煤礦用排水泵轉(zhuǎn)子軸的磨損原因分析及修復(fù)措施的研究

摘 要：在煤礦井下各巷道排水點(diǎn)使用的大部分水泵都是排污泵。由于井下環(huán)境惡劣，水泵長(zhǎng)時(shí)間在含水較少的泥漿中運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸和機(jī)械密封接觸面吸入沙粒等細(xì)小雜質(zhì)，細(xì)小雜質(zhì)逐漸在轉(zhuǎn)子軸和機(jī)械密封之間產(chǎn)生劃痕或磨損，使轉(zhuǎn)子軸與機(jī)械密封之間的間隙增大，導(dǎo)致水流進(jìn)入定子內(nèi)燒壞水泵，如何減少水泵轉(zhuǎn)子在工作中與機(jī)械密封的磨損、延長(zhǎng)其使用壽命是煤礦安全生產(chǎn)中至關(guān)重要的問(wèn)題。文章總結(jié)了煤礦用水泵轉(zhuǎn)子軸磨損原因的分析以及常用修復(fù)的方法的研究等。

關(guān)鍵詞：水泵；轉(zhuǎn)子軸；磨損；修復(fù)

引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)煤炭需求的比重逐漸降低及當(dāng)前煤炭?jī)r(jià)格形勢(shì)的直線(xiàn)下滑趨勢(shì)，煤炭生產(chǎn)成本的管控成為各大煤炭企業(yè)“滯留”煤炭市場(chǎng)的生存之道，而煤炭的生產(chǎn)成本主要是煤炭開(kāi)采中使用的設(shè)備及材料的大量消耗及浪費(fèi)造成的，例如石圪臺(tái)煤礦在整個(gè)神東礦區(qū)屬于涌水量較大的礦井之一，礦井涌水量達(dá)1200m3/h。因此，煤礦井下水泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是維持礦井安全生產(chǎn)、避免礦井水災(zāi)淹井的重要環(huán)節(jié)。

1 水泵轉(zhuǎn)子軸的磨損原因分析

根據(jù)“磨擦學(xué)”的原理：磨損分為粘著磨損、磨粒磨損、疲勞磨損、化學(xué)磨損、微動(dòng)磨損、侵蝕磨損，而水泵轉(zhuǎn)子軸的磨損就是屬于侵蝕磨損中的流體磨損，當(dāng)流體射向固體表面時(shí)引起的侵蝕磨損。另外，處于高壓下的液體通過(guò)很小的縫隙向外泄漏時(shí)，可以形成速度極高的液流，劇烈沖刷構(gòu)成縫隙的表面，在其上沖出近似于蛀蟲(chóng)咬木器后留下的溝槽。水泵的轉(zhuǎn)子軸的機(jī)械密封密封不嚴(yán)密情況下，由于可能出現(xiàn)水流侵蝕，再加之吸附進(jìn)細(xì)小的泥沙，便導(dǎo)致縫隙增大。具體情況說(shuō)明如下：由于井下的作業(yè)環(huán)境惡劣，水泵長(zhǎng)時(shí)間處于一個(gè)潮濕、陰暗的環(huán)境內(nèi)，當(dāng)水泵正常工作時(shí)，水泵吸入泵體內(nèi)的水流對(duì)水泵的電機(jī)起到降溫冷卻作用，當(dāng)水泵工作的作業(yè)環(huán)境內(nèi)的水位下降，水泵開(kāi)始吸入細(xì)小的泥漿，當(dāng)泥漿被吸入的水泵內(nèi)通過(guò)水泵轉(zhuǎn)子下部的機(jī)械密封內(nèi)，隨著水泵轉(zhuǎn)子不停轉(zhuǎn)動(dòng)，吸入的細(xì)小泥沙被旋轉(zhuǎn)帶到機(jī)械密封和水泵轉(zhuǎn)子軸的間隙內(nèi)，一段時(shí)間后，細(xì)小的泥沙不斷在間隙內(nèi)旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致機(jī)械密封和水泵轉(zhuǎn)子軸的間隙越來(lái)越大，最近機(jī)械密封起不到密封的作用，從水泵轉(zhuǎn)子軸上脫落，造成水泵內(nèi)漏水，水泵電機(jī)燒壞。

