離心泵滑動軸承摩損分析與解決對策

徐龍華　牛軍　馮偉偉　呂憲華

摘要：離心泵是指靠葉輪旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力來輸送液體的泵。離心泵有立式、臥式、單級、多級、單吸、雙吸、自吸式等多種形式。立式離心泵簡稱為液下泵，熔鹽液下泵。本文介紹了注水離心泵滑動軸承摩擦和磨損的概念，對現(xiàn)有滑動軸承表面結(jié)構(gòu)進行改進，確保初期形成邊界摩擦，待軸高速轉(zhuǎn)動時，油泉供油迅速進入液體摩擦。軸與滑動軸承不接觸，環(huán)形油槽起到冷卻、沖洗、潤滑作用，產(chǎn)生的碎屑明顯降低，延長了滑動軸承的使用壽命。

關(guān)鍵詞：離心泵；滑動軸承；摩擦和磨損；表面結(jié)構(gòu)；改進；使用壽命

1離心泵概述

離心泵（centrifugal pump）是指靠葉輪旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力來輸送液體的泵。離心泵是利用葉輪旋轉(zhuǎn)而使水發(fā)生離心運動來工作的。水泵在啟動前，必須使泵殼和吸水管內(nèi)充滿水，然后啟動電機，使泵軸帶動葉輪和水做高速旋轉(zhuǎn)運動，水發(fā)生離心運動，被甩向葉輪外緣，經(jīng)蝸形泵殼的流道流入水泵的壓水管路。軸封裝置保證離心泵正常、高效運轉(zhuǎn)。離心泵在工作是泵軸旋轉(zhuǎn)而殼不動，其間的環(huán)隙如果不加以密封或密封不好，則外界的空氣會滲入葉輪中心的低壓區(qū)，使泵的流量、效率下降。嚴(yán)重時流量為零——氣縛。通常，可以采用機械密封或填料密封來實現(xiàn)軸與殼之間的密封。文介紹了注水離心泵滑動軸承摩擦和磨損的概念，對現(xiàn)有滑動軸承表面結(jié)構(gòu)進行改進，延長了滑動軸承的使用壽命。

離心泵滑動軸承頂間隙大于0.3mm 報廢處理，側(cè)間隙大于0.2mm 做報廢處理。

2離心泵滑動軸承與摩擦損分析

軸承是支承軸頸的部件，有時也用來支承軸上的回轉(zhuǎn)零件，電動機的轉(zhuǎn)子和多級離地泵的轉(zhuǎn)于等，根據(jù)軸承件摩擦、性質(zhì)不同，軸承可分為滑動摩擦軸承（簡稱滑動軸承）和滾動摩擦軸承（簡稱滾動軸承）?；瑒虞S承：在滑動軸承表面若能形成潤滑膜將運動副表面分開，則滑動摩擦力可大大降低運動副表面則滑動摩擦力可大大降低，由于運動副的摩擦系數(shù)，表面不直接接觸，因此也避免了磨損，滑動軸承的承載力較大，回轉(zhuǎn)精度高，潤滑效果好，具有抗沖擊作用，因此，在油田上獲得廣泛的應(yīng)用。而潤滑油膜的形成是滑動軸承能正常工作的基本條件，影響潤滑膜形成的因素有潤滑方式，運動副相潤滑劑的物理性質(zhì)和運動副表面的粗糙對運動速度，度等，滑動軸承的設(shè)計應(yīng)根據(jù)軸承的工作條件，確定軸承的結(jié)構(gòu)類型，選擇潤滑和潤滑方法。

3磨損機理分析

（1）粘著磨損。當(dāng)運動副摩擦表面的微凸體在靜止時相互作用，各點相嵌在一起，即發(fā)生“冷焊”現(xiàn)象，在相對滑動時，材料從- 一個表面轉(zhuǎn)移到另- 一個表面或脫離所附著的表面，而形成游離顆粒，稱為粘著磨損。（2）磨料磨損。從外部進入摩擦面間的游離硬顆粒（如塵土、或摩擦造成的金屬顆粒）或較硬的微凸體，在較軟的材料表面上劃出的溝紋。被剝離的材料形成新的游離顆粒，這樣的微切削過程叫磨料磨損?；瑒虞S承機理分析

4軸承支承軸工作

軸在其中轉(zhuǎn)動時，軸和滑動軸承之間必然有強烈的摩擦。一般滑動軸承材料要具備以下要求：一是在工作溫度下具有足夠的強度和硬度。以便承受軸頸所施加的單位壓力，并能耐磨：二是有足夠的塑性和韌性來保證與軸配合良好，并抵抗沖擊和振動：三是有良好的磨合能力及良好的抗蝕性，以及良好的導(dǎo)熱性和較小的膨脹系數(shù)；四是與軸的摩擦系數(shù)為最小，并能保持住潤滑油。

