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【摘 要】结合笔者多年的实践经验,就如何修理真空泵谈了几点看法。
【关键词】真空泵;修理
Vacuum the check of the pump with maintain
Lian Jun
(Xi'an xidian transformer limited liability company Xi'an Shangxi 710000)
【Abstract】Combine writer for several years of practice experience, how fixed vacuum a pump to talk what time viewpoint.
【Key words】Vacuum pump;Fix
线圈烘房、汽相干燥系统、油处理系统是我公司变压器产品的线圈制造、器身装配真空干燥处理的大型关键设备,在整个处理系统中,机械真空泵直接决定系统真空等级。笔者通过对真空泵多年的修理和摸索,总结出了一点有关经验。
1. 故障分析与技术方案制定
首先必须熟悉罗茨真空泵、滑阀泵、旋片泵结构及工作原理,以利于分析各类故障现象做出准确判断,以下是几种典型故障分析:
1.1 温度过高:从泵体角度,常因出/进气比值增大或进口气体温度增高,应及时做适当调节;轴承因密封、润滑失效损坏;冷却系统故障;
1.2 排量不足:叶轮与机体因磨损间隙增大;系统泄漏;
1.3 振动较大:转子平衡被破坏、机体紧固件松动;
1.4 叶轮:叶轮与机壳发生径向摩擦、叶轮与叶轮之间发生撞击;
1.5 电机超载:进、出口过滤器堵塞,升压过高,齿轮或轴承损坏。
2. 泵体拆修、清洗步骤及注意事项
2.1 机械真空泵维修一般需全拆开进行清洗修理:放完泵腔内余油,拆除传动部分,依次拆除低、高真空板盖板即远离泵轮的一端,取出转子及旋片、叶轮等,检查精度和光洁度以及损坏情况并做详细记录;
2.2 近年来在最后清洗时,用航空汽油、棉布、绸布逐一处理零件表面,发现生锈或有毛刺的零部件,用油石或金相砂纸轻轻地推磨,以去除锈斑、毛刺;对油路的通孔、油槽、气体通道,应将其内堆积的颗粒杂质、尘埃、污垢、油渣全部清洗干净;清洗后的零件要烘干,必要时可适当涂以清洁的真空泵油。
3. 真空泵间隙的测量与调整
修泵时所拆下的每一个零部件均应检查它的精度和光洁度,对配合公差仔细测量,因为零件间的几何精度直接影响泵的性能。下面以罗茨真空泵为例详细分析间隙控制要点:
罗茨真空泵是依靠一对等速传动的齿轮,使装在两平行轴上的两个互相啮合的“8”字形叶轮作相对旋转,气体通过两个叶轮曲面与机壳所形成的空间,随着旋转时形成的容积的推移,由吸气口将空气压至排气口,完成真空吸气过程。
罗茨真空泵的间隙有转子与机壳之间的径向间隙δr(图1),转子与前后墙板之间的轴向间隙δx1和δx2(δx1是指动力输入端,δx2是指传动齿轮端),以及两转子外表面之间的间隙δR1和δR2(当从泵入气口观察,若只看见从动转子的顶部,而看不见主动转子的顶部则为δR1;若只看见主动转子的顶部时则为δR2)。轴承的好坏是保证转子各间隙能否保持原状的首要条件,而轴承的使用寿命在很大程度上取决于轴承的润滑和冷却,在保证轴承完好的条件下,真空泵的间隙,尤其是转子与转子外表面之间的间隙调整正确与否是安装维修好罗茨真空泵的关键。
3.1 转子与机壳之间的径向间隙δr。
滚动轴承的原始径向游隙值是根据轴承的精度等级确定的,对于所用的内径在50~100的轴承的径向游隙值为0.03~0.05之间。为了避免转子与机壳的磨擦,常取δr≈0.2~0.3。
