多级泵的检修技术,你了解几个?

大连瑞克科技2019-05-29 01:41:08

本文以DG 型高压水泵为例, DG是多级分段式结构的离心泵,在对其解体前应先熟悉图纸,了解泵的结构及拆装顺序,避免因失误而造成部件的损伤。下面按顺序来介绍泵的解体。


一、水泵的拆装


1、轴瓦拆卸及轴瓦间隙的测量


在拆卸多级泵时,首先应对其两端的轴承(一般为滑动轴承)进行检查,并测量水泵在长期运行(一个大修间隔)后轴瓦的磨损情况。测量方法通常用压铅丝法,如图所示。



轴瓦的径向间隙一般为1‰~1.5‰D (D为泵轴直径),若测出的间隙超过标准,则应重新浇注轴瓦合金并研刮合格。此外,还应检查轴瓦合金层是否有剥离、龟裂等现象,若严重影响使用,则应重新浇注合金。在轴瓦检测完毕后,即可按顺序拆卸,并注意做好顺序、位置标记。


2、 泵体的拆卸


在分解两侧的上轴瓦并测量其间隙和紧力后,即可取出油挡。再退出填料压盖,取出盘根及水封环,然后即可将轴承座取下。对DG 型水泵,应先由出水侧开始解体,基本顺序为:


 (1) 首先松开大螺母并取下拉紧泵体的穿杠螺栓,然后依次拆下出口侧填料室及动、静平衡盘部件。拆除的同时,要做好测量这些部件的调整套、齿形垫等的尺寸的工作。


(2) 拆下出水段的连接螺栓,并沿轴向缓缓吊出出水段,然后退出末级叶轮及其传动键、定距轴套,接着可逐级拆出各级叶轮及各级导叶、中段。拆出的每个叶轮及定距轴套都应做好标记,以防错装。


(3) 在拆卸叶轮时,需用定位片测量叶轮的出口中心与其进水侧中段的端面距离,如图所示。


          

叶轮出口定位片测量

1-定位片;2-进水段;3-叶轮


叶轮的流道应与导叶的流道对准,不然应找出原因。在泵体的分解过程中,需注意以下事项:


(1) 拆下的所有部件均应存放在清洁的木板或胶垫上,用干净的白布或纸板盖好,以防碰伤经过精加工的表面。


(2) 拆下的橡胶、石棉密封垫必须更换。若使用铜密封垫,重新安装前要进行退火处理;若采用齿形垫,在垫的状态良好及厚度仍符合要求的情况下可以继续使用。


(3) 对所有在安装或运行时可能发生摩擦的部件,如泵轴与轴套、轴套螺母,叶轮和密封环,……均应涂以干燥的MoS2粉(其中不能含有油脂)。


(4) 在解体前应记录转子的轴向位置(将动、静平衡盘保持接触),以便在修整平衡盘的摩擦面后,可在同一位置精确地复装转子。


二、静止部件的拆装


在泵体全部分解后,应对各个部件进行仔细检查,若发现损坏或缺陷,要予以修复或更换。本节将介绍对静止部件的检查与修复。


1、 泵壳(中段)


(1)止口间隙检查


多级泵的相邻泵壳之间都是止口配合的,止口间的配合间隙过大会影响泵的转子与静止部分的同心度。检查泵壳止口间隙的方法如下:


将相邻的泵壳叠置于平板上,在上面的泵壳上放置好磁力表架,其上夹住百分表,表头触点与下面的泵壳的外圆相接触,如图所示。


泵壳止口同心度的检查


随后,将上面的泵壳沿十字方向往复推动测量二次,百分表上的读数差即为止口之间存在的间隙。通常止口之间的配合间隙为0.04~0.08mm,若间隙大于0.10-0.12mm,就应进行修复。最简单的修复方法是在间隙较大的泵壳公止口上均匀堆焊6~8 处,然后按需要的尺寸进行车削。


(2)裂纹检查


用手锤轻敲泵体,如果某部位发出沙哑声,则说明壳体有裂纹。这时应将煤油涂在裂纹处,待渗透后用布擦尽面上的油迹并擦上一层白粉,随后用手锤轻敲泵壳,渗入裂纹的煤油即会浸湿白粉,显示出裂纹的端点。


