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      3. 油浸式潛水泵,地源熱泵,深井泵

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        軸承在離心泵里面

        2023-02-16 09:13:57

        一、離心泵中軸承

        離心泵中軸承的作用是在徑向和橫向載荷的作用下,使軸或轉子與靜止部件保持正確對準。對轉子進行徑向定位的軸承稱為徑向或線性軸承,而將轉子軸向定位的軸承稱為推力軸承。在大多數應用中,推力軸承實際上既用作推力軸承又用作徑向軸承。

        使用的軸承類型 所有類型的軸承都已用于離心泵。即使是相同的基本設計的泵也常常由兩個或多個不同的軸承制成,以滿足不同的使用條件或購買者的偏好。然而,在大多數泵中,目前使用滾動元件或油膜(套筒式)軸承。

        在兩端均帶有軸承的臥式泵中,軸承通常按其位置指定為內側或驅動端,以及外側或非驅動端。內側(驅動端)軸承位于外殼和聯軸器之間。帶有懸臂葉輪的泵在外殼的同一側有兩個軸承,因此離葉輪最近的軸承稱為內側軸承,距離葉輪最遠的稱為外側軸承。在兩端裝有軸承的泵中,止推軸承通常置于外側端,而直線軸承置于內側端。



        軸承安裝在外殼中,該外殼通常由附在泵殼上或與泵殼一體成型的支架支撐。外殼還具有容納軸承正常運行所需的潤滑劑的功能。有時,非常大的泵的軸承支撐在外殼中,這些外殼形成安裝在底板上或泵底板上的基座頂部。這些被稱為基座軸承。

        由于軸承產生的熱量或被泵送的液體中的熱量,除了輻射到周圍空氣外,有時還必須使用其他方法將軸承溫度保持在適當的范圍內。如果軸承有強制供油潤滑系統,冷卻通常是通過一個單獨的水油或氣油冷卻器循環油來完成的。否則,冷卻液循環通過的夾套通常作為外殼的一部分。

        泵軸承可以是剛性的或自對準的。自調心軸承會自動調整自身以適應軸角位置的變化。在巴氏合金或套筒軸承中,自調心這個名稱適用于套筒在外殼中具有球面配合的軸承。在滾動元件軸承中,該名稱適用于軸承,其外圈經球面研磨或其外殼提供球面配合。

        雖然雙吸泵在理論上是水力平衡的,但在實踐中很少能達到這種平衡,因此即使是雙吸泵也裝有推力軸承。離心泵是鑄造廠的產品,存在微小的不規則性,可能會導致葉輪兩側產生的渦流存在差異。由于這種擾動會產生軸向液壓推力,因此需要某種形式的能夠承受任一方向推力的推力軸承,以將轉子保持在適當的位置。

        雙吸泵軸承的推力容量通常遠遠超過由不規則引起的可能不平衡。

        做出此規定是因為

        (1) 環和其他部件的不均勻磨損可能導致不平衡

        (2) 液體流入兩個吸孔可能不相等并由于吸入管道布置不當而導致不平衡。

        二、離心泵中軸承種類

        1、滾動軸承

        離心泵上最常用的滾動軸承是各種類型的滾珠軸承。滾子軸承較少使用,盡管調心滾子軸承(見圖 86)經常用于大型軸

        尺寸,滾珠軸承的選擇有限。由于大多數滾子軸承僅適用于徑向載荷,因此它們在離心泵上的使用往往僅限于不需要承受徑向和推力組合載荷的應用。

        2、滾珠軸承

        由于滾動摩擦系數小于滑動摩擦系數,因此不能將滾珠軸承與套筒軸承等同看待。在前者中,載荷由球與座圈的點接觸承載,但接觸點不會摩擦或滑過座圈,也不會產生明顯的熱量。此外,隨著球在比賽中滾動,接觸點不斷變化,操作幾乎無摩擦。在套筒軸承中,一個表面與另一個表面不斷摩擦,必須使用潤滑劑來減少摩擦。

