真空泵軸彎曲引發(fā)思考

一案例概況

某廠運(yùn)行了兩年的真空泵設(shè)備近日發(fā)生了故障，出現(xiàn)了驅(qū)動軸頭彎曲變形的現(xiàn)象

二發(fā)生軸彎曲原因&得到經(jīng)驗(yàn)

經(jīng)我司維修工程師檢查發(fā)現(xiàn)：

1. 該真空泵負(fù)載較大，有過載現(xiàn)象；

2. 真空泵的啟動方式存在隱患，啟動扭矩大有沖擊；

通過此次故障分析，我司總結(jié)了可能會造成真空泵軸彎曲的原因：

1. 電機(jī)與真空泵之間的連接法蘭對中問題

---1.1 盡管通過法蘭保證對中，但安裝時(shí)可能存在初始誤差（如法蘭止口加工誤差，止口外圓與軸心線的同軸度誤差，止口端面與軸心線的垂直度誤差），運(yùn)行中產(chǎn)生的振動可能進(jìn)一步加劇不對中，導(dǎo)致軸頸承受周期性彎曲應(yīng)力

---1.2 真空泵運(yùn)行時(shí)溫度變化可能導(dǎo)致泵體與電機(jī)端膨脹量不同，破壞對中精度，尤其在高溫或冷卻工況下更顯著

得到的經(jīng)驗(yàn)：安裝時(shí)真空泵和電機(jī)時(shí)，檢查是否有任何可能影響對齊的磨損安裝不當(dāng)或損壞跡象

2. 過載與異常載荷

---2.1 瞬時(shí)過載

真空泵可能因系統(tǒng)堵塞異物進(jìn)入氣體壓力突增或頻繁啟停導(dǎo)致瞬時(shí)扭矩超過設(shè)計(jì)值

---2.2 持續(xù)過載

長期在超載工況下運(yùn)行（如抽吸高密度介質(zhì)或極限真空度），導(dǎo)致軸疲勞變形

---2.3 沖擊載荷

聯(lián)軸器緩沖能力不足（如選用剛性聯(lián)軸器），電機(jī)啟動扭矩或負(fù)載突變傳遞至軸，引發(fā)沖擊變形

得到的經(jīng)驗(yàn)：運(yùn)行中注意觀察真空泵有無負(fù)載現(xiàn)象：看電流曲線，看負(fù)壓表讀數(shù)，看上下游機(jī)泵運(yùn)行參數(shù)，觀察真空泵氣缸內(nèi)是否有異物積累在轉(zhuǎn)子表面

3. 聯(lián)軸器問題

---3.1 選型不當(dāng)：聯(lián)軸器類型（如剛性彈性齒式）與工況不匹配，無法補(bǔ)償對中偏差或吸收振動

---3.2損壞或磨損：聯(lián)軸器部件（如彈性元件齒形部件）老化斷裂或磨損，導(dǎo)致傳遞力矩不均

---3.3 安裝錯(cuò)誤：聯(lián)軸器鎖緊螺栓預(yù)緊力不均或鍵配合過緊，造成附加應(yīng)力

---3.4 聯(lián)軸器動平衡誤差大: 驅(qū)動軸頭產(chǎn)生較大的離心力，導(dǎo)致軸發(fā)生彎曲變形

得到的經(jīng)驗(yàn)：對聯(lián)軸器配套部件裝配質(zhì)量進(jìn)行復(fù)核

4. 軸及鍵槽設(shè)計(jì)/制造缺陷

---4.1 材料缺陷：軸材質(zhì)不合格（如強(qiáng)度不足內(nèi)部裂紋）或熱處理不當(dāng)（如殘余應(yīng)力未消除）

---4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題：軸徑過小鍵槽尺寸不合理（如過淺或過渡圓角不足），導(dǎo)致局部應(yīng)力集中

---4.3加工誤差：鍵槽加工精度不足（如對稱度粗糙度差），導(dǎo)致鍵與鍵槽配合不良，受力不均

得到的經(jīng)驗(yàn)：選擇合理的材料，優(yōu)化鍵槽設(shè)計(jì)，提高鍵槽加工精度

5. 轉(zhuǎn)子動平衡欠佳：

轉(zhuǎn)子的不平衡是導(dǎo)致軸彎曲的原因之一，當(dāng)轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果其質(zhì)量分布不均勻，就會產(chǎn)生較大的離心力，如果這個(gè)力超過了軸的彈性極限，就會導(dǎo)致軸發(fā)生永久性的彎曲變形

得到的經(jīng)驗(yàn)：裝配前對真空泵的轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡校正

6. 真空泵振動異常：

主從動轉(zhuǎn)子的振動也是導(dǎo)致軸彎曲的一個(gè)重要因素如果轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中發(fā)生異常振動，長期作用下會導(dǎo)致軸的彎曲

得到的經(jīng)驗(yàn)：關(guān)注真空泵運(yùn)行過程中振動情況

7. 軸承失效：真空泵的軸承失去定位功能，導(dǎo)致真空泵驅(qū)動軸承受過大的加載，最終導(dǎo)致泵軸彎曲

得到的經(jīng)驗(yàn)：定期要檢查并維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)更換軸承，防止失效

三解決軸彎曲的方法

1. 冷校準(zhǔn)：通過在低溫條件下對軸進(jìn)行校準(zhǔn)，利用材料的冷縮性質(zhì)來調(diào)整軸的彎曲部分，達(dá)到校直的目的

2. 熱校準(zhǔn)：通過加熱軸的彎曲部分，使其受熱膨脹，然后通過外力或自身冷卻收縮來矯正軸的彎曲

3. 混合校準(zhǔn)：結(jié)合冷校準(zhǔn)和熱校準(zhǔn)的方法，根據(jù)具體情況選擇合適的校準(zhǔn)方式，以達(dá)到最佳的校直效果

4. 更換，必要時(shí)加工修復(fù)：首先考慮直接更換，如遇緊急情況可以找正轉(zhuǎn)子兩端軸頸的同軸度，修復(fù)中心孔，車削變形位置+激光熔覆+恢復(fù)軸頸尺寸，復(fù)查轉(zhuǎn)子兩端軸頸的同軸度，檢查動平衡