O eixo da bomba a vácuo desencadeia pensamentos

Uma visão geral do caso

O equipamento de bomba de vácuo de uma fábrica que estava em operação há dois anos quebrou recentemente e a cabeça do eixo de transmissão ficou torta e deformada.

2 Causas de flexão do eixo e experiência adquirida

Após inspeção pelo nosso engenheiro de manutenção, encontramos:

1. A bomba de vácuo tem uma carga grande e está sobrecarregada;

2. Existem perigos ocultos no método de partida da bomba de vácuo, e o torque de partida tem um grande impacto;

Através desta análise de falhas, nossa empresa resumiu os possíveis motivos que podem fazer com que o eixo da bomba de vácuo dobre:

1. Problema de alinhamento do flange de conexão entre o motor e a bomba de vácuo

---1.1 Embora o alinhamento seja garantido através do flange, pode haver erros iniciais durante a instalação (como erro de processamento de parada do flange, erro de coaxialidade entre o círculo externo do batente e a linha central do eixo, erro de perpendicularidade entre a face final do batente e a linha central do eixo), e a vibração gerada durante a operação pode agravar ainda mais o desalinhamento, fazendo com que o munhão suporte tensões de flexão periódicas.

---1.2 Mudanças de temperatura quando a bomba de vácuo está funcionando podem fazer com que o corpo da bomba e as extremidades do motor se expandam em quantidades diferentes, destruindo a precisão do alinhamento, especialmente sob condições de alta temperatura ou resfriamento.

Lição aprendida: Ao instalar a bomba de vácuo e o motor, verifique se há sinais de desgaste, instalação inadequada ou danos que possam afetar o alinhamento.

2. Sobrecarga e carga anormal

---2.1 Sobrecarga instantânea

A bomba de vácuo pode ter um aumento repentino na pressão do gás devido ao bloqueio do sistema, entrada de materiais estranhos ou partidas e paradas frequentes, fazendo com que o torque instantâneo exceda o valor projetado.

---2.2 Sobrecarga contínua

A operação de longo prazo sob condições de sobrecarga (como bombeamento de meios de alta densidade ou vácuo extremo) causará deformação por fadiga do eixo.

---2.3 Carga de impacto

A capacidade de amortecimento do acoplamento é insuficiente (se um acoplamento rígido for selecionado), e o torque de partida do motor ou a mudança repentina na carga são transmitidos ao eixo, causando deformação por impacto.

Experiência adquirida: Durante a operação, preste atenção para observar se a bomba de vácuo está carregada: observe a curva de corrente, a leitura do medidor de pressão negativa, os parâmetros operacionais das bombas a montante e a jusante e observe se há corpos estranhos acumulados na superfície do rotor no cilindro da bomba de vácuo.

3. Problema de acoplamento

---3.1 Seleção inadequada: O tipo de acoplamento (como tipo de engrenagem elástica rígida) não corresponde às condições de trabalho e não pode compensar o desvio de alinhamento ou absorver vibrações.

---3.2 Danos ou desgaste: Os componentes do acoplamento (como componentes dentados de elementos elásticos) estão envelhecidos, quebrados ou desgastados, resultando em transmissão irregular de torque.

---3.3 Erro de instalação: força de pré-aperto irregular dos parafusos de travamento do acoplamento ou ajuste da chaveta muito apertado, causando tensão adicional

---3.4 O erro de equilíbrio dinâmico do acoplamento é grande: a cabeça do eixo de transmissão gera uma grande força centrífuga, fazendo com que o eixo dobre e se deforme.

Lições aprendidas: Revisar a qualidade da montagem das peças de suporte do acoplamento

4. Defeitos de projeto/fabricação do eixo e chaveta

---4.1 Defeitos de material: O material do eixo não é qualificado (como resistência insuficiente e rachaduras internas) ou tratamento térmico inadequado (como tensão residual não eliminada)

---4.2 Problemas de projeto estrutural: O diâmetro do eixo é muito pequeno e o tamanho da chaveta não é razoável (como filete de transição muito raso ou insuficiente), resultando em concentração de tensão local.

---4.3 Erro de processamento: Precisão de processamento insuficiente do rasgo de chaveta (como simetria e rugosidade deficientes), resultando em má coordenação entre a chave e o rasgo de chaveta e tensão irregular.

Lições aprendidas: Escolha materiais razoáveis, otimize o design do rasgo de chaveta e melhore a precisão do processamento de rasgo de chaveta

5. Mau equilíbrio dinâmico do rotor:

O desequilíbrio do rotor é uma das causas da flexão do eixo. Quando o rotor gira em alta velocidade, se sua distribuição de massa for irregular, será gerada uma grande força centrífuga. Se esta força exceder o limite elástico do eixo, causará deformação permanente por flexão do eixo.

Lições aprendidas: Correção do equilíbrio dinâmico do rotor da bomba de vácuo antes da montagem

6. Vibração anormal da bomba de vácuo:

A vibração dos rotores principal e acionado também é um fator importante que leva à flexão do eixo. Se o rotor vibrar de forma anormal durante a operação, isso causará flexão do eixo a longo prazo.

Lições aprendidas: Preste atenção à vibração durante a operação da bomba de vácuo

7. Falha no rolamento: Os rolamentos da bomba de vácuo perdem sua função de posicionamento, fazendo com que o rolamento de acionamento da bomba de vácuo fique sobrecarregado, eventualmente fazendo com que o eixo da bomba dobre.

Lições aprendidas: São necessárias inspeção e manutenção regulares, e os rolamentos devem ser substituídos a tempo de evitar falhas.

Três métodos para resolver a flexão do eixo

1. Calibração a frio: Ao calibrar o eixo sob condições de baixa temperatura, as propriedades de contração a frio do material são usadas para ajustar a parte curva do eixo para atingir o objetivo de alinhamento.

2. Calibração térmica: aquecendo a parte dobrada do eixo para expandi-la devido ao calor e, em seguida, corrigindo a flexão do eixo por meio de força externa ou de seu próprio resfriamento e contração.

3. Calibração híbrida: combine métodos de calibração a frio e calibração a quente e selecione o método de calibração apropriado de acordo com a situação específica para obter o melhor efeito de calibração.

4. Substitua, processe e repare se necessário: primeiro considere a substituição direta. Em caso de emergência, você pode encontrar a coaxialidade dos munhões em ambas as extremidades do rotor, reparar o furo central, girar a posição deformada + revestimento a laser + restaurar o tamanho do munhão, verificar novamente a coaxialidade dos munhões em ambas as extremidades do rotor e verificar o equilíbrio dinâmico