        理論上,以絕對恒定速度運行的滾珠軸承不需要潤滑劑。然而,沒有任何速度可以稱為絕對恒定的,因為影響速度的條件總是略有不同。例如,額定滿載速度為 3,510 rpm 的電機在一分鐘內可能會在 3,505 到 3,515 rpm 之間變化。速度的每一次變化都會導致滾珠軸承中的滾珠由于慣性而滯后或領先。因此,會發生非常輕微的、幾乎無法測量的滑動動作。另一個限制條件是,最硬的金屬在承載載荷時會發生微小變形,從而破壞完美的點接觸并增加另一個輕微的滑動作用。由于這些原因,必須對滾珠軸承進行一些潤滑。

        3、推力球軸承

        通過角接觸上的純滾動運動來承載重載荷。由于推力載荷是軸向的,它會均勻分布到滾道周圍的所有滾珠上,每個滾珠上的單個載荷僅占總推力載荷的一小部分。在此類軸承中,滾珠必須等距分布,為此,在滾珠之間以及內外圈之間使用保持架。該保持架不承載任何載荷,但它與球之間的接觸會產生需要潤滑的滑動摩擦。

        類型和應用 泵設計師有多種滾動軸承和布置可供選擇。滾珠軸承具有高速能力和低摩擦力,使其成為中小型泵的理想選擇,而滾子軸承更常見于需要大容量的大型、低速泵。根據具體的軸承類型,可選擇密封件、防塵罩、各種保持架材料和設計以及特殊內部游隙和預載荷等特性。雖然有幾種可能在尺寸上是可以接受的,但用戶最好遵守制造商的建議以確保最佳可靠性。

        4、離心泵中最常用的球軸承是

        單列深溝球軸承,單列角接觸球軸承,雙列角接觸球軸承。 密封球軸承用于特殊應用,例如立式管道泵。密封預潤滑軸承需要特別注意,如果它們所在的單元="" 安裝后長時間不運行(例如備用裝置或存放在庫存或倉庫中的裝置)。應不時旋轉軸(參見具體說明手冊說明)以攪動潤滑劑并在軸承元件上保持薄膜涂層。

        5、自調心球軸承


        有時用于重載、高速、長軸承跨度(軸承偏轉角大)和無軸向推力要求。這種軸承設計作為一個樞軸來補償不對中和軸偏轉。對于大軸,采用調心球面滾子軸承(見圖86)代替調心球軸承,既能承受徑向載荷又能承受軸向推力載荷


        6、單列深溝球軸承

        有時也稱為 Conrad 型軸承,是離心泵中最常用的軸承,但較大尺寸的泵除外??道滦驮O計推薦用于離心泵,因為它可以承受徑向、軸向或徑向和軸向的組合載荷。這使其成為端吸離心泵徑向軸承或小型泵徑向和推力軸承的理想選擇。軸承設計需要在軸和軸承座之間仔細對齊。它通常與油脂潤滑應用中的密封件或防護罩一起使用,以幫助排除灰塵并將潤滑劑保留在軸承內。

        7、角接觸球軸承

        通常用于離心泵應用中,以支撐軸向載荷或軸向和徑向載荷的組合。它們的軸向剛度和小的工作間隙為軸提供了精確的位置精度。角接觸軸承采用單列設計制造,通常具有 40° 接觸角,也可制造為雙列軸承,最常見的接觸角為 30°


        8、單列角接觸球軸承


        單獨使用時只能承受一個方向的軸向載荷。為了支撐反向軸向載荷或聯合載荷,單列軸承必須以背靠背或面對面的方式安裝,其中接觸角彼此相反。由于其更堅固的設計,通常建議離心泵采用背對背布置,而當預計會出現輕微錯位時,通常采用面對面布置。當需要承受較大的軸向載荷時,單列角接觸球軸承可以串聯安裝,它們的接觸角方向相同。當還必須支撐徑向或反向推力載荷時,這種布置仍必須與串聯對背對背或面對面布置的第三個軸承相對(見圖 91)。根據泵的運行條件,單列角接觸球軸承通常以小游隙或輕預載運行。

