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6 轴向力的计算
6.1 轴向力产生的原因
泵在运转中，转子上作用着轴向力，该力将拉动转子轴向移动。因此，必须设法消除或平衡此轴向力，才能使泵正常工作。双吸叶轮由两个轴向对称的叶轮构成，轴向力相互平衡，所以不存在轴向力，但是单吸叶轮不具备像双吸叶轮那样的对称性，由于作用在叶轮两侧的压力不等，故有轴向力存在。
泵转子上作用的轴向力主要有两部分组成：
（1）叶轮前后盖板不对称产生的轴向力，此力指向叶轮吸入口方向，用F1表示； （2）动反力，此力指向叶轮后面，用F2表示；
6.2 作用在叶轮上的轴向力
轴向力F1可按下式计算
?DF?KH??1i2w?Dh2?4 （6—1）
式中F1—作用在一个叶轮上的轴向力，kg
K?实验系数，与比转数有关，当ns?40?200时，K=0.6~0.8。取K=0.6
Hi—单级扬程，m
γ—液体重度, kg/m3
Dw—叶轮密封环直径，m Dh—叶轮轮毂直径，m
D?F?KH??1i2w?Dh2?4
0.232??2
?0.6?1600???1.01?103?0.192?4
??5? ?4.36kg
液体作用于叶轮入口处动反力
F2?mc0?m?液体量得质量流量，kg/s
Ggc0 （6—2）
G?液体重量的流量，n/s
c0—叶轮进口处的液体速度，m/s
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F2?mc0?G?3.36?103kg gc0泵总的轴向力为
F?F1?F2?4.36?105?3.36?103?4.33?105kg
方向指向吸入口
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7 泵零件的强度计算
7.1 叶轮强度计算
叶轮强度计算可以分为计算叶轮盖板强度、叶片强度和轮毂强度三部分，现分别介绍如下：
7.1.1 叶轮盖板强度计算
离心泵不断向高速化方向发展，泵转速提高后，叶轮因离心力而产生的应力也随之提高，当转速超过一定数值后，就会导致叶轮破坏。在计算时，可以把叶轮盖简化为一个旋转的圆盘（即将叶片对叶轮盖板的影响省略不计）。计算分析表明，对旋转圆盘来说，圆周方向的应力是主要的，叶轮的圆周速度与圆周方向应力近似地有以下关系：
σ?104?m2u2g （7—1）
式中γm—叶轮材料的重度（kg/cm2），对铸钢叶轮γm=0.0078 kg/cm2
u2—叶轮圆周速度（m/s）
σ?1040.0078?87.3729.8
=608kg/cm2
应力σ应小于叶轮材料的许用应力?σ?，根据《离心泵设计基础》表8-1查得ZGCr28的?σ??700~800kg/cm2，?σ??σ，故叶轮盖板强度满足。 7.1.2 叶片厚度计算
为了扩大叶轮流道有效过流面积，希望叶片越薄越好；但如果叶片选择得太薄，在铸造工艺上有一定的困难，而且从强度方面考虑，叶片也需要有一定的厚度。叶片也不能选择得太厚，叶片太厚要降低效率，恶化泵的汽蚀性能。大泵的叶片厚度要适当加厚一些，这样对延长叶轮寿命有好处。
此计算在“2.1.6离心泵叶轮几何参数的具体计算”已进行，在此不再重复。 7.1.3 轮毂强度计算
对一般离心泵，叶轮和轴是动配合。为了使轮毂和轴的配合不松动，在运转时由离心力产生的变形应小于轴和叶轮配合的最小公盈。在叶轮轮毂处由离心力所引起的应力可近似按下式计算：
?D?σDcE （7—2）
E—弹性模数（kg/cm2），对铸钢E?1.75?106kg/cm2
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Dc—叶轮轮毂平均直径(cm)，Dc=180mm
?D?由离心力引起的叶轮轮毂直径的变形(cm)
608?D??180?0.00625cm 6?????10?D应小于叶轮和轴配合的最小公盈?min，即?D??min
根据《机械零件手册》的公差配合表查得轴径为150mm，H7m6配合的最小公盈?min=0.03mm
?D??min
由离心力所引起的变形小于最小的配合公盈，故轮毂满足要求。
7.2 泵轴的校核
叶轮、轴套等零件是套装在轴上的，并同在泵体内高速旋转，轴的强度和刚度对泵的寿命和可靠性有很大影响，所以，对轴的强度和刚度校核是十分必要的。
轴的具体结构参见零件图
根据《离心泵的设计基础》查得，轴的材料选用35CrMoA，许用弯曲应力
?σ?b?980Mpa，单个叶轮的重量为F?mg?18?9.81?177N
轴的重量为G?m1g?192?9.81?1883.5N 轮毂的重量为Q?m2g?22?9.81?216N
其中m,m1,m2—分别为叶轮，轴，轮毂的重量
单位载荷
q?5F?G?Q5?177?1883.5?216??1.37N/mm
218221827.3 轴的强度校核
泵轴的自重和套装在轴上的叶轮、轴套等零件的重量，转子的径向力、由叶轮平衡后的剩余不平衡所引起的离心力等使泵弯曲，因此，泵轴是在弯曲与扭转联合作用下工作的，通常应以弯曲和扭转联合作用来校核轴的强度。
作出轴的具体受力图：
图7-1 轴的具体受力图
其具体计算过程如下：集中载荷受力计算
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FR2??418?104?138?138?138?138?586?
?F1?586?F2??586?138??F3??586?138?138??F4??586?138?138?138? ?F5??586?138?138?138?138??Q??586?138?138?138?138?104?
F1?F2?F3?F4?F5?177N
Q?216N FR2?621N
FR1?F1?F2?F3?F4?F5?Q?FR2?480N
图7-2 集中载荷受力图
均布载荷受力计算：
FR2???????q?????????q?????????
q??.3? FR2'?1611N
FR1??q??????FR2??1.37????????????????
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