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泵断轴的10个常见因素

发布时间:2021/4/2 13:46:22     作者:     来源:本站

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许多泵用户错误地指责轴断裂时轴材料的选择,认为他们需要更坚固的轴。但选择这条“越强越好”的道路往往是治标不治本。轴故障问题可能发生的频率较低,但根本原因仍然存在。 一小部分泵轴会因冶金和制造工艺问题而失效,如基体材料中未检测到孔隙,退火和/或其他工艺处理不当…

许多泵用户错误地指责轴断裂时轴材料的选择,认为他们需要更坚固的轴。但选择这条“越强越好”的道路往往是治标不治本。轴故障问题可能发生的频率较低,但根本原因仍然存在。

 

一小部分泵轴会因冶金和制造工艺问题而失效,如基体材料中未检测到孔隙,退火和/或其他工艺处理不当。一些故障是由于轴加工不当,更小的部分由于设计裕度不足以承受扭矩、疲劳和腐蚀而失效。

 

对于制造商或者用户来说,另外一个因素是悬臂式泵中的轴挠性系ISF=L3/D4

它表示泵在偏离设计点(最佳效率点或BEP)的情况下,轴由于径向力而会偏转(弯曲)多少。其中,D等于机械密封轴套处的轴径(mm),L为叶轮出口中心线与径向轴承之间的跨距(mm)。

图 悬臂泵转子

1. 远离BEP工作:偏离泵BEP的允许区域运行可能是导致轴故障的最常见原因。远离BEP工作会产生不平衡的径向力。轴由于径向力而产生的挠度会产生弯曲力,每转两次。例如,以3550 rpm旋转的轴将弯曲7100次/分钟。这种弯曲动态会产生轴拉伸弯曲疲劳。如果挠度的振幅(应变)足够低,大多数轴都能应对多个循环。

 

2. 轴弯曲:轴弯曲问题遵循与上述轴偏转相同的逻辑。从具有高标准/规格的轴直线度的制造商处购买泵和备用轴。尽职调查是审慎的。泵轴的大多数公差在0.0254mm至0.0508mm范围内,测量值为总指示器读数(TIR)。

 

3. 叶轮或转子不平衡:叶轮如果不平衡,泵在运行时会产生“轴窜动”。其影响与轴弯曲和/或偏斜的结果相同,即使停止泵并检查泵轴时,泵轴仍会笔直。可以说,叶轮的平衡对于低速泵和高速泵同样重要。给定时间范围内的弯曲循环次数减少,但位移的振幅(应变)(由于不平衡)保持在与较高速度系数相同的范围内。

 


4. 流体特性:通常,与流体特性有关的问题涉及设计用于一种(较低)粘度但承受较高粘度的流体的泵。一个例子可能很简单,选择和设计的泵可用于在95 F下泵送4号燃油,然后再用于在35 F下泵送燃油(相差约235厘泊)。比重的增加将导致类似的问题。另请注意,腐蚀将大大降低轴材料的疲劳强度。在这些环境中,具有较高耐腐蚀性的轴是一个不错的选择。

 

5. 变速:扭矩和速度成反比。随着泵的减速,轴扭矩增加。例如,转速为875 rpm的100hp泵所需的扭矩是转速为1,750 rpm的100 hp泵的两倍。除了整个轴的最大制动马力(BHP)限制外,用户还必须检查泵应用中每100 rpm极限所允许的BHP。

 

6. 误用:忽略制造商指南将导致轴问题。如果泵由发动机驱动,而不是电机或汽轮机,则许多泵轴的功率因数会降低,因为间歇性转矩与连续转矩。如果泵不是直接驱动(通过联轴器),如皮带/滑轮或链条/链轮驱动,则轴可能会明显降低。许多自吸式垃圾泵和渣浆泵设计为皮带驱动,因此几乎没有问题。按照ANSI B73.1规范制造的泵不设计为皮带驱动(除非使用千斤顶轴)。ANSI泵可以是皮带或发动机驱动,但最大允许马力大大降低。许多泵制造商提供重型轴作为可选的附件,当根本原因无法纠正时,可以解决该症状。

 

7. 不对中:泵和驱动器之间的不对中,即使是最轻微的不对中也会导致弯矩。通常这个问题表现为在轴断裂前轴承失效。

 

8. 振动:除了未对准和不平衡以外,其他问题引起的振动(例如气蚀,通过的叶片频率,临界速度和谐波)也会对轴造成应力。

 

9. 装配不正确:另一个原因是叶轮和联轴器安装不正确(装配和间隙不正确,无论过紧或过松)。不正确的配合可能导致磨损。轻微磨损导致疲劳破坏。未正确安装的键和/或键槽也会导致该问题。

 

10. 不正确的速度:根据叶轮惯性和皮带驱动器的(圆周)速度限制,存在最大泵速度(例如,通常同意ANSI泵的最大皮带速度为每分钟6,500英尺)。此外,除了增加扭矩问题外,还应注意低速操作,例如洛马金效应的损失。



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