3.2 转子与前后墙板间的轴向间隙δx1、δx2。
由于罗茨泵的叶轮安装一端采用自动调心轴承,另一端采用外圈无挡边的滚子轴承。因此叶轮与前后墙板之间轴向间隙可调。如若不考虑轴承的磨损会引起叶轮轴向窜动,间隙δx1、δx2近似计算如下:
δx1+δx2≈α×Δt×L
其中Δt——工作温度与环境温度之差(℃),
L——叶轮轴两轴承支点间的长度(mm),
α——叶轮材料的线膨胀系数。
但实际上在运行过程中,因轴承的磨损两叶轮会产生轴向窜动,假设允许最大游隙为C,则
δx1+δx2≈α×Δt×l+C
在进行δx1与δx2的间隙值分配时,应考虑斜齿轮成对啮合相对旋转引起成对作用力(方向相反),和齿轮副高速转动产生的热量引起的叶轮局部温度升高,一般取δx2比δx1大0.10~0.15mm。
3.3 转子外表面之间的间隙δR的调整。
转子外表面为一对共轭曲面,故运转过程中与齿轮相似。这就是能使两转子所有啮合公法线上的间隙值δR调成为同一值的道理。δR就是转子啮合间隙。
当转子处在与水平线成45°的位置时,两转子的啮合点正好落在两转子轴心连线的中点(即节点),此处磨损最小(理论上节点处是不磨损的),故应在转子处于45°时测δR值,转子共有4对啮合表面,故应测4点。如图1~图4。
图1图2 图3 图4
叶轮静态间隙δR的合理调整应通过轴的扭转变形计算确定,泵运转后的动态δR1比δR2小0.15~0.2mm左右为宜,这是因为要考虑到叶轮主、被动关系以及最小磨损状态,此值未有考虑齿轮磨损时对δR的影响。如若发现齿轮有磨损,数值应根据实际情况适当调整。
一般我们按以极限调整法调整;在保证盘车自如的前题下,尽可能调小δR1的间隙,δR1的最小静态调整值以取0.25~0.35mm为宜,δR1调得越小,其检修周期越长。
由于转子的两个δR1与两个δR2间隙的总和为定值,其值的一半约在0.6~1.0mm之间(δR1+δR2=0.6≈1mm),这里考虑叶轮间隙的调整实质就是如何分配总和值于δR1和δR2。
以我公司汽相干燥设备所用罗茨真空泵修理为例计算如下:
静态叶轮间隙δR1+δR2≈1mm.
轴的扭转变形使间隙变化值Δδ为
Δδ=0.5d×φ
d为叶轮的节园直径(亦等于两叶轮轴之间距离)。φ为轴动态扭转角。
φ≈1.2P*×L/nD4 (查有关工程手册)
P为传动功率(Kw)。n为转速(r/min).
D为传动轴直径(cm)。L为轴的计算长度(cm)。
经计算,Δδ≈0.12mm.
故运转时动态δ动1=δR1+0.12 mm;动态δ动2=δR2-0.12mm。
若要求δ动2-δ动1=0.1mm(0.1为已考虑齿轮磨损对叶轮间隙的影响),则(δR2-0.12)-(δR1+0.12)=0.1mm,解得,δR2-δR1=0.33mm,即:δR1≈0.335mm,δR2≈0.665mm,
δR1、δR2值为静态间隙调整值。
调整叶轮间隙时应以调整δR2为主,定期检查δR2的值是避免转子发生碰撞,延长泵使用寿命的措施。
3.4 齿轮侧隙的影响。
叶轮工作时是一对渐开线齿轮传动的,因此,传动齿轮的间隙,直接影响着叶轮的正常运转。理论与实践都可证明,当齿轮副的轮齿侧隙接近两叶轮外表面之间的最小间隙时,两叶轮就发生撞击现象。因此罗茨泵的齿轮副应具有较小的齿轮装配侧隙,对于传动齿轮的制造与安装均有较高要求。
4. 真空泵的整体装配
对不同类型的泵、不同的维修总装的方法也有所不同。如非侧偏心式的旋片泵和对装配间隙缩小了的真空泵,组装时应当把泵体倒放在平台上,油箱向下,这种装法优点在于:由于转子体等自身重量的作用,使装入的转子能自然和泵腔壁贴紧,即自动找正,从而可保证切点间隙。以旋片泵为例一般装配步骤如下:
