多級離心水泵改進設(shè)計三例

張 雨

（攀鋼集團礦業(yè)公司攀枝花鐵礦，四川攀枝花 617025）

0 引言

多級離心水泵在攀鋼集團礦業(yè)公司攀枝花鐵礦生產(chǎn)中大量采用，在使用過程中發(fā)現(xiàn)部分水泵存在設(shè)計缺陷，導(dǎo)致使用效果不良，故障率高，維修工作量大，對正常給排水作業(yè)造成一定影響。對此，針對水泵缺陷對設(shè)計做了一些改進，使用效果較好。

1 彈性套柱銷聯(lián)軸器改進設(shè)計

電機和水泵間采用彈性套柱銷聯(lián)軸器。該型聯(lián)軸器具有一定補償兩軸相對偏移和較好的減振、緩沖性能，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易（圖1）。但在使用過程中，柱銷容易產(chǎn)生松動，使水泵機組振動和噪聲加大，同時柱銷受力不均還常導(dǎo)致部分柱銷異常磨損、斷裂。聯(lián)軸器的拆卸安裝非常麻煩，嚴(yán)重影響水泵的正常使用。

通過分析發(fā)現(xiàn)，主要問題是柱銷設(shè)計不合理（圖2）：①螺紋過渡處（A 處）易引起應(yīng)力集中導(dǎo)致柱銷強度變差，此處極易發(fā)生斷裂；②裝配柱銷時須采用平口螺絲刀配合套筒扳手，由于平口螺絲刀扭矩不足經(jīng)常導(dǎo)致柱銷不能滿足緊固要求，柱銷和錐孔不能緊密貼合導(dǎo)致柱銷松動。

圖1 彈性套柱銷聯(lián)軸器

圖2 柱銷結(jié)構(gòu)

針對上述問題，對柱銷進行了優(yōu)化設(shè)計：①將柱銷改為由錐套和螺栓組成，避免了應(yīng)力集中，提高了柱銷強度，同時螺栓磨損后也方便更換；②將圓形頭部改為六角頭，可用套筒扳手配合進行緊固（圖3）。

圖3 優(yōu)化后的柱銷結(jié)構(gòu)

2 水泵填料壓蓋改進設(shè)計

水泵填料壓蓋用于對水泵盤根進行壓緊使盤根產(chǎn)生徑向變形而起到密封作用，一般材質(zhì)采用灰口鑄鐵。由于壓緊填料壓蓋時用力不當(dāng)經(jīng)常導(dǎo)致盤根徑向變形有限，密封效果不良，同時由于存在應(yīng)力集中，在壓緊壓蓋時經(jīng)常發(fā)生壓蓋從中間斷裂現(xiàn)象。

針對這種情況，對填料壓蓋結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計改進（圖4）：①用45#鋼替代灰口鑄鐵，提高其強度，可加工性好；②盤根壓蓋采用分體結(jié)構(gòu)設(shè)計，由壓板和壓套組成，這樣減少了應(yīng)力集中，同時通用性較好，便于現(xiàn)場維修；③填料壓蓋端面增加α 倒角，這樣軸向壓緊力可有效轉(zhuǎn)換為對盤根的徑向壓力，這樣密封性能顯著增加。經(jīng)實踐驗證，石棉盤根倒角α=30°時效果較好。

圖4 改進前后的水泵填料壓蓋

圖5 改進前后的水泵軸套

3 水泵軸套的改進設(shè)計

水泵軸套的作用是為了避免水泵軸和盤根直接接觸摩擦而產(chǎn)生磨損，起到既能有效密封又不磨損水泵軸的作用。軸套和水泵軸采用普通鍵聯(lián)結(jié)。

軸套在使用中主要存在2 方面問題：①水泵軸套材質(zhì)為HT200，填料密封為石棉盤根，由于灰口鑄鐵存在熱脆性，在冷卻不足時，溫度升高容易導(dǎo)致磨損加快；②由于鍵槽設(shè)計不是通槽，需要另加工工藝槽，制作和安裝都比較繁瑣。

針對這些情況，對其結(jié)構(gòu)進行設(shè)計改進（圖5）：①軸套材質(zhì)采用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理HB=250，提高表面硬度及耐磨性；②鍵槽采用通槽設(shè)計，改用薄型鍵進行安裝；③增加安裝環(huán)形槽，便于對軸套進行拆卸和安裝。

對傳統(tǒng)的多級離心水泵存在的設(shè)計缺陷進行改良，使其在結(jié)構(gòu)及材質(zhì)方面得到改進后，減少了日常維護的工作量，零件的使用壽命也大幅提高，使用效果良好。