TB型鈦泵的維修改進(jìn)

丁秀明,鞏清明

(山東?；瘓F(tuán)股份公司 純堿廠,山東 壽光 262737)

TB型鈦泵的維修改進(jìn)

丁秀明,鞏清明

(山東海化集團(tuán)股份公司 純堿廠,山東 壽光 262737)

著重介紹了TB型鈦泵在維修過(guò)程中出現(xiàn)的故障以及無(wú)法排除的缺陷,并作了原因分析,通過(guò)試驗(yàn),在不改變?cè)O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了簡(jiǎn)單、實(shí)用、可行的改進(jìn)。

TB鈦泵;角接觸球軸承;軸向預(yù)緊;游隙;軸向定位環(huán)

TB鈦泵屬于單級(jí)懸臂式離心泵,該泵與液體接觸過(guò)流部件均采用鈦及鈦合金制成,因此具有良好的耐腐蝕性能和較強(qiáng)地耐沖刷性能;整體質(zhì)量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)電流小、節(jié)能效果好;軸密封采用開(kāi)車時(shí)副葉輪密封機(jī)構(gòu)和停車時(shí)填料密封機(jī)構(gòu)相結(jié)合,泄漏率低,填料與軸套使用壽命長(zhǎng),維修保養(yǎng)方便等特點(diǎn)。非常適合純堿生產(chǎn),主要用來(lái)輸送冷熱氨鹽水、冷熱母液、中和水、淡氨鹽水及其它腐蝕性介質(zhì)。

我單位擁有8TB-9(A)等同類型號(hào)的鈦泵約46臺(tái),目前因擴(kuò)建正陸續(xù)追加。原有的鈦泵均在使用約4個(gè)月后陸續(xù)產(chǎn)生軸承磨損、軸竄、徑跳、振動(dòng)、噪聲大等故障,根據(jù)設(shè)備生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)資料和設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)說(shuō)明,只要對(duì)軸承進(jìn)行適當(dāng)?shù)妮S向預(yù)緊,調(diào)整軸承游隙即可恢復(fù)正常,但是在進(jìn)行實(shí)際操作時(shí),卻發(fā)現(xiàn)必須將泵解體方能實(shí)施,其工作量較大,故解體后,為保證維修質(zhì)量,干脆將軸承更換為新件,維護(hù)費(fèi)用較高。在投入使用不到3個(gè)月就開(kāi)始出現(xiàn)故障苗頭,給生產(chǎn)帶來(lái)極大的影響,增加了維修工作量,也加大了設(shè)備維修成本。為從根本上徹底解決軸承故障初期不能調(diào)整維護(hù)的問(wèn)題,作者查閱了大量相關(guān)技術(shù)資料,并結(jié)合對(duì)該類型泵多次拆解維修積累的一些經(jīng)驗(yàn),詳細(xì)了解了該類泵的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和各零部件之間的裝配關(guān)系,認(rèn)真地分析了軸承故障初期不能進(jìn)行調(diào)整維護(hù)保養(yǎng)的原因,找到了癥結(jié)之所在,并在不改變?cè)O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上制定了一套適合維護(hù)、保養(yǎng)方便,簡(jiǎn)單、可行的改進(jìn)措施。經(jīng)對(duì)3#(P0403C)冷母液泵實(shí)施改進(jìn)后,使用效果明顯改善,改進(jìn)取得重大成功。

1 TB鈦泵出現(xiàn)故障初期無(wú)法排除的原因分析

1.1 TB鈦泵角接觸球軸承故障原因分析

圖1為8TB-9(A)型鈦泵總裝配示意圖,該泵傳動(dòng)軸采用2套角接觸球軸承(7318BEP)反向成對(duì)組合使用與另一套單列短圓柱滾子軸承(2318)單獨(dú)使用,分2點(diǎn)支承泵軸組成剛性支承轉(zhuǎn)子。2套角接觸球軸承成背對(duì)背排列方式安裝在軸中部軸頸上,作為主要支承,以共同承受雙向軸向力,單列短圓柱滾子軸承則作為浮動(dòng)軸承安裝于驅(qū)動(dòng)端軸頸上,以緩解軸因受熱而引起的軸向伸縮。