若裂纹部位在不承受压力或不起密封作用的地方,则可在裂纹的始、末端点各钻一个φ3mm 的圆孔,以防止裂纹继续扩展;若裂纹出现在承压部位,则必须予以补焊。


2、 导叶


多级泵的导叶若采用不锈钢材料,则一般不会损坏;若采用锡青铜或铸铁,则应隔2~3年检查一次冲刷情况,必要时更换新导叶。凡是新铸的导叶,在使用前应用手砂轮将流道打磨光滑,这样可提高效率2%~3%。此外还应检查导叶衬套(应与叶轮配合在一起)的磨损情况,根据磨损的程度来确定是整修还是更换。


导叶与泵壳的径向配合间隙为0.04~0.06mm,过大时则会影响转子与静止部件的同心度,应当予以更换。用来将导叶定位的定位销钉与泵壳的配合要过盈0.02~0.04mm,销钉头部与导叶配合处应有1.0—1.5mm的调整间隙。


导叶在泵壳内应被适当地压紧,以防高压泵的导叶与泵壳隔板平面被水流冲刷。通常,压紧导叶的方法是在导叶背面叶片的肋上钻孔,加装3~4 个紫铜钉(尽量靠近导叶外缘,沿圆周均布),如图2-5 所示,利用紫铜钉的过盈量使导叶与泵壳配合面密封。加装的紫铜钉一般应高出背面导叶平面0.50~0.80mm。


测量导叶在泵壳内轴向间隙

1-泵壳;2-导叶;3-紫铜钉;4-密封面


3、 平衡装置


在水泵的解体过程中,应用压铅丝法来检查动、静平衡盘面的平行度,方法是:


①将轴置于工作位置,在轴上涂润滑油并使动盘能自由滑动,其键槽与轴上的键槽对齐。


②用黄油把铅丝粘在静盘端面的上下左右四个对称位置上,然后将动盘猛力推向静盘,将受撞击而变形的铅丝取下并记好方位;


③再将动盘转180°重测一遍,做好记录。用千分尺测量取下铅丝的厚度,测量数值应满足上下位置的和等于左右的和,上减下或左减右的差值应小于0.05mm,否则说明动静盘变形或有瓢偏现象,应予以消除。


检查动静平衡盘接触面只有轻微的磨损沟痕时,可在其结合面之间涂以细研磨砂进行对研;若磨损沟痕很大、很深时,则应在车床或磨床上修理,使动、静平衡盘的接触率在75%以上。


4、密封环与导叶衬套


目前,密封环与导叶衬套一般都是用不锈钢或锡青铜两种耐磨材料制成的。选用不锈钢制造的密封环与导叶衬套寿命较长,但对其加工及装配的质量要求很高,否则易于在运转中因配合间隙略小、轴弯曲度稍大而发生咬合的情况。


若用锡青铜制造,则加工容易,成本低,也不易咬死,但其抗冲刷性能相对稍差些。新加工的密封环和导叶衬套安装就位后,与叶轮的同心度偏差应小于0.04mm。密封环与叶轮的径向间隙随密封环的内径大小而不同,具体可参阅表2-3-1。密封环与泵壳的配合间隙一般为0.03~0.05mm。


表2-1 密封环与叶轮的径向间隙(mm)

密封环内径

装配间隙

磨损后的允许间隙

80~120

0.09 ~0.22

0.48

120~150

0.105~0.255

0.60

150~180

0.12 ~0.28

0.60

180~220

0.135~0.315

0.70

220~260

0.16 ~0.34

0.70

260~290

0.16 ~0.35

0.80

290~320

0.175~0.375

0.80

320~360

0.20 ~0.40

0.80


导叶衬套与叶轮轮毂的间隙一般为0.40~0.45mm。叶衬套与导叶之间采用过盈配合,过盈量为0.015~0.02mm,并需用止动螺钉紧固好。


三、转子部件的拆装


转子部件主要有泵轴、叶轮和平衡盘等。水泵能否长期安全可靠地运行,与转子的结构、平衡精度及装配质量有密切的关系。下面泵管家将对这几个主要部件的检修工艺进行介绍。


1、泵轴


轴是水泵的重要部件,它不仅支承着转子上的所有零部件,而且还承担着传递扭矩的作用。


(1)泵轴的检查与更换


泵解体后,对轴的表面应先进行外观检查,通常是用细砂布将轴略微打光,检查是否有被水冲刷的沟痕、两轴颈的表面是否有擦伤及碰痕。若发现轴的表面有冲蚀,则应做专门的修复。在检查中若发现下列情况,则应更换为新轴:


