磁力驅動泵是一種新型的石油、化工流程泵。其徹底解決了跑、冒、滴、漏等嚴重問題,大大改善了使用環境。由于我國磁力驅動泵的研究起步較晚,特別在軸承結構及材料選擇領域技術比較落后,造成磁力驅動泵使用壽命大大降低,使它的優勢不能夠充分發揮出來。為了解決該問題,省科學磁性器件研究所經過十幾年的精心研究以及現場使用情況,設計出了幾種合理的軸承結構形式以及不同介質選擇不同的軸承材質的技術,經過用戶使用,收到了很好的效果。

磁力驅動泵對滑動軸承的要求

       磁力驅動泵的轉動件浸沒在所輸送的介質中,以其無泄漏的特點所構成的結構設計因素,加之所輸送介質的腐蝕性、磨蝕性和潤滑性等特殊條件,以及結構條件的各種限制因素,使其在通常情況下無法采用常規軸承和常規潤滑方式,而多采用以其本身所送的液體進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構以及選材上要首先對軸承的工作條件進行仔細的分析和了解,例如泵所輸送介質的潤滑性、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計出軸承的結構形式和材質。

一般情況下,對磁力驅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為最小的情況下,還能滿足潤滑和冷卻軸承。因此在設計軸承中,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　耗液量系數曲線圖

        Q/(7V1d) —耗液量系數,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生的熱量H(W):H= fpV式中f——摩擦系數, P——壓力(MPa),V——軸頸的圓周速度(m/s)由流出的潤滑介質帶走的熱量H1(W):H1 =Q0pc(t0-t1)

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

       除了潤滑帶走的熱量外,軸承通過傳導和輻射把一部分熱量H2散發到周圍介質中去,這部分熱量很難計算,通常估算H2= asPd1(t0- t1)。式中as——散熱系數,周圍環境溫度高和難于散熱時as 取為50W/(m 2℃),一般通風條件下as取為80W/(m2℃),有冷卻設備時as取為140W/(m 2℃)。根據熱平衡方程確定出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,即在磨損值范圍內就能保證規定的使用壽命,并且不會降低磁力驅動泵的運轉穩定。表1中是功率1.5～90KW磁力驅動泵軸承磨損值。

表1　軸承磨損極限值

      注: 表1中徑向磨損量主要由密封環及內磁體環及磁體與隔罩之間間隙所確定。軸向磨損量由葉輪中心與泵殼中心最大位移量確定。

       (3) 軸承對磨件的要求,軸承中與之相對磨的軸套材質選用耐磨、耐腐的材料,或者要進行耐磨、耐腐處理,我所經過研究及實踐,通常選用45#鋼表面高頻淬火或滲氮處理,在有腐蝕性的介質中選用不銹鋼材質,基本上滿足了泵壽命要求。

       (4) 軸承部件結構應簡單且通用,當軸承發生故障時,便于維護。

      (5) 泵在允許的振動和沖擊下運行、運輸和保存,或者在轉子反轉情況下運行,不影響軸承的工作能力。