某型多级离心泵轴瓦逆向测绘及优化设计

2020年05月28日

一、到厂状态

1. 合金面有明显刮研痕迹，初始安装时对其接触面、接触角、装配间隙均有刮研补偿；

2. 下瓦合金大面积剥落和裂纹，且剥落表象不规则，此为疲劳剥落的典型形态；（在交变载荷的作用下，轴承合金表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，当裂纹向轴承合金衬与衬背结合面扩展后，造成轴承合金的剥落。）

3. 端面密封为轴瓦本体材质—碳钢，且有磨轴的痕迹，通常钢质可作为开放式密封（密封间隙较大），成本低密封效果差，极端状况时将与转子刚性接触产生剧烈振动，造成轴瓦的二次损坏以及转子的磨损；

4. 轴承外形未见明显变形。

图1 某型多级离心泵轴瓦

二、轴瓦结构

1. 单止口销定位安装形式，剖分式、固定瓦结构，圆瓦/椭圆瓦不明晰；

2. 油环自润滑，上瓦油环位置开设观察孔；

3. 水平方向两轴向油囊，未见油囊过渡到出油槽直通端面；

4. 下瓦两侧底开设出油孔（斜置），单侧密封结构，内两道密封设置回油口；

5. 上下瓦依靠中分面斜角暗销定位，无把合螺钉紧固。

图2 轴瓦密封磨轴痕迹

三、逆向测绘要点

1. 轴瓦内孔尺寸、轴瓦承载面有效宽度、合金层厚和密封尺寸；

2. 轴瓦外圆安装尺寸，定位销尺寸和位置尺寸；

3. 上瓦、下瓦甩油环位置裕度；

4. 两侧出油孔位置校准。

四、优化设计

鉴于轴瓦到厂损坏状态并考虑其加工便利性，对此轴瓦作优化设计：

1. 端面密封采用巴氏合金（合金层厚2mm）。巴氏合金质地软，可与轴跑合避免磨轴，同时适当减小密封尺寸可减少侧泄，有效提升端面密封性能；

2. 根据轴颈尺寸和转速等参数，估取轴瓦内孔直径间隙比。控制内孔尺寸和形位公差以及瓦包角，可避免刮研或减少刮研（免刮型轴瓦）；

3. 包角设置为上下各150°，机加工出油囊，且要求圆滑过渡；

4. 定位销及销孔配作，增加斜对角紧固螺钉，降低装夹难度，避免内孔精加工时出现锥度（轴向喇叭口），保证内孔圆柱度及与基准外圆同心度等关键设计和加工要点。

图3 轴瓦三维模型

五、关键尺寸复核

使用三坐标测量仪对瓦型、内孔尺寸、密封尺寸、外圆安装尺寸、油环尺寸裕度等关键要素进行复核。

图4 轴瓦油环位复核

六、SW工程图及加工工艺

略。