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离心式水泵泵轴的修复

发布时间:2018-09-15
王锦翠
  摘 要:离心式水泵(简称“离心泵”)是一种利用高速旋转的叶轮叶片带动水的离心运动的抽水机械。泵轴是离心泵的关键部件,常见的故障形式有轴颈拉钩及磨损、泵轴的弯曲、轴头螺纹损伤、键槽损坏。如何正确的修复故障,恢复泵轴的正常使用,就显得至关重要。
  关键词:离心式水泵;泵轴;故障;修复
  1 概述
  离心式水泵(简称“离心泵”)是一种利用高速旋转的叶轮叶片带动水的离心运动的抽水机械。离心泵的基本构造由泵体、叶轮、泵轴、轴承,密封环,填料函等组成。离心泵运转过程中,难免会出现各种各样的故障。泵轴不但支撑着所有套装在泵轴上的零部件,而且通过泵轴传递扭矩,是离心泵的一个核心部件。对于泵轴出现的故障及时准确的判断出来,是保障生产平稳运行的重要手段。
  2 泵轴故障的主要形式及修复
  2.1 轴颈拉钩、磨损、偏磨
  水泵泵轴一般是由优质碳钢经过锻造后切削加工而成。对于单级单吸离心式水泵泵轴的轴承通常采用滚动轴承。由于泵轴和滚动轴承内圈的采用间隙配合,泵轴的和轴承间存在微小的相对滑动,当润滑不良无法形成润滑油膜或润滑油中带入了铁屑、砂粒等杂质,就会对泵轴轴颈造成擦伤或磨出沟痕等损伤,一般采用堆焊、镀铬、热喷涂等形式进行修复,然后用车或磨的方法加工成标准直径。此外,伴随轴弯曲而产生的,还有轴径偏磨故障的产生。
  (1)堆焊修复。对于泵轴的堆焊修复,通常使用冷堆焊形式。在堆焊前,先将要堆焊部位进行打磨除掉表面缺陷及其周围一定范围内的油锈,然后进行冷堆焊修复。这种冷堆焊修复不会造成轴径的变形,不需要进行退火处理,其修复后轴径的耐磨性、耐热性、耐蚀性都会超过原轴径的性能。为保证补焊强度和堆焊层的均匀,在施焊使焊接位置为垂直转动或水平转动焊。堆焊时,前后堆焊层至少重叠1/3。
  (2)镀铬修复。先用钢丝刷或砂布打磨需要镀铬修复的部位,清除表面疏松的氧化物,露出基体金属,然后进行尺寸测量并清洗。对泵轴进行局部绝缘处理后镀铬,然后通过车或磨的方式恢复其轴颈的原尺寸、精度。镀铬层厚度一般应大于等于0.3mm。
  (3)热喷涂修复。热喷涂修复主要由表面预处理、 预热、喷涂、喷涂后处理四个步骤组成。
  1)为保证喷涂层的质量对于出现表面损伤的轴颈首先要进行表面预处理。表面预处理的步骤通常依次为有机溶剂清洗、加热脱脂、车螺纹、滚花、电拉毛。有时,为了提高涂层与轴颈表面的结合强度,需先在轴颈表面喷涂镍基材料作为黏结底层。
  2)喷涂首先根据泵轴材质、转速、自重等因素选用的喷涂材料。在喷涂时,主要考虑的因素有泵轴旋转速度、喷枪移动速度、涂料喷射距离以及喷涂使用气体压力。
  3)喷涂后的轴颈要作渗油处理,使润滑油能较多地渗入喷涂层,后将泵轴在车床上进行车削加工,恢复轴颈的尺寸和精度要求。
  2.2 泵轴的弯曲
  泵轴的弯曲修复主要的处理方法有冷校直法和热校直法两种。当泵轴出现弯曲变形后,先要测定弯曲的量值,后根据泵轴材料、直径、长度和弯曲量等因素,确定泵轴修复的具体方法。