1) 轴表面有被高速水流冲刷而出现的较深的沟痕,特别是在键槽处。


2) 轴弯曲很大,经多次直轴后运行中仍发生弯曲者。


(2)轴弯曲的测量方法及校正


1) 将泵轴放在专用的滚动台架上,也可使用车床或V形铁为支承来进行检查。


2) 在泵轴的对轮侧端面上做好八等分的永久标记,一般以键槽处为起点,如图所示。在所有检修档案中的轴弯曲记录,都应与所做的标记相一致。


泵轴对轮侧端面记号


3) 开始测量轴弯曲时,应将轴始终靠向一端而不能来回窜动(但轴的两端不能受力),以保证测量的精确度。


4) 对各断面的记录数值应测2~3 次,每一点的读数误差应保证在0.005mm以内。测量过程中,每次转动的角度应一致,盘转方向也应保持一致。在装好百分表后盘动转子时,一般自第二点开始记录,并且在盘转一圈后第二点的数值应与原数相同。


5) 测量的位置应选在无键槽的地方,测量断面一般选10~15 个即可。在进行测量的位置应打磨、清理光滑,确保无毛刺、凹凸和污垢等缺陷。


6) 泵轴上任意断面中,相对180°的两点测量读数差的最大值称为该端面的“跳动”或“晃度”,轴弯曲即等于晃度值的一半。每个断面的晃度要用箭头表示出,根据箭头的方向是否一致来判定泵轴的弯曲是否在同一个纵剖面内。


7) 测量完成后,根据每个断面的弯曲值找出最大弯曲断面,然后可用百分表进一步测量确定出泵轴的最大弯曲断面(此断面不一定恰好是刚才的测量断面),并往复盘转泵轴,找到此断面最凸、最凹点并做好记录和标记。


8) 检查泵轴最大弯曲不得超过0.04mm,否则应采用“捻打法”或“内应力松弛法”进行直轴,而“局部加热直轴法”则尽量不要采用。具体的直轴操作详见后面的有关内容。


2、叶轮


(1)叶轮及其密封环的检修


在水泵解体后,检查叶轮密封环的磨损程度,若在允许范围内,可在车床上用专门胎具胀住叶轮内孔来车修磨损部位,修正后要保持原有的同心度和表面粗糙度。


最后,配制相应的密封环和导叶衬套,以保持原有的密封间隙。叶轮密封环经车修后,为防止加工过程中胎具位移而造成同心度偏差,应用专门胎具进行检查,如图所示。


检查叶轮密封环同心度

1-百分表;2-叶轮;3-专用胎具


具体的步骤为:


用一带轴肩的光轴插入叶轮内孔,光轴固定在钳台上并仰起角度α,确保叶轮吸入侧轮毂始终与胎具轴肩相接触并缓缓转动叶轮,在叶轮密封环处的百分表指示的跳动值应小于0.04mm,否则应重新修整。

     

对首级叶轮的叶片,因其易于受汽蚀损坏,若有轻微的汽蚀小孔洞,可进行补焊修复或采用环氧树脂粘结剂修补。


测量叶轮内孔与轴颈配合处的间隙,若因长期使用或多次拆装的磨损而造成此间隙值过大,为避免影响转子的同心度甚至由此而引起转子振动,可采取在叶轮内孔局部点焊后再车修或镀铬后再磨削的方法予以修复。


叶轮在采取上述方法检修后仍然达不到质量要求时,则需更换新叶轮。


(2)叶轮的更换


对新换的叶轮应进行下列工作,检查合格后方可使用:


1)叶轮的主要几何尺寸,如叶轮密

封环直径对轴孔的跳动值、端面对轴孔的跳动、两端面的平行度、键槽中心线对轴线的偏移量、外径D2 、出口宽度b2 、总厚度等的数值与图纸尺寸相符合。


2) 叶轮流道清理干净。


3) 叶轮在精加工后,每个新叶轮都经过静平衡试验合格。对新叶轮的加工主要是为保证叶轮密封环外圆与内孔的同心度、轮毂两端面的垂直度及平行度,如图所示。


叶轮平行度和垂直度的检查


3、 转子的试装


(1)试装的目的及应具备的条件


转子试装主要是为了提高水泵最后的组装质量。通过这个过程,可以消除转子的紧态晃度,可以调整好叶轮间的轴向距离,从而保证各级叶轮和导叶的流道中心同时对正,可以确定调整套的尺寸。在试装前,应对各部件进行全部尺寸的测量,消除明显的超差。


