離心泵工藝設(shè)計(jì)尺寸研究

　　[摘要]文章闡述了離心泵的工藝尺寸的確定原則，給出離心泵幾個(gè)關(guān)鍵配合尺寸質(zhì)量檢測(cè)的公差范圍，并介紹了與零件尺寸有關(guān)的常見(jiàn)故障，對(duì)離心泵工藝設(shè)計(jì)有一定的實(shí)用參考。

　　[關(guān)鍵詞]離心泵,工藝尺寸,配合尺寸

　　1離心泵工藝尺寸鏈

　　離心泵主要包括葉輪、泵殼、泵軸等零部件。屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)行過(guò)程中，各零部件外形尺寸、相對(duì)空間位置尺寸有來(lái)自介質(zhì)腐蝕和軸向力、徑向力交互互作用力的影響，其相關(guān)形體尺寸處于不斷的變形和變化中。這些變形和變化有的在零部件許可變形范圍內(nèi)，不會(huì)影響泵的運(yùn)行可靠性;有的變形卻會(huì)造成自身或者其它關(guān)聯(lián)零部件的傷害，造成運(yùn)行故障[1]。

　　如何保證所有的零件變形都在許可變形范圍內(nèi)，就是零部件尺寸設(shè)計(jì)必須解決的問(wèn)題。離心泵零件的設(shè)計(jì)是由整機(jī)所要求的性能決定的，而整機(jī)的精度則由零件的加工尺寸精度來(lái)保證。首先在設(shè)計(jì)階段確定離心泵零件的設(shè)計(jì)尺寸，然后在離心泵零件制造過(guò)程中，由毛坯尺寸到工序尺寸，再達(dá)到設(shè)計(jì)要求尺寸，最后再進(jìn)行裝配。由此看出，整個(gè)過(guò)程中工件尺寸在不斷地發(fā)生變化。這些變化的尺寸構(gòu)成了離心泵制造工藝尺寸鏈。

　　2工藝尺寸確定原則

　　2.1確定合理的尺寸鏈

　　尺寸鏈(dimensionalchain)是指在零件加工或機(jī)器裝配過(guò)程中，由互相聯(lián)系的尺寸按一定順序首尾相接排列而成的封閉尺寸組[2]，工藝尺寸鏈則是指全部組成環(huán)為零件加工時(shí)同一零件的工藝尺寸所形成的尺寸鏈。尺寸鏈的主要特征有兩點(diǎn)，一為封閉性，由有關(guān)尺寸首尾相接而形成;二為關(guān)聯(lián)性，有一個(gè)間接保證精度的尺寸，受其他直接保證精度尺寸的支配，彼此間有確定的函數(shù)關(guān)系。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)通過(guò)尺寸鏈計(jì)算求得便于測(cè)量控制的工序尺寸及公差，并標(biāo)注在工序圖上，作為加工、測(cè)量和檢驗(yàn)依據(jù)。確定工藝尺寸鏈也就確定了各零件的工藝尺寸。

　　2.2適合檢測(cè)的尺寸公差

　　零件的尺寸公差確定了精度的等級(jí)，界定了加工工藝的范圍，規(guī)定了檢測(cè)手段。一般尺寸公差的選擇是通過(guò)識(shí)別零件的在設(shè)備中的使用性能及位置特性來(lái)確定尺寸加工誤差的大小。設(shè)計(jì)人員應(yīng)綜合考慮工藝規(guī)程的編制和加工、測(cè)量的可行性來(lái)確定合理的工藝尺寸。嚴(yán)苛的公差要求可以提高零件的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性，但使加工難度增加，對(duì)檢測(cè)要求也高，不適合檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)。

　　且工藝實(shí)現(xiàn)中必然減小零件的合格率，不利于離心泵的生產(chǎn)。因此進(jìn)行零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)尺寸鏈的審查是圖樣審核中必不可少的，可通過(guò)下面4個(gè)方面的措施與對(duì)策，防止不適合檢測(cè)的尺寸公差現(xiàn)象的發(fā)生。(1)離心泵零件設(shè)計(jì)人員在綜合考慮零件加工工藝規(guī)程的編制和加工、測(cè)量的可行性的前提下確定設(shè)計(jì)尺寸，使設(shè)計(jì)與制造的相互融合性得到提高;(2)盡可能使零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)滿(mǎn)足基準(zhǔn)重合原則;(3)進(jìn)行大批量生產(chǎn)時(shí)，可通過(guò)設(shè)計(jì)專(zhuān)用工裝或調(diào)整機(jī)床參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)重合原則;(4)采用專(zhuān)用測(cè)量裝置進(jìn)行直接測(cè)量。

　　2.3裝配尺寸是重點(diǎn)

　　通過(guò)多年的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，我們認(rèn)為在離心泵的制造過(guò)程中，應(yīng)特別注意軸承與軸承體，軸承與軸、葉輪與軸、聯(lián)軸器與軸等幾個(gè)重要裝配尺寸的公差檢測(cè)。控制好了這些裝配尺寸，就能很大程度上提高了離心泵的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性。裝配尺寸配合精度的確定原則是即要保證表面質(zhì)量等級(jí)與裝配尺寸精度等級(jí)，還要考慮單個(gè)零件的特征是否便于裝配操作的順利進(jìn)行，裝配過(guò)程的平行度和基于組件的裝配性等指標(biāo)。在尺寸檢測(cè)過(guò)程中特別注意相應(yīng)的表面質(zhì)量與尺寸公差。