  (1)冷校直法。泵轴的冷校直常用的有螺旋千斤顶校直、压力机校直、捻棒敲打校直。通常应用于泵轴较短、弯曲量不大的场合。在固定时,轴径或受力位置要用一定厚度的绵纱或垫铜皮做防护,保证接触面不受损伤。
  1)螺旋千斤顶校直。当泵轴的直径为d≤55mm时,可以采用螺旋千斤顶较直。在校直时,第一次顶压目测平直后,保持15min左右;第二次顶压泵轴轴线向原弯曲的反方向略有弯曲,保持20 min后,解除压力。如果目测泵轴轴线已达平直,再进行直线度检测。这种方法的精度可达到每米0.05-0.15毫米。
  2) 压力机校直。当泵轴的直径d>55mm时,可用压力机校直。在校直过程中,将泵轴凸面向上并两端固定,以免滑脱出去。在固定时,轴径固定两端和压力机压点位置要用一定厚度的绵纱隔开。然后,用压力机压住凸起顶点,向下顶压,直到泵轴校直为止。
  3) 捻棒敲打校直。当泵轴的直径较大,可以捻棒敲打校直的方法处理。在对泵轴捻打时,需将泵轴凹面向上,两端用拉紧装置向下加压,然后利用1-2公斤重的捻棒敲打泵轴。
  (2)热校直。泵轴的热校直常用的有局部加热校直、内应力松弛法校直、机械加热校直。通常应用于泵轴较长、弯曲量大的场合。
  1) 局部加热校直。对于直径较大的泵轴,多采用局部加热校直。校直时,先将泵轴放在两支承架上,凸面向上,并在泵轴的最大弯曲处用湿石棉布包扎(湿石棉布沿泵轴的方向开有长方形缺口),然后用喷灯或气焊急热。加热的温度要比泵轴的临界温度低100℃左右。
  2)内应力松弛校直。对于大直径的泵轴,多采用内应力松弛校直。校直时,先将泵轴放在两支承架上,凸面向上,利用感应线圈加热泵轴弯曲位置,并在凸面向下施加一定载荷,当目测泵轴轴线已平直时,卸除载荷。对于校直后的泵轴也应进行退火处理。
  3)机械加热校直。对于直径较小的泵轴,多采用机械加热校直。校直时,先将泵轴固定在两支承架上,凸面向上,然后用外加载荷使弯曲轴向下压,然后再在凹面位置加热,实现泵轴的校直。
  2.3 轴头螺纹损伤
  如果泵轴轴头螺纹损伤较轻时可以使用螺纹套口做简单修复。对于损伤严重的泵轴轴头螺纹,先将泵轴轴头处螺纹车掉,再压装衬套,后在衬套上车出螺纹;也可用在轴头螺纹处实施堆焊,再车削出螺纹。
  2.4 键槽压馈
  键槽在泵轴上主要起到扭矩的传递作用。泵轴的主要失效形式是压馈。如果泵轴上的键槽压馈不严重时,可用锉刀进行打磨修光即可。当泵轴上的键槽压馈较重时,并且传动功率不大时,可在键槽位置进行补焊,再另开新槽。对于传动功率较大的泵轴出现较严重的键槽压馈时必须更换新轴。
  3 总结
  离心泵的故障产生原因可能是多方面的,泵轴做为离心泵的关键部件,要根据故障具体情况选择正确的维修处理方式,修復泵轴,恢复使用。但是,要想延长泵轴的使用寿命,必须注意离心泵的保养,同时避免开机、停机时的过载现象,提高操作使用人员的素质。
  参考文献:
  [1]金朝,孙本伟.轴类零件外圆表面镀铬修复的方法[J].哈尔滨轴承,2007(12).
  [2]郑虎斌.电度硬铬进行大功率电机轴颈修复的应用[J].价值工程,2009(11).
  [3]姜培正.过程流体机械[J].过程流体机械,2001(08).
来源:《山东工业技术》2018年5期


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