泵斷軸的10個(gè)常見(jiàn)因素

許多泵用戶(hù)錯誤地指責軸斷裂時(shí)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(wèn)題可能發(fā)生的頻率較低，但根本原因仍然存在。

一小部分泵軸會(huì )因冶金和制造工藝問(wèn)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(hù)來(lái)說(shuō)，另外一個(gè)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(diǎn)（最佳效率點(diǎn)或BEP）的情況下，軸由于徑向力而會(huì )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(xiàn)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(jiàn)原因。遠離BEP工作會(huì )產(chǎn)生不平衡的徑向力。軸由于徑向力而產(chǎn)生的撓度會(huì )產(chǎn)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(dòng)態(tài)會(huì )產(chǎn)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(gè)循環(huán)。

2. 軸彎曲：軸彎曲問(wèn)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(xiàn)度的制造商處購買(mǎi)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(shí)會(huì )產(chǎn)生“軸竄動(dòng)”。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(shí)，泵軸仍會(huì )筆直?？梢哉f(shuō)，葉輪的平衡對于低速泵和高速泵同樣重要。給定時(shí)間范圍內的彎曲循環(huán)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(guān)的問(wèn)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(gè)例子可能很簡(jiǎn)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(lèi)似的問(wèn)題。另請注意，腐蝕將大大降低軸材料的疲勞強度。在這些環(huán)境中，具有較高耐腐蝕性的軸是一個(gè)不錯的選擇。

5. 變速：扭矩和速度成反比。隨著(zhù)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(gè)軸的最大制動(dòng)馬力（BHP）限制外，用戶(hù)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(wèn)題。如果泵由發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)，而不是電機或汽輪機，則許多泵軸的功率因數會(huì )降低，因為間歇性轉矩與連續轉矩。如果泵不是直接驅動(dòng)（通過(guò)聯(lián)軸器），如皮帶/滑輪或鏈條/鏈輪驅動(dòng)，則軸可能會(huì )明顯降低。許多自吸式垃圾泵和渣漿泵設計為皮帶驅動(dòng)，因此幾乎沒(méi)有問(wèn)題。按照ANSI B73.1規范制造的泵不設計為皮帶驅動(dòng)（除非使用千斤頂軸）。ANSI泵可以是皮帶或發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)，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(wú)法糾正時(shí)，可以解決該癥狀。

7. 不對中：泵和驅動(dòng)器之間的不對中，即使是最輕微的不對中也會(huì )導致彎矩。通常這個(gè)問(wèn)題表現為在軸斷裂前軸承失效。

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

9. 裝配不正確：另一個(gè)原因是葉輪和聯(lián)軸器安裝不正確（裝配和間隙不正確，無(wú)論過(guò)緊或過(guò)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(huì )導致該問(wèn)題。

10. 不正確的速度：根據葉輪慣性和皮帶驅動(dòng)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(wèn)題外，還應注意低速操作，例如洛馬金效應的損失。