各部件径向跳动的测量方法可参考前面的内容,对各部件端面晃度的检查方法为:叶轮仍是采用专门的心轴插入叶轮内孔,心轴固定在平台上,轻轻转动叶轮,百分表的指示数值即为端面的跳动。此跳动值不得超过0.015mm,否则应进行车修,如图所示。



检查套装零件的垂直度和平行度而轴套等部件端面跳动的检查可在一块平板上用百分表出,此跳动值不得大于0.015mm。总之,在检查转子各部件的端面已清理,叶轮内孔与轴颈的间隙适当,轴弯曲不大于0.03~0.04mm,各套装部件的同心度偏差小于0.02mm且端面跳动小于0.015mm时,即可在专用的、能使转子转动的支架上开始试装工作。


(2)转子试装的步骤


转子试装可以按以下步骤进行:


1) 将所有的键都按号装好,以防因键的位置不对而发生轴套与键顶住的现象。


2) 将所有的密封圈等按位置装好,把锁紧螺母紧好并记下出口侧锁紧螺母至轴端的距离,以便水泵正式组装时作为确定套装部件紧度的依据。


3) 在紧固轴套的锁紧螺母时,应始终保持泵轴在同一方位(如保持轴的键槽一直向上),而且在每次测量转子晃度完成后应松螺母,待下次再测时重新拧紧。每次紧固锁紧螺母时的力量以套装部件之间无间隙、不松动为准,不可过大。


4) 各套装部件装在轴上时,应根据各自的晃度值大小和方位合理排序,防止晃度在某一个方位的积累。测量转子晃度时,应使转子不能来回窜动且在轴向上不受太大的力。最后,检查组装好的转子各部位的晃度不应超出下列数值:


叶轮处 0.12mm     挡套处0.10mm

调整套处 0.08mm    轴套处0.05mm

平衡盘工作面轴向晃度 0.06mm


5) 装好转子各套装部件并紧好锁紧螺母后,再用百分表测量各部件的径向跳动是否合格。若超出标准,则应再次检查所有套装部件的端面跳动值,直至符合要求。


6) 检查各级叶轮出水口中心距离是否相符,并测量末级叶轮至平衡盘端面之间的距离以确定好调整套的尺寸。在试装结果符合质量要求并做好记录后,即可将各套装部件解体,以待正式组装。


四、水泵的总装与调整


将水泵的所有部件都经清理、检查和修整以后,就可以进行总装工作了。组装水泵按与解体时相反的顺序进行,回装完成后即可开始如下的调整工作:


1、首级叶轮出水口中心定位


准备好一块定位片(其宽度K 是经测量后得出的),把定位片插入首级叶轮的出水口。将转子推至定位片与进水段侧面接触(此时首级叶轮与挡套、轴肩不能脱离接触而产生间隙),这时叶轮出水口中心线应正好与导叶入水口中心线对齐。


在与入口侧填料室端面齐平的地方用划针在轴套外圆上划线,以备回装好平衡装置后检查出水口的对中情况和叶轮在静子中的轴向位置。


2、测量总窜动


测量总窜动的方法是:装入齿形垫,不装平衡盘而用一个旧挡套代替,装上轴套并紧固好锁紧螺母后,前后拨动转子,在轴端放置好的百分表的两次指示数值之差即为轴的总窜动量。


另外,也可采用只装上动平衡盘和轴套的方式,将轴套锁紧螺母紧固到正确位置后,前后拨动转子,两次测量的对轮端面距离之差即为转子的总窜动量。


不论采用何种方式测量总窜动量,在拨动转子的同时,用划针在轴套外圆上以入口侧填料室端面为基准划线,往出口侧拨动划线为a,往入口侧拨动划线为b,则首级叶轮出水口对中定位时的划线c 应大致处于a b 线的中间。当调整转子轴向位置时,应以此线(c 线)作为参考。


3、平衡盘组装与转子轴向位置的调整


首先,将平衡盘、调整套、齿形垫、轴套等装好,再将锁紧螺母紧固好。前后拨动转子,用百分表测量出推力间隙。如果推力间隙大于4mm,应缩短调整套长度,使转子位置向出口侧后移;若推力间隙小于3mm,则应更换一新的齿形垫,增加其厚度,使转子位置向入口侧前移。注意:切不可采用加垫片的方法来进行调整。


最后,在与入口侧填料室端面齐平处用划针在轴套外圆上划线,此线应大致与前述的c 线相重合。


转子的轴向位置是由动、静平衡盘的承力面来决定的。这两个部件的最大允许磨损值为lmm,故转子在静子里的轴向位移允许偏移值为:


