簡析疏水泵軸（zhóu）承易損原（yuán）因及（jí）處理方法

2013-01-30

作者：穆興傑　田興岩
（黑龍江黑化集團）
　　疏水泵是（shì）工業生產中常用的設備，它（tā）常見的故障種類很多，泵體軸承的損壞（huài）是水泵常（cháng）見（jiàn）故障的一（yī）種，下麵就黑化集團紅岸塑料製品公司IR型疏（shū）水（shuǐ）泵的軸承損壞原因及處理做如下探討。
　　一、概述
　　紅岸塑料製品公司製（zhì）桶二車間的疏水泵安裝在車間廠房零米的水泵間，入口接疏水箱出口接除（chú）氧器，該泵的主要（yào）作用是將進入疏（shū）水箱的水再次打入除氧（yǎng）器，以做二次利用。
　　在使用過程中，該泵初期（qī）的軸承事故率極高，Z長為1500小時，Z短的僅為100小時左右（yòu），損壞後的主要現象為軸承的保持架粉碎，滾（gǔn）動體鬆散，內、外套鬆脫（tuō），這（zhè）種故障直接導致（zhì）水資（zī）源的浪費，經濟上造成損失。
　　二、原因分析及處（chù）理
　　該泵在原始（shǐ）安裝、使用過（guò）程中，兩側各有一隻305軸（zhóu）承，由損壞的現象，我們分析得出如下結論，軸承在潤滑良（liáng）好的狀（zhuàng）態下，出現這種損壞情況的主要原因（yīn）是與軸承選型，軸向負荷過大，熱應力未消（xiāo）除這三種因（yīn）素有關。針對這三項原因，我們進行了（le）逐一分析和處理（lǐ）。
　　（一）軸承選型的問題上，進行了詳細的計算。
　　該泵的工作性質屬於（yú）間斷運（yùn）行，工作介質溫度60℃～95℃，估（gū）算Z大軸向力Fa=45㎏，Z大徑向力Fr=130㎏，轉速（sù）n=2900轉/分，軸徑（jìng）d=25㎜，期望壽（shòu）命按10000小時考慮，在對軸承核算中各項計（jì）算參閱《機械設計手冊》相（xiàng）關（guān）規定。
　　Fa/Fr=45/130=0.35，初（chū）取（qǔ）e值，e=0.22
　　則Fa/Fr﹥e
　　取單列向心球軸（zhóu）承徑向（xiàng）係數X和軸向係數Y，
　　X=0.56，Y=2.0
　　計算當量動負荷P：
　　P=X* Fr+Y* Fa
　　=0.56×130+2.0×45
　　=162.8㎏
　　由壽（shòu）命h=10000小時，壽命係數fh=2.71
　　間斷，運行負荷係數fF=1.1
　　由轉速2900轉/分，速度係數fn=0.226
　　工作介質溫（wēn）度60℃～95℃小於100℃取溫度係數fT=1
　　計（jì）算運行狀態下的額定動負荷（hé）C值，
　　C=（fh*fF/fn*fT）*P
　　=（2.71×1.1/0.226×1）×162.8
　　=3318.7㎏
　　由手（shǒu）冊知305軸承的額（é）定動負荷C=1760㎏，
　　額定靜負荷C0=1160㎏。
　　當C0=1160㎏時（shí），
　　Fa/C0=45/1160=0.038
　　根據（jù）Fa/C0計算值查表e=0.24
　　則徑向係數X=0.56，軸向係數Y=1.8
　　複算（suàn）該泵的實際額定動負荷（hé）C值。
　　C=（fh*fF/fn*fT）（X* Fr+Y* Fa）
　　=（2.71×1.1/0.226×1）（0.56×130+1.8×45）
　　=2028.7㎏
　　實際額定動（dòng）負荷（C=2028.7㎏）大於305軸承所允（yǔn）許的額定動負荷（C=1760㎏）
　　故該泵選（xuǎn）305軸承不能保證壽命為10000小時的需要。
　　根（gēn）據公式L=（106/60n）*(c/p)ε計算305軸承的壽命（mìng）。
　　L：軸承（chéng）額定壽命，
　　C：軸承額定（dìng）動負荷，
　　P：軸承當量動負荷
　　ε：壽命指數，該（gāi）處ε=3
　　L=（106/60n）*(c/p)ε
　　=（106/60×2900）（1760/153.8）3
　　=8612小時，
　　選用305軸承，其理論壽命僅為8612小時。為滿足軸承壽命的需要，應選擇額定動負荷（hé）、額定（dìng）靜負荷較大（dà）的軸承。經查表，將預選的幾種軸承（chéng）參數列於下表：
　　由此，我們在泵的一側選（xuǎn）擇了42605軸承一隻（zhī），另一側選擇了36305軸承兩隻，並對軸承箱及軸進行了相應的改進。
　　實踐證明（míng），由於所選取的軸承C及C0值大了（le），運行條件不變（biàn），使用壽命增加了，平（píng）均壽命（mìng）在11000小（xiǎo）時以上。
　　（二）軸向負荷過大，我們選取在葉輪的背（bèi）麵適當的（de）位置上鑽兩個φ4㎜的小孔，用以平衡軸向力，達（dá）到削弱或消（xiāo）除軸向力的作用（yòng），改進後效果較好。
　　（三（sān））消除熱應力。對於軸向負（fù）荷較大，且輸送熱（rè）介質的泵，軸承選擇一般有（yǒu）兩種方（fāng）式。一種為兩端固定（當兩軸承跨距L≤400㎜），兩隻軸承分別承受一個方向的軸向力，當軸向力不很大時可以采用向心球軸承，考慮到軸在工作時有少許（xǔ）熱膨脹，軸承安裝（zhuāng）應留有一定的間隙，可用墊片或調整螺釘調節（jiē）。另一種為一端固定、一（yī）端遊（yóu）動（dòng）的方式，適（shì）用於軸較長或（huò）傳送介質溫度較高時（shí），此（cǐ）時軸（zhóu）伸縮量大宜采用這種方式，但Z好利用一對軸承組作為鎖（suǒ）定端，傳遞軸向力（lì）並控製間隙，由遊動端保證軸伸縮時能自由遊動。對於我們所用的疏水泵在裝配過程中，我們在一側的軸承箱體與壓蓋間加一0.25～0.4㎜的調整墊片，用（yòng）以消除熱膨脹（zhàng）所帶來的軸向負荷。實踐證明效（xiào）果明顯。
　　三、結論
　　我們對IR型（xíng）疏水泵（bèng）軸承損壞的三個因素進行了逐一分析（xī），對（duì）於熱水泵的軸承裝配，予留間隙是（shì）不可忽視的一個大問題，它會直接導致由於軸的熱脹而（ér）促使軸（zhóu）向（xiàng）力的增加。在葉輪後蓋上鑽平衡孔，雖然可（kě）能產生微小的能量損失，但對軸向力的平衡有很大的益處。在解決（jué）上述兩個問題的同時，我們重點（diǎn）對軸承的性能進行（háng）了核（hé）算，並（bìng）重新選擇了額定動負（fù）荷大的軸（zhóu）承。
　　通過三個途徑對（duì）泵進（jìn）行改造後，效果（guǒ）異常顯著，軸承損（sǔn）壞現象不再發生了，軸承壽命達11000小時以上，大（dà）大（dà）的降低了檢修次數和維修費用，避免了水（shuǐ）資源的浪費，保證了生（shēng）產的連續進行。
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