本發(fā)明涉及雙級(jí)屏蔽泵領(lǐng)域，具體涉及一種帶有軸向力平衡結(jié)構(gòu)的雙級(jí)一體化屏蔽泵及其軸向力調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：

1、雙級(jí)一體化離心屏蔽泵具有合理比轉(zhuǎn)速分配、結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)子偏心較小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天和船舶等領(lǐng)域。在這些應(yīng)用場(chǎng)景中，泵需要長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)其性能和可靠性有著極高要求。

2、雙級(jí)一體化離心屏蔽泵在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的軸向力，主要是由首級(jí)葉輪加壓至次級(jí)葉輪入口時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)部件產(chǎn)生一個(gè)指向首級(jí)葉輪入口的軸向力。軸向力大于推力軸承承載力時(shí)，會(huì)導(dǎo)致泵的轉(zhuǎn)子部件發(fā)生軸向竄動(dòng)，進(jìn)而加劇軸承磨損，降低泵的機(jī)械效率，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)設(shè)備故障，影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3、現(xiàn)有的雙級(jí)一體化離心屏蔽泵軸向力平衡結(jié)構(gòu)和方法存在諸多不足，現(xiàn)有軸承組件(導(dǎo)軸承和推力軸承)安裝位置為電機(jī)轉(zhuǎn)子兩側(cè)，僅用來(lái)提供徑向和軸向支撐，從而使得軸承組件無(wú)法適應(yīng)不同工況下的軸向力變化；為了適應(yīng)不同工況的軸向力變化，需要改動(dòng)葉輪的設(shè)計(jì)；另外一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，安裝和維護(hù)難度大，且平衡效果有限，難以滿足實(shí)際工程需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種帶有軸向力平衡結(jié)構(gòu)的雙級(jí)一體化屏蔽泵及其軸向力調(diào)節(jié)方法，通過(guò)軸向力調(diào)節(jié)裝置和調(diào)壓環(huán)的設(shè)計(jì)，能夠有效地平衡軸向力，且安裝、維護(hù)極其方便；且軸向力調(diào)節(jié)方法計(jì)算方便，節(jié)約時(shí)長(zhǎng)。

2、本發(fā)明的目的通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

3、一種帶有軸向力平衡結(jié)構(gòu)的雙級(jí)一體化屏蔽泵，所述雙級(jí)一體化屏蔽泵包括上泵蓋、次級(jí)軸承組件一、次級(jí)軸承組件二、泵體、電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子、下泵蓋、首級(jí)軸承組件、首級(jí)葉輪、次級(jí)葉輪和調(diào)壓環(huán)；

4、所述電機(jī)轉(zhuǎn)子置于所述泵體的中間位置，并與所述電機(jī)定子相互配合；所述首級(jí)葉輪和次級(jí)葉輪背對(duì)背安裝在所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的兩端，且所述首級(jí)葉輪的出口經(jīng)過(guò)所述泵體上的流道和所述次級(jí)葉輪的入口連通；

5、所述電機(jī)轉(zhuǎn)子、首級(jí)葉輪、次級(jí)葉輪組成轉(zhuǎn)動(dòng)部件；

6、所述首級(jí)軸承組件、次級(jí)軸承組件一、次級(jí)軸承組件二、調(diào)壓環(huán)組成軸向力平衡結(jié)構(gòu)；所述首級(jí)軸承組件安裝于所述首級(jí)葉輪的前蓋板與所述下泵蓋之間，為所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件提供徑向支撐；所述次級(jí)軸承組件一安裝于所述次級(jí)葉輪的前蓋板與所述上泵蓋之間，為所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件同時(shí)提供軸向和徑向支撐；所述次級(jí)軸承組件二安裝于所述次級(jí)葉輪的后蓋板與所述泵體之間，也為所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件提供軸向支撐；所述調(diào)壓環(huán)安裝于所述電機(jī)轉(zhuǎn)子和所述下泵蓋之間，且靠近所述首級(jí)葉輪的位置，用于調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件的軸向力。

7、進(jìn)一步地，所述次級(jí)軸承組件一包括軸承座一、導(dǎo)軸承軸瓦一、推力軸承軸瓦一，所述導(dǎo)軸承軸瓦一和推力軸承軸瓦一均采用熱套工藝緊固在所述軸承座上；所述導(dǎo)軸承軸瓦一用于為所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件同時(shí)提供徑向支撐，所述推力軸承軸瓦一用于為所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件同時(shí)提供軸向支撐。

8、進(jìn)一步地，所述次級(jí)軸承組件二包括推力軸承軸瓦二和軸承座二，所述推力軸承軸瓦二通過(guò)熱套工藝緊固在所述軸承座二上。

9、進(jìn)一步地，所述次級(jí)軸承組件一通過(guò)緊固螺釘固定在所述泵體上，所述次級(jí)軸承組件二通過(guò)熱套工藝緊固在所述泵體上。

10、進(jìn)一步地，所述次級(jí)葉輪的前蓋板和所述次級(jí)軸承組件一的推力軸承軸瓦一之間的間隙l1為0.1～0.5mm。

11、進(jìn)一步地，所述推力軸承軸瓦一的徑向長(zhǎng)度h1滿足如下條件：

12、0.2(ro2-rm2)≤h1≤0.7(ro2-rm2)

13、其中，ro2為次級(jí)葉輪的出口半徑，rm2為所述導(dǎo)軸承軸瓦一與所述次級(jí)葉輪的前蓋板配合面與所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件中心線的距離，rm2≤r，r為電機(jī)轉(zhuǎn)子半徑；