入口侧 4+1=5mm

出口侧 4-l=3mm


这样,当平衡盘磨损或转子热膨胀伸长量超过静子的伸长量时,仍可保证叶轮与导叶的相对位置。


4、转子与静止部分的同心度的调整


水泵的本体部分组装完成后,即可回装两端的轴承,其步骤为:


(1) 在未装下轴瓦前,使转子部件支承在静止部件如密封环、导叶衬套等的上面。在两端轴承架上各放置好一个百分表。


(2) 用撬棒将转子两端同时平稳地抬起(使转子尽量保持水平),做上、下运动,记录百分表上下运动时的读数差,此差值即转子同静止部件的径向间隙△d。


(3) 将转子撬起,放好下轴瓦,然后用撬棒使转子作上、下运动,记录百分表的读数差δ,直至调整到δ=△d/2。调整时可以上下移动轴承架下的调整螺栓,或是采用在轴承架止口内、轴瓦与轴承架的结合面间加垫片的方法来进行。


(4) 在调整过程中,要保持转子同静子之间的同心度,方法同上(需把下轴瓦取出)。测量时,可用内卡测出轴颈是否处于轴承座的中心位置。


(5) 至此即可紧固好轴承架螺栓,打上定位销了。


(6) 完成上述工作后,可研刮轴瓦和检验其吻合程度,回装好轴承。要求轴瓦紧力一般为土0.02mm,轴瓦顶部间隙为0.12~0.20mm,轴瓦两侧间隙为0.08~0.10mm。


5、其余工作


水泵的检修完成后,检查水泵盘转正常,各部件无缺陷且运转时振动也很小,再次复测转子和静子的各项间隙、转子的轴向总窜动量等合乎要求,组装后的动静平衡盘的平行度偏差小于0.02mm,泵壳的紧固穿杠螺栓的紧固程度上下左右误差不大于0.05mm,则可以认为水泵检修、安装的质量合格。


五、水泵按联轴器找正


在水泵检修完毕以后,为使其正常运行,就必须保证运转时水泵和原动机的轴处于同一直线上,以免水泵和原动机因轴中心的互相偏差造成轴承在运行中的额外受力,进而引起轴瓦发热磨损和原动机的过负荷,甚至产生剧烈振动而使泵组停止运行。


水泵检修后的找正是在联轴器上进行的。开始时先在联轴器的四周用平尺比较一下原动机和水泵的两个联轴器的相对位置,找出偏差的方向以后,先粗略地调整使联轴器的中心接近对准,两个端面接近平行。


通常,原动机为电动机时,应以调整电机地脚的垫片为主来调整联轴器中心;若原动机为汽轮机,则以调整水泵为主来找中心。在找正过程中,先调整联轴器端面、后调整中心比较容易实现对中目的。下面泵管家就分步来进行介绍。


1、测量前的准备


根据联轴器的不同形式,利用塞尺或百分表直接测量圆周间隙α和端面间隙b。在测量过程中还应注意:


(1) 找正前应将两联轴器用找中心专用螺栓连接好。若是固定式联轴器,应将二者插好。


(2) 测量过程中,转子的轴向位置应始终不变,以免因盘动转子时前后窜动引起误差。


(3) 测量前应将地脚螺栓都正常拧紧。


(4) 找正时一定要在冷态下进行,热态时不能找中心。


2、测量过程


将两联轴器做上记号并对准,有记号处置于零位(垂直或水平位置)。装上专用工具架或百分表,沿转子回转方向自零位起依次旋转90°、180°、270°,同时测量每个位置时的圆周间隙α和端面间隙b,并把所测出的数据记录在如图一所示的图内。根据测量结果,将两端面内的各点数值取平均数,按照图二所示记好。


一、联轴器a、b 间隙的测量(用百分表)

1-对轮;2-可调螺栓;3-桥尺;4-百分表


二、a、b 间隙记录图


综合上述数据进行分析,即可看出联轴器的倾斜情况和需要调整的方向。


3、分析与计算


一般来讲,转子所处的状态不外乎以下几种:


联轴器端面彼此不平行,两转子的中心线虽不在一条直线上,但两个联轴器的中心却恰好相合,如图所示。调整时可将3、4 号轴承分别移动δ1和δ2值,使两个转子中心线连成一条直线且联轴器端面平行。δ1、δ2值计算公式可根据相似三角形的比例关系推导得出,即


