在泵类机械中,轴向力是泵设计、运行中必须考虑的因素。特别是分段式多级泵和高扬程潜水（油）泵,因叶轮同向排列,水泵在运行中会产生很大的轴向力。在泵的运行中如果存在过大的轴向力,将会使得泵在工作时存在事故隐患,引发安全事故,影响生产,导致巨大的经济损失。众所周知,水泵扬程愈高,轴向力愈大,过大的轴向力容易导致泵的事故停车。所以,开展对的平衡轴向力方法以及轴向力精确计算的研究是极其必要的,而且具有重大的现实意义和学术价值。 首先,从轴向力产生的原因、平衡轴向力常用方法、轴向力的计算三方面阐述了国内外轴向力研究现状。研究表明:对泵腔内液体压力分布的理论研究还不够深入,轴向力计算公式较多,按照不同的计算公式算出的轴向力的值有时相差很大,这给设计者造成了困惑。另一方面,有关平衡轴向力的理论研究报道甚少,大量文献介绍的是平衡轴向力的传统方法,如在叶轮后盖板上设有平衡孔、多级泵中采用叶轮对称布置、平衡盘、平衡鼓、平衡盘和平衡鼓联合作用等方法。近年来也提出了的一些新的平衡轴向力方法,这些方法是基于对背叶片、平衡盘、平衡鼓的改进,针对某种类型的泵,这些装置确实起到了良好的平衡作用。在上述研究的基础上,提出了本文的主要研究内容。 其次,介绍了课题组近几年对轴向力的研究。针对平衡装置间隙窄小、雷诺数较大、流动很复杂的特点,通过简化的Navier-Stokes方程,尝试求解出速度分布和压力分布,这对今后轴向力的研究奠定了一定的理论基础。轴向力的研究,可以归纳到泵腔内速度分布和压力分布的研究,而速度和压力与泵腔的几何尺寸、表面的粗糙度、密封环间隙和平衡结构的几何尺寸等有关,在今后的研究中要加以重视。 再其次,开展了浮动叶轮自动平衡离心泵轴向力的理论分析。针对平衡腔体直径方向长轴向方向短的特点,建立了平衡腔内液体流动模型,利用量次对比法得出简化的Navier-Stokes方程,求解出了平衡腔内压力沿半径的关系式,其压力分布为一条指数函数。以3BA-6单级单吸离心泵为研究对象,通过对平衡腔内压力的定量分析得出:平衡腔内压力p的变化是实现浮动叶轮自动调节的关键技术之一,影响压力变化的主要因素是叶轮平衡孔总面积与后密封环间隙δ₁的面积的比值k₂;当k₂≥1.5时,平衡腔内压力p变化平坦。因此在轴向力计算时,可认为平衡腔内压力p不变,且平衡腔内压力p为水泵相应工况下的扬程的5～10%。该结论对浮动叶轮自动平衡离心泵轴向力结构设计有重要的指导意义。 最后,指出离心泵轴向力研究是个薄弱环节,期待着科技工作者在理论上有新