(1)组装旋片:旋片与端盖面之间的间隙是保证真空度的主要因素之一,将旋片装好弹簧后装入转子槽中,保证活动自如;
(2)装高真空端转子:先装高真空端的大转子,将带旋片的高转子把紧,将低轴端插入中隔板的轴孔中放正。泵腔中应事先应加适量的真空泵油作润滑;装配时尽量注意少用手触摸零部件且避免落入纤维、灰尘;
(3)装配端盖:将前端盖(即带轴封的端盖)或高真空端端盖的轴孔对准转子轴,将端盖轻轻装入,对正固定螺孔,然后按对角均匀原则逐渐拧紧螺钉,且边组装边把紧,边转皮带轮,用手转泵轮,在转动中求同心,这样不会使装配间隙过大而降低真空度,也不致使装配间隙过小而发生“卡死”;
(4)低端装配:低真空级泵腔较短,通过中隔板轴孔伸进来的转子轴上有一键槽,先装键再把低转子槽内装入带弹簧的旋片用手把紧套入轴中。用同样的方法装紧低真空端盖板;
(5)装出气口阀门片和油窗玻璃:这部分主要将油窗橡胶垫圈、玻璃、油窗框压紧安装好,保证不漏油。
(6)装油试抽测:加入合季节的、粘度合适的真空泵油,同时用手盘皮带轮转几圈,使油部分地进入泵腔密封缝隙。试机十分钟后停泵半小时让油进一步浸入泵各密封缝隙后继续试机。
多年来我们按照系统的间隙调整、安装方法维修真空泵后,泵的使用寿命显著提高,除了定期更换轴承及检查调整间隙外,几乎没有出现过机械方面的碰撞或卡死故障,给企业生产提供了坚实的设备保障。
参考文献
[1] 《机械设计手册》 化学工业出版社
[2] 《真空测量与仪表》 机械工业出版社
[3] 《真空设计手册》 国防工业出版社
[4] 《真空系统设计与计算》 冶金工业出版社
[5] 《实用真空技术》 湖南科学技术出版社
[文章编号]1006-7619(2010)06-28-597
【关键词】真空泵;修理
Vacuum the check of the pump with maintain
Lian Jun
(Xi'an xidian transformer limited liability company Xi'an Shangxi 710000)
【Abstract】Combine writer for several years of practice experience, how fixed vacuum a pump to talk what time viewpoint.
【Key words】Vacuum pump;Fix
线圈烘房、汽相干燥系统、油处理系统是我公司变压器产品的线圈制造、器身装配真空干燥处理的大型关键设备,在整个处理系统中,机械真空泵直接决定系统真空等级。笔者通过对真空泵多年的修理和摸索,总结出了一点有关经验。
1. 故障分析与技术方案制定
首先必须熟悉罗茨真空泵、滑阀泵、旋片泵结构及工作原理,以利于分析各类故障现象做出准确判断,以下是几种典型故障分析:
1.1 温度过高:从泵体角度,常因出/进气比值增大或进口气体温度增高,应及时做适当调节;轴承因密封、润滑失效损坏;冷却系统故障;
1.2 排量不足:叶轮与机体因磨损间隙增大;系统泄漏;
1.3 振动较大:转子平衡被破坏、机体紧固件松动;
1.4 叶轮:叶轮与机壳发生径向摩擦、叶轮与叶轮之间发生撞击;
1.5 电机超载:进、出口过滤器堵塞,升压过高,齿轮或轴承损坏。
2. 泵体拆修、清洗步骤及注意事项
2.1 机械真空泵维修一般需全拆开进行清洗修理:放完泵腔内余油,拆除传动部分,依次拆除低、高真空板盖板即远离泵轮的一端,取出转子及旋片、叶轮等,检查精度和光洁度以及损坏情况并做详细记录;
