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        潛水泵軸承失效分析及解決方案

        2015-06-09 20:45:39謝文麗
        科學(xué)中國人 2015年12期
        關(guān)鍵詞:鶴崗市排沙潛水泵

        謝文麗

        黑龍江鶴崗市斯達(dá)排沙潛水泵有限公司

        潛水泵軸承失效分析及解決方案

        謝文麗

        黑龍江鶴崗市斯達(dá)排沙潛水泵有限公司

        本文針對(duì)75KW礦用潛水泵軸承失效的原因分析,結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及使用工礦條件,對(duì)該水泵的軸承重新選用,以達(dá)到最佳的使用效果。

        軸承;游隙;溫升;失效

        前言:

        目前,潛水泵廣泛應(yīng)用于煤礦井下排水,水泵軸承的選用正確與否直接關(guān)系到水泵運(yùn)行的可靠性。軸承的故障率高,運(yùn)行一段時(shí)間就會(huì)損壞,主要原因是材料疲勞、潤(rùn)滑不良、污染、安裝等問題。這不僅和工件的加工精度有關(guān),還和軸承的選用有著密切的關(guān)系。

        一、軸承失效分析

        1、軸承失效現(xiàn)象

        75KW礦用潛水泵上安裝的軸承型號(hào)為6313-2RZ深溝球軸承,該軸承安裝在電機(jī)上,正常使用一段時(shí)間后,電機(jī)電流急劇增加然后停車。分解電機(jī)后發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈端面表面發(fā)黃,撬開密封件后油脂變黑,針對(duì)此問題對(duì)軸承進(jìn)行分析。

        2、軸承檢測(cè)結(jié)果

        2.1 軸承的成品檢測(cè):外徑尺寸縮小,橢圓度和錐度超標(biāo),徑向游隙減小。

        2.2 軸承外觀檢測(cè):油脂顏色為黑色+黃色,油脂較稀而小,通過紅外光譜檢測(cè)無明顯氧化(存在初期氧化的痕跡)。

        2.3 對(duì)內(nèi)外圈、鋼球表面硬度檢測(cè)數(shù)據(jù)詳見表3;

        表3

        2.4 對(duì)內(nèi)外圈和鋼球熱處理(金相,硬度)檢測(cè)詳見表4。

        表4

        3、分析及結(jié)論

        通過各項(xiàng)目檢測(cè),得知軸承的徑向游隙(3μm)偏小,軸承在正常工作時(shí)可能出現(xiàn)負(fù)游隙。滾道的油膜逐漸減小至破壞,導(dǎo)致滾道與鋼球產(chǎn)生干摩擦,內(nèi)部溫度上升(160℃左右),造成內(nèi)圈滾道與端面發(fā)黃,同時(shí)油脂也存在氧化的痕跡,產(chǎn)生軸承失效。

        結(jié)論:由于游隙過小,軸承在運(yùn)行情況下產(chǎn)生溫升,最終導(dǎo)致軸承失效。

        二、軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

        1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

        軸承立式結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)速約3000rpm,工作溫度90℃到100℃,極限溫度150℃,脂潤(rùn)滑,上軸承安裝尺寸:殼材料鑄件,孔徑Φ140(+ 0.05/+0.02),軸材料45鋼,直徑Φ65(+0.021/+0.002),下軸承安裝尺寸:孔徑Φ140(+0.04/+0.02),軸徑Φ65(+0.021/+0.002),軸向力6.3KN,有振動(dòng)(沖擊載荷)。

        2、現(xiàn)場(chǎng)使用工況

        現(xiàn)場(chǎng)為兩臺(tái)75KW泵串聯(lián)使用,抽排井下蓄水池中的污水,介質(zhì)中含固體顆粒的比重大約為15%,水溫為23℃,管線長(zhǎng)度為350m,坡度為28度,管路直徑為80mm,泵出口安有閘閥來調(diào)節(jié)流量。

        三、設(shè)計(jì)方案的可行性說明:

        1.因軸承工作轉(zhuǎn)速3000rpm,需采用高精度的7313ACM配對(duì)軸承極限轉(zhuǎn)速約4400rpm,才能滿足要求;

        2.下軸承Cr=185.8KN,軸承工作載荷Fr很小,F(xiàn)a=6.3KN,經(jīng)計(jì)算當(dāng)量載荷Pr=8.5KN,軸承額定壽命約L10h=58000h,可靠度90%;相當(dāng)于達(dá)到98%可靠度,滿足10000h的使用要求。

        3.油脂采用P.EM(抗極壓,耐高溫,高速性較好)。

        4.(下軸承保持架第二方案:)將以上方案中保持架材料換成PA46+30%GF(玻璃纖維),其它都不變,高溫高速性會(huì)更好;

        尼龍PA46+30%GF,有如下優(yōu)越的性能:

        a:極佳的短期和長(zhǎng)期耐熱性,熔點(diǎn)高達(dá)295℃,長(zhǎng)期使用溫度為163℃;

        b:高溫下能保證高的剛度,由于結(jié)晶度高,在其接近熔點(diǎn)時(shí)仍能保持高的剛度;

        c:極佳的抗疲勞強(qiáng)度和耐磨性(自潤(rùn)滑),PA46的高結(jié)晶度和良好的晶狀結(jié)構(gòu)使其比大多數(shù)工程塑料和耐熱塑料具有更佳的抗疲勞強(qiáng)度;

        d:良好的耐化學(xué)性,特別是在較高溫度下,對(duì)油和油脂的耐腐蝕性極佳;

        e:需要新開模具,交期較長(zhǎng)。

        五、結(jié)束語:

        經(jīng)過對(duì)上述軸承失效的分析和優(yōu)化,重新更換新軸承后,將該75KW潛水泵投入煤礦井下使用,在惡劣的工況下連續(xù)運(yùn)行了12000h沒出現(xiàn)異常,滿足了大于10000h使用要求,由此可見軸承選用的重要性。

        [1]關(guān)醒凡.現(xiàn)代泵理論與設(shè)計(jì).中國宇航出版社.

        [2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社.

        [3]劉澤九.滾動(dòng)軸承應(yīng)用手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.

        謝文麗(1971-),女,黑龍江鶴崗市人,1990年畢業(yè)于佳木斯聯(lián)合職工大學(xué)機(jī)械制造專業(yè),現(xiàn)就職于鶴崗市斯達(dá)排沙潛水泵有限公司開發(fā)部工程師。

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