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漫谈离心泵轴承及应用(下)漫谈离心泵轴承及应用(下)上接:漫谈离心泵轴承及应用(上)。 滚动轴承的应用 设计者有多种滚动元件轴承和布置可供选择。滚珠轴承具有高速性能和低摩擦的特点,是中小型泵的理想选择,而滚子轴承在需要重载的大型低速泵中更为常见。根据具体轴承类型,可提供可选特性,如密封、防尘盖、各种保持架材料和设计以及特殊的内部间隙和预载。虽然在尺寸上可以接受几个,但用户最好遵守制造商的建议,以确保最佳可靠性。 离心泵中最常用的球轴承是:1)单列深沟球轴承;2)单列角接触球轴承和3)双列角接触球轴承。 密封球轴承用于特殊应用,如立式管道泵。密封预润滑轴承需要特别注意,如果安装的装置长时间不运行(例如备用装置、库存或储存的装置)。轴应偶尔旋转一下(具体要求可参见制造商说明书中的说明),以搅拌润滑剂并在轴承元件上保持薄膜涂层。 图2:自调心球轴承(SKF) 图3:单列深沟球轴承 自调心球轴承(见图 2)有时用于重载荷、高速、长轴承跨度(轴承处的大偏转角)且无轴向推力要求。这种轴承设计充当一个支点,补偿不对中和轴挠度(偏转)。对于大型轴,使用自调心球面滚子轴承(见图1)代替自调心球轴承,它可以承受径向载荷和轴向推力载荷。 单列深沟球轴承(见图3),有时也称为Conrad型轴承,是离心泵中最常用的轴承,但较大尺寸的泵除外。Conrad 型设计推荐用于离心泵,因为它可以支持径向、轴向或径向和轴向载荷的组合。这使其成为端吸离心泵中的径向轴承或小型泵中的径向轴承和推力轴承的理想选择。轴承设计要求轴和轴承座之间仔细对中。在脂润滑应用中,它通常与密封或防尘盖一起使用,以帮助排除污垢并将润滑剂保留在轴承内。 与深沟球轴承一样,角接触球轴承也是离心泵(特别是API泵)上应用最广泛的一种轴承,以支撑轴向载荷或轴向和径向载荷的组合。它们的轴向刚度和较小的工作间隙为轴提供了精确的位置精度。角接触轴承采用单列设计(见图4),通常具有 40 °接触角(这是API泵标配的滚动推力轴承,并要求成对安装 - 泵沙龙注2),也作为双列轴承制造(见图5),最常见的是具有30 °接触角。 图4:单列40 °角接触球轴承 图5:双列角接触球轴承 当单列角接触球轴承单独使用时,仅支持一个方向的轴向载荷。为了支持反向轴向载荷或组合载荷,单列轴承必须以背对背或面对面的成对布置安装,其中接触角彼此相对。由于其设计更为刚性,通常建议离心泵采用背对背布置,而当预计有轻微的不对中时,面对面布置很常见。当需要支撑重型轴向载荷时,可以串联安装两只、甚至多只单列角接触球轴承,其接触角在同一方向上。此时,如果还必须支持径向或反向推力载荷时,则在串联的基础上还必须与第三只/组轴承相对布置 - 串联+背靠背或面对面布置(泵沙龙注3),见图6。根据泵的运行工况,单列角接触球轴承通常在小游隙或轻预载荷下运行。 图6:角接触球轴承(串联+面对面布置) 在某些应用中,高轴向载荷主要发生在一个方向上,但推力轴承必须能够在反转方向上承受偶尔较小的轴向载荷。发生这种情况时,典型的背靠背角接触轴承配置可能导致一个轴承几乎完全空载。在角接触轴承轴向卸载最严重的情况下,卸载的滚珠可能会在轴承座圈内打滑。随着时间的推移,这种打滑会导致轴承发热和随后的损坏,甚至失效。为避免在轻载荷或空载工况下滚珠打滑,可以将标准角接触轴承组布置为轻预载荷,这将在动态无负载轴承上产生足够的载荷以防止打滑。另一种选择是安装一组匹配的两个具有不同接触角的角接触轴承(见图7)。通过使用具有较小接触角(例如 15 °而不是正常的40 °)的角接触轴承,空载轴承对轴向载荷的要求较低,并且更耐滚珠滑动。这意味着轴承将保持在较低的温度下运行。 图7:带不同接触角的角接触球轴承 双列角接触球轴承(见图8)在设计上类似于背靠背的一对单列角接触球轴承,但其宽度较窄。其易于安装、低摩擦运行、高速性能以及密封或防尘盖的可用性,使其成为轻型到中型端吸离心泵和潜水泵的理想轴承。 轴承的润滑 在离心泵系统的布局中,泵轴承润滑剂的选择取决于应用要求、成本考虑,有时还取决于购买者的偏好。例如,在立式湿坑冷凝器循环泵中,水是首选的润滑剂,而不是润滑脂或油。如果在此类泵中使用油或润滑脂,并且润滑剂泄漏到泵系统中,冷凝器的运行可能会受到严重的影响,因为管道会被润滑剂覆盖。 图8:双列角接触球推力轴承(润滑脂润滑、水冷) 大多数用于炼油厂服务的离心泵都配有油润滑轴承,因为炼油厂工程师坚持使用此功能。而在海洋领域,首选的是润滑脂润滑轴承。对于运行速度(5,000 rpm 及以上)高的泵,油润滑是最令人满意的。对于竞争激烈的小型泵系列,主要考虑因素是成本,因此根据所用轴承的类型选择最经济的润滑剂。 小型离心泵中使用的滚珠轴承通常采用脂润滑,但有些服务使用油润滑。在脂润滑轴承中,填充到轴承中的润滑脂会被滚珠的旋转抛出,从而在内圈产生轻微的吸力(即使润滑脂的等级相对较轻,它仍然是半固体,流动缓慢。然而,随着轴承中产生的热量,润滑脂的流动会加速,直到润滑脂通过旋转在外圈处抛出)。由于排出的润滑脂通过与轴承座接触而冷却,从而被吸引到内圈,因此润滑脂的连续循环润滑和冷却轴承。这种润滑方法需要最少的关注,并且已经证明其非常令人满意。 完全充满润滑脂的轴承会阻止润滑脂在其本身和轴承箱内的适当循环。因此,作为一般规则,建议仅填充轴承箱中三分之一的空隙。过量的润滑脂会导致轴承发热,润滑脂会从密封件中流出以缓解这种情况。除非多余的润滑脂可以通过密封或许多大型装置上使用的泄压旋塞逸出,否则轴承可能会过早失效。 在油润滑滚珠轴承中,轴承箱中必须保持合适的油位。该油位应处于固定轴承最下面滚珠的中心附近,并通过油环或抛油盘从轴承箱向轴承供油。在其它设计中,使用恒位油杯向轴承箱补油(对于API泵来说,油环/抛油盘+恒位油杯是稀油自润滑的标准配置 - 泵沙龙注4)。 考虑到不同应用、不同用户的喜好及互换性,不少泵制造商同一台流程泵均设计有两种甚至多种不同的轴承箱(泵沙龙注5),以适应不同润滑(如脂、稀油或油雾润滑)的需要。 注:文中信息主要来源于beyond-discovery.org,由泵沙龙编辑、整理,并进行部分修改和补充。 |