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簡(jiǎn)析疏水泵軸承易損原因及處理方法

2013-01-30

作者：穆興杰　田興巖
（黑龍江黑化集團(tuán)）
　　疏水泵是工業(yè)生產(chǎn)中常用的設(shè)備，它常見(jiàn)的故障種類(lèi)很多，泵體軸承的損壞是水泵常見(jiàn)故障的一種，下面就黑化集團(tuán)紅岸塑料制品公司IR型疏水泵的軸承損壞原因及處理做如下探討。
　　一、概述
　　紅岸塑料制品公司制桶二車(chē)間的疏水泵安裝在車(chē)間廠房零米的水泵間，入口接疏水箱出口接除氧器，該泵的主要作用是將進(jìn)入疏水箱的水再次打入除氧器，以做二次利用。
　　在使用過(guò)程中，該泵初期的軸承事故率極高，Z長(zhǎng)為1500小時(shí)，Z短的僅為100小時(shí)左右，損壞后的主要現(xiàn)象為軸承的保持架粉碎，滾動(dòng)體松散，內(nèi)、外套松脫，這種故障直接導(dǎo)致水資源的浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)上造成損失。
　　二、原因分析及處理
　　該泵在原始安裝、使用過(guò)程中，兩側(cè)各有一只305軸承，由損壞的現(xiàn)象，我們分析得出如下結(jié)論，軸承在潤(rùn)滑良好的狀態(tài)下，出現(xiàn)這種損壞情況的主要原因是與軸承選型，軸向負(fù)荷過(guò)大，熱應(yīng)力未消除這三種因素有關(guān)。針對(duì)這三項(xiàng)原因，我們進(jìn)行了逐一分析和處理。
　　（一）軸承選型的問(wèn)題上，進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。
　　該泵的工作性質(zhì)屬于間斷運(yùn)行，工作介質(zhì)溫度60℃～95℃，估算Z大軸向力Fa=45㎏，Z大徑向力Fr=130㎏，轉(zhuǎn)速n=2900轉(zhuǎn)/分，軸徑d=25㎜，期望壽命按10000小時(shí)考慮，在對(duì)軸承核算中各項(xiàng)計(jì)算參閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》相關(guān)規(guī)定。
　　Fa/Fr=45/130=0.35，初取e值，e=0.22
　　則Fa/Fr﹥e
　　取單列向心球軸承徑向系數(shù)X和軸向系數(shù)Y，
　　X=0.56，Y=2.0
　　計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷P：
　　P=X* Fr+Y* Fa
　　=0.56×130+2.0×45
　　=162.8㎏
　　由壽命h=10000小時(shí)，壽命系數(shù)fh=2.71
　　間斷，運(yùn)行負(fù)荷系數(shù)fF=1.1
　　由轉(zhuǎn)速2900轉(zhuǎn)/分，速度系數(shù)fn=0.226
　　工作介質(zhì)溫度60℃～95℃小于100℃取溫度系數(shù)fT=1
　　計(jì)算運(yùn)行狀態(tài)下的額定動(dòng)負(fù)荷C值，
　　C=（fh*fF/fn*fT）*P
　　=（2.71×1.1/0.226×1）×162.8
　　=3318.7㎏
　　由手冊(cè)知305軸承的額定動(dòng)負(fù)荷C=1760㎏，
　　額定靜負(fù)荷C0=1160㎏。
　　當(dāng)C0=1160㎏時(shí)，
　　Fa/C0=45/1160=0.038
　　根據(jù)Fa/C0計(jì)算值查表e=0.24
　　則徑向系數(shù)X=0.56，軸向系數(shù)Y=1.8
　　復(fù)算該泵的實(shí)際額定動(dòng)負(fù)荷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(shí)際額定動(dòng)負(fù)荷（C=2028.7㎏）大于305軸承所允許的額定動(dòng)負(fù)荷（C=1760㎏）
　　故該泵選305軸承不能保證壽命為10000小時(shí)的需要。
　　根據(jù)公式L=（106/60n）*(c/p)ε計(jì)算305軸承的壽命。
　　L：軸承額定壽命，
　　C：軸承額定動(dòng)負(fù)荷，
　　P：軸承當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷
　　ε：壽命指數(shù)，該處ε=3
　　L=（106/60n）*(c/p)ε
　　=（106/60×2900）（1760/153.8）3
　　=8612小時(shí)，
　　選用305軸承，其理論壽命僅為8612小時(shí)。為滿(mǎn)足軸承壽命的需要，應(yīng)選擇額定動(dòng)負(fù)荷、額定靜負(fù)荷較大的軸承。經(jīng)查表，將預(yù)選的幾種軸承參數(shù)列于下表：
　　由此，我們?cè)诒玫囊粋?cè)選擇了42605軸承一只，另一側(cè)選擇了36305軸承兩只，并對(duì)軸承箱及軸進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。
　　實(shí)踐證明，由于所選取的軸承C及C0值大了，運(yùn)行條件不變，使用壽命增加了，平均壽命在11000小時(shí)以上。
　　（二）軸向負(fù)荷過(guò)大，我們選取在葉輪的背面適當(dāng)?shù)奈恢蒙香@兩個(gè)φ4㎜的小孔，用以平衡軸向力，達(dá)到削弱或消除軸向力的作用，改進(jìn)后效果較好。
　　（三）消除熱應(yīng)力。對(duì)于軸向負(fù)荷較大，且輸送熱介質(zhì)的泵，軸承選擇一般有兩種方式。一種為兩端固定（當(dāng)兩軸承跨距L≤400㎜），兩只軸承分別承受一個(gè)方向的軸向力，當(dāng)軸向力不很大時(shí)可以采用向心球軸承，考慮到軸在工作時(shí)有少許熱膨脹，軸承安裝應(yīng)留有一定的間隙，可用墊片或調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)。另一種為一端固定、一端游動(dòng)的方式，適用于軸較長(zhǎng)或傳送介質(zhì)溫度較高時(shí)，此時(shí)軸伸縮量大宜采用這種方式，但Z好利用一對(duì)軸承組作為鎖定端，傳遞軸向力并控制間隙，由游動(dòng)端保證軸伸縮時(shí)能自由游動(dòng)。對(duì)于我們所用的疏水泵在裝配過(guò)程中，我們?cè)谝粋?cè)的軸承箱體與壓蓋間加一0.25～0.4㎜的調(diào)整墊片，用以消除熱膨脹所帶來(lái)的軸向負(fù)荷。實(shí)踐證明效果明顯。
　　三、結(jié)論
　　我們對(duì)IR型疏水泵軸承損壞的三個(gè)因素進(jìn)行了逐一分析，對(duì)于熱水泵的軸承裝配，予留間隙是不可忽視的一個(gè)大問(wèn)題，它會(huì)直接導(dǎo)致由于軸的熱脹而促使軸向力的增加。在葉輪后蓋上鉆平衡孔，雖然可能產(chǎn)生微小的能量損失，但對(duì)軸向力的平衡有很大的益處。在解決上述兩個(gè)問(wèn)題的同時(shí)，我們重點(diǎn)對(duì)軸承的性能進(jìn)行了核算，并重新選擇了額定動(dòng)負(fù)荷大的軸承。
　　通過(guò)三個(gè)途徑對(duì)泵進(jìn)行改造后，效果異常顯著，軸承損壞現(xiàn)象不再發(fā)生了，軸承壽命達(dá)11000小時(shí)以上，大大的降低了檢修次數(shù)和維修費(fèi)用，避免了水資源的浪費(fèi)，保證了生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。