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簡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）
　　疏水泵是工業生產中常用的設備，它常見的故障種類很多，泵體軸承的損壞是水泵常見故障的一種，下面就黑化集團紅岸塑料制品公司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入疏水箱的水再次打入除氧器，以做二次利用。
　　在使用過程中，該泵初期的軸承事故率極高，Z長為1500小時，Z短的僅為100小時左右，損壞后的主要現象為軸承的保持架粉碎，滾動體松散，內、外套松脫，這種故障直接導致水資源的浪費，經濟上造成損失。
　　二、原因分析及處理
　　該泵在原始安裝、使用過程中，兩側各有一只305軸承，由損壞的現象，我們分析得出如下結論，軸承在潤滑良好的狀態下，出現這種損壞情況的主要原因是與軸承選型，軸向負荷過大，熱應力未消除這三種因素有關。針對這三項原因，我們進行了逐一分析和處理。
　　（一）軸承選型的問題上，進行了詳細的計算。
　　該泵的工作性質屬于間斷運行，工作介質溫度60℃～95℃，估算Z大軸向力Fa=45㎏，Z大徑向力Fr=130㎏，轉速n=2900轉/分，軸徑d=25㎜，期望壽命按10000小時考慮，在對軸承核算中各項計算參閱《機械設計手冊》相關規定。
　　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X和軸向系數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㎏
　　由壽命h=10000小時，壽命系數fh=2.71
　　間斷，運行負荷系數fF=1.1
　　由轉速2900轉/分，速度系數fn=0.226
　　工作介質溫度60℃～95℃小于100℃取溫度系數fT=1
　　計算運行狀態下的額定動負荷C值，
　　C=（fh*fF/fn*fT）*P
　　=（2.71×1.1/0.226×1）×162.8
　　=3318.7㎏
　　由手冊知305軸承的額定動負荷C=1760㎏，
　　額定靜負荷C0=1160㎏。
　　當C0=1160㎏時，
　　Fa/C0=45/1160=0.038
　　根據Fa/C0計算值查表e=0.24
　　則徑向系數X=0.56，軸向系數Y=1.8
　　復算該泵的實際額定動負荷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㎏
　　實際額定動負荷（C=2028.7㎏）大于305軸承所允許的額定動負荷（C=1760㎏）
　　故該泵選305軸承不能保證壽命為10000小時的需要。
　　根據公式L=（106/60n）*(c/p)ε計算305軸承的壽命。
　　L：軸承額定壽命，
　　C：軸承額定動負荷，
　　P：軸承當量動負荷
　　ε：壽命指數，該處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、額定靜負荷較大的軸承。經查表，將預選的幾種軸承參數列于下表：
　　由此，我們在泵的一側選擇了42605軸承一只，另一側選擇了36305軸承兩只，并對軸承箱及軸進行了相應的改進。
　　實踐證明，由于所選取的軸承C及C0值大了，運行條件不變，使用壽命增加了，平均壽命在11000小時以上。
　　（二）軸向負荷過大，我們選取在葉輪的背面適當的位置上鉆兩個φ4㎜的小孔，用以平衡軸向力，達到削弱或消除軸向力的作用，改進后效果較好。
　　（三）消除熱應力。對于軸向負荷較大，且輸送熱介質的泵，軸承選擇一般有兩種方式。一種為兩端固定（當兩軸承跨距L≤400㎜），兩只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熱膨脹，軸承安裝應留有一定的間隙，可用墊片或調整螺釘調節。另一種為一端固定、一端游動的方式，適用于軸較長或傳送介質溫度較高時，此時軸伸縮量大宜采用這種方式，但Z好利用一對軸承組作為鎖定端，傳遞軸向力并控制間隙，由游動端保證軸伸縮時能自由游動。對于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，用以消除熱膨脹所帶來的軸向負荷。實踐證明效果明顯。
　　三、結論
　　我們對IR型疏水泵軸承損壞的三個因素進行了逐一分析，對于熱水泵的軸承裝配，予留間隙是不可忽視的一個大問題，它會直接導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。在解決上述兩個問題的同時，我們重點對軸承的性能進行了核算，并重新選擇了額定動負荷大的軸承。
　　通過三個途徑對泵進行改造后，效果異常顯著，軸承損壞現象不再發生了，軸承壽命達11000小時以上，大大的降低了檢修次數和維修費用，避免了水資源的浪費，保證了生產的連續進行。