圖1 8TB-9(A)型鈦泵總裝配示意圖

成背對(duì)背排列安裝的角接觸球軸承(如圖2)在出廠前就已經(jīng)進(jìn)行軸向預(yù)加載荷檢測(cè),精確設(shè)計(jì)、測(cè)算出角接觸球軸承內(nèi)、外環(huán)調(diào)整墊圈的厚度,采用軸向預(yù)緊的方法來(lái)達(dá)到調(diào)整甚至消除軸承游隙的目的。然而這種調(diào)整預(yù)緊結(jié)構(gòu),在使用過(guò)程中其相對(duì)位置是不會(huì)發(fā)生變化的,故該結(jié)構(gòu)稱為定位預(yù)緊。角接觸球軸承成背對(duì)背排列施行定位預(yù)緊后,經(jīng)精心調(diào)試裝配基本上消除了軸承游隙,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求和預(yù)期的運(yùn)轉(zhuǎn)精度。但是設(shè)備在用戶手中正常使用運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后(廠家要求連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2 000 h),其軸承必然因正常機(jī)械磨損而導(dǎo)致軸承游隙變大,產(chǎn)生初期機(jī)械磨損故障,此時(shí)就應(yīng)該停機(jī)進(jìn)行維修保養(yǎng)、調(diào)整軸承游隙,以檢查并消除長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所造成的機(jī)械磨損而影響正常運(yùn)行的缺陷。為此就必須將泵解體,取下角接觸球軸承放置于1級(jí)平板上,用專用測(cè)量工裝,施加規(guī)定的預(yù)加靜載荷測(cè)出軸承內(nèi)、外環(huán)軸向相對(duì)位移量(即高度之差),重新測(cè)定計(jì)算軸承內(nèi)外環(huán)調(diào)整墊厚度。通過(guò)軸向預(yù)緊來(lái)消除軸承游隙。而作為用戶來(lái)講,根本就不具備這樣的技術(shù)條件,也不會(huì)配備這些技術(shù)裝備來(lái)進(jìn)行這些工作,況且時(shí)間也不允許。鑒于種種困難和客觀原因,無(wú)奈地放棄了這項(xiàng)工作,只有待軸承徹底損壞報(bào)廢后進(jìn)行維修更換。久而久之惡性循環(huán),造成軸承故障率高、壽命短,維修工作量大,成本高,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,給生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響。由此我們得出結(jié)論:該泵在設(shè)計(jì)角接觸球軸承組合排列方式上選得不理想,不適合用戶的實(shí)際操作需要。故選擇一種切合實(shí)際需要的組合安裝方式就顯得十分必要。

圖2 背對(duì)背排列安裝的角接觸球軸承

1.2 TB鈦泵軸上零件裝配軸向定位精度差

從該泵的裝配圖(見(jiàn)圖1)可看出,泵軸上安裝有軸套6、副葉輪5、葉輪2等零件,它們皆由葉輪螺母擰緊后緊靠在軸承的內(nèi)環(huán)壓緊螺母的端面上,其皆把軸承內(nèi)環(huán)螺母端面作為軸肩以實(shí)現(xiàn)軸向定位,這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中內(nèi)環(huán)螺母的軸向位置本身就不確定,它會(huì)受到角接觸球軸承寬度制造誤差、軸承內(nèi)環(huán)調(diào)整墊的厚度誤差等因素的影響,使軸承螺母的旋入深度產(chǎn)生變化導(dǎo)致其軸向位置難以確定。而以它為定位基準(zhǔn)的軸套6、副葉輪5、葉輪2等零件的軸向定位精度也就無(wú)法確定。這在實(shí)際工作中曾遇到過(guò),以下事例就足以說(shuō)明問(wèn)題。

有一次,我們?cè)诰S修2#(P0402B)淡氨鹽水泵,更換軸承裝復(fù)后,出現(xiàn)泵軸卡滯,盤車不動(dòng)的故障,經(jīng)過(guò)認(rèn)真檢查分析,發(fā)現(xiàn)所更換的角接觸球軸承(7318BEP)系進(jìn)口件(澳大利亞制造),該軸承寬度比原國(guó)產(chǎn)軸承窄0.5 mm,2只組合使用累計(jì)誤差達(dá)1 mm,軸承內(nèi)環(huán)調(diào)整墊厚度未變,這樣軸承螺母就比原先位置多旋進(jìn)1 mm,緊靠在螺母后的軸套6、副葉輪5、葉輪2則同向位移1 mm,導(dǎo)致副葉輪5與后蓋板、葉輪與隔板間隙過(guò)小而相互碰觸,致使泵軸卡滯,盤不動(dòng),造成返工。最后在副葉輪與軸套接觸面間加一厚度1.5 mm的鋼墊才解決了問(wèn)題。

因此,我們通過(guò)分析認(rèn)為該泵存在設(shè)計(jì)不周之缺陷,為方便以后維修保養(yǎng),很有必要對(duì)此缺陷進(jìn)行改造,以消除軸承制造誤差對(duì)其他零件軸向定位的影響。

2 改進(jìn)方案的制定

通過(guò)以上分析,找到了原因,并大量查閱了相關(guān)資料,認(rèn)真剖析設(shè)備構(gòu)造和裝配關(guān)系,結(jié)合以往的維修經(jīng)驗(yàn),積極同技術(shù)人員、維修工人展開(kāi)廣泛的討論、研究,在不改變?cè)O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,制定了一套簡(jiǎn)單、實(shí)用、可行的改進(jìn)措施。

