Что такое осевое усилие

осевое усилие

осевое усилие
—
[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999]

Тематики

Смотреть что такое «осевое усилие» в других словарях:

осевое усилие — [axial force] сила, действующая в процессе деформирования на изделие или технологический инструмент в направлении вдоль оси деформации. Смотри также: Усилие усилие прессования … Энциклопедический словарь по металлургии

осевое усилие вследствие несейсмических воздействий, входящих в комбинацию воздействий для сейсмической расчетной ситуации — Ned,G — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции Синонимы Ned,G EN axial force due to the non seismic actions included in the combination of actions for the… … Справочник технического переводчика

осевое усилие вследствие сейсмической расчетной ситуации, нормированное по Acfcd — v — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции Синонимы v EN axial force due in the seismic design situation, normalized to Acfcd … Справочник технического переводчика

осевое усилие из анализа только вследствие расчетного сейсмического воздействия — NEd,E — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции Синонимы NEd,E EN axial force from the analysis due to the design seismic action alone … Справочник технического переводчика

результирующее осевое усилие — результирующее осевое давление — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы результирующее осевое давление EN net thrust … Справочник технического переводчика

критическое осевое усилие в упругой стадии — Ncr — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции Синонимы Ncr EN elastic critical normal force … Справочник технического переводчика

расчетное осевое усилие из анализа на сейсмическую расчетную ситуацию — NEd — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции Синонимы NEd EN design axial force from the analysis for the seismic design situation … Справочник технического переводчика

Допускаемое осевое усилие, действующее на штуцер, Н — [F] Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Эффективное осевое усилие, действующее на штуцер, Н — Fe Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

усилие прессования — [extrusion force, compaction force] сила, необходимая для выдавливания металла через матрицу или для уплотнения порошковой прессовки. Смотри также: Усилие осевое усилие усилие волочения … Энциклопедический словарь по металлургии

Источник

Осевые усилия и способы их уравновешивания

Пар, расширяясь в проточной части турбины, передает на ротор не только вращающий момент, определяемый окружными усилиями, действующими на рабочие лопатки, но

и осевые усилия, которые не создают полезной работы и воспринимаются упорным подшипником. Чаще всего эти усилия стремятся сдвинуть ротор в направлении потока пара, причем иногда они достигают большой величины. Для того чтобы обеспечить надежную работу турбины и, в частности, ее упорного подшипника, необходимо с достаточной точностью определить осевое усилие.

Для этого рассмотрим осевые усилия, действующие на одну из промежуточных ступеней многоступенчатой турбины, показанной на рис. 5.28. В увеличенном масштабе эта ступень изображена на рис. 5.29.

На венец рабочей решетки передается осевое усилие, которое было определено в § 3.1 и составляет для я-й ступени при

полном подводе пара

Если давления пара рп и р2п по обе стороны диска не равны между собой, то диск испытывает осевую нагрузку, равную

где йп—средний диаметр ступени; — диаметр втулки диска; /2п — высота рабочих лопаток. Если диаметры йХп и й1п промежуточных уплотнений по обе стороны диска не равны, как это, например, показано на рис, 5.29, то осевое усилие, передаваемое в пределах ступени на торцевую поверхность, определяемую разностью диаметров уплотнений, запишется так:

Наконец, если рассматривать уплотнение диафрагмы и предположить, что на роторе выполнены ступеньки, то возникнет осевое усилие из-за разности давлений по обе стороны каждой ступеньки. Полное усилие, передаваемое на уплотнение, составит

—средний диаметр уплотнения; Ау — высота ступеньки на валу.

Если во всех гребнях уплотнения зазоры одинаковы, то можно приближенно принять

Для того чтобы определить полное усилие на ротор турбины, надо просуммировать эти нагрузки по всем ступеням турбины и учесть также усилия, возникающие в области концевых уплотнений ротора. Прежде чем составлять эту сумму, обратим внимание на некоторые частные особенности.

1. Иногда оказывается возможным пренебречь составляющей осевого усилия, действующего на рабочие лопатки турбины, так как в частях высокого и среднего давлений в ступени

В последних ступенях конденсационных турбин из-за большого теплоперепада и значительной реактивности

При небольших теплоперепадах можно принять, что разность давлений рг—р2 пропорциональна степени реактивности ступени и разности давлений р0

следует рассматривать как величину отрицательную.

В свою очередь

— перепад

давления на лопатках.

