泵斷軸的10個常見因素，你都知道嗎？

許多泵用戶錯誤地指責軸斷裂時軸材料的選擇，認為他們需要更堅固的軸。但選擇這條“越強越好”的道路往往是治標不治本。軸故障問題可能發生的頻率較低，但根本原因仍然存在。

 

對于制造商或者用戶來說，另外一個因素是懸臂式泵中的軸撓性系ISF=L3/D4

 

它表示泵在偏離設計點（最佳效率點或BEP）的情況下，軸由于徑向力而會偏轉（彎曲）多少。其中，D等于機械密封軸套處的軸徑（mm），L為葉輪出口中心線與徑向軸承之間的跨距（mm）。

 

圖 懸臂泵轉子

 

1. 遠離BEP工作：偏離泵BEP的允許區域運行可能是導致軸故障的最常見原因。遠離BEP工作會產生不平衡的徑向力。軸由于徑向力而產生的撓度會產生彎曲力，每轉兩次。例如，以3550 rpm旋轉的軸將彎曲7100次/分鐘。這種彎曲動態會產生軸拉伸彎曲疲勞。如果撓度的振幅（應變）足夠低，大多數軸都能應對多個循環。

 

2. 軸彎曲：軸彎曲問題遵循與上述軸偏轉相同的邏輯。從具有高標準/規格的軸直線度的制造商處購買泵和備用軸。盡職調查是審慎的。泵軸的大多數公差在0.0254mm至0.0508mm范圍內，測量值為總指示器讀數（TIR）。

 

3. 葉輪或轉子不平衡：葉輪如果不平衡，泵在運行時會產生“軸竄動”。其影響與軸彎曲和/或偏斜的結果相同，即使停止泵并檢查泵軸時，泵軸仍會筆直。可以說，葉輪的平衡對于低速泵和高速泵同樣重要。給定時間范圍內的彎曲循環次數減少，但位移的振幅（應變）（由于不平衡）保持在與較高速度系數相同的范圍內。

 

4. 流體特性：通常，與流體特性有關的問題涉及設計用于一種（較低）粘度但承受較高粘度的流體的泵。一個例子可能很簡單，選擇和設計的泵可用于在95 F下泵送4號燃油，然后再用于在35 F下泵送燃油（相差約235厘泊）。比重的增加將導致類似的問題。另請注意，腐蝕將大大降低軸材料的疲勞強度。在這些環境中，具有較高耐腐蝕性的軸是一個不錯的選擇。

 

5. 變速：扭矩和速度成反比。隨著泵的減速，軸扭矩增加。例如，轉速為875 rpm的100hp泵所需的扭矩是轉速為1,750 rpm的100 hp泵的兩倍。除了整個軸的最大制動馬力（BHP）限制外，用戶還必須檢查泵應用中每100 rpm極限所允許的BHP。

 

6. 誤用：忽略制造商指南將導致軸問題。如果泵由發動機驅動，而不是電機或汽輪機，則許多泵軸的功率因數會降低，因為間歇性轉矩與連續轉矩。如果泵不是直接驅動（通過聯軸器），如皮帶/滑輪或鏈條/鏈輪驅動，則軸可能會明顯降低。許多自吸式垃圾泵和渣漿泵設計為皮帶驅動，因此幾乎沒有問題。按照ANSI B73.1規范制造的泵不設計為皮帶驅動（除非使用千斤頂軸）。ANSI泵可以是皮帶或發動機驅動，但最大允許馬力大大降低。許多泵制造商提供重型軸作為可選的附件，當根本原因無法糾正時，可以解決該癥狀。

 

7. 不對中：泵和驅動器之間的不對中，即使是最輕微的不對中也會導致彎矩。通常這個問題表現為在軸斷裂前軸承失效。

 

8. 振動：除了未對準和不平衡以外，其他問題引起的振動（例如氣蝕，通過的葉片頻率，臨界速度和諧波）也會對軸造成應力。

 

9. 裝配不正確：另一個原因是葉輪和聯軸器安裝不正確（裝配和間隙不正確，無論過緊或過松）。不正確的配合可能導致磨損。輕微磨損導致疲勞破壞。未正確安裝的鍵和/或鍵槽也會導致該問題。

 

10. 不正確的速度：根據葉輪慣性和皮帶驅動器的（圓周）速度限制，存在最大泵速度（例如，通常同意ANSI泵的最大皮帶速度為每分鐘6,500英尺）。此外，除了增加扭矩問題外，還應注意低速操作，例如洛馬金效應的損失。