2.1 變角接觸球軸承背對(duì)背組合排列為面對(duì)面組

合排列

角接觸球軸承組合采用面對(duì)面排列方式安裝后(如圖3所示),僅可通過(guò)改變軸承壓蓋紙墊厚度,通過(guò)擰緊壓蓋螺栓推動(dòng)軸承外環(huán)位移,使軸承內(nèi)、外環(huán)與滾動(dòng)體之間間隙變小來(lái)達(dá)到調(diào)整甚至消除軸承游隙的目的。調(diào)整量大小容易掌握,便于控制,并可以在使用一定時(shí)間軸承游隙變大后,不必拆解泵體就可以進(jìn)行維修保養(yǎng)調(diào)整,減少或消除軸承因機(jī)械磨損造成的游隙變大的故障,將故障排除在萌芽狀態(tài)。只要軸承游隙調(diào)整達(dá)到技術(shù)要求,軸向預(yù)緊力合適,成面對(duì)面排列安裝的角接觸球軸承,其安裝剛度及運(yùn)轉(zhuǎn)精度完全可以達(dá)到與背對(duì)背排列相同的效果。因此,面對(duì)面排列方式比較符合實(shí)際操作需要,較適合于用戶維修保養(yǎng),當(dāng)然可能達(dá)不到設(shè)備生產(chǎn)廠家的技術(shù)水準(zhǔn),但對(duì)于離心泵而言滿足使用要求是完全可以達(dá)到的。

圖3 面對(duì)面排列安裝的角接觸球軸承

2.2 軸向定位環(huán)對(duì)軸套進(jìn)行軸向定位

借鑒維修2#淡氨鹽水泵的經(jīng)驗(yàn),加工定做一軸向定位環(huán)(如圖4所示),裝在φ60 mm的軸上,再將軸套裝入,使軸套內(nèi)控臺(tái)階通過(guò)軸向定位環(huán)靠在軸肩上軸向定位,副葉輪、葉輪也相應(yīng)確定軸向位置。讓軸套與軸承螺母接觸面互相脫離,消除了軸承螺母位移而對(duì)其他零件軸向位置產(chǎn)生的影響。

圖4 軸向定位環(huán)

軸向定位環(huán)性狀及各部尺寸的確定,則是通過(guò)分析并計(jì)算TB鈦泵總裝配尺寸及各零件的裝配尺寸所形成的封閉裝配尺寸鏈得到的。具體分析計(jì)算過(guò)程在此不做詳述。

3 改進(jìn)方案的實(shí)施

用3#冷母液泵做改進(jìn)試驗(yàn)。

1)裝配軸承。將角接觸球軸承(7318BEP)組合成面對(duì)面排列裝配到軸上,保留原軸承內(nèi)環(huán)調(diào)整墊,去掉外環(huán)調(diào)整墊,鎖緊軸承內(nèi)環(huán)螺母。然后將泵軸組件裝入托架軸承孔內(nèi)并裝配到位,再將單列短圓柱滾子軸承(2318)裝于驅(qū)動(dòng)端,壓緊軸承壓蓋。調(diào)整軸承壓蓋紙墊片的厚度軸向預(yù)緊角接觸球軸承外環(huán),調(diào)整技術(shù)要求:軸向竄動(dòng)量為0.2～0.4 mm,葉輪安裝軸頸徑向跳動(dòng)量為0.08 mm,盤軸轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)卡滯現(xiàn)象。

2)裝配軸向定位環(huán)及泵軸上各組件。裝軸向定位環(huán),軸套于軸上,依次安裝蓋板、副葉輪、隔板、葉輪等組件,擰緊葉輪螺母。注意在每個(gè)裝配環(huán)節(jié)不要漏掉“O”型密封圈。測(cè)量葉輪蓋板間隙為1.5 mm左右,盤動(dòng)泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)任何阻礙后,進(jìn)行泵總裝配。

3)試車?？傃b結(jié)束,檢查無(wú)異常后,加足潤(rùn)滑油,安好防護(hù)罩,送電起動(dòng)電機(jī),空負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)20 min,檢查軸承溫升不高于環(huán)境溫度35℃,運(yùn)轉(zhuǎn)聲響、電機(jī)電流及其他各部位無(wú)任何異?，F(xiàn)象。開(kāi)啟工藝流程,投入生產(chǎn)。

4)改進(jìn)后的3#泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)約2 000 h,即停機(jī)進(jìn)行保養(yǎng),適量調(diào)整軸承游隙,更換軸承箱內(nèi)潤(rùn)滑油,消除連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)因機(jī)械磨損所產(chǎn)生的軸承游隙變大的故障,使軸承處于良好的工作狀態(tài)。

4 改進(jìn)后的效果

3#(P0403C)冷母液泵經(jīng)改進(jìn)后,到目前使用近9個(gè)月,運(yùn)行狀況良好,僅按要求作了1次維護(hù)調(diào)整。通過(guò)比較,該泵運(yùn)轉(zhuǎn)情況和使用周期明顯優(yōu)于其它泵,出力最多,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。設(shè)備效率明顯提高,維修周期明顯延長(zhǎng),大大減少了維修工作量,降低了設(shè)備維修成本。改進(jìn)措施實(shí)施非常成功,改進(jìn)方案簡(jiǎn)單易行,操作方便,成本低廉,達(dá)到了預(yù)期的目的,并取得了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。因此我們準(zhǔn)備將此改進(jìn)方案對(duì)其它同類型泵進(jìn)行推廣,以期獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益,更高的設(shè)備生產(chǎn)效率,為我廠的生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的保證。

TH 311

B

1005-8370(2010)05—38—03

2010-05-07