количество пара, протекающего через разгрузочные отверстия, можно написать

Если выразить входящие в это равенство расходы через уравнения неразрывности, то можно после преобразований найти формулу для коэффициента:

— через разгрузочные отверстия диска; 2У — число гребней в лабиринтовом уплотнении диафрагмы.

—положительная величина, и отрицательные, если

направляется из дисковой камеры в рабочую решетку ступени.

Надежность расчета по указанной формуле зависит от того, насколько точно известны коэффициенты расхода |1К и |лр и величина зазоров. В качестве первого приближения можно принимать при отсутствии уплотнения зазора

— окружная скоройть на диаметре диска, где расположены отверстия; ср — скорость пара через отверстия,

здесь

—шаг между отверстиями.

Коэффициент расхода цк через корневой зазор приведен в зависимости от направления потока, величины зазора и числа

Если представленные на рис. 5.30 зависимости для коэффициентов выразить аналитически, то легко записать алгоритм для расчета осевого усилия в турбинной ступени и составить программу для его определения применительно к конкретной ЭВМ.

Следует учитывать, что, как было показано в § 3.3, степень реактивности и, следовательно, давления в ступени переменны по радиусу. Это также должно быть учтено при детальном расчете осевого усилия.

Необходимо подчеркнуть, что из-за больших поверхностей дисков даже незначительные разности давлений приводят

не

Для того чтобы уменьшить суммарное осевое усилие, передаваемое на упорный подшипник, в паровых турбинах стараются его уравновесить. Этого можно достичь, например, увеличив диаметр переднего концевого уплотнения (рис. 5.28) и соединив промежуточную полость А с конденсатором или с промежуточной ступенью, давление в которой невелико. Таким образом, создается уравновешивающее усилие, направленное навстречу потоку пара и уменьшающее нагрузку упорного подшипника.

Включенный между камерой первой ступени и концевым уплотнением участок ротора, уравновешивающий осевые усилия, действующие па ротор турбины, получил название уравновешивающего, или разгрузочного, диска.

Если воспользоваться обозначениями, приведенными на рис. 5.28, принять, что

обозначить реакцию упорного подшипника через Яу и предположить, что отвод пара из внешней камеры разгрузочного диска производится в промежуточную ступень, где при расчетной нагрузке давление равно рх, то сумма осевых проекций сил, действующих па ротор, составит: усилия, направленные влево:

Решая это уравнение относительно с1Х9 находим

Это равенство показывает, что с1х зависит от той нагрузки Лу, которая может быть допущена па упорный подшипник.

, так как увеличение диаметров ступеней почти целиком определяется разностями диаметров барабана.

, поскольку в реактивных ступенях значительны перепады давлений на рабочих решетках.

Для групп реактивных ступеней с одинаковым средним диаметром и мало меняющейся высотой рабочих лопаток, пренебрегая разностью количества движения в осевом направлении, можно написать

Чтобы уравновесить значительные осевые усилия, возникающие в реактивных турбинах, приходится применять разгрузочные диски очень большого диаметра, как это, например, видно на рис. 5.3. Если в реактивной турбине все рабочие лопатки расположены на цилиндрическом барабане, а давление рх равно давлению за последней ступенью, то полностью осевое усилие уравновешивается, если диаметр разгрузочного диска с1х равен среднему диаметру средней ступени.

В многоцилиндровых турбинах осевое усилие стараются уравновесить, направляя потоки пара в первом и втором цилиндрах во взаимно противоположные стороны, как это схематически показано на рис. 5.31. При этом осевые усилия каждого из цилиндров могут быть полностью взаимно уравновешены и разгрузочный диск становится излишним.

Современные мощные турбины выполняются с раздельными потоками в цилиндрах низкого давления (см. рис. 10.13) и даже в цилиндрах среднего и высокого давления (см. рис. 10.13 и 10.32). В этом случае ротор каждого цилиндра практически уравновешен.

Если уравновешивание достигается с помощью разгрузочного диска, то. найдя его диаметр и оцепив допустимые утечки пара через уплотнение разгрузочного диска, называемого д у м и с с о м. определяют, пользуясь формулами § 4.3, число гребней лабиринтового уплотнения

. В реактивных турбинах утечки

через думисс достигают значительной величины и вызывают снижение КПД, что особенно существенно сказывается в турбинах с небольшим объемным пропуском пара.