2.2 近年来在最后清洗时,用航空汽油、棉布、绸布逐一处理零件表面,发现生锈或有毛刺的零部件,用油石或金相砂纸轻轻地推磨,以去除锈斑、毛刺;对油路的通孔、油槽、气体通道,应将其内堆积的颗粒杂质、尘埃、污垢、油渣全部清洗干净;清洗后的零件要烘干,必要时可适当涂以清洁的真空泵油。
3. 真空泵间隙的测量与调整
修泵时所拆下的每一个零部件均应检查它的精度和光洁度,对配合公差仔细测量,因为零件间的几何精度直接影响泵的性能。下面以罗茨真空泵为例详细分析间隙控制要点:
罗茨真空泵是依靠一对等速传动的齿轮,使装在两平行轴上的两个互相啮合的“8”字形叶轮作相对旋转,气体通过两个叶轮曲面与机壳所形成的空间,随着旋转时形成的容积的推移,由吸气口将空气压至排气口,完成真空吸气过程。
罗茨真空泵的间隙有转子与机壳之间的径向间隙δr(图1),转子与前后墙板之间的轴向间隙δx1和δx2(δx1是指动力输入端,δx2是指传动齿轮端),以及两转子外表面之间的间隙δR1和δR2(当从泵入气口观察,若只看见从动转子的顶部,而看不见主动转子的顶部则为δR1;若只看见主动转子的顶部时则为δR2)。轴承的好坏是保证转子各间隙能否保持原状的首要条件,而轴承的使用寿命在很大程度上取决于轴承的润滑和冷却,在保证轴承完好的条件下,真空泵的间隙,尤其是转子与转子外表面之间的间隙调整正确与否是安装维修好罗茨真空泵的关键。
3.1 转子与机壳之间的径向间隙δr。
滚动轴承的原始径向游隙值是根据轴承的精度等级确定的,对于所用的内径在50~100的轴承的径向游隙值为0.03~0.05之间。为了避免转子与机壳的磨擦,常取δr≈0.2~0.3。
3.2 转子与前后墙板间的轴向间隙δx1、δx2。
由于罗茨泵的叶轮安装一端采用自动调心轴承,另一端采用外圈无挡边的滚子轴承。因此叶轮与前后墙板之间轴向间隙可调。如若不考虑轴承的磨损会引起叶轮轴向窜动,间隙δx1、δx2近似计算如下:
δx1+δx2≈α×Δt×L
其中Δt——工作温度与环境温度之差(℃),
L——叶轮轴两轴承支点间的长度(mm),
α——叶轮材料的线膨胀系数。
但实际上在运行过程中,因轴承的磨损两叶轮会产生轴向窜动,假设允许最大游隙为C,则
δx1+δx2≈α×Δt×l+C
在进行δx1与δx2的间隙值分配时,应考虑斜齿轮成对啮合相对旋转引起成对作用力(方向相反),和齿轮副高速转动产生的热量引起的叶轮局部温度升高,一般取δx2比δx1大0.10~0.15mm。
3.3 转子外表面之间的间隙δR的调整。
转子外表面为一对共轭曲面,故运转过程中与齿轮相似。这就是能使两转子所有啮合公法线上的间隙值δR调成为同一值的道理。δR就是转子啮合间隙。
当转子处在与水平线成45°的位置时,两转子的啮合点正好落在两转子轴心连线的中点(即节点),此处磨损最小(理论上节点处是不磨损的),故应在转子处于45°时测δR值,转子共有4对啮合表面,故应测4点。如图1~图4。
图1图2 图3 图4
叶轮静态间隙δR的合理调整应通过轴的扭转变形计算确定,泵运转后的动态δR1比δR2小0.15~0.2mm左右为宜,这是因为要考虑到叶轮主、被动关系以及最小磨损状态,此值未有考虑齿轮磨损时对δR的影响。如若发现齿轮有磨损,数值应根据实际情况适当调整。
一般我们按以极限调整法调整;在保证盘车自如的前题下,尽可能调小δR1的间隙,δR1的最小静态调整值以取0.25~0.35mm为宜,δR1调得越小,其检修周期越长。
由于转子的两个δR1与两个δR2间隙的总和为定值,其值的一半约在0.6~1.0mm之间(δR1+δR2=0.6≈1mm),这里考虑叶轮间隙的调整实质就是如何分配总和值于δR1和δR2。
以我公司汽相干燥设备所用罗茨真空泵修理为例计算如下:
静态叶轮间隙δR1+δR2≈1mm.
