350HDS19水泵的改进.doc

1、2010年钳工高级技师评审论文350hds-19型水泵的改进舟山金海重工股份有限公司：周剑鸣2010年8月26日 舟山市350hds-19型水泵的改进摘要针对舟山万邦永跃船舶有限公司船坞辅泵出现的问题进行合理改进，使其适应修船环境下的使用，减少修理次数，增加运行时间，把对生产的影响减到最小程度。关键词：350hds-19型水泵；轴材料的改进；轴承套的改进；叶轮结构的改造 目录摘要2引言.引言在我们舟山,近几年来兴起了很多大型的船舶修造企业.这些船舶修造企业拥有大量的大型船坞。舟山万邦永跃船舶修造有限公司是其中一家。它的10万和30万吨船坞里配备有很多的水泵。其中有一种是350hds-19型水泵

2、，安装在船坞水泵房内做兼辅助抽水泵兼雨水泵，用来抽取船舶修理过程中产生的各种废水。在实际使用中发现，这种水泵在海水中比较容易产生各种问题。本文是对其在使用中发现的各种问题所做的改进的总结。 1 350hds-19水泵简介和故障表现1.1 350hds-19型水泵简介350hds-19型水泵是无锡水泵厂的大型立式水泵，它的进出口管道直径为350mm，流量为1260m3/h，扬程19m,装有一台功率为90kw，转速为1480rm的电动机。这种水泵的轴是分体式的，一根长2690mm，另一根稍短2360mm，直径是60，材料是35号钢。两根轴用套筒式联轴器连接。泵体安有3道橡胶轴承，在轴颈相应位置上有

3、3个不锈钢护套。叶轮的密封环为迷宫式，上面有一矩形内凹槽。1.2 350hds-19型水泵的故障表现自06年12月投入使用，到08年9月舟山万邦永跃的5台350hds-19型水泵轴径由于海水腐蚀以及海水中泥沙的冲击磨损已经使直径普遍减小了5mm，在不锈钢轴套附近由于电化学反应腐蚀更严重达15mm以上，由于腐蚀导致出现轴在偏心力矩作用下弯曲，继而产生使电动机电流增大发热，不锈钢轴套也存在有容易磨损的现象，或者叶轮卡死不能转动（因为是在修船船坞使用的缘故，在船体的喷砂清洗过程中产生的废水里夹杂有一定数量矿砂颗粒。这些颗粒会进入水泵的叶轮封水圈处积存下来不能排出，使叶轮卡住产生过载）使电动机定子线圈

4、击穿以及轴断裂的故障。由于以上原因，这5台泵经常需要维修，而且间隔时间短的几天，长的也不过2到3个月，经常是一台没好另一台又坏。不仅修理量大，而且由于抽水不及时使船坞漫水影响生产。2 350hds-19水泵的主要改进在多次遇到这些情况后，我着手对泵进行了一系列的改进。2.1 泵轴的选材水泵的轴在工作时受到交变载荷作用，主要是扭转应力的作用，而且还要承受一定的过载载荷弯曲、断裂。这些正是轴失效的表现形式，因此要对泵轴的材料进行改进。 泵的选材应该考虑的因素有以下几项因素：1. 被输送介质的腐蚀性2. 被输送介质的温度3. 泵的工作压力4. 被输送介质中固体颗粒的磨蚀作用5. 材料的价格以及是否容

5、易获得6. 各零部件材料的性能根据上面1、4、5、6这几个因素，我选用的泵轴材料是38crmoal。因为舟山万邦永跃船舶修造有限公司内部有一钢板预处理生产线，生产线上用来搅拌钢丸的搅拌螺杆是用38crmoal制造的。在长期使用后库存有不少的旧螺杆，这些螺杆已经不能再修理后使用，属于报废物品，只能当废金属卖掉。但其长度和直径大小可以做为水泵轴的原材料，容易获得而且属于废物利用，2.1.1 38crmoal与原来泵轴的材料（35号钢）性各方面能对比如下：（一） 38crmoal合结钢是一种耐海水腐蚀的钢材，有高的表面硬度、耐磨性及疲劳强度，主要用于具有高耐磨性.高疲劳强度和相当大的强度或各种受冲击

