表,見圖1;
h為計算點流量q(gpm)下的揚程(ft);
d2為計算點工況下的葉輪外徑(ins);
b2為包括蓋板的葉輪寬度(ins);
sg為介質的比重;
2.31為揚程(ft)轉換成(lbs/in2)係數;
kq為流量係數,等於:
q為被計算的徑向推力下的流量(gpm);
qn為幫浦最佳效率點的流量(gpm)。
公制單位
p為軸上承受的徑向力(kg);
k為徑向推力係數,這個數字來自於與比轉速相關的圖表,見圖1;
h為計算點流量q(m3/h)下的揚程(m);
d2為計算點工況下的葉輪外徑(cm);
b2為包括蓋板的葉輪寬度(cm);
sg為介質的比重;
9.8為轉換係數;
kq為流量係數,等於:
q為被計算的徑向推力下的流量(m3/h);
qn為幫浦最佳效率點的流量(m3/h)。
no. 02
國內計算方法
p為徑向力(kg);
ρ為介質密度(kg/m3);
g為重力加速度,取9.81(m/s2)
kr為實驗係數,可按steponff公式計算:
h為被測流量q(m3/h)下的揚程(m);
d2為被測工況下的葉輪外徑(m);
b2為包括蓋板的葉輪寬度(m)。
no. 03
美國水力協會計算方法
ansi/hi 1.3-2013 《旋轉動力(離心)幫浦設計與應用》標準也推薦了一種蝸殼式幫浦徑向力的計算方法,其與上述兩種方法的差異在於:該方法針對不同型式的蝸殼幫浦(單蝸殼、雙蝸殼和環形蝸殼幫浦),給出了在不同流量、不同比轉速下所對應的徑向推力係數(關係曲線)。
有興趣的朋友可以自行查閱水力協會標準,在此不再贅述。
懸臂幫浦軸撓度計算公式
懸臂幫浦轉子受力圖見圖2。
美制單位
懸臂梁的撓度計算公式如下:
i 為轉動慣量,實心圓軸轉動慣量 = πd4/64
由此,計算公式修改為:
y = 軸撓度(ins)
f = 軸上承受的合力(lbs),為徑向力p + 轉子的重量
l = 內側軸承中心至葉輪出口中心線之間的跨距
3 = 端吸離心幫浦的使用係數;雙端設計時數值有所不同
e = 彈性模量;對於大多數金屬,除鈦材外,彈性模量為(28~30)×106 psi
d = 實心軸軸套處的軸徑(如有軸套)
則,上述公式可簡化為:
公制單位
y = 軸撓度(cm)
f = 軸上承受的合力(kg),為徑向力 + 轉子的重量
l = 內側軸承中心至葉輪中心之間的跨距(cm)
3 = 端吸離心幫浦的使用係數;雙端設計時數值有所不同
e = 彈性模量;對於大多數金屬,除鈦材外,彈性模量為(1.96~2.1)×106 kg/cm2
d = 實心軸軸套處的軸徑(cm),如有軸套
i = 實心圓軸轉動慣量
計算例項
採用公制單位計算如下。
no. 01
計算徑向力p
已知引數:
k = 0.37,這個數字來自於與比轉速相關的圖表,見圖1
h = 56.08 m
d2 = 33.02 cm
b2 = 2.54 cm
q = 0 m3/h,為關死點流量
qn = 68 m3/h
n = 1750 rpm
sg = 1
將上述資料代入公式,可計算出:
no. 02
計算懸臂軸的撓度
已知:f = 182.12 kg
l = 22.86 cm
d = 3.75 cm
e = 2.1×106 kg/cm2
則,可計算出軸的撓度:
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