煤礦用排水泵轉子軸的磨損原因分析及修復措施的研究

摘 要：在煤礦井下各巷道排水點使用的大部分水泵都是排污泵。由于井下環境惡劣，水泵長時間在含水較少的泥漿中運轉導致轉子軸和機械密封接觸面吸入沙粒等細小雜質，細小雜質逐漸在轉子軸和機械密封之間產生劃痕或磨損，使轉子軸與機械密封之間的間隙增大，導致水流進入定子內燒壞水泵，如何減少水泵轉子在工作中與機械密封的磨損、延長其使用壽命是煤礦安全生產中至關重要的問題。文章總結了煤礦用水泵轉子軸磨損原因的分析以及常用修復的方法的研究等。

關鍵詞：水泵；轉子軸；磨損；修復

引言

隨著國家經濟發展對煤炭需求的比重逐漸降低及當前煤炭價格形勢的直線下滑趨勢，煤炭生產成本的管控成為各大煤炭企業“滯留”煤炭市場的生存之道，而煤炭的生產成本主要是煤炭開采中使用的設備及材料的大量消耗及浪費造成的，例如石圪臺煤礦在整個神東礦區屬于涌水量較大的礦井之一，礦井涌水量達1200m3/h。因此，煤礦井下水泵的正常運轉是維持礦井安全生產、避免礦井水災淹井的重要環節。

1 水泵轉子軸的磨損原因分析

根據“磨擦學”的原理：磨損分為粘著磨損、磨粒磨損、疲勞磨損、化學磨損、微動磨損、侵蝕磨損，而水泵轉子軸的磨損就是屬于侵蝕磨損中的流體磨損，當流體射向固體表面時引起的侵蝕磨損。另外，處于高壓下的液體通過很小的縫隙向外泄漏時，可以形成速度極高的液流，劇烈沖刷構成縫隙的表面，在其上沖出近似于蛀蟲咬木器后留下的溝槽。水泵的轉子軸的機械密封密封不嚴密情況下，由于可能出現水流侵蝕，再加之吸附進細小的泥沙，便導致縫隙增大。具體情況說明如下：由于井下的作業環境惡劣，水泵長時間處于一個潮濕、陰暗的環境內，當水泵正常工作時，水泵吸入泵體內的水流對水泵的電機起到降溫冷卻作用，當水泵工作的作業環境內的水位下降，水泵開始吸入細小的泥漿，當泥漿被吸入的水泵內通過水泵轉子下部的機械密封內，隨著水泵轉子不停轉動，吸入的細小泥沙被旋轉帶到機械密封和水泵轉子軸的間隙內，一段時間后，細小的泥沙不斷在間隙內旋轉，導致機械密封和水泵轉子軸的間隙越來越大，最近機械密封起不到密封的作用，從水泵轉子軸上脫落，造成水泵內漏水，水泵電機燒壞。

2 堆焊修復工藝

（1）表面清理：用角向磨光機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：將轉子軸裝夾在車床上，檢測徑向跳動量，并對軸頭及軸頸處進行表面著色滲透探傷（若有表面缺陷應使用砂輪機打磨掉），并根據轉子跳動量大小及磨損情況來決定堆焊厚度。（3）預熱：a.將軸用石棉布整體纏繞，靠近堆焊側纏四層（待焊區100-500范圍），其它區域纏一層。b.將軸放入大烘箱內，以100℃/h的升溫速度升至250℃保溫四小時。（4）堆焊：a.拆除待焊區域的石棉繩。b.采用？準1.2的ER50-6焊絲，CO2氣體保護焊，焊接電流110-160A、電弧電壓17-22V，氣體流量10-15mL/min，采用短路過渡，焊接速度及其它焊接規范參數可事先在同直徑管材上實驗調整，以實際焊道融合成型較好狀態的工藝參數為準進行堆焊，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，自動步進向前推進。焊接時，起弧、收弧不得劃傷軸表面且焊縫的咬邊深度不得超過0.1mm。焊接作業完畢后，如發現軸有變形，可以用G01-20割炬使用氧乙炔中性火焰對焊接區下端烘烤，保持焊接區域的軸部位層間溫度在150-200℃左右并使用手錘敲打進行校正。校正完畢后使用鋼絲刷進行打磨拋光處理。（5）檢驗：校正完畢后，表面拋光處理結束由質檢人員進行外觀檢測，不得有目測缺陷存在，驗收合格后方可進入下一道工序。

3 焊后高溫回火處理

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

4 車削加工

將軸安裝在車床上，找好中心檢查轉子軸的徑向跳動量，按照新件的要求尺寸進行車削，車削后不得有任何劃痕。圖1和圖2是水泵轉子軸的修復前后對比。

圖1 修復前的水泵轉子軸

圖2 修復后的水泵轉子軸

參考文獻

[1]張建中.機械設計基礎[M].徐州：中國礦業大學出版社，2006.

作者簡介：郭永靜（1984-），男，畢業于內蒙古工業大學，本科，現任神華神東煤炭集團石圪臺煤礦機電車間主任工程師，助理工程師，主要從事煤礦機械維修的技術管理工作。