联轴器同心、不平行式中,Δb=b1-b2;D 是联轴器直径;L1是被调整联轴器至3 号轴承的距离;L2是3、4 号轴承之间的距离。


两个联轴器的端面互相平行,但中心不重合,如图所示。


联轴器不平行、不同心


调整时可分别将3、4 号轴承同移'1 d ,则两个转子同心共线。


 (3) 两个联轴器的端面不平行,中心又不吻合,这是最常见的情况。


4、调整时的允许误差


调整垫片时,应将测量表架取下或松开,增减垫片的地脚及垫片上的污物应清理干净,最后拧紧地脚螺栓时应把外加的楔形铁或千斤等支撑物拿掉,并监视百分表数值的变化。至于联轴器找中心的允许误差随联轴器形式的变化而不同,具体可参考表所示。


表联轴器找中心的允许误差(mm)

联轴器类别

周距(al,a2、a3、a4任意两数之差)

面距(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ任意两敷之差)

刚性与刚性

0.04

0.03

刚性与半挠性

0.05

0.04

挠性与挠性

0.06

0.05

齿轮式

0.10

0.05

弹簧式

0.08

0.06


此外,随着运行条件的改变,如水泵输送高温水(60℃以上)或水泵采用汽轮机驱动时,应分别将水泵和汽轮机转子因受热膨胀而使中心升高的情况与联轴器中心的公式计算数值综合起来加以考虑。


例如,安装在同一个底座上的电机和水泵,若输送水温在60℃时,电机约需抬高0.40—0.60mm,才能保证运行中水泵和电机的轴中心恰好对准。


六、直轴工作


当轴发生弯曲时,首先应在室温状态下用百分表对整个轴长进行测量,方法如前面所述,并绘制出弯曲曲线,确定出弯曲部位和弯曲度(轴的任意断面中,相对位置的最大跳动值与最小值之差的1/2)的大小。


其次,还应对轴进行下列检查工作:


(1) 检查裂纹对轴最大弯曲点所在的区域,用浸煤油后涂白粉或其他的方法来检查裂纹,并在校直轴前将其消除。消除裂纹前,需用打磨法、车削法或超声波法等测定出裂纹的深度。


对较轻微的裂纹可进行修复,以防直轴过程中裂纹扩展;若裂纹的深度影响到轴的强度,则应当予以更换。裂纹消除后,需做转子的平衡试验,以弥补轴的不平衡。


(2) 检查硬度对检查裂纹处及其四周正常部位的轴表面分别测量硬度,掌握弯曲部位金属结构的变化程度,以确定正确的直轴方法。淬火的轴在校直前应进行退火处理。


(3) 检查材质如果对轴的材料不能肯定,应取样分析。在知道钢的化学成分后,才能更好地确定直轴方法及热处理工艺。在上述检查工作全部完成以后,即可选择适当的直轴方法和工具进行直轴工作。直轴的方法有机械加压法、捻打法、局部加热法、局部加热加压法和应力松弛法等。下面泵管家就一一加以介绍。


1、 捻打法(冷直轴法)


捻打法就是在轴弯曲的凹下部用捻棒进行捻打振动,使凹处(纤维被压缩而缩短的部分)的金属分子间的内聚力减小而使金属纤维延长,同时捻打处的轴表面金属产生塑性变形,其中的纤维具有了残余伸长,因而达到了直轴的目的。


捻打时的基本步骤为:


(1) 根据对轴弯曲的测量结果,确定直轴的位置并做好记号。


(2) 选择适当的捻打用的捻棒。捻棒的材料一般选用45#钢,其宽度随轴的直径而定(一般为15~40mm),捻棒的工作端必须与轴面圆弧相符,边缘应削圆无尖角(R1=2~3mm),以防损伤轴面。在捻棒顶部卷起后,应及时修复或更换,以免打坏泵轴。捻棒形状如图所示。


捻棒形状


直轴时,将轴凹面向上放置,在最大弯曲断面下部用硬木支撑并垫以铅板,如图所示。



另外,直轴时最好把轴放在专用的台架上并将轴两端向下压,以加速金属分子的振动而使纤维伸长。


(4) 捻打的范围为圆周的1/3(即120°),此范围应预先在轴上标出。捻打时的轴向长度可根据轴弯曲的大小、轴的材质及轴的表面硬化程度来决定,一般控制在50~l00mm的范围之内。捻打顺序按对称位置交替进行,捻打的次数为中间多、两侧少,如图所示。



