單級臥式離心泵拆裝專用工具設計開發

陳建民　王成偉　李軍建

摘? 要： 本文介紹了適用于泵總成的集拆解和回裝于一體的專用工具，從有效固定泵總成、高效的拆卸和回裝泵總成以及專用工具通用性三方面來 進行闡述，證明其可行性和能夠實現安全、高效的拆解和回裝泵總成的目的。該專用工具主要由三部分組成：拉馬器、固定架和升降臺。

關鍵詞： 單級臥式離心泵;拆解;回裝;安全

本專用工具主要是在研究MSR疏水泵（單級臥式離心泵）泵總成拆裝 專用工具的基礎上，? 依據MSR疏水泵與一般單級臥式離心泵的共同點和差異 點，? 對MSR疏水泵拆裝專用工具進行改進，擴大其使用范圍，以便其實現在 不同工況下對不同型號的單級臥式（一體式泵殼）離心泵的拆裝功能。本 專用工具起到泵總成的承重、固定夾緊、移動的作用，且能夠適用于不同 軸高泵的檢修。該專用工具經過嚴密的分析和可行性論證，其優點包含：? 占用空間小、結實耐用、操作簡單、適用性較強、安全高效等，該拆裝專 用工具的性能、質量、服務均能經得住市場的考驗和滿足消費者的需求。

1 項目背景和意義

泵是一種把原動機的機械能轉化成被輸送流體的動能和壓力能，即 給予被輸送流體能量的流體機械，泵產品是一種廣泛應用于國民經濟建設 中的通用機械。據行業統計，我國泵產品的每年產值在1800億元以上，泵 年產量達1.15億臺以上，全國泵產品的大型制造廠家近一千余家。在各種 泵中，尤以離心泵，以其轉速快、效率高、流量、揚程及性能范圍均較廣 等優點得到廣泛的應用。據有關行業統計，離心泵產品占泵類產品的70% 以上，而這其中，又以單級臥式泵占比最大，達70%以上。單級臥式離心 泵產品拆裝質量的提高，對整個泵產品拆裝質量的提高有著至關重要的作 用。目前國內外泵類檢修專用工具相對較少，而且大多都應用在大型臥式 多級泵上，不適用了中小型臥式泵。現有的單級臥式離心泵拆解和回裝方 法，通常是用手拉葫蘆上的繩索綁在軸承體上，慢慢拉動手拉葫蘆，慢慢 拉動手拉葫蘆，拉直繩索，使之開始受力，人為的將泵總成拉出泵體，最 后進行零件的拆卸和更換。但其無法避免泵總成抽出時的擺動，同時在調 整過程中特別消耗時間和人力，也容易造成軸承備帽、泵軸絲扣表面損 傷。這一系列的問題亟待解決，而單級臥式離心泵拆裝專用工具可以有效 地避免這些問題。

2 研究的主要問題

2.1? 拆裝專用工具設計概述

單級臥式離心泵主要由泵體、泵蓋、葉輪、軸、機封、靜環、動環、 托架等部件組成。單級臥式離心泵的檢修內容主要包括：①聯軸器拆除，? 拆除聯軸器保護套;②泵體拆卸，拆電機地腳螺栓、蝸殼、泵體底部支架 的螺栓，移開電機取下泵總成（聯軸器、軸承體、軸承、葉輪及葉輪骨架 等）;③對葉輪的拆卸檢查，用撬棒固定軸，取下背帽、葉輪及鍵進行清 潔、更換;④泵蓋的拆卸檢查，依次取下填料壓蓋、泵蓋、填料、填料環 及軸套;⑤油池的檢修。泵類拆解和回裝過程中，泵總成的拆裝是具有操 作難度和危險性的，如果操作不當會導致泵總成的擺動及脫落，造成人員 撞擊傷害及設備損傷，因此有必要研發泵總成集拆解和回裝于一體的專用 工具，在保證安全操作的同時也可以提高工作效率。拉馬器是機械維修中 經常使用的工具。在本拆卸工具中主要起到取下泵總成（聯軸器靠背輪、 軸承體、軸承、葉輪及葉輪骨架等）的作用。它主要由拉爪梁、螺旋桿、 拉爪、平衡螺栓、拉馬器支架構成。使用時將螺旋桿穿過固定架中心孔，? 然后將螺桿頂尖頂到拉馬器支架上，拉馬器支架用螺栓固定于升降臺上，? 調整拉爪位置，使拉爪掛鉤于油池殼體上，旋轉旋柄使拉爪帶動泵總成向 外移動拆除。固定架主要由架體、墊鐵、墊塊、導向螺栓和泵頭夾板組 成。固定架導向螺桿螺紋端固定到泵體與端蓋配合的螺紋孔上，另一端通 過墊鐵和墊塊固定到架體上，導向螺桿起到泵總成承重、固定夾緊、移動 的作用。固定架相當于一個檢修支架，用拉馬器將泵總成沿著導向螺桿拉 到中間位置，然后進行泵總成各部件的拆卸與回裝。架體下面用螺栓連接 在升降臺上，隨升降臺上升或者下降以調節拉馬器和導向螺桿的高度，這 樣就可以拆卸不同軸中心高的泵體。

