泵轴断裂的原因分析与预防工艺措施_叶轮
泵轴断裂,这可咋整?咱今儿就来聊聊这事儿。从事故现场看,断裂发生在叶轮轮毂与泵轴配合部分的中部附近,断面光滑垂直,这是典型的疲劳破坏特征。现场还发现,断轴的转子部件都有叶轮口环处单边磨损严重、密封环和机械密封损坏的情况。这是咋回事儿呢?
断轴原因分析
1. 正常情况下,泵轴主要承受转矩,但叶轮和泵轴自重以及叶轮不平衡产生的离心力会让泵轴承受弯矩,这弯矩和转矩一合成,泵轴强度最薄弱的地方就在泵轴与联轴器的配合部位,因为这部分泵轴直径最小,应力最大。要是这地方强度不够,轴就容易从这儿断。不过,一般来说,设计人员会根据成熟的计算方法反复计算和类比,确定出合适的泵轴尺寸,所以设计强度不足导致断轴的情况比较少见。从现场和设计资料看,泵轴的尺寸设计、材料选用和热处理要求都没啥大问题。
2. 从叶轮口环处偏磨、密封环磨损严重和机械密封经常损坏这些情况,可以判断是泵轴在运行中产生了弯曲。泵轴和叶轮在制造过程中,可能会因为存在形位误差而出现这种情况,但厂家在装配工艺中都要求整机装配后必须进行盘车,要是盘车有问题,泵就不能出厂。所以,可以判断,泵轴在运行中产生的叶轮口环处偏磨、密封环磨损严重是转子不平衡,在运行中泵轴产生弯曲造成的,其中叶轮不平衡影响最大。
3. 叶轮的平衡试验,各个厂家一般都作为关键工序。根据叶轮出口流道宽度:B=60mm,查得叶轮出口处的流速为:v=
15.5m/s,由此可计算出叶轮的圆周速度为:u=πDn/60=
3.14×160×960/60=
8038.4m/h。根据经验,当泵的扬程大于 50m 时,泵轴需进行调质处理。
断轴的预防工艺措施
1. 制造过程控制:在制造过程中,严格控制叶轮和轴的加工精度,确保其形位误差在允许范围内。同时,进行叶轮的平衡试验,确保其在运行中不会产生过大的不平衡力。
2. 安装过程控制:在安装过程中,确保泵轴与联轴器的对中精度,避免因对中不良而导致泵轴承受弯矩。同时,注意泵轴的支撑和固定,确保其在运行中不会产生松动或变形。
3. 运行过程控制:在运行过程中,定期检查泵轴的运行情况,注意观察泵轴是否有异常振动或噪音。同时,定期对泵进行维护保养,确保其处于良好的运行状态。
4. 材料选择:选择具有良好韧性和强度的材料制造泵轴,以提高其抗疲劳性能和抗断裂能力。
5. 设计优化:在设计泵轴时,应充分考虑其受力情况,合理选择轴的直径和厚度,避免因设计不合理而导致泵轴断裂。
总之,泵轴断裂是一个比较复杂的问题,需要从制造、安装、运行等多个方面进行控制和管理。只有通过综合采取各种措施,才能有效地预防泵轴断裂的发生,确保泵的安全运行。