襯塑磁力泵軸系相關(guān)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方法研究

張 倫，陳洪剛，唐宏波

（杭州新安江工業(yè)泵有限公司，浙江 杭州 311600）

隨著我國對環(huán)境保護(hù)的不斷重視，化工行業(yè)對磁力泵的需求越來越大，襯塑磁力泵的市場需求也不斷增加，對襯塑磁力泵的要求越來越高。對于生產(chǎn)廠家而言，不斷改進(jìn)、提升品質(zhì)、延長泵使用壽命是發(fā)展重點(diǎn)。因此，對襯塑磁力泵的結(jié)構(gòu)以及各種細(xì)節(jié)優(yōu)化有著重要的意義。

1 概述

磁力泵結(jié)構(gòu)如圖1所示，此泵采用動軸式結(jié)構(gòu)，軸向力平衡采用葉輪背葉片式結(jié)構(gòu)。泵型IMD80-65-160F。

圖1 襯塑磁力泵結(jié)構(gòu)圖Fig.1 The structure diagram of plastic-lined magnetic pump

2 襯塑磁力泵在使用中出現(xiàn)的問題

襯塑磁力泵在使用中出現(xiàn)的問題有：斷軸、滑動軸承松動、葉輪前口環(huán)磨損嚴(yán)重、泵體靜環(huán)裝配中易碎，葉輪止推環(huán)松動、脫落等。

3 問題分析與處理

3.1 斷軸問題

3.1.1 問題分析

主軸材料為碳化硅，經(jīng)軸徑校核符合要求（軸徑校核τ可參考8 MPa），主軸斷裂原因多為散熱不良。此泵滑動軸承采用雙螺旋循環(huán)槽結(jié)構(gòu)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只有2個(gè)半圓流入冷卻介質(zhì)，加之循環(huán)槽路徑過長，導(dǎo)致軸承熱散熱不良。

3.1.2 解決方法

在螺旋槽基礎(chǔ)上增加兩條直槽，增加兩點(diǎn)冷卻液。直槽循環(huán)阻力小，冷卻效果得到改善。注意背葉片式葉輪直槽數(shù)不能過多，否則會影響葉輪軸向力平衡。軸承裝配時(shí)，直槽橫向安裝。如圖2所示，增加A、B2條直槽。

3.1.3 注意事項(xiàng)

螺旋槽加直槽結(jié)構(gòu)有時(shí)會有兩點(diǎn)未導(dǎo)通，必須將槽導(dǎo)通。如圖3所示，與螺紋槽處必須導(dǎo)通。

圖3 循環(huán)槽結(jié)構(gòu)Fig.3 The structure of circulating tank

3.2 滑動軸承松動，導(dǎo)致隔離套與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子剮蹭、破裂

3.2.1 問題分析

滑動軸承松動主要周向松動和軸向松動，一般是過盈量問題。

3.2.2 解決方法

滑動軸承周向防松，可采用“腰子孔結(jié)構(gòu)”，軸承端部加工出平行面，與泵蓋平行面配合，起到周向防松作用，如圖4所示。

圖4 滑動軸承周向防松結(jié)構(gòu)Fig.4 The circumferential anti-loose structure of sliding bearing

滑動軸承軸向防松，采用加環(huán)形凹槽結(jié)構(gòu)，泵蓋與軸承采用過盈配合，當(dāng)軸承與泵蓋裝配后，利用過盈量產(chǎn)生的箍緊力，使一部分塑料壓入軸承凹槽中，形成一個(gè)如卡簧一樣的結(jié)構(gòu)，從而起到對滑動軸承軸向防松的目的。如圖5所示。

圖5 滑動軸承環(huán)槽結(jié)構(gòu)Fig.5 The ring groove structure of sliding bearing

3.2.3 注意事項(xiàng)

環(huán)槽使用半圓結(jié)構(gòu)，槽深在0.2～0.5 mm，環(huán)槽位置應(yīng)均布在軸承圓柱面上。軸承與泵蓋的過盈量，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，最好是大于0.3 mm。另外建議軸承內(nèi)孔尺寸在正0.35 mm以上，裝配后不至于抱死主軸。

