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泵的稳定与轴承间隙有什么影响?-欧博allbet网站
编辑: 来源: 发布时间:2018-06-29


     泵广泛运用于工业输送领域中,而其中屏蔽泵是为满足用户的可靠性等要求研发而成的,通过把离心泵和电机整合在一个封闭容器中,采用静密封的形式,确保泵运转的可靠和稳定性,该泵适用于特殊场合,例如运送腐蚀性液体。由于是整体封装,出现故障时维护不方便,且轴承处故障率较高。结合以上几点,本文运用对屏蔽泵进行数值模拟的方法,从轴系间隙的这一参数角度出发,探讨不同轴承间隙对水膜动特性系数和水膜压力分布的影响。

     K.P. Gertzos和P.G. Nikolakopoulos等利用FLUENTApp和Bingham流体模型对水润滑轴承进行了多维数值仿真计算,分析了水润滑轴承的承载能力和润滑特性,水润滑轴承的液膜压力分布并不是一成不变的,而是随着水润滑轴承的宽径比作有规律的变化。根据流体润滑理论,不同宽径比、不同偏心率、不同载荷、不同偏位角是影响液膜压力分布的主要因素。叶晓琰等对海水淡化泵水润滑轴承的间隙进行了优化设计。CABRERA等通过实验测量了水润滑径向轴承的润滑膜压力同时还借助于计算流体动力学(CFD)对水润滑轴承进行理论研究,结果表明,运用CFD 对水润滑轴承进行数值模拟的结果与现实中的试验结果完全相匹配。

离心泵设计实用技术

不同轴承间隙的离心泵内部流场数值计算

1.不同轴承间隙屏蔽泵全流场数值模拟

通过建立不同轴承间隙的屏蔽泵全流场模型,进行定常数值计算,求解出叶轮所受的径向力的大小,对该屏蔽泵转子系统进行受力分析,求解计算出轴承处的支反力。

计算得出轴承的偏心率如下:

本文中偏心率的计算主要依据轴承所承受的支撑力的大小,计算出轴承的承载量系数,结合轴承的参数,通过查表得出轴承的偏心率。

计算得出轴承的偏心率如下:

随着轴承间隙地增大,轴承a和轴承b处的偏心率也随着增大,并且轴承b处的偏心率比轴承a处的大。符合屏蔽泵转子模型的实际运转状况。数据表明改变轴承间隙的大小,将会影响楔形作用,从而影响水润滑的形成。

水膜动特性参数的特性

本文中屏蔽泵形成水膜处的轴承为固定瓦径向滑动轴承,本文计算模型中轴承a和轴承b相关理论参数:轴承长0.09?m;轴承直径0.084?m;轴承半径间隙分别为0.2?mm、0.5?mm、0.8?mm;润滑剂粘度1.003*e-3,轴颈转速为2?865?r/min。轴承间隙不变时,随着轴承偏心率的逐渐增大,轴承的无量纲刚度逐渐增大。主要原因是在全流场模型分析中,轴承a和轴承b处支反力变化不大,但是轴颈偏心率变大,液膜厚度变小,液膜平均压力增加,使得液膜区域相对不厚的地方承受了更大的压力,因此无量纲刚度增加。相对于轴承间隙为0.5?mm和0.8?mm时,轴承间隙为0.2?mm时,水膜厚度小,验证此处的膜厚比即可。轴颈和轴瓦的表面粗糙度分别为0.8?μm, 1.6?μm,则有λ=6.67。符合λ≥3,意味着轴承处润滑为完全动压润滑,具有良好的润滑效果且不会发生摩擦; 同时表明轴承间隙的设计是可行的 ,在轴承相关参数一定的情况下,由流体动压润滑产生的水膜能支撑起转子,能保证转子系统良好稳定地运行。屏蔽泵轴承处的润滑效果主要依据水膜的小膜厚以及轴颈与轴瓦的两表面之间的粗糙度。这是由于在水膜相对于轴颈和轴瓦表面运动过程中,两表面的粗糙度会对水膜的形态造成一定的影响,对水膜小膜厚的地方影响大。小膜厚处也是承受压力大的区域。当接触表面凹凸不平,凸起区域比水膜最小膜厚的厚度要大时,水膜会发生破裂,使两接触表面直接接触,润滑效果受到影响;当表面凸起区域比水膜小膜厚要小时,水膜形态保持良好,会形成完全流体动压润滑,此时润滑效果良好。

2.基本参数

该泵基本参数为:运行参数为:流量Q=140?m3/h,扬程H=40?m,转速n=2?865?r/min。设计叶轮几何参数:叶轮直径D2=205?mm,出口宽度b2=24.3?mm,叶片数Z=6。

基于以上参数,建立起不同轴承间隙的屏蔽泵全流场仿真模型。相对于普通离心泵,屏蔽泵具有更高的运行可靠性,但是由于屏蔽套的存在,屏蔽泵运行效率相对较低。该屏蔽泵主要由离心泵和屏蔽电机构成。屏蔽泵中的叶轮固定在电机转轴上,电机转子和定子之间以屏蔽套隔开,泵中液体由泵排出口输送到屏蔽套中,分别经前后轴承,回流到叶轮中。间隙液体间接起到水润滑效果,同时还能起到冷却的作用。水润滑是以水为介质,在轴承间隙处,由于流体动压效应的作用,起到了轴承效果,当应用在屏蔽泵上,能很好的解决油润滑所带来的缺陷,方便屏蔽泵地维护,提高安全可靠性。

初步获得了以下结论:

1.通过结合理论公式,在轴承宽径比等参数确定的情况下,水润滑轴承的动特性无量纲刚度和阻尼系数只和偏心率有关,并随着轴承间隙的逐渐增大。

2.通过求解不同轴承间隙形成的水膜的膜厚比,得知该分析的轴承间隙范围内都能形成良好的动压润滑,并随着轴承间隙地增大,润滑效果也越来越好,前期的轴承设计合理可靠。

3.通过改变屏蔽泵轴承间隙,随着轴承间隙增大,额定流量点下工作效率越低;扬程也逐渐下降;而功率的变化情况较为复杂,在低流量点功率逐渐增大,当流量达到一定值时,是逐渐降低的。

4.针对不同轴承间隙建立的屏蔽泵动力学模型,通过受力分析可知,随着轴承间隙地增大,轴承处所受支反力呈现逐渐降低的趋势,但是幅度趋缓;轴承处的偏心率逐渐升高。


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