摘 要: 文章分析了立式长轴泵结构及工作原理的特点, 针对立式长轴泵现有的缺点及存在的问题进行了技术改进措施, 并根据实际应中的改进效果, 提出了立式长轴泵改进后的优势和特点。供行业中立式长轴泵技术设计参考交流。
关键词: 长轴泵;立式长轴泵;长轴泵结构;长轴泵技改;长轴泵技术
立式长轴泵是国内近年来开发的新一代节能环保型提升泵,是专为冶金、矿山、 电力、石油化工等行业设计的专用产品。主要承担含有氧化铁皮、泥沙颗粒、油污的循 环水或污水之用,使用介质温度小于80℃, 液固混合物中固体颗粒的体积含量不超过 10％。该型泵具有较多的优点,节能效率高 是它最大的优势。同时该泵也存在一些缺 点,主要是套筒联轴器装配困难,费时费工, 造成配件的浪费,增加生产成本。
循环水的提升作为轧线系统的一个重要环节,立式长轴泵出现故障,会直接造成生产中断,特别是地下安装的泵体,当循环水无法提升至平流池 ,严重时可能淹没泵房 ,烧毁电机 ,造成重大生产设备事故发生。
1 结构及工作原理
1.1 长轴泵的结构
立式长轴泵由四部分组成 ,即传动装 置部分,包括弹性柱销联轴器、电机轴、传 动轴、叶轮轴、联轴套(套筒联轴器),调整 螺母、推力轴承、导轴承、轴套等;能量转 部分,包括滤网、进水段、叶轮、导叶等; 输水部分,包括扬水管、护管、导轴承体、 出水弯管;润滑部分,泵的滑动轴承采用 0． 3MPa 清洁水对导轴承进行冲洗、润滑冷 却。
1.2 工作原理及特点
立式长轴泵的工作原理是由电机带动 传动轴及叶轮旋转 ,液体通过叶轮获取能 量后,经进水段导叶体沿着护管和扬水管 之间的流道 ,垂直向上流动 ,从出口排出。 它具有以下特点 :
采用国内先进水力模型设计而成,叶轮 具有双向密封环 ,泵轴上端有推力轴承支 承,中间 和下部采用 4F 轴承支承,从而保 证了转轴运转平稳,避角摆动和振动;推力 轴承为水冷浴润滑,各 4F 轴承均采用模压 精制成,具有良好的自润滑抗腐蚀和减震功 能,同时采用外接冷却水冲洗和润滑,提高 其寿命;叶轮轴、传动轴、电机轴之间采用 卡环式键传动的套筒联轴器连接 ,传动可 靠;泵体采用双层壳体结构,护管与支座之 间采用 0 型圈密封,使转子部件与流道完全 隔开,使输送介质与润滑水完全隔开,从而 保证泵有较长的使用寿命。
立式长轴泵泵头是淹埋在水下工作的 ,下泵深度一般为几米 ,有的高达十米 , 因此采用一根轴是不现实的。目前国内生产的长轴泵 ,不论采用滑动轴承或采用滚动轴承,其泵轴都是分成几段,每段之间用联轴套(套筒联轴器)进行联接,其中与电机相联的称电机轴 ,最下部装叶轮的为叶轮轴,位于电机轴与叶轮轴之间的统称为传动轴。
1.3 套筒联轴器及其功能
套筒联轴器的功能 ,主要有两个方面 : 一是把各段轴联接起来 ,并且能够保证各段轴同心;二是传递扭矩,由电机产生的扭 矩要通过各段轴、套筒联轴器传递到叶轮上,使叶轮对液体做功,因此套筒联轴器在长轴泵上是非常重要的零件。套筒联轴器与轴的配合精度要求相当高,一般为 H7 ／ h6,其配合的表面粗糙度为 Ra1．6以上,轴颈与套筒联轴器的内圆都必须进行精磨加工。
2 存在问题及分析 因套筒联轴器与轴的配合间隙很小 ,
同时为了传递扭矩和保证两轴的同轴度, 套筒联轴器做的比较长;加上长期淹埋水下工作,产生锈蚀等原因,这种套筒联轴器的装配、拆卸相当困难。在维修中一般都是采用破坏法 ,即采用气割、锤击等方法 破坏掉套筒联轴器 ,但这种方法往往还会 伤及到轴颈。每次维修时下来的轴、套等 零件都不能继续使用 ,必须更换新的。因此成本加大,工作量也大,周期长、工人劳 动强度高。
