Изгиб вала вакуумного насоса заставляет задуматься

Обзор случая

На заводе недавно сломалось вакуумно-насосное оборудование, проработавшее два года, а головка приводного вала погнулась и деформировалась.

2 Причины изгиба вала и накопленный опыт

После осмотра нашим инженером по техническому обслуживанию мы обнаружили:

1. Вакуумный насос имеет большую нагрузку и перегружен;

2. Метод запуска вакуумного насоса таит в себе скрытые опасности, и пусковой момент имеет большое значение;

В результате анализа неисправностей наша компания обобщила возможные причины, которые могут привести к изгибу вала вакуумного насоса:

1. Проблема соосности соединительного фланца между двигателем и вакуумным насосом.

---1.1 Несмотря на то, что соосность гарантируется через фланец, во время установки могут возникнуть первоначальные ошибки (например, ошибка обработки упора фланца, ошибка соосности между внешним кругом упора и центральной линией оси, ошибка перпендикулярности между торцом упора и центральной линией оси), а вибрация, возникающая во время работы, может еще больше усугубить несоосность, заставляя шейку подвергаться периодическому изгибающему напряжению.

---1.2 Изменения температуры во время работы вакуумного насоса могут привести к тому, что корпус насоса и концы двигателя расширятся в разной степени, что приведет к нарушению точности центровки, особенно в условиях высокой температуры или охлаждения.

Извлеченный урок: При установке вакуумного насоса и двигателя проверьте их на наличие признаков износа, неправильной установки или повреждений, которые могут повлиять на соосность.

2. Перегрузка и нештатная нагрузка.

---2.1 Мгновенная перегрузка

В вакуумном насосе может произойти внезапное увеличение давления газа из-за блокировки системы, попадания посторонних предметов или частых запусков и остановок, в результате чего мгновенный крутящий момент превысит расчетное значение.

---2.2 Непрерывная перегрузка

Длительная работа в условиях перегрузки (например, перекачивание сред высокой плотности или экстремального вакуума) приведет к усталостной деформации вала.

---2.3 Ударная нагрузка

Амортизирующая способность муфты недостаточна (если выбрана жесткая муфта), и пусковой момент двигателя или резкое изменение нагрузки передаются на вал, вызывая ударную деформацию.

Приобретенный опыт: Во время работы обращайте внимание на то, загружен ли вакуумный насос: смотрите на кривую тока, показания счетчика отрицательного давления, рабочие параметры вышестоящего и нижестоящего насосов, а также наблюдайте, нет ли посторонних веществ, скопившихся на поверхности ротора в цилиндре вакуумного насоса.

3. Проблема сцепления

---3.1 Неправильный выбор: тип муфты (например, жестко-эластичная шестерня) не соответствует условиям работы и не может компенсировать отклонение соосности или поглощать вибрацию.

---3.2 Повреждение или износ: Компоненты муфты (например, зубчатые детали упругого элемента) изношены, сломаны или изношены, что приводит к неравномерной передаче крутящего момента.

---3.3 Ошибка установки: неравномерная сила предварительной затяжки соединительных стопорных болтов или слишком тугая посадка шпонки, вызывающая дополнительное напряжение.

---3.4 Ошибка динамического баланса муфты велика: головка приводного вала создает большую центробежную силу, вызывающую изгиб и деформацию вала.

Извлеченные уроки: проверка качества сборки опорных частей муфты.

4. Конструктивные/производственные дефекты вала и шпоночной канавки.

---4.1 Дефекты материала: материал вала некачественный (например, недостаточная прочность и внутренние трещины) или неправильная термическая обработка (например, не устранено остаточное напряжение).

---4.2 Проблемы конструктивного проектирования: диаметр вала слишком мал, а размер шпоночной канавки необоснован (например, слишком мелкий или недостаточный переходный галтель), что приводит к локальной концентрации напряжений.

---4.3 Ошибка обработки: недостаточная точность обработки шпоночной канавки (например, плохая симметрия и шероховатость), что приводит к плохой координации между шпонкой и шпоночной канавкой и неравномерному напряжению.

Извлеченные уроки: выбирайте разумные материалы, оптимизируйте конструкцию шпоночных пазов и повышайте точность обработки шпоночных пазов.

5. Плохой динамический баланс ротора:

Разбалансировка ротора является одной из причин изгиба вала. Когда ротор вращается с высокой скоростью, если его распределение массы неравномерно, будет создаваться большая центробежная сила. Если эта сила превысит предел упругости вала, это вызовет необратимую деформацию изгиба вала.

Извлеченные уроки: Коррекция динамического баланса ротора вакуумного насоса перед сборкой

6. Ненормальная вибрация вакуумного насоса:

Вибрация несущего и ведомого роторов также является важным фактором, приводящим к изгибу валов. Если ротор во время работы вибрирует ненормально, это в долгосрочной перспективе приведет к изгибу вала.

Извлеченные уроки: обратите внимание на вибрацию во время работы вакуумного насоса.

7. Поломка подшипника. Подшипники вакуумного насоса теряют свою позиционирующую функцию, что приводит к перегрузке приводного подшипника вакуумного насоса, что в конечном итоге приводит к изгибу вала насоса.

Извлеченные уроки: необходимы регулярные проверки и техническое обслуживание, а подшипники следует своевременно заменять, чтобы предотвратить выход из строя.

Три метода решения проблемы изгиба вала

1. Холодная калибровка. При калибровке вала в условиях низких температур свойства холодной усадки материала используются для регулировки изогнутой части вала для достижения цели выравнивания.

2. Термическая калибровка: нагревание изогнутой части вала для расширения ее за счет тепла, а затем корректировка изгиба вала за счет внешней силы или собственного охлаждения и сжатия.

3. Гибридная калибровка: объедините методы холодной и горячей калибровки и выберите соответствующий метод калибровки в соответствии с конкретной ситуацией для достижения наилучшего эффекта калибровки.

4. Замените, обработайте и отремонтируйте при необходимости: сначала рассмотрите непосредственную замену. В экстренном случае можно найти соосность шеек на обоих концах ротора, отремонтировать центральное отверстие, развернуть деформированное положение + лазерная наплавка + восстановить размер шеек, перепроверить соосность шеек на обоих концах ротора, проверить динамический баланс