多級(jí)泵的平衡裝置由裝在軸上的平衡盤和固定在泵體上的平衡環(huán)組成,如圖1所示。平衡盤1隨泵軸一起旋轉(zhuǎn),平衡環(huán)2鑲嵌在泵體上,平衡盤和平衡環(huán)之間保留0.01~0.25 mm的軸向間隙。平衡盤后面的空腔與泵的末級(jí)葉輪人口用管子連通,壓力較低;平衡盤與平衡環(huán)間隙內(nèi)液體的壓力接近于末級(jí)葉輪出口的壓力,壓力較高,這樣,就形成了平衡盤兩側(cè)的壓力差。這個(gè)壓力差通過(guò)平衡盤作用在泵軸上,形成的拉力稱為平衡力,方向與作用在葉輪上的軸向力相反。
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離心泵工作時(shí),當(dāng)葉輪上的軸向力大于平衡盤上的平衡力時(shí),泵的轉(zhuǎn)子就會(huì)向吸人方向竄動(dòng),使平衡盤的軸向間隙減小,增加液體的流體阻力,因而減少了泄漏量。泄漏量減少后,液體流過(guò)徑向間隙的壓力降減小,從而提高了平衡盤前面的壓力,即增加了平衡盤上的平衡力。隨著平衡盤向左移動(dòng),平衡力逐漸增加,當(dāng)平衡盤移動(dòng)到某一個(gè)位置時(shí),平衡力與軸向力相等,達(dá)到平衡。
同樣,當(dāng)軸向力小于平衡力時(shí),轉(zhuǎn)子將向右移動(dòng),移動(dòng)一定距離后軸向力與平衡力將達(dá)到新的平衡。由于慣性,運(yùn)動(dòng)著的轉(zhuǎn)子不會(huì)立刻停止在新的平衡位置上,而是繼續(xù)移動(dòng)促使平衡破壞,造成轉(zhuǎn)子向相反方向移動(dòng)的條件。(泵管家)泵在工作時(shí),轉(zhuǎn)子永遠(yuǎn)也不會(huì)停止在某一位置,而是在某一平衡位置左右軸向竄動(dòng),當(dāng)泵的工作點(diǎn)改變時(shí),轉(zhuǎn)子會(huì)自動(dòng)地移到另一平衡位置做軸向竄動(dòng)。由于平衡盤有自動(dòng)平衡軸向力的特點(diǎn),因而得到廣泛應(yīng)用。
推力平衡裝置的關(guān)鍵部位是平衡盤和平衡環(huán)的工作面,如果兩工作面之間有歪斜或凹凸不平的現(xiàn)象,泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生大量的泄漏,平衡室內(nèi)就不能保持平衡軸向推力所應(yīng)有的壓力,因而失去了平衡軸向力的作用。
平衡盤安裝在泵軸上,可能會(huì)與泵軸形成偏心,造成轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng),這個(gè)振動(dòng)將影響到軸承及泵軸的正常運(yùn)轉(zhuǎn),嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)造成泵軸及軸承的損壞,因而應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格地控制這個(gè)偏心量。
通過(guò)測(cè)量平衡盤工作面的端面圓跳動(dòng)得到平衡盤與泵軸的垂直度。通過(guò)測(cè)量平衡盤輪轂的徑向圓跳動(dòng)得到平衡盤與泵軸的偏心量。
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測(cè)量平衡盤的端面圓跳動(dòng),應(yīng)將平衡盤安裝在泵軸上,將泵軸用車床的兩個(gè)頂尖支承,以防止泵軸的軸向竄動(dòng),然后在平衡盤的工作面一側(cè)設(shè)置百分表,使百分表的觸頭垂直接觸平衡盤工作面。
測(cè)量平衡盤輪轂的徑向圓跳動(dòng),應(yīng)在輪轂旁設(shè)置百分表,使百分表的觸頭垂直接觸輪轂外圓面,如圖2所示。然后,慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)平衡盤一周,和平衡盤工作面接觸的百分表的最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差就是平衡盤的端面圓跳動(dòng);和輪轂相接觸的百分表的最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差就是輪轂的徑向圓跳動(dòng)。
可在測(cè)量葉輪組各跳動(dòng)量時(shí),將平衡盤安裝在泵軸上,同時(shí)測(cè)量平衡盤端面圓跳動(dòng)和輪轂徑向圓跳動(dòng)。這樣,可省去分別測(cè)量時(shí)再次安裝支承的工作。
平衡盤端面圓跳動(dòng)允許值及其輪轂徑向圓跳動(dòng)的允許值見表1。
如果跳動(dòng)量超過(guò)表1中規(guī)定的數(shù)值,可將平衡盤連同泵軸一起卡在車床上,用車削的辦法來(lái)減少跳動(dòng)量。車削后,為了減小運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng),應(yīng)對(duì)平衡盤進(jìn)行靜平衡。為了減少平衡室內(nèi)液體的泄漏量,要求平衡盤和平衡環(huán)的工作面表面粗糙度均不得大于Ra 1.6μm。