Lực hướng trục trong bơm ly tâm và phương pháp cân bằng

Lực hướng trục trong bơm ly tâm và phương pháp cân bằng

Khi máy bơm làm việc, bánh xe công tác chịu tác dụng của nhiều lực khác nhau, những lực đó có thể chia thành 2 loại:

+ Lực khối lượng gồm trọng lực và lực quán tính

+ Lực bề mặt là lực tác dụng tương hỗ giữa bánh xe và chất lỏng.

Trọng lực của bánh xe đặt ở trọng tâm của nó. Khi trong bơm chứa đầy chất lỏng, trọng lực của bánh xe bị giảm đi do áp lực thủy tĩnh. Theo định luật asimet áp lực thủy tĩnh này bằng trọng lượng thể tích chất lỏng mà bánh xe công tác chiếm chỗ. Có hướng thẳng đứng từ dưới lên trên và cũng đặt ở trọng tâm của bánh xe.

Khi chế tạo bơm, người ta phải tiến hành cân bằng động rô to. Vì vậy, trục quán tính chính trùng với trục quay của rô to và mô men quán tính ly tâm bằng 0. Do đó tất cả các lực quán tính đều bằng không.

Như vậy chỉ còn lại lực bề mặt do tác dụng của chất lỏng lên bánh xe công tác.

Khi bơm làm việc, chất lỏng chuyển động vào bánh xe theo chiều trục, có áp suất P1 tương đối nhỏ. Sau khi vào bánh xe, dòng chảy đổi chiều từ hướng trục sang hướng tâm. Áp suất chất lỏng tăng dần lên và đạt giá trị lớn nhất là P2 tại cửa ra. Áp suất P2 lớn hơn P1 rất nhiều. Do có sự chênh lệch áp suất, một phần chất lỏng sau khi ra khỏi bánh xe công tác lại chảy ngược trở lại qua khe a và khe b, tác dụng lên mặt ngoài bánh xe một áp suất P.

Khi dòng chảy vào bánh xe công tác có sự đổi chiều từ hướng trục sang hướng tâm nên phát sinh một phản lực tác dụng lên mặt trong của bánh xe công tác.

Gọi áp lực tác dụng lên mặt ngoài của bánh xe công tác là Png và áp lực tác dụng lên mặt trong là Ptr thì áp lực tác dụng lên bánh xe là

P=Png+ Ptr

Mặt ngoài của bánh xe công tác có dạng mặt quay. Nếu bỏ qua lực ma sát, áp lực thủy động có hướng vuông góc với mặt ngoài. Ở chế độ tính toán, sự phân bố áp lực ở mặt ngoài đối xứng với trục quay thì thành phần hướng tâm của áp lực thủy động sẽ cân bằng lẫn nhau. Vì vậy, tổng hợp lực của áp lực thủy động có chiều hướng trục

Chất lỏng chảy ngược trở lại khe a và khe b có áp suất P2. Áp suất này sẽ giảm dần theo chiều chảy ngược do khi bánh xe công tác quay đã xuất hiện lực ly tâm có tác dụng chống lại sự chảy ngược của chất lỏng vào khe a, b.

Đa số các trường hợp lực hướng trục trong bơm ly tâm có giá trị tương đối lớn. Lực này làm mòn các ổ trục, tạo nên sự sai lệch khe hở trong bơm, làm roto cọ xát vào vỏ bơm khi làm việc, gây giảm hiệu suất và có thể hư hỏng máy bơm.

Phương pháp cân bằng lực hướng trục

Để cân bằng lực hướng trục trong bơm, nếu dùng ổ bi loại chặn hoặc đỡ chặn là không hợp lý, người ta thường dùng các phương pháp thủy lực. Nội dung của phương pháp này là dựa trên nguyên tắc đối xứng của sự phân bố áp lực trên một bánh xe hoặc bằng các hệ thống thủy lực đặc biệt.

Dựa vào nguyên tắc đối xứng của sự phân bố áp lực trên bề mặt bánh xe, trong thực tế không thể đạt được sự đối xứng hoàn toàn.Vì thế khi cân bằng lực hướng trục theo phương pháp này trong kết cấu của bơm phải đặt ổ chặn hoặc đỡ chặn để chịu phần lực còn lại chưa được cân bằng. Cân bằng theo nguyên tắc này thì tốt hơn cả là dùng bánh xe công tác nước về hai phía. Tuy nhiên nó cũng có thể xuất hiện lực hướng trục khi đệm chống thấm ở 1 phía của bánh xe bị hỏng. Cách thứ hai theo nguyên tắc trên là đặt thêm một đệm chống thấm nữa ở bánh xe công tác dẫn nước vào một phía. Lực hướng trục được cân bằng nhờ các lỗ giảm tải đục ở phần dưới của đĩa sau bánh xe. Số lỗ thường có 3÷6. Theo phương pháp này, lực hướng trục tác dụng lên mặt ngoài bánh xe Png được cân bằng. Lực hướng trục tác dụng lên mặt trong Ptr sẽ được cân bằng nhờ ổ bi kiểu chặn. Phương pháp cân bằng như vậy tuy đơn giản nhưng gây nên sự tổn thất lưu lượng. Cách thứ ba theo nguyên tắc trên là đặt các bánh xe đối xứng nhau từng đôi một trong bơm nhiều cấp. Các bánh xe có kích thước như nhau, tạo nên cột áp như nhau, trong điều kiện làm việc bình thường sẽ gây nên các lực hướng trục như nhau và ngược chiều nhau.Các lực đó sẽ triệt tiêu lẫn nhau và làm cho toàn bộ roto được cân bằng. Phương pháp này có nhược điểm là chế tạo vỏ bơm phức tạp, cồng kềnh

Cơ cấu thủy lực đặc biệt thường được sử dụng để cân bằng lực hướng trục trong bơm nhiều cấp là đĩa giảm tải. Khi dùng cơ cấu này trong kết cấu của bơm không cần đặt ổ chặn và ở mọi chế độ làm việc của bơm, roto đều được cân bằng. Cấu tạo của đĩa giảm tải gồm có một số buồng đặc biệt. Áp lực trong đó thay đổi phụ thuộc vào vị trí của roto theo chiều trục. Vì vậy, khi roto lệch khỏi vị trí cân bằng do tác dụng của lực hướng trục thì nó lại tự quay về vị trí cân bằng.

Cường Thịnh Vương JSC

Nhà phân phối máy bơm nhập khẩu chuyên nghiệp: ITALY - JAPAN - USA  - KOREA...

Hãng: STAC - PENTAX - EBARA - TOHATSU - SEALAND - HANIL - APP - OBL...

Địa chỉ: Tổ 12 - Phường Yên Nghĩa - Hà Đông - Hà Nội

Showroom - Xưởng sửa chữa: Km số 03 Đường Phan Trọng Tuệ, Xã Thanh Liệt, Huyện Thanh Trì, TP. Hà Nội (Trong Tổng Kho Kim Khí Số 1)

Hotline: 0936 995 663 - 0989 490 236 - 0975 135 635

Điện thoại: 024 6292 3846 - 024 6674 3148 - 0932 36 46 81

Website: http://maybomnuoc24h.com.vn, http://suamaybomnuoc.vn, http://photmaybom.vn, http://cuongthinhvuong.vn/

Email: maybomnuoc24h@gmail.com, suamaybomcongnghiep@gmail.com