5 滑動軸承在運行中出現(xiàn)的問題及改進

在重載、高速轉(zhuǎn)動的環(huán)境下工作，用油泵將潤滑油強制循環(huán)到摩擦副表面后，形成油膜，由于油膜非常光滑，阻力很小，從而使摩擦力大大減小。由于各種原因，滑動軸承得不到充分的潤滑，當(dāng)泵軸靜壓在軸承上時，軸承與軸的側(cè)間隙只有0.08 mm，頂部間隙0.17 mm，而軸承底部與軸則直接接觸并沒有存在間隙，潤滑油很難繞過泵軸形成360*的環(huán)形很難達到理想狀態(tài)下的潤滑效果，徑向流動，當(dāng)瞬間潤滑油未形成離心力，產(chǎn)生不了足夠的浮啟停泵時，此刻，軸只能由電機帶動泵軸與軸承摩擦轉(zhuǎn)動，力，承底部大部分與軸產(chǎn)生千摩擦，形成高溫，而產(chǎn)生的高溫將軸承烏金表面燒焦變硬生成積碳，這種變黑又硬的高點對泵損傷最為嚴(yán)重，使泵軸出現(xiàn)溝槽，軸承出現(xiàn)麻點，剝蝕、這種長時間的反復(fù)啟停泵，會造成二次傷害，嚴(yán)重時軸瓦損壞，泵軸表面粗糙，壽命宿短造成了金屬間的干摩擦，從而在很短的時間內(nèi)產(chǎn)生高溫，燒壞滑動軸承，造成較大的機械事故

分析事故原因有以下幾方面：一是泵靜止時軸緊壓滑動軸承，使滑動軸承與軸之間間隙小啟泵瞬間會出現(xiàn)干摩擦現(xiàn)象，會產(chǎn)生磨損及合金脫落碎屑：二是泵進出口壓力不穩(wěn)，泵內(nèi)流體沖擊力不均勻而出現(xiàn)振動，滑動軸承出現(xiàn)疲勞變形，間隙增大，產(chǎn)生振動.軸對滑動軸承產(chǎn)生沖擊現(xiàn)象：三是空氣中沙塵飄入軸與軸瓦之間，軸承出現(xiàn)梨溝、落屑：四是碎屑脫落嚴(yán)重時，軸承得不到?jīng)_洗，阻塞軸瓦進油口，中斷了潤滑。根據(jù)上述分析可以看出，啟停泵時，產(chǎn)生干摩擦對滑動軸承磨損幾率最大我們對滑動軸承表面結(jié)構(gòu)進行調(diào)整.軸在潤滑時由干摩擦、邊界摩擦、混合摩擦最后進入液體摩擦第一，沿軸向方向在滑動軸承兩邊車銑4 mm寬、2 mm深油槽兩道，使?jié)櫥驮诨瑒虞S承內(nèi)形成3600潤滑沖洗、冷卻作用鉆通孔4 mm各4個，使含有雜物的潤滑油在此流出，達到既強化了碎屑的沖洗，和冷卻泵軸作用，而兩邊的油槽又積蓄了瓦面油量的補充量第二，在沿軸向方向在滑動軸承中間，平均銑2 mm、寬2 mm深的存油槽兩道，并在瓦面上均勻鉆直徑2mm，寬2mm深存油坑9個，待啟停泵時，有充足的潤滑油供應(yīng)，從而改善干摩擦狀態(tài)因為泵在高速運轉(zhuǎn)時軸與滑動軸承間油膜保持在0.01以下，可確保邊界摩擦，待軸高速轉(zhuǎn)動時，環(huán)形油槽供油迅速進入液體摩擦軸與滑動軸承不接觸.產(chǎn)生的碎屑明顯降低延長了滑動軸承的使用壽命。

6效益分析

對滑動軸承的表面加工量不大，其費用很低，如耗電、設(shè)備磨損、人工等不足，兩對滑動軸承改進后壽命可以延長20000h，一臺泵每年可以節(jié)約10000元，改進后的滑動軸承使用壽命比未改進前延長了2個大修時間，節(jié)約了上百萬元的維修費用。

參考文獻：

[1]齒輪箱流體動壓滑動軸承的多目標(biāo)優(yōu)化[J]. 王增勝，劉保國，吳磊，張志強. 機械傳動. 2016（05）

[2]國際流體動壓滑動軸承的研究動向[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報. 2012（03）

[3]高速流體動壓滑動軸承的潤滑分析[J]. 郭力，李波. 湖南輕工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報. 2002（02）

[3]流體動壓軸承Reynolds方程的求解及其承載能力的計算[J]. 杜遙雪. 青島化工學(xué)院學(xué)報. 2010（04）

[4]基于模糊評價的人字槽流體動壓指尖密封結(jié)構(gòu)參數(shù)靈敏度分析[J]. 蘇華，郎達學(xué)，齊放. 潤滑與密封. 2012（05）