黃海軍

(馬鞍山技師學(xué)院 安徽省馬鞍山 243000)

某工廠AC型單級端吸離心泵由于水泵自身設(shè)計缺陷和安裝人員操作等多種因數(shù)的影響，從投入生產(chǎn)以來運行都不穩(wěn)定。常出現(xiàn)軸承損毀的事故，設(shè)備帶水調(diào)試時，甚至出現(xiàn)斷軸事故。高峰時一上午有三臺水泵同時軸承燒壞，并且燒壞的軸承都集中于葉輪端的軸承;后來通過勘探分析匯總原因，再根據(jù)實際的情況原因通過相應(yīng)的解決辦，處理好軸頸折斷和軸承損壞的再次發(fā)生。

1 泵的故障表現(xiàn)過程

AC型單級端吸離心泵屬單級單吸懸臂式耐腐蝕離心泵，其性能參數(shù)(如圖1)。該系統(tǒng)分長纖維、短纖維兩套系統(tǒng)，共10余臺套，其中懸架相同的有9臺。由于生產(chǎn)工藝的缺陷和水輸送處理的特殊性，兩套系統(tǒng)需要同時運行，兩套系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)軸承損壞，平鍵兩側(cè)拉傷，甚至軸斷裂，使檢修與運行十分被動，造成生產(chǎn)緊張。

2 軸頸斷裂原因解析

2.1 泵軸軸頸結(jié)構(gòu)設(shè)計、材質(zhì)選擇問題

軸的制造材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)45#碳素鋼，折斷處發(fā)生在付葉輪幾個軸肩的根部，而且斷面平齊、粗糙，沒有任何舊裂紋的痕跡，軸肩根部為直角聯(lián)接，沒有圓弧過渡，有一個退刀槽在軸肩根部(如圖2—a)，根據(jù)材料力學(xué)知識可以知道，軸肩根部帶退刀槽會導(dǎo)致軸承受力后出現(xiàn)“應(yīng)力集中”，當(dāng)泵軸帶有負(fù)載并以1475r/min的高速運轉(zhuǎn)時，就會產(chǎn)生巨大的剪應(yīng)力并且就集中在軸肩直角處，使軸肩處成為薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)軸肩處的剪應(yīng)力超過了它允許的最大剪應(yīng)力的時候就會導(dǎo)致軸從該處斷裂。由于制漿造紙所使用的水含有，化學(xué)藥品，對泵軸也有一定的腐蝕作用。

因為設(shè)計者的失誤使得使得軸結(jié)構(gòu)的不合理，所以我們要對軸進行從新設(shè)計從新加工，這次我們選用耐磨性更高的優(yōu)質(zhì)40Cr合金調(diào)質(zhì)鋼作為泵軸的材料。我們改變了泵的結(jié)構(gòu)，把軸肩處的直角改成了半徑為R3的圓弧，(如圖3—b)提高了軸表面的質(zhì)量，使得應(yīng)力集中徹底消除，很好的解決了軸的斷裂和腐蝕問題。

2.2 安裝精度差

在檢測的過程中發(fā)現(xiàn)了泵與電機軸的不從何顯a現(xiàn)(即兩軸不同心)，導(dǎo)致兩軸不同心的原因是在安裝施工的過程中未對泵與電機進行找正，使得泵的軸心線高于電機的軸心線，由于兩軸不同心的原因，使得泵與電機高速運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生震動、扭矩加大、軸的磨損加快，當(dāng)扭矩超過了軸所能承受到的極限值或者損壞發(fā)現(xiàn)不及時，泵軸就會在最薄弱的環(huán)節(jié)超負(fù)載而斷裂。

因為泵高于電機，所以我們可以在電機的螺栓下面加上合適的墊片。并用百分表在兩軸的外圓、下、左、右進行檢查，保證偏差不大于0.1mm(徑向最大偏差)。兩軸器接觸后保持5mm－7mm的間隙，一周內(nèi)不均勻誤差不超過0.15mm(軸向最大偏差)，從而解決了兩軸不同心的問題，防止軸斷裂及因偏差過大引起的振動。

3 軸承損毀情況分析

3.1 平鍵聯(lián)接與聯(lián)軸器安裝不合理

在現(xiàn)場拆卸的過程中發(fā)現(xiàn)了軸與聯(lián)軸器的配合長度斷了10mm(見圖3)。由于泵工作環(huán)境的惡劣、生產(chǎn)工藝的限制和礦漿泵要平繁的啟動和停止。軸與聯(lián)軸器接觸面積太少，使得聯(lián)軸器的磨損和平鍵兩側(cè)的拉傷，嚴(yán)重時軸承加速磨損，直至損壞，造成了不能正常的生產(chǎn)。重新銑鍵槽，增加軸的長度，制作好平鍵，聯(lián)軸器和軸、鍵的過度聯(lián)接，保證了聯(lián)軸器與軸沒有相對位移;聯(lián)軸器和軸接觸面積的增大使得系統(tǒng)可以正常的運行。

