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液下泵的導軸承探討

在我國使用的泵類產品中,液下泵占有一定 的比例。與臥式泵相比具有許多優點。
如:立式安裝,占地面積少,可以減少泵房面積,降低基建成本;液下泵的葉輪浸在輸送的介質中,啟動時無須灌泵,能夠實行集中自動控制等。
因此液下泵在冶金、石油化工、電廠及環保等行業中得到了廣泛的應用。
液下泵軸采用導軸承支承,導軸承是液下泵主要易損件,其影響著液下泵的使用壽命,多年來一直是較難解決的問題,
目前我國液下泵中多數采用橡膠或石墨為材料的導軸承,橡膠具有吸震性好,但耐腐蝕性比較差,且壽命較短;石墨導軸承耐酸性介質,但抗沖擊性能差。因此都不能夠完全滿足工業生產的需要。
 
經過多年的試驗研究表明,采用填充聚四氟乙烯作為液下泵的導軸承可行。對其進行合理結構設計,使用壽命可大大高于橡膠導軸承和石墨導軸承。能夠滿足工業生產上的需要。
 
一、填充聚四氟乙烯導軸承性能
 
1.1 填充聚四氟乙烯物理性能
聚四氟乙烯具有極其優異的耐腐蝕性能,磨擦系數小、不吸水、不粘、不燃,可在-180℃~
+250℃條件下使用,但也存在著線膨脹系數大,尺寸穩定性差,導熱性差,易冷流等缺點。為改善其性能,加入一定量玻纖和石墨等填充劑。 填充劑的加入使其耐磨性、硬度、導熱系數、抗壓強度得到了顯著提高,線膨脹系數降低,
 
1.2導軸承的熱影響
填充聚四氟乙烯導軸承最高工作溫度可達250℃
 
1.3 導軸承的水影響
填充聚四氟乙烯導軸承具有良好的水、油安定性,在水、油中浸泡,其體積膨脹率近似為零。
 
1.4抗腐蝕性
填充聚四氟乙烯導軸承具有很好的抗腐蝕、抗油性能,能在各種腐蝕性介質中使用。
 
1.5 抗沖擊性和承壓能力
填充聚四氟乙烯導軸承具有很高的抗沖擊性能,吸收沖擊負荷及回復原狀的能力很強。在水潤滑條件下,在正常運轉時承壓可達60.76MPa。
 
1.6線速度與摩擦系數
線速度越大,發熱越大,在水潤滑時,在一定壓力下需要一定線速度來建立軸與導軸承間的液體潤滑膜,以達到完全液體黏摩擦,在水潤滑的條件下,填充聚四氟乙烯導軸承允許運轉極限線速度為46m/s。
 
二、 導軸承結構設計
2.1 導軸承結構型式
導軸承結構設計非常重要,合理的導軸承結 構能夠大大延長導軸承的壽命,導軸承結構主要從有利于導軸承的散熱、充分考慮有利于建立液體潤滑膜、減少磨損等方面加以考慮,經過對比試驗研究,采用圖1的結構是比較好的,它上面開有‘直通形’冷卻水槽。
 
2.2  結構參數的確定
2.2.1 軸承長度
L 軸承的長度主要根據其需要承受的極限壓力來確定,也可根據下式近似決定: L =(1.2  ̄ 2.0)D式中D—軸徑(軸徑小者取小值,大者取大值)
 
2.2.2 軸承壁厚
b1的選擇 考慮到軸承散熱需要,導軸承壁厚選取越薄越好。但考慮加工以及在軸承壁上開水槽等,導軸承須有一定壁厚。導軸承壁厚可按下式選取。 b1 =(0.25  ̄ 0.35)D式中D—軸徑(軸徑小者取小值,大者取大值)
 
2.2.3 水槽過流面積A的計算
水槽過流面積的計算主要考慮其水流具有一定的速度,以便將導軸承與軸套磨擦產生的熱量帶走,有利于建立液體潤滑膜。
 
 
三、冷卻水量
填充聚四氟乙烯導軸承不能干運轉,需要一定量的清潔水對它進行良好的潤滑和足夠的冷卻,才能保證導軸承正常運轉。冷卻水量與導軸承的線速度有關。經試驗得到冷卻水量、軸徑和
線速度之間的關系圖。
 
四、運轉間隙
導軸承與軸徑之間的運轉間隙很重要。過 小增加安裝難度,同時也不易形成液體膜,增加
了導軸承與軸徑之間的磨擦力,過大易引起泵震動,加快導軸承磨損,當導軸承在現場運轉的最高溫度高于加工時的溫度,必須留一定的熱脹間隙。
 
五、使用情況
對一批液下泵進行對比試驗,采用橡膠導軸承,使用6個月左右(約4000h),泵都發生不同程度的震動,經對震動最厲害的泵解體檢修,發現為橡膠導軸承損壞,換上采用本文介紹的方法設計的填充聚四氟乙烯導軸承,運行7856h,解體檢查,發現軸套光滑,導軸承無明顯磨痕,運行9123h,經過解體檢查,發現軸套光滑,導軸承磨損量極少。最終統計表明,這批泵采用填充聚四氟乙烯導軸承的平均壽命達15340h。
經過對比使用表明,填充聚四氟乙烯導軸承的平均使用壽命比橡膠導軸承、石墨導軸承要長。
 
(2)填充聚四氟乙烯導軸承的結構比較重要,不同的結構設計其使用壽命也不同。經過設計對比,采用本文介紹的方法設計出的導軸承,能取得較長的使用壽命。該設計方法是可行的,可供設計導軸承時參考。
(3)填充聚四氟乙烯導軸承最大的缺點是 不能干轉,必須要有清潔水對其進行潤滑和冷 卻。
(4)對于液下泵,導軸承為易損件,當磨損達到一定程度,需要及時更換,以及與導軸承配套的軸套,才能保證整機的使用壽命。


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