(5) 捻打时可用1~2kg的手锤敲打捻棒,捻棒的中心线应对准轴上的所标范围,锤击时的力量中等即可而不能过大。


 (6) 每打完一次,应用百分表检查弯曲的变化情况。一般初期的伸直较快,而后因轴表面硬化而伸直速度减慢。如果某弯曲处的捻打已无显著效果,则应停止捻打并找出原因,确定新的适当位置再行捻打,直至校正为止。


(7) 捻打直轴后,轴的校直应向原弯曲的反方向稍过弯0.02~0.03mm,即稍校过一些。


(8) 检查轴弯曲达到需要数值时,捻打工作即可停止。此时应对轴各个断面进行全面、仔细的测量,并做好记录。


(9) 最后,对捻打轴在300~400℃进行低温回火,以消除轴的表面硬化及防止轴校直后复又弯曲。


上述的冷直法是在工作中应用最多的直轴方法,但它一般只适于轴颈较小且轴弯曲在0.2mm 左右的轴。此法的优点是直轴精度高,易于控制,应力集中较小,轴校直过程中不会发生裂纹。其缺点是直轴后在一小段轴的材料内部残留有压缩应力,且直轴的速度较慢。


2、内应力松弛法


此法是把泵轴的弯曲部分整个圆周都加热到使其内部应力松弛的温度(低于该轴回火温度30~50℃,一般为600~650℃),并应热透。在此温度下施加外力,使轴产生与原弯曲方向相反的、一定程度的弹性变形,保持一定时间。


这样,金属材料在高温和应力作用下产生自发的应力下降的松弛现象,使部分弹性变形转变成塑性变形,从而达到直轴的目的。


校直的步骤为:


(1) 测量轴弯曲,绘制轴弯曲曲线。


(2) 在最大弯曲断面的整修圆周上进行清理,检查有无裂纹。


(3) 将轴放在特制的、设有转动装置和加压装置的专用台架上,把轴的弯曲处凸面向上放好,在加热处侧面装一块百分表。加热的方法可用电感应法,也可用电阻丝电炉法。加热温度必须低于原钢材回火温度20—30℃,以免引起钢材性能的变化。测温时是用热电偶直接测量被加热处轴表面的温度。直轴时,加热升温不盘轴。


(4) 当弯曲点的温度达到规定的松弛温度时,保持温度1h,然后在原弯曲的反方向(凸面)开始加压。施力点距最大弯曲点越近越好,而支承点距最大弯曲点越远越好。施加外力的大小应根据轴弯曲的程度、加热温度的高低、钢材的松弛特性、加压状态下保持的时间长短及外加力量所造成的轴的内部应力大小来综合考虑确定。


(5) 由施加外力所引起的轴内部应力一般应小于0.5MPa,最大不超过0.7MPa。否则,应以0.5~0.7MPa 的应力确定出轴的最大挠度,并分多次施加外力,最终使轴弯曲处校直。


(6) 加压后应保持2~5h的稳定时间,并在此时间内不变动温度和压力。施加外力应与轴面垂直。


 (7) 压力维持2~5h后取消外力,保温1h,每隔5min将轴盘动180°,使轴上下温度均匀。


(8) 测量轴弯曲的变化情况,如果已经达到要求,则可以进行直轴后的稳定退火处理;若轴校直得过了头,需往回直轴,则所需的应力和挠度应比第一次直轴时所要求的数值减小一半。


采用此方法直轴时应注意以下事项:


(1) 加力时应缓慢,方向要正对轴凸面,着力点应垫以铝皮或紫铜皮,以免擦伤轴表面。


(2) 加压过程中,轴的左右(横向)应加装百分表监视横向变化。


(3) 在加热处及附近,应用石棉层包扎绝热。


(4) 加热时最好采用两个热电偶测温,同时用普通温度计测量加热点附近处的温度来校对热电偶温度。


(5) 直轴时,第一次的加热温升速度以100~120℃/h为宜,当温度升至最高温度后进行加压;加压结束后,以50~100℃/h的速度降温进行冷却,当温度降至100℃时,可在室温下自然冷却。


(6) 轴应在转动状态下进行降温冷却,这样才能保证冷却均匀、收缩一致,轴的弯曲顶点不会改变位置。


(7) 若直轴次数超过两次以后,在有把握的情况下可将最后一次直轴与退火处理结合在一起进行。内应力松弛法适用于任何类型的轴,而且效果好、安全可靠,在实际工作中应用的也很多。关于内应力松弛法的施加外力的计算,这里就不再介绍,应用时可参阅有关的技术书籍中的计算公式。


