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怎么維修多級泵(二)

   水泵的使用過程中,難免會碰到一些故障或者其他問題,各位水泵業的從業人員或者相關人員或者使用單位,多少要了解一下相關的專業知識,以備使用。前幾天,我們給大家介紹了怎么維修多級泵的第一部分,今天我們上海申銀泵業制造有限公司的水泵專家就為大家介紹下怎么來維修多級泵的第二部分。希望大家能學到更多的東西,作出更好的成績。

水泵按聯軸器找正

 在水泵檢修完畢以后,為使其正常運行,就必須保證運轉時水泵和原動機的軸處于同一直線上,以免水泵和原動機因軸中心的互相偏差造成軸承在運行中的額外受力,進而引起軸瓦發熱磨損和原動機的過負荷,甚至產生劇烈振動而使泵組停止運行。水泵檢修后的找正是在聯軸器上進行的。開始時先在聯軸器的四周用平尺比較一下原動機和水泵的兩個聯軸器的相對位置,找出偏差的方向以后,先粗略地調整使聯軸器的中心接近對準,兩個端面接近平行。通常,原動機為電動機時,應以調整電機地腳的墊片為主來調整聯軸器中心;若原動機為汽輪機,則以調整水泵為主來找中心。在找正過程中,先調整聯軸器端面、后調整中心比較容易實現對中目的。下面就分步來進行介紹。

1、測量前的準備

根據聯軸器的不同形式,利用塞尺或百分表直接測量圓周間隙α和端面間隙b。

在測量過程中還應注意:

(1) 找正前應將兩聯軸器用找中心專用螺栓連接好。若是固定式聯軸器,應將二者插好。

(2) 測量過程中,轉子的軸向位置應始終不變,以免因盤動轉子時前后竄動引起誤差。

(3) 測量前應將地腳螺栓都正常擰緊。

(4) 找正時一定要在冷態下進行,熱態時不能找中心。

2、測量過程

將兩聯軸器做上記號并對準,有記號處置于零位(垂直或水平位置)。裝上專用工具架或百分表,沿轉子回轉方向自零位起依次旋轉90°、180°、270°,同時測量每個位置時的圓周間隙α和端面間隙b,并把所測出的數據記錄在如圖一所示的圖內。根據測量結果,將兩端面內的各點數值取平均數,按照圖二所示記好。


一、聯軸器a、b 間隙的測量(用百分表)

1-對輪;2-可調螺栓;3-橋尺;4-百分表


二、a、b 間隙記錄圖

綜合上述數據進行分析,即可看出聯軸器的傾斜情況和需要調整的方向。

3、分析與計算

一般來講,轉子所處的狀態不外乎以下幾種:

聯軸器端面彼此不平行,兩轉子的中心線雖不在一條直線上,但兩個聯軸器的中心卻恰好相合,如圖所示。調整時可將3、4 號軸承分別移動δ1和δ2值,使兩個轉子中心線連成一條直線且聯軸器端面平行。δ1、δ2值計算公式可根據相似三角形的比例關系推導得出,即


聯軸器同心、不平行

式中,Δb=b1-b2;D 是聯軸器直徑;L1是被調整聯軸器至3 號軸承的距離;L2是3、4 號軸承之間的距離。

兩個聯軸器的端面互相平行,但中心不重合,如圖所示。


聯軸器不平行、不同心

調整時可分別將3、4 號軸承同移'1 d ,則兩個轉子同心共線。

(3) 兩個聯軸器的端面不平行,中心又不吻合,這是常見的情況。

4、調整時的允許誤差

調整墊片時,應將測量表架取下或松開,增減墊片的地腳及墊片上的污物應清理干凈,最后擰緊地腳螺栓時應把外加的楔形鐵或千斤等支撐物拿掉,并監視百分表數值的變化。至于聯軸器找中心的允許誤差隨聯軸器形式的變化而不同,具體可參考表所示。

表聯軸器找中心的允許誤差(mm)

 

聯軸器類別

周距(al,a2、a3、a4任意兩數之差)

面距(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ任意兩敷之差)

剛性與剛性

0.04

0.03

剛性與半撓性

0.05

0.04

撓性與撓性

0.06

0.05

齒輪式

0.10

0.05

彈簧式

0.08

0.06

 