2 堆焊修復(fù)工藝

（1）表面清理：用角向磨光機(jī)裝砂布輪打磨拋光軸頭、軸肩、軸頸部位，拋光至露出金屬光澤。（2）檢測(cè)：將轉(zhuǎn)子軸裝夾在車(chē)床上，檢測(cè)徑向跳動(dòng)量，并對(duì)軸頭及軸頸處進(jìn)行表面著色滲透探傷（若有表面缺陷應(yīng)使用砂輪機(jī)打磨掉），并根據(jù)轉(zhuǎn)子跳動(dòng)量大小及磨損情況來(lái)決定堆焊厚度。（3）預(yù)熱：a.將軸用石棉布整體纏繞，靠近堆焊?jìng)?cè)纏四層（待焊區(qū)100-500范圍），其它區(qū)域纏一層。b.將軸放入大烘箱內(nèi)，以100℃/h的升溫速度升至250℃保溫四小時(shí)。（4）堆焊：a.拆除待焊區(qū)域的石棉繩。b.采用？準(zhǔn)1.2的ER50-6焊絲，CO2氣體保護(hù)焊，焊接電流110-160A、電弧電壓17-22V，氣體流量10-15mL/min，采用短路過(guò)渡，焊接速度及其它焊接規(guī)范參數(shù)可事先在同直徑管材上實(shí)驗(yàn)調(diào)整，以實(shí)際焊道融合成型較好狀態(tài)的工藝參數(shù)為準(zhǔn)進(jìn)行堆焊，先在軸的爬坡位置處引燃電弧施焊，使焊道順著軸的徑直方向焊接，自動(dòng)步進(jìn)向前推進(jìn)。焊接時(shí)，起弧、收弧不得劃傷軸表面且焊縫的咬邊深度不得超過(guò)0.1mm。焊接作業(yè)完畢后，如發(fā)現(xiàn)軸有變形，可以用G01-20割炬使用氧乙炔中性火焰對(duì)焊接區(qū)下端烘烤，保持焊接區(qū)域的軸部位層間溫度在150-200℃左右并使用手錘敲打進(jìn)行校正。校正完畢后使用鋼絲刷進(jìn)行打磨拋光處理。（5）檢驗(yàn)：校正完畢后，表面拋光處理結(jié)束由質(zhì)檢人員進(jìn)行外觀(guān)檢測(cè)，不得有目測(cè)缺陷存在，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)入下一道工序。

3 焊后高溫回火處理

（1）焊接完畢后，立即用兩把烘槍對(duì)其堆焊區(qū)加熱至350℃左右，用石棉墊對(duì)其進(jìn)行纏繞，并拆除裝夾送至烘箱進(jìn)行消除應(yīng)力退火。（2）整體加熱至500-550℃，保溫三小時(shí)，隨爐冷卻至100℃以下出爐空冷。

4 車(chē)削加工

將軸安裝在車(chē)床上，找好中心檢查轉(zhuǎn)子軸的徑向跳動(dòng)量，按照新件的要求尺寸進(jìn)行車(chē)削，車(chē)削后不得有任何劃痕。圖1和圖2是水泵轉(zhuǎn)子軸的修復(fù)前后對(duì)比。

圖1 修復(fù)前的水泵轉(zhuǎn)子軸

圖2 修復(fù)后的水泵轉(zhuǎn)子軸

參考文獻(xiàn)

[1]張建中.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.

作者簡(jiǎn)介：郭永靜（1984-），男，畢業(yè)于內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，本科，現(xiàn)任神華神東煤炭集團(tuán)石圪臺(tái)煤礦機(jī)電車(chē)間主任工程師，助理工程師，主要從事煤礦機(jī)械維修的技術(shù)管理工作。