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濃硫酸泵軸承壓蓋的微動磨損
2012-01-16
作者：汪洪
貴溪冶煉廠從日本引進的350SVC浸液型立式離心泵是我國目前使用Z大的濃硫酸泵，其結構和普通水泵不同。它的支座下面沒有中間軸承，只是在泵體上裝有一個四氟軸承。四氟軸承對泵軸起限制保護作用，使泵運行平穩。所以，四氟軸承是濃硫酸泵中非常關鍵而又易損壞的部件。本文就四氟軸承壓蓋磨損原因進行探討。圖1左半部為四氟軸承的原結構，它由一個四氟軸套2和一個軸承外套用4用三個鍵3連接，并通過一個不銹鋼壓蓋5用螺栓固定在泵體1上。泵在該泵常因不銹鋼壓蓋的損壞而無法運轉。圖2為不銹鋼壓蓋的損壞情況。壓蓋與四氟軸套的接觸面上出現了一個深度為5.6mm的凹槽(虛線部分)。壓蓋浸泡在酸里，其厚度由8mm變成了7.6mm，被酸液腐蝕了0.4mm，而壓蓋出現的5.6mm的凹槽，卻不能單純用腐蝕來解釋。因為其中存在著嚴重的磨損現象，即微動磨損。
1.泵體；2.四氟軸套；3.鍵；4.軸承外套；5.不銹鋼壓蓋；6.四氟壓蓋
圖1 四氟軸承結構圖
圖1 四氟軸承結構圖
(括號中尺寸為磨損后情況)
圖2 壓蓋損壞情況
微動磨損是怎樣發生的呢?從圖1四氟軸承的結構可以看到，壓蓋5和四氟軸套2是相互接觸的，四氟軸套2和軸承外套4之間是靠3個鍵3連接的。鍵3與四氟軸套2鍵槽的配合間隙為0～0.061mm，鍵3與軸承外套4鍵槽的配合間隙為0.020～0.096mm，即四氟軸套2和軸承外套4之間存在相對運動的條件，幅度為0.02～0.175mm，因軸承外套4和壓蓋5之間是靠螺栓與泵體1固定在一起，所以，四氟軸套和壓蓋之間除保持相互接觸外，在泵運行時，還存在微幅相對滑動，而且這種滑動的幅度隨著鍵配合間隙的增大而加大。這種由于接觸物體作微幅相對滑動而引起的磨損，就是微動磨損。其磨損過程是接觸面在表面接觸應力的作用下，表面微凸發生粘附而形成接點，這些接點在微幅滑動下被剪斷，隨后從表面上脫落下來的細屑以及新裸露的金屬與濃硫酸作用生成化合物。這些化合物的體積比損壞前的體積大，這些增大了的化合物又處于有限的間隙內，從而使界面上局部應力增高而形成咬粘。不斷地發生微幅滑動，會連續不斷地產生化學磨屑，從而引起堆積磨屑的作用。而這些化學磨屑又引起磨粒磨損，磨屑的積聚導致表面點蝕的增加，加劇了表面細粒的剝落。這種過程循環不止，使接觸表面的磨損不斷加劇。四氟軸套跟不銹鋼壓蓋接觸，不銹鋼壓蓋磨損嚴重，而四氟軸套卻磨損很少，因為微動磨損不是單純的機械磨損，而是一種復合磨損，被磨損體除必須保持接觸和相互滑動外，還必須跟環境介質作用生成化合物。不銹鋼中的鎳鉻在酸介質作用下，易形成一種鈍化膜，當沒有磨損發生時，這種鈍化膜可起保護作用，而當有磨損時，鈍化膜不斷受到破壞，同時又形成新的鈍化膜。正因為磨損和鈍化的不斷發生，致使不銹鋼壓蓋不斷損耗，而四氟這種材料跟酸介質不發生作用，所以在四氟軸套與不銹鋼壓蓋接觸面上，四氟軸套磨損很少。根據微動磨損理論，微動磨損不但與環境介質有關，而且與微幅滑動的振幅有直接關系，當振幅在0.1～0.15mm時，微動磨損開始加劇，磨損具有劇增性。壓蓋和四氟軸套間的相互滑動幅度達到0.1mm以上時，磨損加劇。 圖2 壓蓋損壞情況
根據以上分析，濃硫酸泵不銹鋼壓蓋的損壞，主要原因是壓蓋與四氟軸套之間存在著微動磨損，而其鍵連接處于較大間隙狀態，則加劇了磨損過程的發生。
作者通聯：汪洪（江西信江銅制品有限公司 335424）
來源：《設備管理與維修》
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