此外,隨著運行條件的改變,如水泵輸送高溫水(60℃以上)或水泵采用汽輪機驅動時,應分別將水泵和汽輪機轉子因受熱膨脹而使中心升高的情況與聯軸器中心的公式計算數值綜合起來加以考慮。例如,安裝在同一個底座上的電機和水泵,若輸送水溫在60℃時,電機約需抬高0.40—0.60mm,才能保證運行中水泵和電機的軸中心恰好對準。

 


六、直軸工作

當軸發生彎曲時,首先應在室溫狀態下用百分表對整個軸長進行測量,方法如前面所述,并繪制出彎曲曲線,確定出彎曲部位和彎曲度(軸的任意斷面中,相對位置的最大跳動值與最小值之差的1/2)的大小。其次,還應對軸進行檢查工作。

對軸進行檢查工作:

(1) 檢查裂紋對軸最大彎曲點所在的區域,用浸煤油后涂白粉或其他的方法來檢查裂紋,并在校直軸前將其消除。消除裂紋前,需用打磨法、車削法或超聲波法等測定出裂紋的深度。對較輕微的裂紋可進行修復,以防直軸過程中裂紋擴展;若裂紋的深度影響到軸的強度,則應當予以更換。裂紋消除后,需做轉子的平衡試驗,以彌補軸的不平衡。

(2) 檢查硬度對檢查裂紋處及其四周正常部位的軸表面分別測量硬度,掌握彎曲部位金屬結構的變化程度,以確定正確的直軸方法。淬火的軸在校直前應進行退火處理。

(3) 檢查材質如果對軸的材料不能肯定,應取樣分析。在知道鋼的化學成分后,才能更好地確定直軸方法及熱處理工藝。在上述檢查工作全部完成以后,即可選擇適當的直軸方法和工具進行直軸工作。直軸的方法有機械加壓法、捻打法、局部加熱法、局部加熱加壓法和應力松弛法等。下面就一一加以介紹。

1、 捻打法(冷直軸法)

捻打法就是在軸彎曲的凹下部用捻棒進行捻打振動,使凹處(纖維被壓縮而縮短的部分)的金屬分子間的內聚力減小而使金屬纖維延長,同時捻打處的軸表面金屬產生塑性變形,其中的纖維具有了殘余伸長,因而達到了直軸的目的。

捻打時的基本步驟為:

(1) 根據對軸彎曲的測量結果,確定直軸的位置并做好記號。

(2) 選擇適當的捻打用的捻棒。捻棒的材料一般選用45#鋼,其寬度隨軸的直徑而定(一般為15~40mm),捻棒的工作端必須與軸面圓弧相符,邊緣應削圓無尖角(R1=2~3mm),以防損傷軸面。在捻棒頂部卷起后,應及時修復或更換,以免打壞泵軸。捻棒形狀如圖所示。


捻棒形狀

直軸時,將軸凹面向上放置,在最大彎曲斷面下部用硬木支撐并墊以鉛板,如圖所示。

另外,直軸時最好把軸放在專用的臺架上并將軸兩端向下壓,以加速金屬分子的振動而使纖維伸長。

(4) 捻打的范圍為圓周的1/3(即120°),此范圍應預先在軸上標出。捻打時的軸向長度可根據軸彎曲的大小、軸的材質及軸的表面硬化程度來決定,一般控制在50~l00mm的范圍之內。捻打順序按對稱位置交替進行,捻打的次數為中間多、兩側少,如圖所示。

(5) 捻打時可用1~2kg的手錘敲打捻棒,捻棒的中心線應對準軸上的所標范圍,錘擊時的力量中等即可而不能過大。

(6) 每打完一次,應用百分表檢查彎曲的變化情況。一般初期的伸直較快,而后因軸表面硬化而伸直速度減慢。如果某彎曲處的捻打已無顯著效果,則應停止捻打并找出原因,確定新的適當位置再行捻打,直至校正為止。

