多級(jí)離心水泵改進(jìn)設(shè)計(jì)三例

張 雨

（攀鋼集團(tuán)礦業(yè)公司攀枝花鐵礦，四川攀枝花 617025）

0 引言

多級(jí)離心水泵在攀鋼集團(tuán)礦業(yè)公司攀枝花鐵礦生產(chǎn)中大量采用，在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)部分水泵存在設(shè)計(jì)缺陷，導(dǎo)致使用效果不良，故障率高，維修工作量大，對(duì)正常給排水作業(yè)造成一定影響。對(duì)此，針對(duì)水泵缺陷對(duì)設(shè)計(jì)做了一些改進(jìn)，使用效果較好。

1 彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器改進(jìn)設(shè)計(jì)

電機(jī)和水泵間采用彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。該型聯(lián)軸器具有一定補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移和較好的減振、緩沖性能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易（圖1）。但在使用過(guò)程中，柱銷(xiāo)容易產(chǎn)生松動(dòng)，使水泵機(jī)組振動(dòng)和噪聲加大，同時(shí)柱銷(xiāo)受力不均還常導(dǎo)致部分柱銷(xiāo)異常磨損、斷裂。聯(lián)軸器的拆卸安裝非常麻煩，嚴(yán)重影響水泵的正常使用。

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，主要問(wèn)題是柱銷(xiāo)設(shè)計(jì)不合理（圖2）：①螺紋過(guò)渡處（A 處）易引起應(yīng)力集中導(dǎo)致柱銷(xiāo)強(qiáng)度變差，此處極易發(fā)生斷裂；②裝配柱銷(xiāo)時(shí)須采用平口螺絲刀配合套筒扳手，由于平口螺絲刀扭矩不足經(jīng)常導(dǎo)致柱銷(xiāo)不能滿足緊固要求，柱銷(xiāo)和錐孔不能緊密貼合導(dǎo)致柱銷(xiāo)松動(dòng)。

圖1 彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器

圖2 柱銷(xiāo)結(jié)構(gòu)

針對(duì)上述問(wèn)題，對(duì)柱銷(xiāo)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)：①將柱銷(xiāo)改為由錐套和螺栓組成，避免了應(yīng)力集中，提高了柱銷(xiāo)強(qiáng)度，同時(shí)螺栓磨損后也方便更換；②將圓形頭部改為六角頭，可用套筒扳手配合進(jìn)行緊固（圖3）。

圖3 優(yōu)化后的柱銷(xiāo)結(jié)構(gòu)

2 水泵填料壓蓋改進(jìn)設(shè)計(jì)

水泵填料壓蓋用于對(duì)水泵盤(pán)根進(jìn)行壓緊使盤(pán)根產(chǎn)生徑向變形而起到密封作用，一般材質(zhì)采用灰口鑄鐵。由于壓緊填料壓蓋時(shí)用力不當(dāng)經(jīng)常導(dǎo)致盤(pán)根徑向變形有限，密封效果不良，同時(shí)由于存在應(yīng)力集中，在壓緊壓蓋時(shí)經(jīng)常發(fā)生壓蓋從中間斷裂現(xiàn)象。

針對(duì)這種情況，對(duì)填料壓蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)（圖4）：①用45#鋼替代灰口鑄鐵，提高其強(qiáng)度，可加工性好；②盤(pán)根壓蓋采用分體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由壓板和壓套組成，這樣減少了應(yīng)力集中，同時(shí)通用性較好，便于現(xiàn)場(chǎng)維修；③填料壓蓋端面增加α 倒角，這樣軸向壓緊力可有效轉(zhuǎn)換為對(duì)盤(pán)根的徑向壓力，這樣密封性能顯著增加。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，石棉盤(pán)根倒角α=30°時(shí)效果較好。

圖4 改進(jìn)前后的水泵填料壓蓋

圖5 改進(jìn)前后的水泵軸套

3 水泵軸套的改進(jìn)設(shè)計(jì)

水泵軸套的作用是為了避免水泵軸和盤(pán)根直接接觸摩擦而產(chǎn)生磨損，起到既能有效密封又不磨損水泵軸的作用。軸套和水泵軸采用普通鍵聯(lián)結(jié)。

軸套在使用中主要存在2 方面問(wèn)題：①水泵軸套材質(zhì)為HT200，填料密封為石棉盤(pán)根，由于灰口鑄鐵存在熱脆性，在冷卻不足時(shí)，溫度升高容易導(dǎo)致磨損加快；②由于鍵槽設(shè)計(jì)不是通槽，需要另加工工藝槽，制作和安裝都比較繁瑣。

針對(duì)這些情況，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)（圖5）：①軸套材質(zhì)采用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理HB=250，提高表面硬度及耐磨性；②鍵槽采用通槽設(shè)計(jì)，改用薄型鍵進(jìn)行安裝；③增加安裝環(huán)形槽，便于對(duì)軸套進(jìn)行拆卸和安裝。

對(duì)傳統(tǒng)的多級(jí)離心水泵存在的設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行改良，使其在結(jié)構(gòu)及材質(zhì)方面得到改進(jìn)后，減少了日常維護(hù)的工作量，零件的使用壽命也大幅提高，使用效果良好。