3、局部加热法


这种方法是在泵轴的凸面很快地进行局部加热,人为地使轴产生超过材料弹性极限的反压缩应力。当轴冷却后,凸面侧的金属纤维被压缩而缩短,产生一定的弯曲,以达到直轴的目的。具体的操作方法为:


(1) 测量轴弯曲,绘制轴弯曲曲线。


(2) 在最大弯曲断面的整个圆周上清理、裂纹的情况。检查并记录好


(3) 将轴凸面向上放置在专用台架上,在靠近加热处的两侧装上百分表以观察加热后的变化。


(4) 用石棉布把最大弯曲处包起来,以最大弯曲点为中心把石棉布开出长方形的加热孔。加热孔长度(沿圆周方向)约为该处轴径的25%~30%,孔的宽度(沿轴线方向)与弯曲度有关,约为该处直径的10%一15%。


(5) 选用较小的5、6 号或7 号焊嘴对加热孔处的轴面加热。加热时焊嘴距轴面约15~20mm,先从孔中心开始,然后向两侧移动,均匀地、周期地移动火嘴。当加热至500~550℃时(轴表面呈暗红色),立即用石棉布把加热孔盖起来,以免冷却过快而使轴表面硬化或产生裂纹。


(6) 在校正较小直径的泵轴时,一般可采用观察热弯曲值的方法来控制加热时间。热弯曲值是当用火嘴加热轴的凸起部分时,轴就会产生更加向上的凸起,在加热前状态与加热后状态的轴线的百分表读数差(在最大弯曲断面附近)。


一般热弯曲值为轴伸直量的8~17 倍,即轴加热凸起0.08~0.17mm时,轴冷却后可校直0.0lmm,具体情况与轴的长径比及材料有关。对一根轴第一次加热后的热弯曲值与轴的伸长量之间的关系,应作为下一次加热直轴的依据。


(7) 当轴冷却到常温后,用百分表测量轴弯曲并画出弯曲曲线。若未达到允许范围,则应再次校直。如果轴的最大弯曲处再次加热无效果,应在原加热处轴向移动一位置,同时用两个焊嘴顺序局部加热校正。


(8) 轴的校正应稍有过弯,即应有与原弯曲方向相反的0.01~0.03mm的弯曲值,待轴退火处理后,这一过弯值即可消失。


在使用局部加热法时应注意以下问题:


(1) 直轴工作应在光线较暗且没有空气流动的室内进行。


(2) 加热温度不得超过500~550℃,在观察轴表面颜色时不能带有色眼镜。


(3) 直轴所需的应力大小可用两种方法调节,一是增加加热的表面;二是增加被加热轴的金属层的深度。


(4) 当轴有局部损伤、直轴部位局部有表面高硬度或泵轴材料为合金钢时,一般不应采用局部加热法直轴。最后,应对校直的轴进行热处理,以免其在高温环境中复又弯曲,而在常温下工作的轴则不必进行热处理亦可。


4、机械加压法


这种, 方法是利用螺旋加压器将轴弯曲部位的凸面向下压,从而使该部位金属纤维压缩,把轴校直过来,如图所示。


机械加压法直轴


5、局部加热加压法


这种方法又称为热力机械校轴法,其对轴的加热部位、加热温度、加热时间及冷却方式均与局部加热法相同,所不同点就是在加热之前先用加压工具在弯曲处附近施力,使轴产生与原弯曲方向相反的弹性变形。在加热轴以后,加热处金属膨胀受阻而提前达到屈服极限并产生塑性变形。


这样直轴大大快于局部加热法,每加热一次都收到较好的结果。若第一次加热加压处理后的弯曲不合标准,则可进行第二次。第二次加热时间应根据初次加热的效果来确定,但要注意在某一部位的加热次数最多不能超过三次。


在本节所讲的五种直轴方法中,机械加压法和捻打法只适用于直径较小、弯曲较小的轴;局部加热法和局部加热加压法适用于直径较大、弯曲较大的轴,这两种方法的校直效果较好,但直轴后有残余应力存在,而且在轴校直处易发生表面淬火,在运行中易于再次产生弯曲,因而不宜用于校正合金钢和硬度大于HBl80~190 的轴;应力松弛法则适于任何类型的轴,且安全可靠、效果好,只是操作时间要稍长一些。