許多泵用戶錯誤地指責軸斷裂時軸材料的選擇，認為他們需要更堅固的軸。但選擇這條“越強越好”的道路往往是治標不治本。軸故障問題可能發生的頻率較低，但根本原因仍然存在。

 

對于制造商或者用戶來說，另外一個因素是懸臂式泵中的軸撓性系ISF=L3/D4

 

它表示泵在偏離設計點（最佳效率點或BEP）的情況下，軸由于徑向力而會偏轉（彎曲）多少。其中，D等于機械密封軸套處的軸徑（mm），L為葉輪出口中心線與徑向軸承之間的跨距（mm）。

 

圖 懸臂泵轉子

 

1. 遠離BEP工作：偏離泵BEP的允許區域運行可能是導致軸故障的最常見原因。遠離BEP工作會產生不平衡的徑向力。軸由于徑向力而產生的撓度會產生彎曲力，每轉兩次。例如，以3550 rpm旋轉的軸將彎曲7100次/分鐘。這種彎曲動態會產生軸拉伸彎曲疲勞。如果撓度的振幅（應變）足夠低，大多數軸都能應對多個循環。

 

2. 軸彎曲：軸彎曲問題遵循與上述軸偏轉相同的邏輯。從具有高標準/規格的軸直線度的制造商處購買泵和備用軸。盡職調查是審慎的。泵軸的大多數公差在0.0254mm至0.0508mm范圍內，測量值為總指示器讀數（TIR）。

 

3. 葉輪或轉子不平衡：葉輪如果不平衡，泵在運行時會產生“軸竄動”。其影響與軸彎曲和/或偏斜的結果相同，即使停止泵并檢查泵軸時，泵軸仍會筆直。可以說，葉輪的平衡對于低速泵和高速泵同樣重要。給定時間范圍內的彎曲循環次數減少，但位移的振幅（應變）（由于不平衡）保持在與較高速度系數相同的范圍內。

 

4. 流體特性：通常，與流體特性有關的問題涉及設計用于一種（較低）粘度但承受較高粘度的流體的泵。一個例子可能很簡單，選擇和設計的泵可用于在95 F下泵送4號燃油，然后再用于在35 F下泵送燃油（相差約235厘泊）。比重的增加將導致類似的問題。另請注意，腐蝕將大大降低軸材料的疲勞強度。在這些環境中，具有較高耐腐蝕性的軸是一個不錯的選擇。

 

5. 變速：扭矩和速度成反比。隨著泵的減速，軸扭矩增加。例如，轉速為875 rpm的100hp泵所需的扭矩是轉速為1,750 rpm的100 hp泵的兩倍。除了整個軸的最大制動馬力（BHP）限制外，用戶還必須檢查泵應用中每100 rpm極限所允許的BHP。

 

6. 誤用：忽略制造商指南將導致軸問題。如果泵由發動機驅動，而不是電機或汽輪機，則許多泵軸的功率因數會降低，因為間歇性轉矩與連續轉矩。如果泵不是直接驅動（通過聯軸器），如皮帶/滑輪或鏈條/鏈輪驅動，則軸可能會明顯降低。許多自吸式垃圾泵和渣漿泵設計為皮帶驅動，因此幾乎沒有問題。按照ANSI B73.1規范制造的泵不設計為皮帶驅動（除非使用千斤頂軸）。ANSI泵可以是皮帶或發動機驅動，但最大允許馬力大大降低。許多泵制造商提供重型軸作為可選的附件，當根本原因無法糾正時，可以解決該癥狀。

 

7. 不對中：泵和驅動器之間的不對中，即使是最輕微的不對中也會導致彎矩。通常這個問題表現為在軸斷裂前軸承失效。

 

8. 振動：除了未對準和不平衡以外，其他問題引起的振動（例如氣蝕，通過的葉片頻率，臨界速度和諧波）也會對軸造成應力。

 

9. 裝配不正確：另一個原因是葉輪和聯軸器安裝不正確（裝配和間隙不正確，無論過緊或過松）。不正確的配合可能導致磨損。輕微磨損導致疲勞破壞。未正確安裝的鍵和/或鍵槽也會導致該問題。

 

10. 不正確的速度：根據葉輪慣性和皮帶驅動器的（圓周）速度限制，存在最大泵速度（例如，通常同意ANSI泵的最大皮帶速度為每分鐘6,500英尺）。此外，除了增加扭矩問題外，還應注意低速操作，例如洛馬金效應的損失。

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