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浓硫酸泵轴承压盖的微动磨损

发布时间：2012-01-16 浏览次数：535

作者：汪洪

　　贵溪冶炼厂从日本引进的350SVC浸液型立式离心泵是我国目前使用Z大的浓硫酸泵，其结构和普通水泵不同。它的支座下面没有中间轴承，只是在泵体上装有一个四氟轴承。四氟轴承对泵轴起限制保护作用，使泵运行平稳。所以，四氟轴承是浓硫酸泵中非常关键而又易损坏的部件。本文就四氟轴承压盖磨损原因进行探讨。
　　图1左半部为四氟轴承的原结构，它由一个四氟轴套2和一个轴承外套用4用三个键3连接，并通过一个不锈钢压盖5用螺栓固定在泵体1上。泵在该泵常因不锈钢压盖的损坏而无法运转。图2为不锈钢压盖的损坏情况。压盖与四氟轴套的接触面上出现了一个深度为5.6mm的凹槽(虚线部分)。压盖浸泡在酸里，其厚度由8mm变成了7.6mm，被酸液腐蚀了0.4mm，而压盖出现的5.6mm的凹槽，却不能单纯用腐蚀来解释。因为其中存在着严重的磨损现象，即微动磨损。

1.泵体；2.四氟轴套；3.键；4.轴承外套；5.不锈钢压盖；6.四氟压盖
图1　四氟轴承结构图

(括号中尺寸为磨损后情况)
图2　压盖损坏情况

　　微动磨损是怎样发生的呢?从图1四氟轴承的结构可以看到，压盖5和四氟轴套2是相互接触的，四氟轴套2和轴承外套4之间是靠3个键3连接的。键3与四氟轴套2键槽的配合间隙为0～0.061mm，键3与轴承外套4键槽的配合间隙为0.020～0.096mm，即四氟轴套2和轴承外套4之间存在相对运动的条件，幅度为0.02～0.175mm，因轴承外套4和压盖5之间是靠螺栓与泵体1固定在一起，所以，四氟轴套和压盖之间除保持相互接触外，在泵运行时，还存在微幅相对滑动，而且这种滑动的幅度随着键配合间隙的增大而加大。这种由于接触物体作微幅相对滑动而引起的磨损，就是微动磨损。其磨损过程是接触面在表面接触应力的作用下，表面微凸发生粘附而形成接点，这些接点在微幅滑动下被剪断，随后从表面上脱落下来的细屑以及新裸露的金属与浓硫酸作用生成化合物。这些化合物的体积比损坏前的体积大，这些增大了的化合物又处于有限的间隙内，从而使界面上局部应力增高而形成咬粘。不断地发生微幅滑动，会连续不断地产生化学磨屑，从而引起堆积磨屑的作用。而这些化学磨屑又引起磨粒磨损，磨屑的积聚导致表面点蚀的增加，加剧了表面细粒的剥落。这种过程循环不止，使接触表面的磨损不断加剧。四氟轴套跟不锈钢压盖接触，不锈钢压盖磨损严重，而四氟轴套却磨损很少，因为微动磨损不是单纯的机械磨损，而是一种复合磨损，被磨损体除必须保持接触和相互滑动外，还必须跟环境介质作用生成化合物。不锈钢中的镍铬在酸介质作用下，易形成一种钝化膜，当没有磨损发生时，这种钝化膜可起保护作用，而当有磨损时，钝化膜不断受到破坏，同时又形成新的钝化膜。正因为磨损和钝化的不断发生，致使不锈钢压盖不断损耗，而四氟这种材料跟酸介质不发生作用，所以在四氟轴套与不锈钢压盖接触面上，四氟轴套磨损很少。根据微动磨损理论，微动磨损不但与环境介质有关，而且与微幅滑动的振幅有直接关系，当振幅在0.1～0.15mm时，微动磨损开始加剧，磨损具有剧增性。压盖和四氟轴套间的相互滑动幅度达到0.1mm以上时，磨损加剧。　　
　　根据以上分析，浓硫酸泵不锈钢压盖的损坏，主要原因是压盖与四氟轴套之间存在着微动磨损，而其键连接处于较大间隙状态，则加剧了磨损过程的发生。　　　
　　作者通联：汪洪（江西信江铜制品有限公司　335424）