(7) 捻打直軸后,軸的校直應向原彎曲的反方向稍過彎0.02~0.03mm,即稍校過一些。

(8) 檢查軸彎曲達到需要數值時,捻打工作即可停止。此時應對軸各個斷面進行全面、仔細的測量,并做好記錄。

(9) 最后,對捻打軸在300~400℃進行低溫回火,以消除軸的表面硬化及防止軸校直后復又彎曲。

上述的冷直法是在工作中應用較多的直軸方法,但它一般只適于軸頸較小且軸彎曲在0.2mm 左右的軸。此法的優點是直軸精度高,易于控制,應力集中較小,軸校直過程中不會發生裂紋。其缺點是直軸后在一小段軸的材料內部殘留有壓縮應力,且直軸的速度較慢。

2、內應力松弛法

此法是把泵軸的彎曲部分整個圓周都加熱到使其內部應力松弛的溫度(低于該軸回火溫度30~50℃,一般為600~650℃),并應熱透。在此溫度下施加外力,使軸產生與原彎曲方向相反的、一定程度的彈性變形,保持一定時間。這樣,金屬材料在高溫和應力作用下產生自發的應力下降的松弛現象,使部分彈性變形轉變成塑性變形,從而達到直軸的目的。

校直的步驟為:

(1) 測量軸彎曲,繪制軸彎曲曲線。

(2) 在最大彎曲斷面的整修圓周上進行清理,檢查有無裂紋。

(3) 將軸放在特制的、設有轉動裝置和加壓裝置的專用臺架上,把軸的彎曲處凸面向上放好,在加熱處側面裝一塊百分表。加熱的方法可用電感應法,也可用電阻絲電爐法。加熱溫度必須低于原鋼材回火溫度20—30℃,以免引起鋼材性能的變化。測溫時是用熱電偶直接測量被加熱處軸表面的溫度。直軸時,加熱升溫不盤軸。

(4) 當彎曲點的溫度達到規定的松弛溫度時,保持溫度1h,然后在原彎曲的反方向(凸面)開始加壓。施力點距最大彎曲點越近越好,而支承點距最大彎曲點越遠越好。施加外力的大小應根據軸彎曲的程度、加熱溫度的高低、鋼材的松弛特性、加壓狀態下保持的時間長短及外加力量所造成的軸的內部應力大小來綜合考慮確定。

(5) 由施加外力所引起的軸內部應力一般應小于0.5MPa,最大不超過0.7MPa。否則,應以0.5~0.7MPa 的應力確定出軸的最大撓度,并分多次施加外力,最終使軸彎曲處校直。

(6) 加壓后應保持2~5h的穩定時間,并在此時間內不變動溫度和壓力。施加外力應與軸面垂直。

(7) 壓力維持2~5h后取消外力,保溫1h,每隔5min將軸盤動180°,使軸上下溫度均勻。

(8) 測量軸彎曲的變化情況,如果已經達到要求,則可以進行直軸后的穩定退火處理;若軸校直得過了頭,需往回直軸,則所需的應力和撓度應比第一次直軸時所要求的數值減小一半。

采用此方法直軸時應注意以下事項:

(1) 加力時應緩慢,方向要正對軸凸面,著力點應墊以鋁皮或紫銅皮,以免擦傷軸表面。

(2) 加壓過程中,軸的左右(橫向)應加裝百分表監視橫向變化。

(3) 在加熱處及附近,應用石棉層包扎絕熱。

(4) 加熱時最好采用兩個熱電偶測溫,同時用普通溫度計測量加熱點附近處的溫度來校對熱電偶溫度。

(5) 直軸時,第一次的加熱溫升速度以100~120℃/h為宜,當溫度升至最高溫度后進行加壓;加壓結束后,以50~100℃/h的速度降溫進行冷卻,當溫度降至100℃時,可在室溫下自然冷卻。

(6) 軸應在轉動狀態下進行降溫冷卻,這樣才能保證冷卻均勻、收縮一致,軸的彎曲頂點不會改變位置。

(7) 若直軸次數超過兩次以后,在有把握的情況下可將最后一次直軸與退火處理結合在一起進行。內應力松弛法適用于任何類型的軸,而且效果好、安全可靠,在實際工作中應用的也很多。關于內應力松弛法的施加外力的計算,這里就不再介紹,應用時可參閱有關的技術書籍中的計算公式。

3、局部加熱法

這種方法是在泵軸的凸面很快地進行局部加熱,人為地使軸產生超過材料彈性極限的反壓縮應力。當軸冷卻后,凸面側的金屬纖維被壓縮而縮短,產生一定的彎曲,以達到直軸的目的。具體的操作方法為:

