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水泵知识

潜水排污泵工艺设计

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    Qw 型潜水排污泵是一种用途广泛的污水排放设备,安装移动方便、高效节能、防缠绕、无堵塞、自动耦合、多种保护、可靠性高。具有独特的叶轮单(双)流道形式。叶轮由于材质不均匀、毛坯缺陷、机加工误差、装配误差等的积累,以及设计时存在的非对称性几何形状等,使其质量分布不均匀,形成一定的偏心。当叶轮旋转时,产生不平衡的离心惯性力,从而使泵产生振动和噪音。平衡就是为了减小不平衡离心惯性力,使泵运转平稳的一种工艺方法。
    长期以来,我公司QJ系列、小泵系列的叶轮一直试静平衡,而从QW 潜水排污泵叶轮的独特结构来看,试静平衡对减小泵的振动和噪声,效果不理想,并且有由于振动造成叶轮脱落的现象存在。为了减小泵的振动,提高潜水排污泵运行的可靠性,须对QW 叶轮试动平衡。
2 工艺工装设计
    叶轮校动平衡是在YYW-300A硬支承平衡机上进行,使用YYW -300A硬支承平衡机校动平衡时,需要一个高精度的机件接头与万向联轴节相连接。叶轮为无轴颈零件,需要一个辅助转轴带动叶轮旋转。为保证平衡精度,接头与万向联轴节活动接叉之间、接头与辅助转轴之间,配合间隙应越小越好,但同时要保证装配方便。因此,接头与万向节选择H6/h5级配合精度, 接头与辅助转轴选取H7/g6级配合精度。由于轴向窜动将加大配合间隙,因此,在接头外圆互为180~位置钻两个螺孔,拧上质量相等的两个紧定螺钉,顶紧叶轮辅助转轴,以免轴向窜动。接头设计为双键槽结构,工件可以旋转180°(接头不动)联接,接头与辅助转轴用平衡键(全高半键)联接。
叶轮旋转时有风压负荷,过大的风压产生的空气阻流,将使传感器信号的噪音增大,瓦特表光点晃动,影响平衡精度和效率。因此,叶轮辅助转轴设计了一挡板,用螺母背住,来封住进风口。辅助转轴与叶轮的配合精度选择H7/g6级,用台肩固定,以免叶轮轴向窜动。叶轮动平衡工装见图1:
图1 叶轮动平衡工装
图1
1.接头2.键3.螺母4.挡板5.叶轮6.辅助转轴
由于机件接头结构为双键槽,平衡键产生的离
心惯性力等效于辅助转轴轴头键槽部分所产生的
离心惯性力。由公式
m 1ω2r1= m 2ω2r2
2 得出
bhlLlrl=bh2L2r2 计算出平衡键的长度
m1一平衡键的质量
m2一辅助转轴轴头键槽的质量
ω一回转体的角速度
r1一平衡键的质心到轴心的距离
r2一辅助转轴轴头键槽的质心到轴心的距离
b一辅助转轴轴头键槽的宽度
h1一平衡键的高度(标准键)
h2一辅助转轴轴头键槽的深度
Ll一平衡键的长度
L2一辅助转轴轴头键槽的长度
3 接头和辅助转轴的校正及误差补偿叶轮试动平衡前,用180°转位平衡法,先校正接头和辅助转轴的平衡。将接头与万向节联接好,辅助转轴与接头联接好,开车校正好辅助转轴的平衡,将辅助转轴旋叶子180°连接,又可测出不平衡的相位和幅值,根据所测的数值,在辅助转轴和接头不平衡相位处各去重一半,使辅助转轴重新获得平衡,再将辅助转轴旋转180°联接,又可测出不平衡的相位和幅值,此时,数值比上一次要小得多,再在辅助转轴和接头不平衡相位处各去重一半,如此反复校正后, 就能使辅助转轴达到要求的平衡精度。
在平衡校正过程中,辅助转轴和接头上的不平衡量,由于偏心引起的不平衡量,可以被平衡掉,但由配合间隙引起的不平衡量,在校正接头和辅助转轴时,不能被平衡掉。在动平衡过程中会反映到叶轮上,造成假平衡现象。对一批零件而言,配合间隙变化较大,对同一辅助转轴,与不同的叶轮有不同的配合间隙,所以由配合间隙所引起的不平衡量,并不能因辅助转轴得到动平衡校正而得以消除。若使用平衡校正后的辅助转轴来校正该批零件,由配合间隙所造成的不平衡量,会传递给被校 动平衡的零件,这种由配合间隙产生的不平衡量,可以通过提高辅助转轴与叶轮,辅助转轴与接头的配合精度等级,以提高动平衡精度来补偿,使因配合间隙所传递的不平衡量与叶轮实际的残余不平衡量的代数和,小于零件的许用不平衡量。在叶轮校动平衡时,也使用180~转位平衡法,提高平衡精度来消除配合间隙对动平衡精度的影响。这样,绝大部分叶轮的质量是有保证的。
4、副叶轮流体动力密封技术的应用
     所谓的副叶轮流体动力密封是指在泵的叶轮后盖板背面附近同轴反方向安装一开式叶轮。当泵工作时,副叶轮随泵主轴一起旋转,副叶轮中的液体也会一起旋转,转动的液体会产生一个向外的离心力,这个离心力一方面顶住流向机械密封处的液体,降低了机械密封处的压力。另一方面阻止介质中的固体颗粒进入机械密封的摩擦副中,减少机械密封磨块的磨损,延长了其使用寿命。
     副叶轮除了起到密封作用外,还可以起到降低轴向力的作用,在潜水排污泵中轴向力主要是由液体作用在叶轮上的压差力和整个转动部分的重力所组成,这两个力的作用方向是相同的,合力是由两个力相加而成。可以看出,在性能参数完全相同的情况下,潜水排污泵的轴向力比一般卧式泵要大,而平衡难度比立式泵要难。所以在潜污泵中,轴承容易损坏其原因也是与轴向力大有着很大的关系。
     而如果安装了副叶轮,液体作用在副叶轮上压差力的方向是与上述两力的合力相反的,这样可以抵消一部分轴向力,也就起到了延长轴承寿命的作用。但是使用副叶轮密封系统也有一个缺点,那就是在副叶轮上要消耗一部分能量,一般在3%左右,但是只要设计合理,完全可以把这部分损失降低到最低限度。

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