        在某些應用中,高軸向載荷主要出現在一個方向上,但推力軸承必須能夠承受沿某一方向偶爾出現的較小軸向載荷

        反轉方向。發生這種情況時,典型的背靠背角接觸軸承配置會導致一個軸承幾乎完全卸載。在角接觸軸承軸向卸載最嚴重的情況下,軸承座圈內的卸載球可能會打滑。隨著時間的推移,這種打滑會導致軸承發熱和隨后的損壞,甚至失效。為避免球在輕載或空載條件下打滑,可以為標準角接觸軸承組布置輕預載,這將在動態卸載的軸承上產生足夠的載荷以防止打滑。另一種選擇是安裝一組匹配的兩個具有不同接觸角的角接觸軸承(見圖 92)。通過使用具有較低接觸角(比如 15 度而不是正常的 40 度)的角接觸軸承,空載軸承對軸向載荷的要求較低,并且更能抵抗滾珠打滑。這意味著軸承將在較低溫度下運行。

        9、雙列角接觸球軸承

        在設計上類似于一對背靠背的單列角接觸球軸承,但封裝寬度更窄。它易于安裝、低摩擦運行、高速能力以及密封或防護罩可用性,使其成為輕型到中型端吸離心泵和潛水泵的理想軸承。

        三、減摩軸承的潤滑


        在一系列離心泵的布局中,泵軸承潤滑劑的選擇取決于應用要求、成本考慮,有時還取決于承諾主要部分的一組購買者的偏好該行的輸出。例如,在立式濕坑冷凝器循環泵中,水是首選的潤滑劑,而不是油脂或油。如果在此類泵中使用油或油脂,并且潤滑劑泄漏到泵送系統中,冷凝器的運行可能會受到嚴重影響,因為管子會被潤滑劑覆蓋。

        由于煉油廠工程師堅持這一特點,大多數用于煉油廠服務的離心泵都配有油潤滑軸承。另一方面,在海洋領域,首選油脂潤滑的軸承。對于高泵運行速度(5,000 rpm 及以上),油潤滑被發現是最令人滿意的。對于競爭激烈的小型泵系列,主要考慮的是成本,因此根據所用軸承的類型選擇最經濟的潤滑劑。

        小型離心泵中使用的滾珠軸承通常采用油脂潤滑,但有些服務使用油潤滑。在油脂潤滑的軸承中,填充在軸承中的油脂因滾珠的旋轉而被甩出,在內圈產生輕微的吸力。(即使潤滑脂的等級比較輕,它仍然是半固體并且流動緩慢。但是由于軸承中產生熱量,潤滑脂的流動會加速,直到潤滑脂被旋轉甩出外圈) .) 由于排出的潤滑脂通過與外殼接觸而冷卻,因此被吸引到內圈,潤滑脂的連續循環潤滑并冷卻軸承。這種潤滑方法需要最少的注意力,并已證明非常令人滿意。

        充滿潤滑脂的軸承會阻止潤滑脂在其自身和軸承座中正常循環。因此,一般來說,建議只填充外殼中三分之一的空隙。過多的潤滑脂會導致軸承發熱,潤滑脂會從密封件中流出以緩解這種情況。除非多余的油脂可以通過密封件或許多大型裝置上使用的泄壓閥逸出,否則軸承可能會提前失效。

        在油潤滑的球軸承中,軸承座中必須保持合適的油位。該水平面應位于固定軸承最低球的中心附近。這可以通過擋板和甩油器來實現,以保持擋板后面的水平,從而增加操作員必須保留在外殼中的油量的余地。油環有時用于從軸承箱油箱向軸承供油。在其他設計中,使用恒液位注油器。

        由于互換性的優勢,一些泵管線配備了軸承箱,只需進行最少的修改即可適應油潤滑或脂潤滑。

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