本文是关于离心泵径向推力的三篇文章中的第一篇。叙述了作者使用传统公式计算径向推力的经验，随后的径向推力测量和两者的比较。第二部分将展示施加在性能曲线上的测量径向推力图，并将讨论所揭示的模式。最后一部分将讨论叶轮和机匣设计的变化，以减少径向推力。
Stepanoff径向推力方程
那是1958年。我刚从大学毕业，在纽约市一家大型工业机械制造厂工作。我早期的一项任务是为一家大型承包商计算一些泵的轴挠度，该承包商要求计算出磨损环在低容量运行时不会摩擦。BETVICTOR体育官网我计算了叶轮的径向推力可能使用了Stepanoff[1]的数据。他在书中给出了计算径向推力的公式:
地点:
P =径向力，磅
H =泵扬程，脚
D2=叶轮直径[外径-外径]，英寸
B2=叶轮总宽度，包括护冠[在叶轮外径处]，英寸
K =实验确定的随容量变化的常数
注意乘积D2x B2为叶轮排出的投影面积，H/2.31为泵产生的总压差。因此，压力x面积的乘积就可以计算出一个力。K因子的目的是将该力调整为实际径向推力。方程式中没有比重，这表明它只用于冷水。尽管Stepanoff的数据精确而详细，但它只报告了一种尺寸泵的推力特性。1959年，Agostinelli等报道了16种不同泵[2]的径向推力试验结果，同时继续考虑有效压力面积为叶轮外径x宽度(D)BETVICTOR体育官网2x B2)。
 |
图1所示。单蜗壳(等速)泵关闭时的径向推力系数(来自参考文献3)。BETVICTOR体育官网水力研究所提供，www.BETVICTOR体育官网pumps.org(新泽西州帕西帕尼) |
水利学院曲线
1969年，液压研究所(HI)发布了一条曲线，显示了单蜗体泵关闭时的K值作为比转速[3]的函数(见图1)。尽管HI值在较高的比转速范围(约3000)与Agostinelli[3]一致，但在较低的比转速范围(BETVICTOR体育官网约600)，它们几乎是Agostinelli值的两倍。如图2所示，当前的HI K值图显示的关闭K值低于1969年的图，与Agostinelli[2]相比更有利。程序继续考虑有效面积为D2x B2．
垂直， 直列泵的实际径向推力BETVICTOR体育官网
我了解到，使用公式1(一个公认的、已发表的公式)和K值，会对某些泵产生非常不准确的径向推力值。BETVICTOR体育官网一家泵制造商要求我确定在机械密封处的实际径向轴挠度，用于一系列垂直直线离心泵，如图3所示。BETVICTOR体育官网泵轴与电机轴是刚性耦合的，因此，当泵配备机械密封时，电机轴承吸收泵的轴向和径向推力。
泵装有半BETVICTOR体育官网开式叶轮。叶轮面以20度角加工，导致叶片变得更宽(增加B2尺寸)随着直径的减小而减小。这种设计是常见的叶轮提供给化工工业，虽然不常见的封闭式叶轮和一些半开式叶轮。BETVICTOR体育官网由于套管是蜗壳，最大径向推力发生在关闭时(每分钟零加仑)。
ANSI规范B73.2[4](部分由本文作者编写)要求计算在最大径向载荷下，填料函压盖端轴挠度不超过2磨。有人提出了关于3 × 2 × 11单蜗壳泵的问题，转速为3,500 rpm。为了使径向推力最小，叶轮出口宽度(B2)，最大直径为11英寸，设计为3/16英寸。D2x B2因此，面积(见图4)为2.06平方英寸。480英尺的关闭头在冷水中产生了约208psi的压差。比速约为650。使用图1中的K = 0.18计算径向推力是77磅。与适当的电机，77磅将产生轴偏转，就在机械密封，一个可接受的2密耳。但两名竞争对手报告说，测量到的轴挠度要高得多。我们有必要测量径向轴挠度。
我们的测试过程类似于Stepanoff[1]使用的测试过程。制作了一个刚性钢工作台，用螺栓将电机联轴器轴组件固定在其上。轴的位置位于密封面上方半英寸处，由一对直角接近探头测量。力计用于拉轴的末端(在叶轮的位置)，以建立叶轮径向力与轴挠度之间的精确关系，在密封面上方½英寸处。我们能够准确地“校准”电机-联轴器-轴组件，甚至包括轴承松动的影响。
当对泵进行测试时，我们了解到，在关闭时，施加在11英寸叶轮上的径向推力为240磅，超过三次使用图1中的信息计算出的值几乎六次使用来自其他引用的K值计算的值。而不是仅仅使用叶轮的投影面积放电，如图4所示，如果我们使用叶轮的总投影面积，从3英寸直径的眼到11英寸的外径，D2，(见图5)，面积从上面计算的2.06平方英寸变为6.56平方英寸。
将其乘以208 psi和图1中的0.18 K值，计算出的径向推力为246磅，仅比测量值240磅高2%。接近的协议表明，我们应该考虑使用这个程序的叶轮变宽，因为直径减少(它可能很好地适用于所有的叶轮)。应该测试更多尺寸的泵，以确定BETVICTOR体育官网这个概念是否适用于所有尺寸。
参考文献
1.斯捷潘诺夫，a.j.，英格索兰，离心和轴流泵BETVICTOR体育官网John Wiley & Sons，纽约，1948年。
2.Agostinelli, A.， Nobles, D.，和Mockridge, c.r.， Worthington，“离心泵径向推力的实验研究”，论文59-HYD-2，《机械工程学报》BETVICTOR体育官网基础工程学报，美国机械工程师学会, 1959年。
3.液压学会离心、旋转和往复式泵标准BETVICTOR体育官网，第十二版，1969年，液压研究所，纽约，纽约。
4.化工工艺用立式直列离心泵技术条件BETVICTOR体育官网， ANSI B73.2 - 1975，美国机械工程师学会，纽约，纽约州
5.Karassik, Igor J.， Worthington，“离心泵结构”，第一版的2.2节泵手册卡拉西克、克鲁奇和弗雷泽主编，麦格劳-希尔图书公司，纽约，1976年。
6.洛巴诺夫，瓦尔·S和罗斯，罗伯特·R，联合，离心泵:设计与应用BETVICTOR体育官网，海湾出版公司，休斯敦，1985。
7.液压学会离心、旋转和往复式泵标准BETVICTOR体育官网， 2009，液压研究所，美国新泽西