Khi bơm làm việc bánh công tác của bơm chịu tác dụng của các lực theo hướng trục, cần khảo sát các lực này.
Hình 2.17-Lực dọc trục trong bơm ly tâm
Khi bơm làm việc chất lỏng ở cửa hút A chuyển động theo phương song song với trục vào bánh công tác dưới áp suất khá nhỏ p1. Sau khi vào bánh công tác dòng chất lỏng ngoặt 900 và trở thành thẳng góc với trục. Áp suất chất lỏng tăng dần đến trị số p2 ở cửa ra, p1<<p2. Dưới tác dụng của p2 một phần chất lỏng rò rỉ qua các khe hở giữa bánh công tác và thân bơm B và C. Nếu bỏ qua sự quay của chất lỏng trong khe hở B và C thì có thể xem gần đúng áp suất trong các khe đó bằng p2. Do đó áp lực hướng trục tác dụng lên đĩa sau bánh công tác hướng về phía trái là:
( 2 2)
2
2. .R r
p
Ptr = π − (2.27)
Và áp lực hướng trục tac dụng lên đĩa trước bánh công tác ,hướng về bên phải là: ( ) . .( ) . . 2 2 1 1 2 1 2 2 2 R R p R r p Ptr = π − + π − (2.28)
Vì p2>>p1 => Ptr>Pph. Do đó áp lực dọc trục có xu hướng đẩy bánh công tác về phía ngược với hướng chuyển động của chất lỏng vào bánh công tác.
( )( 2 2)1 1 1 2 . . p p R r P P PI = tr − ph =π − − (2.29)
Trong thực tế do sự quay của chất lỏng theo các đĩa của bánh công tác trong các khe hở B và C nên áp suất trong các khe giảm dần từ ngoài vào trong (từ R2→R1) theo các đưòng Parabol.
Ngoài P1 ra còn có lực hướng trục PII tác dụng lên bánh công tác theo hướng của dòng chảy (ngược với pI), PII xuất hiện do chất lỏng thay đổi phương chuyển động ở cửa vào của bánh công tác (từ hướng trục sang hướng kính), có thể tính theo định luật động lượng: 0 1. . . C g Q C m PII = o =γ (2.30)
m-khối lượng chất lỏng chuyển động qua bánh công tác,
g Q m= γ. 1
C0-vận tốc chất lỏng ở cửa hút bánh công tác
Vậy áp lực tổng cộng tác dụng lên một bánh công tác của bơm là: P=PI-PII (2.31)
Đối với bơm có nhiều cấp có số bánh công tác là I thì tổng áp lực hướng trục sẽ là:
A=i.P (2.32)
Nếu roto của bơm bố trí thẳng đứng (bơm trục đứng) thì công thức tính tổng áp lực hướng trục A ở trên cần bổ sung thêm thành phần trọng lượng của roto G:
G P i
A= . ± (2.33)
Dấu + hoặc trừ tuỳ thuộc vào sự bố trí cửa vào và cửa ra của bơm gây lên các áp lực hướng trục cùng hay ngược chiều với trọng lượng G của roto.