大型立式轴流泵导轴承荷载分析计算

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1、大型立式轴流泵导轴承荷载分析计算发布时间：2010.11.28新闻来源：仇宝云浏览次数： 【摘要】　研究大型立式轴流泵导轴承荷载的影响因素，提出荷载计算方法。以ZL307型水泵(叶轮直径D=3.1m)导轴承为例，对其荷载进行了计算。造成导轴承荷载的主要因素有：电机空气间隙不对称、叶轮非轴对称来流、叶轮质心偏离转动中心和叶片角度不等。本研究能为导轴承设计提供荷载依据，对减小导轴承荷载、提高可靠性和运行寿命有很大意义。　　叙词：立式泵　轴流泵　导轴承　荷载　分析　计算　　中图分类号：S277.9+2　　　　文献标识

2、码：AAnalysisandCalculationofLoadingonaPilotBearingofLarge,Vertical,Axial-flowPumpQiuBaoyun(YangzhouUniversity)Abstract　　Thecontributingfactorsofloadingonpilotbearingofalarge,vertical,axial-flowpumpwereinvestigatedandacalculatingmethodoftheloadingwasdeveloped.

3、Asanexample,thebearingloadofZL307pump(withimpellordiameterof3.1m)wascalculatedbythemethod.Theanalysisandcalculationindicatethattheloadingofthepilotbearingismainlycreatedbymanufacturingandinstallingerrors,non-symmetricalflowinfrontoftheimpellorandflowdragonpu

4、mpaxleandthemajorfactorsincludenon-symmetricalairgapoftheverticalshaftmotor,non-symmetricalflowinfrontoftheimpellor,theswingoftheimpellorandunequalbladeangles.Thisstudylaysthefoundationofdesignofpumpbearingandishelpfulinimproving,thereliabilityandworkinglife

5、ofapumpbearing.　　Keywords　Verticalpumps,Axial-flowpumps,Pilotbearing,Load,Analyses,Calculation　引言　　我国低扬程大型水泵站绝大部分采用立式轴流泵机组。理想对称情况下，机组转动部分不受横向力(方向垂直于轴线)作用，水泵导轴承荷载为零。但由于设计制造、安装施工不可避免地存在误差及某些结构问题，转动部分常受横向力作用。水泵导轴承起着承受横向力、稳定叶轮转动的作用，是水泵重要的易磨易损部件，常发生故障或磨损加剧，影响水泵的可

6、靠性和耐久性。　　立式水力机组导轴承荷载主要由电机不平衡磁拉力、转动部件偏心质量旋转惯性离心力和水力不平衡力引起，但这方面的研究报道不多。一些资料认为，水力不平衡力及不平衡磁拉力分别与主轴扭矩、电机转子外径及定子铁芯长度有关。1　导轴承荷载影响因素分析　　大型立式轴流泵机组结构见图1。电机上机架内设有推力轴承和上导轴承，下机架内设有下导轴承，水泵大都只在导叶体轮毂内设有一只导轴承(只有弯管式水泵在弯管上部设有上导轴承，而该轴承的径向间隙较大，通常不受力)。电机上导轴承间隙很小，单边为0.06～0.08mm，下导

7、轴承间隙较大，双边0.20mm左右［1］。导轴承荷载由运行时转子、泵轴及叶轮所受垂直于轴线方向的横向力引起。下面仅考虑电机上导轴承与水泵导轴承受力，而电机下导轴承不受力的最不利情况下，转动部件各横向力引起的水泵导轴承荷载(径向力)。图1　大型立式泵机组结构简图1.电机上导轴承　2.电机推力轴承　3.定子　4.转子　5.电机下导轴承　6.水泵出水弯管　7.泵轴　8.水泵导轴承　9.导叶体　10.叶轮　11.混凝土进水流道1.1　电机空气间隙不对称的影响　　若电机转子在定子内偏心，则造成空气间隙不对称，产生定子对转

8、子的不平衡磁拉力。文献［2］提供了不平衡磁拉力解析计算式(1)式中(2)(3)(4)　　　Hd——定子铁芯高度　　　——气隙平均磁通密度　　　Rd、Rz——定子内径半径和转子外径半径　　　μ0——空气磁导率　　　e——转子偏心距，e最大允许值为0.05δ(δ为电机平均空气间隙值)　　Fc引起的泵导轴承径向力为(5)式中　L、Lc——电机上导轴承至水泵导轴承及转子中心的高度(见图1)1.