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    泵斷軸的10個常見因素

    許多泵用戶錯誤地指責軸斷裂時軸材料的選擇,認為他們需要更堅固的軸。但選擇這條“越強越好”的道路往往是治標不治本。軸故障問題可能發生的頻率較低,但根本原因仍然存在。

    一小部分泵軸會因冶金和制造工藝問題而失效,如基體材料中未檢測到孔隙,退火和/或其他工藝處理不當。一些故障是由于軸加工不當,更小的部分由于設計裕度不足以承受扭矩、疲勞和腐蝕而失效。

    對于制造商或者用戶來說,另外一個因素是懸臂式泵中的軸撓性系ISF=L3/D4

    它表示泵在偏離設計點(最佳效率點或BEP)的情況下,軸由于徑向力而會偏轉(彎曲)多少。其中,D等于機械密封軸套處的軸徑(mm),L為葉輪出口中心線與徑向軸承之間的跨距(mm)。

    1. 遠離BEP工作:偏離泵BEP的允許區域運行可能是導致軸故障的最常見原因。遠離BEP工作會產生不平衡的徑向力。軸由于徑向力而產生的撓度會產生彎曲力,每轉兩次。例如,以3550 rpm旋轉的軸將彎曲7100次/分鐘。這種彎曲動態會產生軸拉伸彎曲疲勞。如果撓度的振幅(應變)足夠低,大多數軸都能應對多個循環。

    2. 軸彎曲:軸彎曲問題遵循與上述軸偏轉相同的邏輯。從具有高標準/規格的軸直線度的制造商處購買泵和備用軸。盡職調查是審慎的。泵軸的大多數公差在0.0254mm至0.0508mm范圍內,測量值為總指示器讀數(TIR)。

    3. 葉輪或轉子不平衡:葉輪如果不平衡,泵在運行時會產生“軸竄動”。其影響與軸彎曲和/或偏斜的結果相同,即使停止泵并檢查泵軸時,泵軸仍會筆直??梢哉f,葉輪的平衡對于低速泵和高速泵同樣重要。給定時間范圍內的彎曲循環次數減少,但位移的振幅(應變)(由于不平衡)保持在與較高速度系數相同的范圍內。

    4. 流體特性:通常,與流體特性有關的問題涉及設計用于一種(較低)粘度但承受較高粘度的流體的泵。一個例子可能很簡單,選擇和設計的泵可用于在95 F下泵送4號燃油,然后再用于在35 F下泵送燃油(相差約235厘泊)。比重的增加將導致類似的問題。另請注意,腐蝕將大大降低軸材料的疲勞強度。在這些環境中,具有較高耐腐蝕性的軸是一個不錯的選擇。

    5. 變速:扭矩和速度成反比。隨著泵的減速,軸扭矩增加。例如,轉速為875 rpm的100hp泵所需的扭矩是轉速為1,750 rpm的100 hp泵的兩倍。除了整個軸的最大制動馬力(BHP)限制外,用戶還必須檢查泵應用中每100 rpm極限所允許的BHP。

    6. 誤用:忽略制造商指南將導致軸問題。如果泵由發動機驅動,而不是電機或汽輪機,則許多泵軸的功率因數會降低,因為間歇性轉矩與連續轉矩。如果泵不是直接驅動(通過聯軸器),如皮帶/滑輪或鏈條/鏈輪驅動,則軸可能會明顯降低。許多自吸式垃圾泵和渣漿泵設計為皮帶驅動,因此幾乎沒有問題。按照ANSI B73.1規范制造的泵不設計為皮帶驅動(除非使用千斤頂軸)。ANSI泵可以是皮帶或發動機驅動,但最大允許馬力大大降低。許多泵制造商提供重型軸作為可選的附件,當根本原因無法糾正時,可以解決該癥狀。

    7. 不對中:泵和驅動器之間的不對中,即使是最輕微的不對中也會導致彎矩。通常這個問題表現為在軸斷裂前軸承失效。

    8. 振動:除了未對準和不平衡以外,其他問題引起的振動(例如氣蝕,通過的葉片頻率,臨界速度和諧波)也會對軸造成應力。

    9. 裝配不正確:另一個原因是葉輪和聯軸器安裝不正確(裝配和間隙不正確,無論過緊或過松)。不正確的配合可能導致磨損。輕微磨損導致疲勞破壞。未正確安裝的鍵和/或鍵槽也會導致該問題。

    10. 不正確的速度:根據葉輪慣性和皮帶驅動器的(圓周)速度限制,存在最大泵速度(例如,通常同意ANSI泵的最大皮帶速度為每分鐘6,500英尺)。此外,除了增加扭矩問題外,還應注意低速操作,例如洛馬金效應的損失。

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