另套筒联轴器内孔与轴颈外圆配合间隙是一固定值。从使用角度来讲 ,这一间隙是越小越好(甚至过盈配合),这样才能使泵整个转子的同心度、 刚性都比较好 ,泵运转平稳 ,使用寿命长。 但过小的配合间 隙会造成加工制造上的困难和成本高 ,而采用过盈配合时 ,则必须用加热套筒联轴 器来进行装配 ,这种配合的套筒联轴器拆卸起来更加困难。如果套简联轴器与轴的 配合间隙过大,则会引起泵转子不同心,泵 运转中的轴偏摆较大 ,加快4F 轴承的磨 损,这样将直接导致泵的振动、噪声增大, 泵内导轴承磨损加剧,从而降低泵的效率, 同时严重危及泵的安全运行。因此套筒联 轴器与轴的装配是一项重要环节。必须对套筒联轴器提出改进。
3 改进措施 对套筒联轴器改进的原则是 ,即要保证轴的同轴度又能有效传递扭矩 ,拆卸方便快捷。套筒联轴器与轴颈的配合仍采用以前的圆柱面配合 ,配合公差为 H7／h6。．在套筒联轴器按正常工艺加工后,将 其沿轴向剖开 0．5～1mm 左右的一条缝, 一半剖开,另一半不剖开,剖开的方法采用 线切割工艺。
在套筒联轴器有剖缝一边的外圆周上 ,按与剖缝面 (轴中心线)垂直的方向 ,沿 轴向间隔均匀地加工出 4 — 8 个孔,一半圆 孔加工成沉孔,另一半的孔加工成螺纹孔, 用于紧固套筒联轴器之用 (孔的数量由泵大小及功率而定 )。 一般用内六角圆柱头螺栓将套筒联轴器被剖分一侧压紧 ,为了防止松脱 ,可加上弹性垫圈。在实施过程中,应保证加工出的沉孔、钻孔、攻丝去除的金属质量与加上的螺栓、弹性垫圈的质量相等 ,只有这样 ,才能保证平衡 ,防止引起附加振动。如果去除的质量与加上的质 量不相等,则必须进行动平衡试验,以消除不平衡重量。因套筒联轴器的一边是剖开的,故装配时十分容易。 只需将分半卡环 卡在两轴槽内 ,将套筒联轴器先套在轴上(因一侧张开 ,在弹性变形范围内 ,将套筒联轴器套在轴上是比较容易的 ),装配到 位,然后用内六角螺栓将套筒联轴器被剖 开的一边紧固死 ,并用密封胶封住螺栓的孔。 在出现故障需要拆卸时 ,只需把密封 胶剔掉 ,拧松螺栓即可。
4 改进效果 改进后的套筒联轴器可以有效地消除
联轴器之间的配合间隙 ,可以使之最终达 到为零。这样整个转子对中性好,刚性好, 加上充分考虑到了套筒联轴器的平衡问题,因此泵的运行是十分平稳的。 套筒联轴器改进后的立式长轴泵运行一年来 ,从运行情况来看 ,效果十分理想。 装配拆卸方便、 快捷 ,维护简单 ,效率大大提高 ,改造前维修人员需要 2～3d 的时间才能完全 拆装一台长轴泵,而改造后只需一天,同时维护周期大大缩短 ;由于维修时拆卸套筒联轴器方便容易 ,且不会造成套筒联轴器 及轴的损伤,因此零件利用率高提高,备件 数量消耗相应减少,降低了生产成本;改造后的长轴泵紧固性好 ,运转平稳、 震动噪音小 ,平均无故障工作时间得到大大提高，立式长轴泵的技改产生了明显的经济效益 ,由于立式长轴泵在行业中的应用非常广泛。因此 ,此项立式长轴泵技术具有一定的推广应用价值。
参考文献 [1] 成大先.机械设计手册.第二版,北京:化学工业出版社 .
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