La flexion de l’arbre de la pompe à vide déclenche une réflexion

Un aperçu du cas

L'équipement de pompe à vide d'une usine, en service depuis deux ans, est récemment tombé en panne et la tête de l'arbre de transmission était pliée et déformée.

2 Causes de flexion de l'arbre et expérience acquise

Après inspection par notre ingénieur de maintenance, nous avons constaté :

1. La pompe à vide a une charge importante et est surchargée ;

2. Il existe des dangers cachés dans la méthode de démarrage de la pompe à vide et le couple de démarrage a un impact important ;

A travers cette analyse des défauts, notre société a résumé les raisons possibles pouvant provoquer une flexion de l'arbre de la pompe à vide :

1. Problème d'alignement de la bride de liaison entre le moteur et la pompe à vide

---1.1 Bien que l'alignement soit garanti à travers la bride, il peut y avoir des erreurs initiales lors de l'installation (telles qu'une erreur de traitement de la butée de la bride, une erreur de coaxialité entre le cercle extérieur de la butée et l'axe central de l'axe, une erreur de circularité entre la face d'extrémité de la butée et la ligne centrale de l'axe), et les vibrations générées pendant le fonctionnement peuvent aggraver davantage le désalignement, obligeant le tourillon à supporter des contraintes de flexion périodiques.

---1.2 Les changements de température lorsque la pompe à vide est en marche peuvent entraîner une dilatation différente du corps de la pompe et des extrémités du moteur, détruisant la précision de l'alignement, en particulier dans des conditions de température ou de refroidissement élevées.

Leçon apprise : lors de l'installation de la pompe à vide et du moteur, vérifiez tout signe d'usure, une mauvaise installation ou des dommages pouvant affecter l'alignement.

2. Surcharge et charge anormale

---2.1 Surcharge instantanée

La pompe à vide peut connaître une augmentation soudaine de la pression du gaz en raison d'un blocage du système, de la pénétration de corps étrangers ou de démarrages et d'arrêts fréquents, provoquant un dépassement du couple instantané par rapport à la valeur de conception.

---2.2 Surcharge continue

Un fonctionnement à long terme dans des conditions de surcharge (telles que le pompage de fluides à haute densité ou un vide extrême) entraînera une déformation par fatigue de l'arbre.

---2.3 Charge d'impact

La capacité tampon de l'accouplement est insuffisante (si un accouplement rigide est sélectionné) et le couple de démarrage du moteur ou un changement soudain de charge est transmis à l'arbre, provoquant une déformation par impact.

Expérience acquise : Pendant le fonctionnement, faites attention à observer si la pompe à vide est chargée : regardez la courbe de courant, la lecture du compteur de pression négative, les paramètres de fonctionnement des pompes en amont et en aval, et observez s'il y a des corps étrangers accumulés sur la surface du rotor dans le cylindre de la pompe à vide.

3. Problème de couplage

---3.1 Sélection incorrecte : le type d'accouplement (tel que le type à engrenage élastique rigide) ne correspond pas aux conditions de travail et ne peut pas compenser l'écart d'alignement ou absorber les vibrations.

---3.2 Dommages ou usure : les composants d'accouplement (tels que les composants dentés des éléments élastiques) sont vieillis, cassés ou usés, ce qui entraîne une transmission inégale du couple.

---3.3 Erreur d'installation : force de pré-serrage inégale des boulons de verrouillage de l'accouplement ou ajustement trop serré de la clé, provoquant une contrainte supplémentaire

---3.4 L'erreur d'équilibre dynamique de l'accouplement est importante : la tête de l'arbre d'entraînement génère une force centrifuge importante, provoquant la courbure et la déformation de l'arbre.

Leçons apprises : Examiner la qualité d'assemblage des pièces de support d'accouplement

4. Défauts de conception/fabrication de l’arbre et de la rainure de clavette

---4.1 Défauts de matériau : le matériau de l'arbre n'est pas qualifié (comme une résistance insuffisante et des fissures internes) ou un traitement thermique inapproprié (comme une contrainte résiduelle non éliminée)

---4.2 Problèmes de conception structurelle : le diamètre de l'arbre est trop petit et la taille de la rainure de clavette est déraisonnable (comme un congé de transition trop peu profond ou insuffisant), ce qui entraîne une concentration locale des contraintes.

---4.3 Erreur de traitement : précision insuffisante du traitement de la rainure de clavette (telle qu'une mauvaise symétrie et rugosité), entraînant une mauvaise coordination entre la clé et la rainure de clavette et une contrainte inégale.

Leçons apprises : choisir des matériaux raisonnables, optimiser la conception des rainures de clavette et améliorer la précision du traitement des rainures

5. Mauvais équilibre dynamique du rotor :

Le déséquilibre du rotor est l’une des causes de flexion de l’arbre. Lorsque le rotor tourne à grande vitesse, si sa répartition de masse est inégale, une force centrifuge importante sera générée. Si cette force dépasse la limite élastique de l’arbre, elle provoquera une déformation permanente par flexion de l’arbre.

Leçons apprises : Correction de l'équilibre dynamique du rotor de la pompe à vide avant assemblage

6. Vibration anormale de la pompe à vide :

La vibration des rotors principal et entraîné est également un facteur important conduisant à la flexion de l'arbre. Si le rotor vibre anormalement pendant le fonctionnement, cela entraînera à long terme une flexion de l’arbre.

Leçons apprises : Faites attention aux vibrations lors du fonctionnement de la pompe à vide

7. Défaillance des roulements : les roulements de la pompe à vide perdent leur fonction de positionnement, provoquant une surcharge du roulement d'entraînement de la pompe à vide, ce qui finit par plier l'arbre de la pompe.

Leçons apprises : une inspection et un entretien réguliers sont nécessaires, et les roulements doivent être remplacés à temps pour éviter toute défaillance.

Trois méthodes pour résoudre la flexion de l'arbre

1. Calibrage à froid : en calibrant l'arbre dans des conditions de basse température, les propriétés de retrait à froid du matériau sont utilisées pour ajuster la partie incurvée de l'arbre afin d'atteindre l'objectif d'alignement.

2. Étalonnage thermique : en chauffant la partie pliée de l'arbre pour la dilater sous l'effet de la chaleur, puis en corrigeant la courbure de l'arbre par une force externe ou son propre refroidissement et contraction.

3. Étalonnage hybride : combinez les méthodes d'étalonnage à froid et d'étalonnage à chaud, et sélectionnez la méthode d'étalonnage appropriée en fonction de la situation spécifique pour obtenir le meilleur effet d'étalonnage.

4. Remplacer, traiter et réparer si nécessaire : envisagez d'abord le remplacement direct. En cas d'urgence, vous pouvez retrouver la coaxialité des tourillons aux deux extrémités du rotor, réparer le trou central, tourner la position déformée + revêtement laser + restaurer la taille du tourillon, revérifier la coaxialité des tourillons aux deux extrémités du rotor, et vérifier l'équilibre dynamique