非金屬軸承在立式泵中的應用

在泵的設計和修理過程中， 軸承的選擇是最重要的一個步驟。非金屬軸承具有許多優點，包括價格在內。Thordon Bearing公司的首席設計工程師Dr. Keith Laskey闡述了在某些具體應用領域選用非金屬軸承時通常需要考慮的一些因素。

    本文討論了與立式泵常用軸承和特定的非金屬軸承有關的一些話題。非金屬軸承可能不是所有情況下的最好選擇，但已經成為全世界許多應用領域中的上佳選擇。大多數非金屬軸承是潤滑過的產品，可以防止外界污染，例如被泵送液體中滲出的油和油脂。

    非金屬材料包括橡膠、合成橡膠（彈性體）、塑料、石墨材料、陶瓷和木材。

謹慎的設計

    為某一指定應用選擇軸承時，有許多設計因素需要考慮，包括軸承也包括泵的設計。軸承在立式泵中是一個必要的機械部件（圖1），它們組成了從發動機到葉輪這一能量傳輸過程的基本支撐結構。該系統的設計和選擇必須考慮所有相關的機械因素，以確保泵的整個使用壽命期間具有令人滿意的總體性能。假如泵的設計和運行條件沒有經過仔細研究，那么這一并不牢固的連接件（軸承）會在泵的其它部件受到影響之前損壞。這一問題或者是由軸承引起的或者是由泵引起的。 

 
圖1. 非金屬軸承在立式泵中成功使用多年

軸承的考慮因素

    非金屬軸承長度符合的長徑比一般為1~1.5，從軸柱動力學觀點來看，在通常尺寸范圍的泵軸內，非金屬軸承的剛度值與金屬軸承相當。

    立式泵軸承的載荷較難分析，正常情況下它是相當輕的，因此軸承的穩定性可能是重要問題。然而泵的轉速一般不會很高，也就不會產生嚴重和明顯的不穩定現象，而軸承的不穩定性會縮短其使用壽命。

    軸承中的凹槽會產生向心力，而在軸承組裝階段，公差的累積可能導致小的側向載荷。對于這種情況，較小的裝配偏距比較合適，可獲得更高的運行穩定性。

    軸承間隙必須足夠大（但是不可過大），確保軸承自由轉動，從而抵消軸承提供的重要軸支撐機構。一般來說，運行間隙為0.0015 mm/mm（相對軸直徑），最小的間隙為0.08 mm。對于非金屬軸承，還必須考慮液體吸收和熱膨脹。這些余量必須考慮在內，而且可以通過減小壁厚將其減至最小值。任何情況下，泵的運行動力學都取決于軸和軸承之間建立的正確運轉間隙。

    標準的泵套材料例如400或300系列不銹鋼與非金屬材料可以有很好的相互作用。對于鹽或含鹽的水，300不銹鋼和雙相不銹鋼具有更好的耐腐蝕性。如果被泵送的液體中含有大量的磨蝕性顆粒，硬質泵套可以延長軸承的使用壽命。

    一般來說，軸承應該開槽，這些凹槽可以確保足夠的流體通過軸承，從而使磨蝕性顆粒順利通過。在清潔流體中運行的一些較小軸承（軸直徑小于50 mm）可以在沒有凹槽的條件下很好的工作。無論哪一種情況，都建議清潔的水可以流過軸承，確保足夠的潤滑和冷卻。 

 
圖2. Thordon SXL系列泵用軸承具有優異的載荷分布、低摩擦系數和干啟動能力。

不要忘記泵

    軸承空間是一個泵設計者的職責，但如果軸承的材料不同，這也會成為泵的維修者經常要考慮的問題。最好的方法是設定一個軸/軸承系統剛度，其一階彎曲臨界轉速比運轉速度多出10%~20%的幅度（剛軸設計），然而較小的轉軸使用更柔性的軸承，例如橡膠制成的軸承，一般在一階和二階彎曲臨界轉速之間的運轉速度基礎上進行設計（柔性軸設計）。

    轉軸的臨界極限值必須由實際軸承(責任編輯：進口軸承)