液下泵接軸結構的優化設計

何啟亮

（杭州堿泵有限公司，浙江 杭州 322010）

液下泵用于從地面一定深度的料液池，向地面輸送料液。液下泵采用立式結構，泵體、葉輪浸在液下，通過軸傳遞。因液下泵起動前無需灌泵、起動時間短等特點而被廣泛應用。

隨著池的設計深度不同，其液下泵的長度也不同。現在液下泵的插入深度可達12 m，一般在3 m之內，現在大多數采用懸臂式結構，由一根軸加工而成，而3 m以上的，由于受到機加工設備和熱處理設備能力的制約，不便于加工。在這種情況下，一般以多根軸連接起來，滿足用戶插入深度的要求。因此將軸以何種方式連接，來保證軸的同心度和軸的剛度，并且又便于安裝、拆缷，成為設計液下泵結構的重要內容。

1 接軸4種結構的使用情況及現狀

1.1 分半外夾緊套接軸

結構形式如圖1所示。該結構是鍵傳遞扭矩，軸向定位通過分半環來解決，在用分半外夾緊套來作徑向定位。從使用效果來說，這種接軸方式穩定性較高、剛性好，但是由于分半外夾緊套是兩半組成，是用來定位徑向尺寸，其加工精度要求高，加工較困難，加上此結構總質量較大，運轉中對轉子的動平衡有一定的影響。從而得出此結構的缺點，徑向尺寸較大，加工工藝比較復雜，耗工時多，拆缷維修不太方便，但是這種接軸結構穩定性，剛度還比較好，實際運用中效果也還可以。

圖1 分半外夾緊套接軸

1.2 錐形套擠壓接軸

結構形式如圖4所示用鍵來傳遞扭矩、用分半內錐套來連接軸并用來定位軸向尺寸，當擰緊螺栓時外錐套由于是有一定錐度從而擠壓分半內錐套起到徑向定位和自鎖功能。此結構對中性及軸向尺寸控制均較好，剛性及穩定性也很好，且徑向尺寸及總質量均較小。然而對拆卸方便在加上分半內錐套加工精度非常高，并且要嚴格保證內、外錐面形位公差和表面粗糙度，使外錐套與分內錐套之間的接觸為面接觸，防止形成線接觸而失效、在設計分半內錐套與外錐套時，為防止兩材料硬度相近因擠壓產生嚙合而不能拆卸，選材時要有個硬度差。

圖2 錐形套擠壓接軸

2 優化后的結構特點

為能改善上述接軸結構缺點，現如圖3所示進行結構優化。

圖3 結構優化示意圖

該結構由軸1車－外錐度與外螺紋，軸2車內錐度和內螺紋，軸1與軸2為兩相互配合尺寸。通過軸1與2相互配合螺紋來傳遞的扭矩并其所能承受的擠壓應力，在讓兩軸之間的錐面進行軸向定位、徑向定位，使其能承受一定的擠壓能力。為能防止泵在停車后倒灌而產生反轉，因而是采用螺紋連接而產生旋轉而改變軸向尺寸，為了解決該問題，現通過裝一分半卡抱來防止軸向移動。在進錐面設計時，要考慮螺紋旋轉而產生了擠壓的嚙合現象，一般采用表面熱處理與表面鍍鉻工藝處理，并選擇細牙螺紋作為聯接螺紋來用于自鎖防松，還要同時考慮葉輪旋轉方向及螺紋轉向之間的關系（從入口端看葉輪轉向，若為順時針，接軸結構應為右施螺紋，反之，則為左施螺紋）。加工精度方面，主要以錐面加工精度較高，螺紋同軸度可選適當放寬，因其以錐面來保證軸向徑向尺寸。

該結構在加工上相對較容易，只要保證兩錐度的同軸即可。從結構而言，該只有一個分半卡抱來防止反轉，充分利用了軸來做定位與傳遞扭矩，所以結構上要比以上幾種要簡單，從而大大提高了可靠性。由于接觸方式為面接觸，其剛性及穩定性也很好；其安裝與拆卸非常方便，因為采用錐面相連結構，只要一松動就很好拆卸了，安裝時只要旋軸就可完成。從而可以解決以上幾種接軸加工工藝復雜、精度高、結構不可靠、安裝拆卸不方便等缺陷。

3 結束語

優化后的接軸結構，設計簡單化，維修安裝很方便，改善了液下泵的可靠性和穩定性，并能降低生產成本和維修費用。

[1]關醒凡.現代泵技術手冊[M].北京：宇航出版社，1998.

[2]沈陽水泵研究所，中國農業機械科學研究院.葉片泵設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1983.

[3]張孝風，孟東旺，張巍，維杰.液下泵結構與接軸方式分析[J].水泵技術，1997，（3）：33-39.

[4]李遠征.化工排污用液下泵故障分析與對策 [J].水泵技術，2002，（5）：33-35.