Для того чтобы обеспечить высокую экономичность турбины, следует стремиться выдерживать малые радиальные и осевые зазоры в проточной части турбины. Радиальные зазоры зависят не только от диаметра ротора, но и от точности изготовления турбины и ее монтажа. Современная технология изготовления, использующая станки с числовым программным управлением и обрабатывающие центры, позволяет уменьшить расчетные значения зазоров. Радиальные зазоры зависят также от жесткости ротора и корпуса. Для уменьшения осевых зазоров необходимо сократить осевые перемещения ротора относительно статорной части турбины, которые оказываются значительными в многоцилиндровых турбинах с расположением упорного подшипника у конца ротора. Поэтому, скажем, в двухцилиндровых турбинах направление потоков в цилиндрах выполняется противоположным, а упорный подшипник располагается между цилиндрами. В пятицилиндровых турбинах насыщенного пара К-550-6,4 и К-750-6,4 ХТЗ, К-1000-5,9/50 ЛМЗ первый цилиндр — ЦВД — располагается посередине турбины, рядом с ним — упорный подшипник, а четыре ЦНД — по два с каждой стороны ЦВД.

Следует иметь в виду, что неизбежные (в пределах допусков) отклонения в размерах облопачивания, несколько отличающиеся от расчетных зазоры в турбинах, что вызывается допусками при монтаже и воздействием условий эксплуатации, а также переменные и переходные режимы работы турбины приводят к изменению по сравнению с первоначальным расчетным значением усилия /?у, действующего на упорный подшипник. Все это должно учитываться при проектировании турбины. Детально вопрос об изменениях усилия Яу из-за упомянутых и ряда других причин рассматривается.

Источник

Осевая сила насоса

Осевая сила, действующая на рабочее колесо насоса представляет собой равнодействующую сил, действующих на рабочее колесо и направлена она в сторону, соответствующую направлению действия большей из этих сил. А какие именно силы влияют на формирование осевой силы мы разберем в этой статье.

При работе центробежного насоса рабочее колесо вращается в пространстве, заполненном перекачиваемой жидкостью. Поверхности дисков рабочего колеса подвергаются действию различных сил, которые, как показывает опыт, не уравновешиваются.

Содержание статьи

Кроме того, ротор насоса находится в состоянии установившегося вращательного движения, тогда для того чтобы уравновесить все силы действующие на него необходимо провести ряд мероприятий, влияющих на конструкцию насоса.

Определение осевой силы

Для определения сил, которые влияют на установление равновесия ротора, необходимо определить силы, которые действуют на рабочее колесо. Эти силы разделяются на:
массовые – сила тяжести и сила инерции
поверхностные – взаимодействие поверхности колеса с потоком жидкости.

При заполнении насоса жидкостью вес колеса разгружается за счет гидростатических давлений по поверхности колеса, которые согласно закону Архимеда равны весу вытесненной воды и направлены вверх.

Осевое действие силы инерции сводится к нулю при помощи динамической балансировки на специальном станке. Динамическая балансировка обычно осуществляется для ротора насоса в целом.

Поэтому рассмотрим действие на рабочее колесо центробежного насоса только поверхностных сил, которые собственно и определяют динамические условия его работы.

Расчет осевой силы

Силы давления на рабочее колесо, вращающееся в корпусе насоса, заполненном жидкостью, могут быть найдены из следующих соображений.

Давление р₁ при входе в насос является начальным давлением насоса. Это давление действует на площадь кольцевого сечения, которая определяется по формуле

где D₁ – внешний диаметр всасывающей полости рабочего колеса;
d – диаметр вала.

Следовательно, сила давления жидкости на рабочее колесо в области всасывания составит

В конструкции центробежных насосов всегда предусматривается тщательное определение области всасывания с начальным давлением p₁ от области нагнетания с конечным давлением p₂. Такое отделение осуществляется с помощью уплотнительных колец. Зазор между внутреней поверхностью уплотнительного кольца и внешней поверхностью рабочего колеса по диаметру входа должно быть небольшим, порядка 0,15 – 0,2 миллиметров.

Выход жидкости из рабочего колеса осуществляется свободно, зачастую при значительном расстоянии между выходным диаметром D₂ рабочего колеса и внутренним диаметром направляющего аппарата или соответствующей кромкой приемного отверстия нагнетательного патрубка.

Поэтому давление p₂ действует на всю площадь F₂ заднего диска рабочего колеса, определяемую величиной

и на площадь кольцевого покрывного диска

Определим силы давления по обе стороны рабочего колеса, которые обусловлены давлением нагнетания p₂ :

Где Р₂ – полная сила давления на всю площадь заднего диска рабочего колеса;
Р₃ – полная сила давления на кольцевой покрывной диск рабочего колеса.

