大物實驗計算彈性模量 懸臂幫浦軸撓度的計算

2021-10-14 10:46:00 字數 2818 閱讀 2037

懸臂幫浦軸撓度的計算

徑向力計算公式

徑向力計算方法,國內外大同小異。

no. 01

國外通用計算方法

美制單位

p為軸上承受的徑向力(lbs);

k為徑向推力係數,這個數字來自於與比轉速相關的圖表,見圖1;

h為計算點流量q(gpm)下的揚程(ft);

d2為計算點工況下的葉輪外徑(ins);

b2為包括蓋板的葉輪寬度(ins);

sg為介質的比重;

2.31為揚程(ft)轉換成(lbs/in2)係數;

kq為流量係數,等於:

q為被計算的徑向推力下的流量(gpm);

qn為幫浦最佳效率點的流量(gpm)。

公制單位

p為軸上承受的徑向力(kg);

k為徑向推力係數,這個數字來自於與比轉速相關的圖表,見圖1;

h為計算點流量q(m3/h)下的揚程(m);

d2為計算點工況下的葉輪外徑(cm);

b2為包括蓋板的葉輪寬度(cm);

sg為介質的比重;

9.8為轉換係數;

kq為流量係數,等於:

q為被計算的徑向推力下的流量(m3/h);

qn為幫浦最佳效率點的流量(m3/h)。

no. 02

國內計算方法 

p為徑向力(kg);

ρ為介質密度(kg/m3);

g為重力加速度,取9.81(m/s2)

kr為實驗係數,可按steponff公式計算:

h為被測流量q(m3/h)下的揚程(m);

d2為被測工況下的葉輪外徑(m);

b2為包括蓋板的葉輪寬度(m)。

no. 03

美國水力協會計算方法

ansi/hi 1.3-2013 《旋轉動力(離心)幫浦設計與應用》標準也推薦了一種蝸殼式幫浦徑向力的計算方法,其與上述兩種方法的差異在於:該方法針對不同型式的蝸殼幫浦(單蝸殼、雙蝸殼和環形蝸殼幫浦),給出了在不同流量、不同比轉速下所對應的徑向推力係數(關係曲線)。

有興趣的朋友可以自行查閱水力協會標準,在此不再贅述。

懸臂幫浦軸撓度計算公式

懸臂幫浦轉子受力圖見圖2。

美制單位

懸臂梁的撓度計算公式如下:

i 為轉動慣量,實心圓軸轉動慣量 = πd4/64

由此,計算公式修改為:

y = 軸撓度(ins)

f = 軸上承受的合力(lbs),為徑向力p + 轉子的重量

l = 內側軸承中心至葉輪出口中心線之間的跨距

3 = 端吸離心幫浦的使用係數;雙端設計時數值有所不同

e = 彈性模量;對於大多數金屬,除鈦材外,彈性模量為(28~30)×106 psi

d = 實心軸軸套處的軸徑(如有軸套)

則,上述公式可簡化為:

公制單位

y = 軸撓度(cm)

f = 軸上承受的合力(kg),為徑向力 + 轉子的重量

l = 內側軸承中心至葉輪中心之間的跨距(cm)

3 = 端吸離心幫浦的使用係數;雙端設計時數值有所不同

e = 彈性模量;對於大多數金屬,除鈦材外,彈性模量為(1.96~2.1)×106  kg/cm2

d = 實心軸軸套處的軸徑(cm),如有軸套

i = 實心圓軸轉動慣量

計算例項

採用公制單位計算如下。

no. 01

計算徑向力p

已知引數:

k = 0.37,這個數字來自於與比轉速相關的圖表,見圖1

h = 56.08 m

d2 = 33.02 cm

b2 = 2.54 cm

q = 0 m3/h,為關死點流量

qn = 68 m3/h

n = 1750 rpm

sg = 1

將上述資料代入公式,可計算出:

no. 02

計算懸臂軸的撓度

已知:f = 182.12 kg

l = 22.86 cm

d = 3.75 cm

e = 2.1×106 kg/cm2

則,可計算出軸的撓度:

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