干货 | 泵断轴的10个常见因素(一)

泵在使用时常因轴断裂造成故障,一般认为是轴本身材料导致,所以需要更坚固的轴。但仅仅是改变轴的使用材料往往并不能根治轴断裂这一问题。轴故障问题可能发生的频率较低,但根本原因仍然存在。

一小部分泵轴会因冶金和制造工艺问题而失效,如基体材料中未检测到孔隙,退火和/或其他工艺处理不当。更小的部分由于设计裕度不足以承受扭矩、疲劳和腐蚀而失效。

另外一重要因素是悬臂式泵中的轴挠性系ISF=L3/D4。它表示泵在偏离设计点(最佳效率点或BEP)的情况下,轴由于径向力而会偏转(弯曲)多少。其中,D等于机械密封轴套处的轴径(mm),L为叶轮出口中心线与径向轴承之间的跨距(mm)。


远离BEP工作

偏离泵BEP的允许区域运行可能是导致轴故障的最常见原因。远离BEP工作会产生不平衡的径向力。轴由于径向力而产生的挠度会产生弯曲力,每转两次。例如,以3550 rpm旋转的轴将弯曲7100次/分钟。这种弯曲动态会产生轴拉伸弯曲疲劳。如果挠度的振幅(应变)足够低,大多数轴都能应对多个循环。

轴弯曲

轴弯曲问题遵循与上述轴偏转相同的逻辑。从具有高标准/规格的轴直线度的制造商处购买泵和备用轴。尽职调查是审慎的。泵轴的大多数公差在0.0254mm至0.0508mm范围内,测量值为总指示器读数(TIR)。

叶轮或转子不平衡

叶轮如果不平衡,泵在运行时会产生“轴窜动”。其影响与轴弯曲和/或偏斜的结果相同,即使停止泵并检查泵轴时,泵轴仍会笔直。可以说,叶轮的平衡对于低速泵和高速泵同样重要。给定时间范围内的弯曲循环次数减少,但位移的振幅(应变)(由于不平衡)保持在与较高速度系数相同的范围内。

不正确的速度

根据叶轮惯性和皮带驱动器的(圆周)速度限制,存在最大泵速度(例如,通常同一ANSI泵的最大皮带速度为每分钟6,500英尺)。此外,除了增加扭矩问题外,还应注意低速操作,例如洛马金效应的损失。

不对中

泵和驱动器之间的不对中,即使是最轻微的不对中也会导致弯矩。通常这个问题表现为在轴断裂前轴承失效。

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