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简析疏水泵轴承易损原因及处理方法

2013-01-30

作者：穆兴杰　田兴岩
（黑龙江黑化集团）
　　疏水泵是工业生产中常用的设备，它常见的故障种类很多，泵体轴承的损坏是水泵常见故障的一种，下面就黑化集团红岸塑料制品公司IR型疏水泵的轴承损坏原因及处理做如下探讨。
　　一、概述
　　红岸塑料制品公司制桶二车间的疏水泵安装在车间厂房零米的水泵间，入口接疏水箱出口接除氧器，该泵的主要作用是将进入疏水箱的水再次打入除氧器，以做二次利用。
　　在使用过程中，该泵初期的轴承事故率极高，Z长为1500小时，Z短的仅为100小时左右，损坏后的主要现象为轴承的保持架粉碎，滚动体松散，内、外套松脱，这种故障直接导致水资源的浪费，经济上造成损失。
　　二、原因分析及处理
　　该泵在原始安装、使用过程中，两侧各有一只305轴承，由损坏的现象，我们分析得出如下结论，轴承在润滑良好的状态下，出现这种损坏情况的主要原因是与轴承选型，轴向负荷过大，热应力未消除这三种因素有关。针对这三项原因，我们进行了逐一分析和处理。
　　（一）轴承选型的问题上，进行了详细的计算。
　　该泵的工作性质属于间断运行，工作介质温度60℃～95℃，估算Z大轴向力Fa=45㎏，Z大径向力Fr=130㎏，转速n=2900转/分，轴径d=25㎜，期望寿命按10000小时考虑，在对轴承核算中各项计算参阅《机械设计手册》相关规定。
　　Fa/Fr=45/130=0.35，初取e值，e=0.22
　　则Fa/Fr﹥e
　　取单列向心球轴承径向系数X和轴向系数Y，
　　X=0.56，Y=2.0
　　计算当量动负荷P：
　　P=X* Fr+Y* Fa
　　=0.56×130+2.0×45
　　=162.8㎏
　　由寿命h=10000小时，寿命系数fh=2.71
　　间断，运行负荷系数fF=1.1
　　由转速2900转/分，速度系数fn=0.226
　　工作介质温度60℃～95℃小于100℃取温度系数fT=1
　　计算运行状态下的额定动负荷C值，
　　C=（fh*fF/fn*fT）*P
　　=（2.71×1.1/0.226×1）×162.8
　　=3318.7㎏
　　由手册知305轴承的额定动负荷C=1760㎏，
　　额定静负荷C0=1160㎏。
　　当C0=1160㎏时，
　　Fa/C0=45/1160=0.038
　　根据Fa/C0计算值查表e=0.24
　　则径向系数X=0.56，轴向系数Y=1.8
　　复算该泵的实际额定动负荷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㎏
　　实际额定动负荷（C=2028.7㎏）大于305轴承所允许的额定动负荷（C=1760㎏）
　　故该泵选305轴承不能保证寿命为10000小时的需要。
　　根据公式L=（106/60n）*(c/p)ε计算305轴承的寿命。
　　L：轴承额定寿命，
　　C：轴承额定动负荷，
　　P：轴承当量动负荷
　　ε：寿命指数，该处ε=3
　　L=（106/60n）*(c/p)ε
　　=（106/60×2900）（1760/153.8）3
　　=8612小时，
　　选用305轴承，其理论寿命仅为8612小时。为满足轴承寿命的需要，应选择额定动负荷、额定静负荷较大的轴承。经查表，将预选的几种轴承参数列于下表：
　　由此，我们在泵的一侧选择了42605轴承一只，另一侧选择了36305轴承两只，并对轴承箱及轴进行了相应的改进。
　　实践证明，由于所选取的轴承C及C0值大了，运行条件不变，使用寿命增加了，平均寿命在11000小时以上。
　　（二）轴向负荷过大，我们选取在叶轮的背面适当的位置上钻两个φ4㎜的小孔，用以平衡轴向力，达到削弱或消除轴向力的作用，改进后效果较好。
　　（三）消除热应力。对于轴向负荷较大，且输送热介质的泵，轴承选择一般有两种方式。一种为两端固定（当两轴承跨距L≤400㎜），两只轴承分别承受一个方向的轴向力，当轴向力不很大时可以采用向心球轴承，考虑到轴在工作时有少许热膨胀，轴承安装应留有一定的间隙，可用垫片或调整螺钉调节。另一种为一端固定、一端游动的方式，适用于轴较长或传送介质温度较高时，此时轴伸缩量大宜采用这种方式，但Z好利用一对轴承组作为锁定端，传递轴向力并控制间隙，由游动端保证轴伸缩时能自由游动。对于我们所用的疏水泵在装配过程中，我们在一侧的轴承箱体与压盖间加一0.25～0.4㎜的调整垫片，用以消除热膨胀所带来的轴向负荷。实践证明效果明显。
　　三、结论
　　我们对IR型疏水泵轴承损坏的三个因素进行了逐一分析，对于热水泵的轴承装配，予留间隙是不可忽视的一个大问题，它会直接导致由于轴的热胀而促使轴向力的增加。在叶轮后盖上钻平衡孔，虽然可能产生微小的能量损失，但对轴向力的平衡有很大的益处。在解决上述两个问题的同时，我们重点对轴承的性能进行了核算，并重新选择了额定动负荷大的轴承。
　　通过三个途径对泵进行改造后，效果异常显著，轴承损坏现象不再发生了，轴承寿命达11000小时以上，大大的降低了检修次数和维修费用，避免了水资源的浪费，保证了生产的连续进行。

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