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。（黑龍江黑化集團(tuán)）
一、概述
紅岸塑料制品公司制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：
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。