6、负荷不大而耐磨性好零件，如镗杆.磨床主轴.自动车床主轴.蜗杆.精密丝杆.精密齿轮.高压阀门.阀杆.量规.样板.滚子.仿模.气缸体.压缩机活塞杆，汽轮机上的调速器.转动套.固定套，橡胶及塑料挤压机上的各种耐磨件等。它的化学成份和力学性能如下：化学成份：碳 c ：0.350.42 硅 si：0.200.45 锰 mn：0.300.60 硫 s ：允许残余含量0.035 磷 p ：允许残余含量0.035 铬 cr：1.351.65 铝 al：0.701.10 镍 ni：允许残余含量0.030 铜 cu：允许残余含量0.030 钼 mo：0.150.25 力学性能： 抗拉强度：b980 mpa屈服强度

7、：s835 mpa伸长率：14 许用切应力：65 mpa硬度 ：229hb能耐腐蚀的原因：1、38crmoal合结钢材料中的al（铝），能与空气中的o（氧）化学反应生成al2o3（三氧化二铝）.从而行成保护膜，既防腐又耐腐。2、38crmoal合结钢中的cr（铬），mo（钼），离子在海水中能自动补充cl（氯）离子对钢材点腐蚀形成的空隙，开成致密保护层，阻止点腐蚀向纵深发展。进而起到耐腐，使使用寿命加长。（二） 35号钢是一种优质碳素结构钢，有良好的塑性和适当的强度，工艺性能较好，焊接性能尚可，大多在正火状态和调质状态下使用。35号钢广泛用于制造各种锻件和热压件、冷拉和顶锻钢材，无缝钢管、机械制

8、造中的零件，如曲轴、转轴、轴销、杠杆、连杆、横梁、套筒、轮圈、垫圈以及螺钉、螺母等。它的化学成份和力学性能如下：化学成份： 碳 c ：0.320.40 硅 si：0.170.37 锰 mn：0.500.80 硫 s ：0.035 磷 p ：0.035 铬 cr：0.25 镍 ni：0.25 铜 cu：0.25 力学性能：抗拉强度：b530 mpa屈服强度：s315 mpa 伸长率：20许用切应力：28 mpa 硬度 ：未热处理197hb两者对比，可以确定38crmoal在抗拉强度、屈服强度、许用切应力这几个主要力学性能指标上比35号钢要高出许多，而且具有耐腐蚀这一35号钢不具有的优点，是适合做

9、水泵轴的材料。2.12 泵轴扭转强度验证另外经过计算可以得知：功率为90kw，转速1480rm的 电动机的转矩m=9549pn=9543901480=580n.m轴在尺寸为60，水泵的扭转切应力=t16(d3)=58016(3.140.06)=13.7 mpa 28 mpa这时用35号钢也是可以的但是当轴的直径减小到45时候，水泵的扭转切应力=t16(d3)=58016(3.140.045)=32.4mpa28 mpa 轴就会发生断裂改用38crmoal后，=32.4mpa65 mpa ，轴是安全可用的。由上可见，改用38crmoa做泵轴是合适的。3 轴颈的耐磨性问题3.1 轴颈的耐磨性的改进

10、还有一个要解决的问题是不锈钢轴颈的耐磨性问题。通常不锈钢的硬度较低(通常情况下为200250hv), 耐磨性较差。所以也常常因为轴承间隙短时间过大使泵在运转时发出很大的噪音并引起叶轮密封环磨损加剧使流量减小等其它故障。每次维修都必须更换。万邦永跃是一合资企业，强调用零库存来盘活资金，不可能一次性储存大量的备件，所以不锈钢套因为用量少而在采购方面存在一定的困难。如果用实心的圆棒制作浪费大，加工困难，影响水泵修理周期，进而响船舶修理周期，么办？在经过思考后，我决定用一项广泛使用的技术镀铬来替代不锈钢轴套。铬是蓝白色的金属，铬又有极高的硬度（hv=750-1000）和优良的耐磨性及耐热性。在公司附近就有镀铬加工的地方。我从各种更换下来的废旧零部件中挑拣出合适的材料加工成内径成品（轴套的内径与水泵的轴径过盈）外径有余量的轴套，再送去工厂镀上厚度为50微米的鉻层。等镀铬完成后，再在外圆磨床上磨至与橡胶轴承相配的标准尺寸。4 叶轮密封环储砂的解决4.1 叶轮密封环的改变最后还有一个问题要解决，就是叶轮封密封环容易被水中所夹杂的矿砂卡住的问题。这种泵的进水口密封环为矩形迷宫密封环，结构上表现为叶轮密封环上有一矩形内凹槽。在水中废砂比较多的环境下使用时，废砂等杂质在进入矩形凹槽后沉淀在矩形凹槽里面，