　　3關(guān)鍵工藝尺寸

　　3.1軸承的安裝配合尺寸

　　離心泵的軸承一般使用滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承，如果軸承裝配尺寸選擇不合適，離心泵在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)，軸承溫度升高等不良現(xiàn)象。選擇滾動(dòng)軸承配合尺寸時(shí)，軸與滾動(dòng)軸承內(nèi)套配合為H7/k6，泵殼內(nèi)壁與滾動(dòng)軸承外套配合為Js7/h6，特別地當(dāng)離心泵采用滾動(dòng)軸承進(jìn)行軸向止推時(shí)，滾動(dòng)軸承外圈的軸向應(yīng)該確保0.02～0.06mm的間隙。因此，在離心泵零件尺寸檢驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)使其與軸承配合處的尺寸公差得到很好的保證。

　　3.2軸、軸套、葉輪的安裝配合尺寸

　　離心泵的軸與軸套，軸與葉輪的配合尺寸至關(guān)重要，過(guò)緊不利于拆裝，過(guò)松易出現(xiàn)滾鍵。軸與軸套配合應(yīng)為H7/h6，表面粗糙度要在Ral.6以上。軸與葉輪的配合也應(yīng)符合H7/js6。因此，在質(zhì)檢過(guò)程中應(yīng)分別對(duì)各自的尺寸公差進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)。

　　3.3聯(lián)軸器的安裝配合尺寸

　　離心泵的泵體與電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器進(jìn)行連接，故泵體與電機(jī)的對(duì)中十分重要。一定要嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)中，倘若對(duì)中的偏差過(guò)大，離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)。聯(lián)軸器與泵軸的配合應(yīng)為H7/js6，聯(lián)軸器兩端面軸向一般應(yīng)該留有2～6mm的間隙。因此，在離心泵的泵軸加工過(guò)程中一定要嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)檢過(guò)程中也要嚴(yán)格對(duì)相應(yīng)公差進(jìn)行檢測(cè)。

　　3.4機(jī)械密封的安裝配合尺寸

　　離心泵機(jī)械密封的壓蓋與軸套的直徑應(yīng)留有0.75～1.00mm的間隙，壓蓋與密封腔間的墊片厚度應(yīng)為l～2mm。剝離機(jī)械密封壓蓋與靜環(huán)密封圈接觸部位的粗糙度應(yīng)為Ra3.2;安裝機(jī)械密封部位的軸或軸套粗糙度Ral.6，表面不得有銹斑、裂紋等缺陷;機(jī)械密封的靜環(huán)尾部的防轉(zhuǎn)槽根部與防轉(zhuǎn)銷(xiāo)頂部應(yīng)保持l～2mm的軸向間隙，以免緩沖失效。這些尺寸公差與表面粗糙度一定經(jīng)過(guò)多次反復(fù)檢測(cè)。

　　4與零件尺寸有關(guān)的常見(jiàn)故障

　　(1)離心泵振動(dòng)和噪音。故障產(chǎn)生原因：泵軸和電機(jī)軸的中心線(xiàn)不對(duì)中;軸彎曲;軸承磨損;轉(zhuǎn)動(dòng)部分與固定部分有磨損;轉(zhuǎn)動(dòng)部分失去平衡。故障處理方法：校正對(duì)中;更換新軸;更換軸承;檢修泵或改善使用情況;檢查原因，設(shè)法消除。

　　(2)離心泵軸承發(fā)熱。故障產(chǎn)生原因：潤(rùn)滑油過(guò)多;潤(rùn)滑油過(guò)少;潤(rùn)滑油變質(zhì);機(jī)組不同心;振動(dòng)。故障處理方法：減油;加油;排去并清洗油池再加新油;檢查并調(diào)整泵和原動(dòng)機(jī)的對(duì)中;檢查轉(zhuǎn)子部件的平衡度。

　　(3)離心泵流量、揚(yáng)程不足。故障產(chǎn)生原因：葉輪外徑不夠;葉輪與泵體口環(huán)間隙大;平衡裝置失效。故障處理方法：更換新葉輪;修復(fù)或更換口環(huán);修復(fù)更換平衡裝置;更換密封件;更換泵殼。

　　5結(jié)束語(yǔ)

　　離心泵合理的工藝尺寸界定了零部件的精密特性，規(guī)定了工藝實(shí)現(xiàn)的途徑，確定了設(shè)備的品質(zhì)特點(diǎn)，從一定程度上來(lái)說(shuō)決定了設(shè)備運(yùn)行故障的產(chǎn)生頻率。

　　[參考文獻(xiàn)]

　　[1]任啟淼，范小娟，鄭錄艷.仁懷市共和水庫(kù)梯級(jí)泵站水泵機(jī)組主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析[J].水泵技術(shù)，2018(06)：25-28.

　　[2]蔣曉琴，黎義斌，范兆京，肖麗倩.誘導(dǎo)輪和離心泵葉輪內(nèi)部空化流動(dòng)數(shù)值分析[J].水泵技術(shù)，2018(06)：8-12.

　　相關(guān)期刊推薦：《水泵技術(shù)》(雙月刊)創(chuàng)刊于1965年，是由全國(guó)泵行業(yè)技術(shù)歸口單位沈陽(yáng)水泵研究所主辦，《水泵技術(shù)》雜志社編輯出版，集專(zhuān)業(yè)性、指導(dǎo)性、行業(yè)性與實(shí)用性于一體，是目前中國(guó)泵行業(yè)唯一的權(quán)威性核心期刊。在全國(guó)各行各業(yè)用泵單位和各主要設(shè)計(jì)院具有極高的知名度和影響力。

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