2.2? 拆裝專用工具的通用性

MSR疏水泵其結構為臥式離心泵，決定工裝通用性的關鍵因素是泵的 軸高;端蓋螺栓的大小及螺栓分布位置。不同型號的泵其高度軸高，端蓋螺栓的大小及螺栓分布位置會有所不同。拆裝專用工具的高度可以通過調 整升降臺高度和更換不同厚度的墊鐵來適應不同軸高的泵;拆裝專用工具 的三個導向螺桿的螺紋尺寸要與泵端部的螺紋孔的尺寸相配合，如果泵的 端部螺紋孔不同就要加工不同尺寸的導向螺桿來匹配;最后需要解決的是 導向螺栓的位置問題，不同泵體端部螺栓孔位置或有不同，這就要求導向 螺栓的位置不能固定，且在固定架上可以上下左右移動，通過在固定架的 架體上開槽道的辦法可以達到這個要求。

2.3? 拆裝專用工具關鍵部件的研究分析

2.3.1? 固定架導向螺栓的受力分析

根據 MS R疏水泵圖和現場實地測繪固定架上的導向螺栓總長為 1 7 0 0 m m （暫 定）? ，端部 螺紋 尺寸 為 M 2 4 ，長 度為 5 0 m m ，材 質為 06Cr19Ni10。下面對其受力進行分析，我們假設只有最上面那個導向螺栓 受力，經過受力分析如符合要求，那么三個導向螺桿必符合要求。泵總成 由聯軸器、軸承體、軸承、葉輪及葉輪骨架等組成。泵總成沿著導向螺栓 滑動，導向螺栓受到泵總成兩個受力點，一個是通過泵頭夾板，另一個是 泵端蓋，這兩個受力點保證泵總成處于水平狀態。其中A、 B為導向螺栓兩 端的支撐點，? C、 D為泵總成對導向螺栓的施力點。

見上述撓度計算公式。其中E為材料的彈性模量，?? I為截面軸慣性矩，

P為泵總成重力的一半。代入a、 b、 c、 I等常量，且經過計算，?? C、 D兩點 作用在導向螺栓的任何位置撓度均小于1/2000，在可接受范圍內。由此可 證，三個導向螺栓的方案是可行的。

2.3.2? 蝸輪蝸桿設計

列表記錄了蝸輪蝸桿的參數。

二次包絡蝸輪的輪齒都是直齒并與基圓相切或雙喉。全齒面，整個 齒寬范圍內接觸（一次包絡為一個點接觸），多齒嚙合，因而二次包絡比 一次包絡可以提供更大的承載能力。為實現更大的載荷能力，采用二次包 絡，蝸桿根據蝸輪的輪廓設計。

3 總結

國內泵產品的年產量連年居高不下;泵是我國經濟建設中必不可少的 設備;核電行業和國家推出的相關改造工程的相繼上馬;近年來，各個行 業對國產泵的信任和大力扶持。在這種大背景下，工程用泵量每年是在以 成倍式的增加。那如何解決泵類設備工程投資大的問題呢？ 唯一途經，只 有盡最大可能選用性能平穩、效率高、價格低廉的離心泵。那么，對于離 心泵類設備的檢修則會引起廣泛的關注。而現國內外關于中小型臥式離心 泵的檢修大多以較為傳統的方法（手拉葫蘆+繩索+人力）來完成，增加了 工作的強度和難度，浪費了勞動力和財力。而我們的項目成果恰恰可以解 決這一復雜局面，能夠簡化臥式離心泵的檢修過程，對泵類設備加了一層 防護，也為市場提供了對臥式離心泵檢修的選擇性，具有非常龐大的市場 需求和廣闊的市場前景。

參考文獻：

[1] 《機械設計手冊 第1卷》第五版.

[2] 《機械設計手冊 第3卷》第五版.

[3]《 MSR疏水泵圖》東方汽輪機廠.