轴的扭转变形使间隙变化值Δδ为
Δδ=0.5d×φ
d为叶轮的节园直径(亦等于两叶轮轴之间距离)。φ为轴动态扭转角。
φ≈1.2P*×L/nD4 (查有关工程手册)
P为传动功率(Kw)。n为转速(r/min).
D为传动轴直径(cm)。L为轴的计算长度(cm)。
经计算,Δδ≈0.12mm.
故运转时动态δ动1=δR1+0.12 mm;动态δ动2=δR2-0.12mm。
若要求δ动2-δ动1=0.1mm(0.1为已考虑齿轮磨损对叶轮间隙的影响),则(δR2-0.12)-(δR1+0.12)=0.1mm,解得,δR2-δR1=0.33mm,即:δR1≈0.335mm,δR2≈0.665mm,
δR1、δR2值为静态间隙调整值。
调整叶轮间隙时应以调整δR2为主,定期检查δR2的值是避免转子发生碰撞,延长泵使用寿命的措施。
3.4 齿轮侧隙的影响。
叶轮工作时是一对渐开线齿轮传动的,因此,传动齿轮的间隙,直接影响着叶轮的正常运转。理论与实践都可证明,当齿轮副的轮齿侧隙接近两叶轮外表面之间的最小间隙时,两叶轮就发生撞击现象。因此罗茨泵的齿轮副应具有较小的齿轮装配侧隙,对于传动齿轮的制造与安装均有较高要求。
4. 真空泵的整体装配
对不同类型的泵、不同的维修总装的方法也有所不同。如非侧偏心式的旋片泵和对装配间隙缩小了的真空泵,组装时应当把泵体倒放在平台上,油箱向下,这种装法优点在于:由于转子体等自身重量的作用,使装入的转子能自然和泵腔壁贴紧,即自动找正,从而可保证切点间隙。以旋片泵为例一般装配步骤如下:
(1)组装旋片:旋片与端盖面之间的间隙是保证真空度的主要因素之一,将旋片装好弹簧后装入转子槽中,保证活动自如;
(2)装高真空端转子:先装高真空端的大转子,将带旋片的高转子把紧,将低轴端插入中隔板的轴孔中放正。泵腔中应事先应加适量的真空泵油作润滑;装配时尽量注意少用手触摸零部件且避免落入纤维、灰尘;
(3)装配端盖:将前端盖(即带轴封的端盖)或高真空端端盖的轴孔对准转子轴,将端盖轻轻装入,对正固定螺孔,然后按对角均匀原则逐渐拧紧螺钉,且边组装边把紧,边转皮带轮,用手转泵轮,在转动中求同心,这样不会使装配间隙过大而降低真空度,也不致使装配间隙过小而发生“卡死”;
(4)低端装配:低真空级泵腔较短,通过中隔板轴孔伸进来的转子轴上有一键槽,先装键再把低转子槽内装入带弹簧的旋片用手把紧套入轴中。用同样的方法装紧低真空端盖板;
(5)装出气口阀门片和油窗玻璃:这部分主要将油窗橡胶垫圈、玻璃、油窗框压紧安装好,保证不漏油。
(6)装油试抽测:加入合季节的、粘度合适的真空泵油,同时用手盘皮带轮转几圈,使油部分地进入泵腔密封缝隙。试机十分钟后停泵半小时让油进一步浸入泵各密封缝隙后继续试机。
多年来我们按照系统的间隙调整、安装方法维修真空泵后,泵的使用寿命显著提高,除了定期更换轴承及检查调整间隙外,几乎没有出现过机械方面的碰撞或卡死故障,给企业生产提供了坚实的设备保障。
参考文献
[1] 《机械设计手册》 化学工业出版社
[2] 《真空测量与仪表》 机械工业出版社
[3] 《真空设计手册》 国防工业出版社
[4] 《真空系统设计与计算》 冶金工业出版社
[5] 《实用真空技术》 湖南科学技术出版社
[文章编号]1006-7619(2010)06-28-597