真空泵軸彎曲引發思考

一案例概況

某廠運行了兩年的真空泵設備近日發生了故障，出現了驅動軸頭彎曲變形的現象

二發生軸彎曲原因&得到經驗

經我司維修工程師檢查發現：

1. 該真空泵負載較大，有過載現象；

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，我司總結了可能會造成真空泵軸彎曲的原因：

1. 電機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），運行中產生的振動可能進一步加劇不對中，導致軸頸承受周期性彎曲應力

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

得到的經驗：安裝時真空泵和電機時，檢查是否有任何可能影響對齊的磨損安裝不當或損壞跡象

2. 過載與異常載荷

---2.1 瞬時過載

真空泵可能因系統堵塞異物進入氣體壓力突增或頻繁啟停導致瞬時扭矩超過設計值

---2.2 持續過載

長期在超載工況下運行（如抽吸高密度介質或極限真空度），導致軸疲勞變形

---2.3 沖擊載荷

聯軸器緩沖能力不足（如選用剛性聯軸器），電機啟動扭矩或負載突變傳遞至軸，引發沖擊變形

得到的經驗：運行中注意觀察真空泵有無負載現象：看電流曲線，看負壓表讀數，看上下游機泵運行參數，觀察真空泵氣缸內是否有異物積累在轉子表面

3. 聯軸器問題

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

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

---3.3 安裝錯誤：聯軸器鎖緊螺栓預緊力不均或鍵配合過緊，造成附加應力

---3.4 聯軸器動平衡誤差大: 驅動軸頭產生較大的離心力，導致軸發生彎曲變形

得到的經驗：對聯軸器配套部件裝配質量進行復核

4. 軸及鍵槽設計/制造缺陷

---4.1 材料缺陷：軸材質不合格（如強度不足內部裂紋）或熱處理不當（如殘余應力未消除）

---4.2 結構設計問題：軸徑過小鍵槽尺寸不合理（如過淺或過渡圓角不足），導致局部應力集中

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

得到的經驗：選擇合理的材料，優化鍵槽設計，提高鍵槽加工精度

5. 轉子動平衡欠佳：

轉子的不平衡是導致軸彎曲的原因之一，當轉子在高速旋轉時，如果其質量分布不均勻，就會產生較大的離心力，如果這個力超過了軸的彈性極限，就會導致軸發生永久性的彎曲變形

得到的經驗：裝配前對真空泵的轉子進行動平衡校正

6. 真空泵振動異常：

主從動轉子的振動也是導致軸彎曲的一個重要因素如果轉子在運行過程中發生異常振動，長期作用下會導致軸的彎曲

得到的經驗：關注真空泵運行過程中振動情況

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

得到的經驗：定期要檢查并維護保養，及時更換軸承，防止失效

三解決軸彎曲的方法

1. 冷校準：通過在低溫條件下對軸進行校準，利用材料的冷縮性質來調整軸的彎曲部分，達到校直的目的

2. 熱校準：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：結合冷校準和熱校準的方法，根據具體情況選擇合適的校準方式，以達到最佳的校直效果

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