14、所述推力軸承軸瓦二的徑向長(zhǎng)度h2滿足如下條件：

15、0.2(ro2-r)≤h2≤0.7(ro2-r)

16、所述推力軸承軸瓦一的安裝位置滿足如下條件：

17、徑向內(nèi)緣位置半徑ry2>1.13rm2

18、徑向外緣位置半徑re2<1.1ro2

19、所述推力軸承軸瓦二的安裝位置滿足如下條件：

20、徑向內(nèi)緣位置半徑ra2>r

21、徑向外緣位置半徑rb2<ro2

22、進(jìn)一步地，所述次級(jí)葉輪的前蓋板的外緣加工一段徑向長(zhǎng)度為l2的凸臺(tái)，后蓋板的外緣加工一段徑向長(zhǎng)度為l3的凸臺(tái)，l2和l3滿足：

23、l2≥l3

24、0.3(ro2-rm2)≤l2≤1.2(ro2-rm2)

25、0.3(ro2-r)≤l3≤ro2-r。

26、進(jìn)一步地，所述調(diào)壓環(huán)的軸向長(zhǎng)度h3的取值范圍為5mm～30mm；所述調(diào)壓環(huán)的徑向單邊間隙l4的取值范圍是0.1mm≤l4≤0.05ro1，ro1為所述首級(jí)葉輪的出口半徑。

27、一種帶有軸向力平衡結(jié)構(gòu)的雙級(jí)一體化屏蔽泵的軸向力調(diào)節(jié)方法，包括如下步驟：

28、步驟一：根據(jù)給定的所述電機(jī)轉(zhuǎn)子、首級(jí)葉輪、次級(jí)葉輪、首級(jí)軸承組件、次級(jí)軸承組件一、次級(jí)軸承組件二和調(diào)壓環(huán)的尺寸和位置，計(jì)算蓋板力、動(dòng)反力、軸端力和轉(zhuǎn)動(dòng)部件重力，合成軸向力；

29、步驟二：判斷所述軸向力的方向，當(dāng)所述軸向力指向所述首級(jí)葉輪的入口時(shí)，執(zhí)行步驟三；當(dāng)所述軸向力指向所述次級(jí)葉輪的入口時(shí)，執(zhí)行步驟四；

30、步驟三：判斷所述軸向力的大小與所述次級(jí)軸承組件二中推力軸承軸瓦二的承載力的大小，當(dāng)所述軸向力小于所述次級(jí)軸承組件二中推力軸承軸瓦二的承載力時(shí)，調(diào)節(jié)結(jié)束；否則，通過(guò)如下方式一和/或方式二進(jìn)行調(diào)節(jié)，并返回步驟一：

31、方式一：保持調(diào)壓環(huán)位置和參數(shù)不變，選擇如下任意一種方式調(diào)節(jié)：

32、a：將所述推力軸承軸瓦一沿徑向向外移動(dòng)；

33、b：將所述推力軸承軸瓦二沿徑向向內(nèi)移動(dòng)；

34、c：減小所述推力軸承軸瓦二的徑向長(zhǎng)度h2；

35、d：增大所述推力軸承軸瓦一的徑向長(zhǎng)度h1；

36、e：將所述推力軸承軸瓦一沿徑向向外移動(dòng)，同時(shí)增大所述推力軸承軸瓦一的徑向長(zhǎng)度h1；

37、f：將所述推力軸承軸瓦二沿徑向向內(nèi)移動(dòng)，同時(shí)減小所述推力軸承軸瓦二的徑向長(zhǎng)度h2；

38、g：將所述推力軸承軸瓦一沿徑向向外移動(dòng)，將所述推力軸承軸瓦二沿徑向向內(nèi)移動(dòng)，同時(shí)增大所述推力軸承軸瓦一的徑向長(zhǎng)度h1，減小所述推力軸承軸瓦二的徑向長(zhǎng)度h2；

39、方式二：調(diào)整所述調(diào)壓環(huán)的位置和參數(shù)，選擇如下任意一種方式調(diào)節(jié)：

40、①：減小所述調(diào)壓環(huán)的徑向單邊間隙l4；

41、②：增加所述調(diào)壓環(huán)的軸向長(zhǎng)度h3

42、③：減小所述調(diào)壓環(huán)的徑向單邊間隙l4，增加所述調(diào)壓環(huán)的軸向長(zhǎng)度h3；

43、步驟四：判斷所述軸向力的大小與所述次級(jí)軸承組件一中推力軸承軸瓦一的承載力的大小，當(dāng)所述軸向力小于所述次級(jí)軸承組件一中推力軸承軸瓦一的承載力時(shí)，調(diào)節(jié)結(jié)束；否則，采用和步驟三相同的調(diào)節(jié)方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)方向相反，并返回步驟一。

44、本發(fā)明的有益效果如下：

45、本發(fā)明的帶有軸向力平衡結(jié)構(gòu)的雙級(jí)一體化屏蔽泵，通過(guò)特別設(shè)計(jì)的軸向力調(diào)節(jié)裝置和調(diào)壓環(huán)，能夠有效地平衡軸向力，且安裝、維護(hù)極其方便；軸向力調(diào)節(jié)方法計(jì)算方便，節(jié)約時(shí)長(zhǎng)，既可以用于泵組方法設(shè)計(jì)之初，也可用于多試驗(yàn)工況下，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)調(diào)整，僅通過(guò)調(diào)整軸承組件和調(diào)壓環(huán)，而不用更換葉輪，就能適應(yīng)多工況造成的軸向力變化，同時(shí)為自適應(yīng)軸向力控制調(diào)整系統(tǒng)提供理論指導(dǎo)。