3.3 葉輪前口環(huán)磨損嚴(yán)重，軸系竄動大

3.3.1 問題分析

泵啟動瞬間在動反力作用下，葉輪前口環(huán)與泵體靜環(huán)摩擦。背葉片設(shè)計(jì)尺寸控制不好，也會造成葉輪向前推。

3.3.2 解決方法

控制好葉輪前口環(huán)與泵體靜環(huán)的間隙，建議控制在0.5～1 mm。并不是間隙越大，前口環(huán)磨損的就小，正好相反，這個(gè)間隙越大，會導(dǎo)致背葉片與泵蓋的間隙過大，背葉片與泵蓋之間產(chǎn)生負(fù)壓減小，使葉輪一直向前推。控制好葉輪前口環(huán)與泵體靜環(huán)的間隙，可以很好地控制背葉片與泵蓋之間的間隙，創(chuàng)造一個(gè)產(chǎn)生負(fù)壓的條件，實(shí)現(xiàn)葉輪軸向力的平衡，解決葉輪前口環(huán)磨損問題。

控制好葉輪止推環(huán)與滑動軸承的間隙以及背葉片與泵蓋的間隙。建議葉輪止推環(huán)與軸承的間隙要比背葉片與泵蓋的間隙小1.5 mm 以上。原因是當(dāng)背葉片與泵蓋產(chǎn)生的負(fù)壓過大，葉輪就會向右移動，軸承可以防止背葉片與泵蓋接觸，防止斷軸。如圖6 所示，尺寸E 要大于間隙A 的尺寸1.5 mm 以上，建議A的尺寸在1～1.5 mm。

圖6 軸向間隙控制1Fig.6 The control of axial clearance 1

葉輪背葉片設(shè)計(jì)時(shí)要注意，當(dāng)葉輪背葉片產(chǎn)生負(fù)壓比較大的時(shí)候，葉輪止推環(huán)會與軸承接觸，此時(shí)葉輪前口環(huán)與泵體靜環(huán)間隙增加，葉輪前蓋板會由于間隙的增加而泄壓，軸向力的設(shè)計(jì)就在這個(gè)區(qū)間，當(dāng)泄壓以后葉輪會向前，間隙減小，背葉片產(chǎn)生的負(fù)壓減小，減小到與葉輪前口環(huán)間隙泄壓以后的壓力平衡時(shí)，葉輪不再向前移動，達(dá)到平衡點(diǎn)，此時(shí)泵穩(wěn)定運(yùn)行。

圖7 軸向間隙控制2Fig.7 The control of axial clearance2

同時(shí)，要考慮內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與滑動軸承的間隙，建議間隙在3 mm 以上。前口環(huán)磨損到一定程度，內(nèi)磁與軸承才開始磨損。如圖8所示。

圖8 軸向間隙控制3Fig.8 The control of axial clearance 3

3.3.3 注意事項(xiàng)

葉輪前口環(huán)磨損嚴(yán)重、脫落的原因還與葉輪前口環(huán)與葉輪的過盈量控制不好有關(guān)，建議過盈量在0.2～0.3 mm 以上，增加鉚釘結(jié)構(gòu)，防止松動脫落。鉚釘采用F46 材料。并且前口環(huán)均分開槽。如圖9所示鉚釘結(jié)構(gòu)。

圖9 鉚釘結(jié)構(gòu)Fig.9 The rivet structure

3.4 泵體靜環(huán)裝配中易碎，葉輪止推環(huán)松動、脫落

3.4.1 問題分析

泵體靜環(huán)是碳化硅材料，裝配中易碎，原因主要是過盈量控制不好，很大原因是季節(jié)更替，塑料熱脹冷縮造成的。

3.4.2 解決方法

在泵體口環(huán)處，增加一個(gè)清根臺階。泵體與泵體靜環(huán)的過盈量建議控制在0.1～0.2 mm。如圖10 所示，控制好A 和B的尺寸，建議A在0.3～0.5 mm，B控制在過盈長度的1/4。

圖10 泵體靜環(huán)處結(jié)構(gòu)改進(jìn)Fig.10 The structure improvement at static ring of pump body

控制葉輪與止推環(huán)的過盈量，建議過盈量控制在0.2～0.25 mm。盡量增加動環(huán)包覆長度。建議止推環(huán)厚度6 mm以上，露出長度小于1 mm。不要因?yàn)榘查L度太短導(dǎo)致泵運(yùn)行時(shí)止推環(huán)受力過大被擠出來。如圖11 所示，控制好尺寸D。

圖11 葉輪止推環(huán)Fig.11 The impeller thrust ring

4 結(jié)語

如何提高襯塑磁力泵的可靠性，延長使用壽命，降低生產(chǎn)成本是襯塑磁力泵發(fā)展的關(guān)鍵問題。本文研究一個(gè)襯塑磁力泵的改進(jìn)實(shí)例，闡述故障原因，分析以及解決方案。希望對磁力泵設(shè)計(jì)人員有所幫助。