磁力驅(qū)動泵對滑動軸承的要求

2009-01-07 任振林甘肅省科學(xué)院磁性器件研究所

磁力驅(qū)動泵是一種新型的石油、化工流程泵。其徹底解決了跑、冒、滴、漏等嚴(yán)重問題,大大改善了使用環(huán)境。由于我國磁力驅(qū)動泵的研究起步較晚,特別在軸承結(jié)構(gòu)及材料選擇領(lǐng)域技術(shù)比較落后,造成磁力驅(qū)動泵使用壽命大大降低,使它的優(yōu)勢不能夠充分發(fā)揮出來。為了解決該問題,省科學(xué)磁性器件研究所經(jīng)過十幾年的精心研究以及現(xiàn)場使用情況,設(shè)計出了幾種合理的軸承結(jié)構(gòu)形式以及不同介質(zhì)選擇不同的軸承材質(zhì)的技術(shù),經(jīng)過用戶使用,收到了很好的效果。

磁力驅(qū)動泵對滑動軸承的要求

磁力驅(qū)動泵的轉(zhuǎn)動件浸沒在所輸送的介質(zhì)中,以其無泄漏的特點(diǎn)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)設(shè)計因素,加之所輸送介質(zhì)的腐蝕性、磨蝕性和潤滑性等特殊條件,以及結(jié)構(gòu)條件的各種限制因素,使其在通常情況下無法采用常規(guī)軸承和常規(guī)潤滑方式,而多采用以其本身所送的液體進(jìn)行潤滑和冷卻的滑動軸承。由于以上原因,所以在確定泵軸承結(jié)構(gòu)以及選材上要首先對軸承的工作條件進(jìn)行仔細(xì)的分析和了解,例如泵所輸送介質(zhì)的潤滑性、潔凈度、腐蝕性等。只有綜合考慮這些因素才能正確合理地設(shè)計出軸承的結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)。

一般情況下,對磁力驅(qū)動泵的軸承提出以下要求:

(1) 確定必要的和適量的軸承冷卻流量值,即從軸承中泄漏掉的介質(zhì)為最小的情況下,還能滿足潤滑和冷卻軸承。因此在設(shè)計軸承中,往往利用大量分析計算所給出的、在不同長徑比1/d時的x-Q/(7V1d)線圖(圖1)來確定耗液量。然后,計算冷卻量,最后相互修訂。

圖1　耗液量系數(shù)曲線圖

Q/(7V1d) —耗液量系數(shù),其中Q為耗液量(m3/s),7 為相對間隙(m)= 7D/dD承與軸套的配合間隙經(jīng)試驗選為H7/F6效果最佳,d為軸承公稱直徑(m),1為軸承長度(m)通常取1/d=1,V為軸頸的圓周速度(m/s)。x——相對偏心距,其值一般總在0.5～0.95之間。要計算冷卻量,首先要計算軸承中產(chǎn)生的熱量H(W):H= fpV式中f——摩擦系數(shù), P——壓力(MPa),V——軸頸的圓周速度(m/s)由流出的潤滑介質(zhì)帶走的熱量H1(W):H1 =Q0pc(t0-t1)

式中: Q0——冷卻量,(m3/s)Q——潤滑介質(zhì)的密度,(Kg/m3)c——介質(zhì)的比熱,(J/Kg℃),t0——介質(zhì)的出口溫度,(℃),t1—— 介質(zhì)的入口溫度,(℃)。

除了潤滑帶走的熱量外,軸承通過傳導(dǎo)和輻射把一部分熱量H2散發(fā)到周圍介質(zhì)中去,這部分熱量很難計算,通常估算H2= asPd1(t0- t1)。式中as——散熱系數(shù),周圍環(huán)境溫度高和難于散熱時as 取為50W/(m 2℃),一般通風(fēng)條件下as取為80W/(m2℃),有冷卻設(shè)備時as取為140W/(m 2℃)。根據(jù)熱平衡方程確定出Q0,然后與Q相互修訂,選擇合理的軸承潤滑溝尺寸。

(2) 軸承最大允許磨損值的要求,即在磨損值范圍內(nèi)就能保證規(guī)定的使用壽命,并且不會降低磁力驅(qū)動泵的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。表1中是功率1.5～90KW磁力驅(qū)動泵軸承磨損值。