3.2 軸組軸向間隙調(diào)整不當(dāng)

在拆卸軸組的過程中，會發(fā)現(xiàn)軸在軸在軸箱內(nèi)的竄動量過大，測量拆下的靠泵端軸組的法蘭盤，軸箱中竄動0.6 mm，間隙太大，當(dāng)泵高速運轉(zhuǎn)時，會產(chǎn)生巨大的離心力，會引起泵的震動和機械密封的動靜環(huán)貼合面的密閉性，從而導(dǎo)致機械密封的滲漏，加速軸承磨損，軸承使用壽命縮短。嚴(yán)重時，軸承損壞。

軸組組裝要點，先將軸承加熱后裝入軸上相應(yīng)的位置，用銅棒或尼龍棒輕輕敲擊軸承內(nèi)圈將軸和軸承裝入軸承座相應(yīng)的位置，用端面兩面固定，用壓鉛絲測量軸組軸向間隙，間隙太大容易產(chǎn)生振動，間隙太小，軸墊發(fā)熱，熱脹冷縮引起軸承抱軸，軸向竄動要達(dá)到要求(軸向竄動量約0.08mm－0.15mm之間)。轉(zhuǎn)動聯(lián)軸器軸承轉(zhuǎn)動應(yīng)靈活自如，如果旋轉(zhuǎn)不便，要找出原因，并一一消除。

3.3 機械密封漏水時軸承沒有適當(dāng)?shù)姆雷o

原裝泵泵蓋與軸承箱體之間沒有適當(dāng)?shù)姆浪胧?，?dāng)機械密封出現(xiàn)漏水時，水可以通過軸承端蓋的密封處(羊毛氈密封)串入軸承箱的腔體內(nèi)，導(dǎo)致軸承箱因進水而燒壞軸承。原軸承箱密封是用毛氈密封，如圖4左側(cè)壓蓋。泄漏非常嚴(yán)重，造成大量潤滑油的浪費，地面上有一層厚厚的油污。

為了改變這種漏油的現(xiàn)狀，我們把毛氈密封改為骨架密封，如圖4右側(cè)壓蓋，方法如下:

(1)軸承箱原配的(葉輪端、聯(lián)軸器端)2件端蓋進行改制加工，車出一個?73mm，深13 mm的圓孔，適合放一個規(guī)格為55mm×73mm×13mm的骨架油封。

(2)用錘子把骨架油封輕輕地打進去，并正確安裝。具體示意如圖4右側(cè)壓蓋。為了防止機械密封滲漏時對軸承箱加以防護，在泵蓋與軸承端蓋之間加裝了直徑為DN155的不銹鋼擋水環(huán)，使其用M10的不銹鋼內(nèi)六角螺絲固定于泵軸上，經(jīng)過改造以后，設(shè)備可以正常運轉(zhuǎn)，震動位移量在0.04 mm左右，軸承外側(cè)溫度在50左右，每臺泵的年耗油量在1.5L－2L左右。不僅杜絕了由于缺油，進水造成軸承、軸損壞事故的發(fā)生，而且保持了工作場地的清潔衛(wèi)生，使設(shè)備運行完好。

3.4 軸承選型不合理

每次都是葉輪端的軸承損壞，由于葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生很大離心力，引起泵振動，加速軸承磨損，原配軸承為兩側(cè)帶密封件的6311－2Z兩套(葉輪端、聯(lián)軸器端各一套)，由于每次軸承損壞主要集中于葉輪端的軸承，考慮到葉輪的重量較(25kg－30kg左右)，及葉輪離軸承的位置較遠(yuǎn)，導(dǎo)致葉輪端的軸承負(fù)荷加重，所以必須提高葉輪端軸承的承重力。為此對軸承的選型和泵軸結(jié)構(gòu)加以改進，因為每次軸承的燒壞主要集中于葉輪端所以必須加大葉輪端軸承的承重能力，在原6311軸承的基礎(chǔ)上增加了一套7311BECBP軸承，聯(lián)軸器端的原6311軸承更換為7311 BECBP軸承。

4 結(jié)論

經(jīng)過全面的檢查、分析，摸清并解除了該泵“病根”，將該設(shè)備由原先的1－2個月的使用期延長為2－3年，使污水輸送處理系統(tǒng)生產(chǎn)日趨正常，即節(jié)約了維修成本，又減少了檢修次數(shù)和勞動強度，保證了設(shè)備運行周期。

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