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水环式真空泵轴损坏的原因及修理



在单作用水环式真空泵的零件损坏中,轴的损坏占有很大的比例。泵轴的损坏包括弯曲、出现裂纹和折断。

泵轴弯曲的原因多半是由于袖的刚度不够,加之叶轮有较大的不平衡,运行时产生变形所致。轴的弯曲方向和大小可以用下述方法测量:

将轴平放在支承上,将两支承点(可以是泵轴中心孔,也可以是轴颈部位)调至等高,在轴上选择几个等距断面,在轴旋转一圈中用千分表分别测掀四个方向(即每周转动90°时测量一次)上的径向跳动,作好记录。根据此数据可以求得四个方向上的弯曲数值,用图解法可以找到最大弯曲的方向和大小,这样就可以进行矫直了。

泵轴的裂坟和折断的部位,往往发生于局部应力集中的地方,比如键槽边缘处、直径突变处等。损坏的原因往往由于振动促使疲劳破坏。

如果泵轴出现疲劳裂纹(即将折断的先兆),应及时予以更换。如果由于客观因素暂时无法更换而需继续使用时,临时的补救办法是对裂纹进行补焊。使用补焊后的泵轴时,要经常注意补焊区的变化,以免发生事故。

单作用水环式真空泵在使用中,经常出现的故障是泵轴的折断(特别是较大气量的泵)。折断面一般都垂直于轴心线,十分整齐象刀切一样,整个断面大部分光滑并呈金属光泽,小部分较粗糙。显然,这就是疲劳破坏所致的断裂特征。
导致疲劳破坏的主要原因是,由于泵轴在运转过程中,泵腔内气体对泵轴的作用力所引起,这个作用力又叫径向力。

泵轴的疲劳破坏,除了水环式真空泵内存在径向力这个根本原因之外,结构不合理也是不能忽视的重要原因。主要有:

目前水环式真空泵轴与叶轮均为一级动配合,键槽处又没有使用0型密封圈密封,泵内液体(特别是化工上使用腐蚀性的液体作液环时)就会通过配合间隙和键槽进入轴孔内,腐蚀轴和叶轮的轴孔,使疲劳强度大为降低。腐蚀和磨损后的配合间隙增大(有的磨成椭圆形轴孔),不仅影响性能,而且加剧振动,促使疲劳断裂。

一般的水环式真空泵泵轴没有经过热处理,所以疲劳强度低。为了防止断裂,泵轴至少要进行调质处理,有条件的地方还要进行渗氮处理。

设计时,要避免截面突变过大。过渡处不应用尖角而应用圆角连接。表面光洁度不能偏低,尤其在轴容易折断的地方更要注意。加工时,不同轴径过渡处的圆周加工,要保证质量,严格按图纸要求的尺寸和光沽度进行,泵轴表面和过渡处决不可有刀痕,划伤、碰伤等缺陷。

泵轴的疲劳破坏对生产的危害很大,是用户极为关注的问题。解决的方法是:按径向力的大小来校核泵轴的疲劳强度,使用有腐蚀性的气体和液环时,要用相应的耐腐蚀材料,泵轴必须进行调质处理,加工时一定要保证质量等等。

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