淺析筒形多級泵泵軸的加工工藝要點

劉文英 袁林 尚小溪 王良 李連海

摘要：多級泵在很多工業行業中都有廣泛的應用，包括火力發電廠、現代造紙廠等等。多級泵一般承擔著鍋爐的給水工作。多級泵泵軸主要是一個支持作用，支持多級泵的其他部件，如葉輪等。多級泵軸以旋轉的形式進行工作，其工作時要承受較大的彎矩以及轉矩。因此對其材質有很高的要求，必須要保證足夠的強度以及精度。只有這樣才能最大限度地減少其運轉時可能產生的磨損和擦傷。

關鍵詞：筒形多級泵;泵軸;加工工藝

多級泵屬于離心泵的一種，因此其獲取離心力的方式也是通過葉輪的旋轉，通過獲取離心力然將物料進行輸出。泵軸在整個多級泵的工作工程中，承擔了很大一部分任務，只有通過泵軸的支持，其他的諸如葉輪等部件才能運作，泵軸主要是通過在確定位置進行高速旋轉，然后傳遞驅動功率，從而帶動其他部件進行運作。因此，可以這樣說，對于多級泵來說，泵軸所承擔的，是一個不可或缺的中轉作用。

1.多級泵的工作原理

研究多級泵泵軸的加工工藝，就必須要了解多級泵的工作原理，明確泵軸在整個多級泵的工作工程中所擔負的責任，只有這樣才能深入了解多級泵泵軸的技術要求以及其加工時應注意的要點。

多級泵屬于離心泵，符合一般離心泵的工作原理，即通過葉輪旋轉產生離心力，通過離心力將物料進行輸出。當多級泵中充滿液體的時候，由葉輪通過旋轉從而產生離心力，然后因為離心力的作用，導致葉輪中的液體向外圈甩出，液體流到導葉中，導葉通過收集葉輪甩出的液體，然后將其十分均勻地引入到次級中，將液體的動能轉化壓力能，然后由于葉輪處于真空狀態，從而導致液體可以繼續進入葉輪，這樣周而復始，維持整個多級泵的運轉。（見圖1）

圖1?多級泵結構

2.筒形多級泵泵軸加工工藝要點

2.1多級泵泵軸的選材

通過對之前一些斷裂軸承的分析，筆者認為，對于多級泵這樣一個較為特殊的離心泵來說，對其泵軸材質的選擇不能僅僅注重功率，也應該更加關注其韌性。因為目前很多多級泵泵軸出于大功率的考慮，都會選擇高強度的鋼材。但是高強度鋼材具有游離鐵索體易析出的弱點，一旦在運作工程中出現熱量集中的現象，就會長生鐵索體的析出，從而明顯降低了鋼材的韌性與沖擊功。

對于大型的工業企業來說，其具備引進國外材料的能力，但是對于一些中小企業來說，由于預算的有限，只能采用國產材料。但是采用國產材料應該嚴格按照國家標準進行采購，根據不同的工況條件選擇不同的鋼材。在實際的選擇中，除了要考慮鋼材的功率與強度，還要考慮熱處理效應，要注意截面尺寸以及屈服強度。

2.2不同鋼材交付使用的標準

2.2.1碳素鋼以及合金鋼要經過正火、退火或者是高溫回火等熱處理，然后進行鋼材的交付使用。

2.2.2不銹鋼、耐酸鋼材、耐熱鋼材按照企業對于多級泵的要求決定是否進行熱處理。如需熱處理，則按照不同的鋼材，進行不同的熱處理。如泵軸常用的奧氏體—鐵素體型的鋼材以及沉淀硬化型的鋼材，需要進行固溶熱處理。如馬氏體型的鋼材，則要通過退火或者是高溫回火的熱處理后才能交付使用。如鐵素體型鋼材，則可以在企業的同意下不進行熱處理。

2.3多級泵泵軸加工工藝

不同的離心泵對于泵軸加工有著不同的要求，不僅體現在其泵軸的材料上，而且還體現在其加工過程的工藝上。多級泵作為一種特殊的離心泵，其加工工藝的技術和要求主要是指對于支承軸頸的徑向尺寸精度以及形位精度的要求。通常多級泵泵軸的軸頸直徑公差等級為IT6-IT8，幾何形狀精度分為圓度以及圓柱度，對于多級泵來說，要求將其限制在直徑公差的范圍之內。相互位置精度是指同軸度以及圓跳動;保證配合軸頸的同軸度，是對離心泵泵軸零件位置精度的一個普遍要求。由于多級泵泵軸的作用十分關鍵，因此對其徑向和軸向的公差以及其表面的粗糙度有較高的要求。

2.4多級泵泵軸的力學性能

在加工多級泵泵軸的時候，除了要注意其材料的選擇以及加工工藝之外，還要注意加工粗加工以及熱處理后泵軸的力學性能。其中對于合金結構鋼以及耐熱鋼來說，其多級泵泵軸所用材料加工熱處理后力學性能允許的下降值較高，而對于其他的鋼材。諸如優質碳素鋼或者不銹鋼和耐酸鋼來說，其泵軸加工熱處理后的力學性能允許的下降值就比較低。

多級泵的泵軸在工作時，會承受彎曲、扭轉等復合的應力。因為應力在泵軸截面的分布上是不同的，外緣所承受的應力要比中心所承受的應力大很多。因此，要對不同鋼材制造的泵軸在加工時要進行不同的淬硬。根據泵軸所用鋼材的不同將其分為A/B/C/D四個等級。對于A/B級的鋼材制造的泵軸來說，其淬應工藝要達到距離泵軸外緣四分之三直徑以上淬硬，而對于C/D級鋼材制造的泵軸來說，其淬應工藝要做到距離泵軸外緣二分之一直徑以上淬硬。

3.結束語

本文主要介紹了多級泵的結構和運行原理，以此為出發點，來闡述泵軸在整個多級泵結構中的重要性，尤其是對多級泵泵軸的加工過程中，其鋼材的選擇以及處理的要點進行了分析。多級泵作為離心泵的一種，其對泵軸功率以及硬度和韌性都有很高的要求，目前來看，很多企業采用優質碳素鋼以及合金鋼，還有一些企業采用耐酸鋼以及耐熱鋼。因此對于其加工過程中的熱處理以及淬硬工藝中的要點進行了簡單分析，對多級泵泵軸的實際加工工作提供一些有用的參考。

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