磁力驱动泵对滑动轴承的要求

2009-01-07 任振林甘肃省科学院磁性器件研究所

磁力驱动泵是一种新型的石油、化工流程泵。其彻底解决了跑、冒、滴、漏等严重问题,大大改善了使用环境。由于我国磁力驱动泵的研究起步较晚,特别在轴承结构及材料选择领域技术比较落后,造成磁力驱动泵使用寿命大大降低,使它的优势不能够充分发挥出来。为了解决该问题,省科学磁性器件研究所经过十几年的精心研究以及现场使用情况,设计出了几种合理的轴承结构形式以及不同介质选择不同的轴承材质的技术,经过用户使用,收到了很好的效果。

磁力驱动泵对滑动轴承的要求

磁力驱动泵的转动件浸没在所输送的介质中,以其无泄漏的特点所构成的结构设计因素,加之所输送介质的腐蚀性、磨蚀性和润滑性等特殊条件,以及结构条件的各种限制因素,使其在通常情况下无法采用常规轴承和常规润滑方式,而多采用以其本身所送的液体进行润滑和冷却的滑动轴承。由于以上原因,所以在确定泵轴承结构以及选材上要首先对轴承的工作条件进行仔细的分析和了解,例如泵所输送介质的润滑性、洁净度、腐蚀性等。只有综合考虑这些因素才能正确合理地设计出轴承的结构形式和材质。

一般情况下,对磁力驱动泵的轴承提出以下要求:

(1) 确定必要的和适量的轴承冷却流量值,即从轴承中泄漏掉的介质为最小的情况下,还能满足润滑和冷却轴承。因此在设计轴承中,往往利用大量分析计算所给出的、在不同长径比1/d时的x-Q/(7V1d)线图(图1)来确定耗液量。然后,计算冷却量,最后相互修订。

图1　耗液量系数曲线图

Q/(7V1d) —耗液量系数,其中Q为耗液量(m3/s),7 为相对间隙(m)= 7D/dD承与轴套的配合间隙经试验选为H7/F6效果最佳,d为轴承公称直径(m),1为轴承长度(m)通常取1/d=1,V为轴颈的圆周速度(m/s)。x——相对偏心距,其值一般总在0.5～0.95之间。要计算冷却量,首先要计算轴承中产生的热量H(W):H= fpV式中f——摩擦系数, P——压力(MPa),V——轴颈的圆周速度(m/s)由流出的润滑介质带走的热量H1(W):H1 =Q0pc(t0-t1)

式中: Q0——冷却量,(m3/s)Q——润滑介质的密度,(Kg/m3)c——介质的比热,(J/Kg℃),t0——介质的出口温度,(℃),t1—— 介质的入口温度,(℃)。

除了润滑带走的热量外,轴承通过传导和辐射把一部分热量H2散发到周围介质中去,这部分热量很难计算,通常估算H2= asPd1(t0- t1)。式中as——散热系数,周围环境温度高和难于散热时as 取为50W/(m 2℃),一般通风条件下as取为80W/(m2℃),有冷却设备时as取为140W/(m 2℃)。根据热平衡方程确定出Q0,然后与Q相互修订,选择合理的轴承润滑沟尺寸。

(2) 轴承最大允许磨损值的要求,即在磨损值范围内就能保证规定的使用寿命,并且不会降低磁力驱动泵的运转稳定。表1中是功率1.5～90KW磁力驱动泵轴承磨损值。