или после приведения подобных членов получим

Таким образом, осевая сила определяется произведением разности между конечным давлением, которое создает насос (р₂), и начальным давлением на всасывании р₁, умноженной на площадь живого сечения потока при входе в рабочее колесо. Так как р₂ > р₁, то осевая сила направлена в сторону всасывания.

3 способа уравновесить осевую силу

Осевая сила стремится сдвинуть рабочее колесо вместе с валом в сторону всасывающего патрубка. Если это усилие окажется достаточно большим, оно приведет к поломке подшипников, истиранию в первую очередь уплотнительных колец, а затем и ко взаимному истиранию корпуса насоса и рабочего колеса.

Как снизить влияние осевой силы.

Чтобы предотвратить отрицательное влияние осевой силы, которому сопутствует увеличение расхода мощности, потребляемой насосом и падение его КПД, применяют следующие способы.

1. Установка упорных подшипников скольжения.

Такой способ применяют только при очень небольшой осевой силе как вспомогательную меру.

2. Сверление разгрузочных отверстий.

Для уравновешивания сил давления в центральной части рабочего колеса сверлят отверстия 1 в заднем диске рабочего колеса. Таких разгрузочных отверстий делает для большинства случаев около четырех штук. С их помощью выравнивается давление жидкости с обеих сторон рабочего колеса. Чтобы предотвратить перетекание жидкости через эти отверстия из области высокого давления на нагнетании в область низкого давления на всасывании, делают кольцевые выступы 2 на наружной стороне заднего диска и устанавливают охватывающие его с небольшим зазором уплотнительные кольца 3 в корпусе насоса.

Такой способ уравновешивания осевой силы как сверление отверстий считается наиболее простым и распространенным.

3. Применение гидравлического приспособления с разгрузочным диском.

Если осевая сила достигает больших значений, например, в высоконапорных насосах, то сверление разгрузочных отверстий в центральной части рабочего колеса оказывается недостаточно. В этом случае на нагнетании насоса монтируется гидравлическое приспособление, с помощью которого создается усилие на ротор насоса, равное осевому, но противоположное ему по направлению.

При соответствующих размерах такого гидравлического разгрузочного диска, осевая сила может быть полностью уравновешена.

Уравновешивание осевой силы является первым шагом при испытании нового насоса. К другим факторам влияющим на выдаваемую насосом характеристику относят гидравлическое сопротивление.

Видео по теме

В заключении хочется отметить, что уравновешиванию осевой силы и исключению её отрицательного влияния отводится большое время при проведении производственных испытаний насоса. Современный насосы конструируются, а затем доводятся на испытательных стендах таким образом, чтобы свести влияние осевой силы к минимуму.

Источник

осевое усилие

Смотреть что такое «осевое усилие» в других словарях:

осевое усилие — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN axial forcethrust force … Справочник технического переводчика

осевое усилие вследствие несейсмических воздействий, входящих в комбинацию воздействий для сейсмической расчетной ситуации — Ned,G — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции Синонимы Ned,G EN axial force due to the non seismic actions included in the combination of actions for the… … Справочник технического переводчика

осевое усилие вследствие сейсмической расчетной ситуации, нормированное по Acfcd — v — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции Синонимы v EN axial force due in the seismic design situation, normalized to Acfcd … Справочник технического переводчика

осевое усилие из анализа только вследствие расчетного сейсмического воздействия — NEd,E — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции Синонимы NEd,E EN axial force from the analysis due to the design seismic action alone … Справочник технического переводчика

результирующее осевое усилие — результирующее осевое давление — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы результирующее осевое давление EN net thrust … Справочник технического переводчика

критическое осевое усилие в упругой стадии — Ncr — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции Синонимы Ncr EN elastic critical normal force … Справочник технического переводчика

расчетное осевое усилие из анализа на сейсмическую расчетную ситуацию — NEd — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции Синонимы NEd EN design axial force from the analysis for the seismic design situation … Справочник технического переводчика

Допускаемое осевое усилие, действующее на штуцер, Н — [F] Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Эффективное осевое усилие, действующее на штуцер, Н — Fe Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

усилие прессования — [extrusion force, compaction force] сила, необходимая для выдавливания металла через матрицу или для уплотнения порошковой прессовки. Смотри также: Усилие осевое усилие усилие волочения … Энциклопедический словарь по металлургии

Источник