(1) 測量軸彎曲,繪制軸彎曲曲線。

(2) 在最大彎曲斷面的整個圓周上清理、裂紋的情況。檢查并記錄好

(3) 將軸凸面向上放置在專用臺架上,在靠近加熱處的兩側裝上百分表以觀察加熱后的變化。

(4) 用石棉布把最大彎曲處包起來,以最大彎曲點為中心把石棉布開出長方形的加熱孔。加熱孔長度(沿圓周方向)約為該處軸徑的25%~30%,孔的寬度(沿軸線方向)與彎曲度有關,約為該處直徑的10%一15%。

(5) 選用較小的5、6 號或7 號焊嘴對加熱孔處的軸面加熱。加熱時焊嘴距軸面約15~20mm,先從孔中心開始,然后向兩側移動,均勻地、周期地移動火嘴。當加熱至500~550℃時(軸表面呈暗紅色),立即用石棉布把加熱孔蓋起來,以免冷卻過快而使軸表面硬化或產生裂紋。

(6) 在校正較小直徑的泵軸時,一般可采用觀察熱彎曲值的方法來控制加熱時間。熱彎曲值是當用火嘴加熱軸的凸起部分時,軸就會產生更加向上的凸起,在加熱前狀態與加熱后狀態的軸線的百分表讀數差(在最大彎曲斷面附近)。一般熱彎曲值為軸伸直量的8~17 倍,即軸加熱凸起0.08~0.17mm時,軸冷卻后可校直0.0lmm,具體情況與軸的長徑比及材料有關。對一根軸第一次加熱后的熱彎曲值與軸的伸長量之間的關系,應作為下一次加熱直軸的依據。

(7) 當軸冷卻到常溫后,用百分表測量軸彎曲并畫出彎曲曲線。若未達到允許范圍,則應再次校直。如果軸的最大彎曲處再次加熱無效果,應在原加熱處軸向移動一位置,同時用兩個焊嘴順序局部加熱校正。

(8) 軸的校正應稍有過彎,即應有與原彎曲方向相反的0.01~0.03mm的彎曲值,待軸退火處理后,這一過彎值即可消失。

在使用局部加熱法時應注意以下問題:

(1) 直軸工作應在光線較暗且沒有空氣流動的室內進行。

(2) 加熱溫度不得超過500~550℃,在觀察軸表面顏色時不能帶有色眼鏡。

(3) 直軸所需的應力大小可用兩種方法調節,一是增加加熱的表面;二是增加被加熱軸的金屬層的深度。

(4) 當軸有局部損傷、直軸部位局部有表面高硬度或泵軸材料為合金鋼時,一般不應采用局部加熱法直軸。最后,應對校直的軸進行熱處理,以免其在高溫環境中復又彎曲,而在常溫下工作的軸則不必進行熱處理亦可。

4、機械加壓法

這種, 方法是利用螺旋加壓器將軸彎曲部位的凸面向下壓,從而使該部位金屬纖維壓縮,把軸校直過來,如圖所示。

機械加壓法直軸

5、局部加熱加壓法

這種方法又稱為熱力機械校軸法,其對軸的加熱部位、加熱溫度、加熱時間及冷卻方式均與局部加熱法相同,所不同點就是在加熱之前先用加壓工具在彎曲處附近施力,使軸產生與原彎曲方向相反的彈性變形。在加熱軸以后,加熱處金屬膨脹受阻而提前達到屈服極限并產生塑性變形。

這樣直軸大大快于局部加熱法,每加熱一次都收到較好的結果。若第一次加熱加壓處理后的彎曲不合標準,則可進行第二次。第二次加熱時間應根據初次加熱的效果來確定,但要注意在某一部位的加熱次數最多不能超過三次。在本節所講的五種直軸方法中,機械加壓法和捻打法只適用于直徑較小、彎曲較小的軸;局部加熱法和局部加熱加壓法適用于直徑較大、彎曲較大的軸,這兩種方法的校直效果較好,但直軸后有殘余應力存在,而且在軸校直處易發生表面淬火,在運行中易于再次產生彎曲,因而不宜用于校正合金鋼和硬度大于HBl80~190 的軸;應力松弛法則適于任何類型的軸,且安全可靠、效果好,只是操作時間要稍長一些。

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