《流体机械原理》课程教学课件（讲稿）第十五讲 水力机械的力特性

第十五讲水力机械的力特性 1、水泵的轴向力 2、水泵的径向力 3、水轮机的轴向力 4、水轮机的经向力 2008-5-1

2008-5-1 1 第十五讲 水力机械的力特性 水力机械的力特性 1、水泵的轴向力 、水泵的轴向力 2、水泵的径向力 3、水轮机的轴向力 水轮机的轴向力 4、水轮机的经向力 、水轮机的经向力

1、水泵的轴向力 1)离心泵轴向力的产生 H 水泵轴向力的方向？ 2008-5-1 2

2008-5-1 2 1、水泵的轴向力 、水泵的轴向力 1）离心泵轴向力的产生 ）离心泵轴向力的产生 水泵轴向力的方向？ 水泵轴向力的方向？

1、水泵的轴向力 2)轴向力的影响 过大的轴向力将使横轴机组的转轮 发生串动，甚至使叶轮与固定部件接 触，导致零部件损坏，使立轴机组的推力 轴承结构或温升过高。 2008-5-1 3

2008-5-1 3 1、水泵的轴向力 、水泵的轴向力 2）轴向力的影响 过大的轴向力将使横轴机组的转轮 过大的轴向力将使横轴机组的转轮 发生串动，甚至使叶轮与固定部件接 发生串动，甚至使叶轮与固定部件接 触，导致零部件损坏 触，导致零部件损坏,使立轴机组的推 使立轴机组的推力 轴承结构或温升过高。 轴承结构或温升过高

1、水泵的轴向力 3)轴向力的消除 (1)减压孔或减压管 ■ 减压孔缺点： 容积损失增加， 水力损失增加 减压管缺点： 结构复杂。 2008-5-1 4

2008-5-1 4 1、水泵的轴向力 、水泵的轴向力 3）轴向力的消除 （1）减压孔或减压管 ）减压孔或减压管 „ 减压孔缺点： 容积损失增加， 容积损失增加， 水力损失增加; „ 减压管缺点： 结构复杂

1、水泵的轴向力 (2)背叶片 (相当于一个吸入方向相反的叶轮。这使后盖板 外侧的压力减低) H 时片 图5一8背叶片减小轴向力 2008-5-1 6

2008-5-1 5 1、水泵的轴向力 、水泵的轴向力 （2）背叶片 （相当于一个吸入方向相反的叶轮。这使后盖板 （相当于一个吸入方向相反的叶轮。这使后盖板 外侧的压力减低） 外侧的压力减低）

1、水泵的轴向力 (3)多级泵的平衡鼓 由平衡鼓和平衡室组成，平衡室与第一级叶轮 进口相连，形成与轴向力相反的力，但在偏离设计 工况下，不能完全平衡轴向力。 图5一9用平衡鼓诚小轴向力 2008-5-1 6

2008-5-1 6 1、水泵的轴向力 、水泵的轴向力 （3）多级泵的平衡鼓 ）多级泵的平衡鼓 由平衡鼓和平衡室组成，平衡室与第一级叶轮 由平衡鼓和平衡室组成，平衡室与第一级叶轮 进口相连，形成与轴向力相反的力，但在偏离设计 进口相连，形成与轴向力相反的力，但在偏离设计 工况下，不能完全平衡轴向力。 工况下，不能完全平衡轴向力

1、水泵的轴向力 (4)节段式多级泵的平衡 有平衡盘、平衡室、减压管、径向和轴向两个间隙构成。 作用原理与平衡鼓类似，但由于两间隙的相互作用，可以完全 平衡轴向力。但必须合理确定径向和轴向两个间隙尺寸，防止 过大的轴向移动。 图5一13平衡盘两面的压力分布 2008-5-1

2008-5-1 7 1、水泵的轴向力 、水泵的轴向力 （4） 节段式多级泵的平衡 节段式多级泵的平衡 有平衡盘、平衡室、减压管、径向和轴向两个间隙构成。 有平衡盘、平衡室、减压管、径向和轴向两个间隙构成。 作用原理与平衡鼓类似，但由于两间隙的相互作用，可以完全 作用原理与平衡鼓类似，但由于两间隙的相互作用，可以完全 平衡轴向力。但必须合理确定径向和轴向两个间隙尺寸，防止 平衡轴向力。但必须合理确定径向和轴向两个间隙尺寸，防止 过大的轴向移动。 过大的轴向移动

水泵的轴向力 图5一10对称原理平衡轴向力 (5)叶轮的对称布置 西或风 西O 图5-11多级泵转轮对称布置型式 2008-5 8

2008-5-1 8 1、 水 泵 的 轴 向 力 （5）叶轮的对称布置 ）叶轮的对称布置

2、水泵的径向力 1、径向力产生的原因 设计工况：蜗壳各断面 Q<6o 压力基本均匀 .Uz ■小流量工况：蜗壳内 图5一16泵出口流是变化速度三角形 速度减少，叶轮出口绝 对速度增加，蜗壳内的 流体能量增加，压力分 布从隔舌到蜗壳出口逐 渐增加。 )流景小于最优工况流爱时 b)流量大于最优工况苑量时 ■大流量工况：与小流 图5一17径向力分布情况 量方向相反。 2008-5-1 9

2008-5-1 9 2、水泵的径向力 、水泵的径向力 1、 径向力产生的原因 径向力产生的原因 设计工况：蜗壳各断面 设计工况：蜗壳各断面 压力基本均匀 „ 小流量工况：蜗壳内 小流量工况：蜗壳内 速度减少，叶轮出口绝 速度减少，叶轮出口绝 对速度增加，蜗壳内的 对速度增加，蜗壳内的 流体能量增加，压力分 流体能量增加，压力分 布从隔舌到蜗壳出口逐 布从隔舌到蜗壳出口逐 渐增加。 „ 大流量工况：与小流 大流量工况：与小流 量方向相反

2、水泵的径向力 2、径向力的消除 双蜗壳或蜗壳加导叶等结构 叶轮 蜗形体 】 图5-19双蜗壳和加导叶的蜗壳结构 2008-5-1 10

2008-5-1 10 2、水泵的径向力 、水泵的径向力 2、 径向力的消除 双蜗壳或蜗壳加导叶等结构 双蜗壳或蜗壳加导叶等结构