單級(jí)臥式離心泵拆裝專用工具設(shè)計(jì)開發(fā)

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(jìn)行闡述，證明其可行性和能夠?qū)崿F(xiàn)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(tái)。

關(guān)鍵詞： 單級(jí)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(jí)臥式離心泵）泵總成拆裝 專用工具的基礎(chǔ)上，? 依據(jù)MSR疏水泵與一般單級(jí)臥式離心泵的共同點(diǎn)和差異 點(diǎn)，? 對(duì)MSR疏水泵拆裝專用工具進(jìn)行改進(jìn)，擴(kuò)大其使用范圍，以便其實(shí)現(xiàn)在 不同工況下對(duì)不同型號(hào)的單級(jí)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(dòng)的作用，且能夠適用于不同 軸高泵的檢修。該專用工具經(jīng)過嚴(yán)密的分析和可行性論證，其優(yōu)點(diǎn)包含：? 占用空間小、結(jié)實(shí)耐用、操作簡單、適用性較強(qiáng)、安全高效等，該拆裝專 用工具的性能、質(zhì)量、服務(wù)均能經(jīng)得住市場的考驗(yàn)和滿足消費(fèi)者的需求。

1 項(xiàng)目背景和意義

泵是一種把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成被輸送流體的動(dòng)能和壓力能，即 給予被輸送流體能量的流體機(jī)械，泵產(chǎn)品是一種廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè) 中的通用機(jī)械。據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)，我國泵產(chǎn)品的每年產(chǎn)值在1800億元以上，泵 年產(chǎn)量達(dá)1.15億臺(tái)以上，全國泵產(chǎn)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(zhuǎn)速快、效率高、流量、揚(yáng)程及性能范圍均較廣 等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。據(jù)有關(guān)行業(yè)統(tǒng)計(jì)，離心泵產(chǎn)品占泵類產(chǎn)品的70% 以上，而這其中，又以單級(jí)臥式泵占比最大，達(dá)70%以上。單級(jí)臥式離心 泵產(chǎn)品拆裝質(zhì)量的提高，對(duì)整個(gè)泵產(chǎn)品拆裝質(zhì)量的提高有著至關(guān)重要的作 用。目前國內(nèi)外泵類檢修專用工具相對(duì)較少，而且大多都應(yīng)用在大型臥式 多級(jí)泵上，不適用了中小型臥式泵?，F(xiàn)有的單級(jí)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(dòng)手拉葫蘆，慢慢 拉動(dòng)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(jìn)行零件的拆卸和更換。但其無法避免泵總成抽出時(shí)的擺動(dòng)，同時(shí)在調(diào) 整過程中特別消耗時(shí)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(jí)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(shè)計(jì)概述

單級(jí)臥式離心泵主要由泵體、泵蓋、葉輪、軸、機(jī)封、靜環(huán)、動(dòng)環(huán)、 托架等部件組成。單級(jí)臥式離心泵的檢修內(nèi)容主要包括：①聯(lián)軸器拆除，? 拆除聯(lián)軸器保護(hù)套;②泵體拆卸，拆電機(jī)地腳螺栓、蝸殼、泵體底部支架 的螺栓，移開電機(jī)取下泵總成（聯(lián)軸器、軸承體、軸承、葉輪及葉輪骨架 等）;③對(duì)葉輪的拆卸檢查，用撬棒固定軸，取下背帽、葉輪及鍵進(jìn)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(huán) 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(xiǎn)性的，如果操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致泵總成的擺動(dòng)及脫落，造成人員 撞擊傷害及設(shè)備損傷，因此有必要研發(fā)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(shí)也可以提高工作效率。拉馬器是機(jī)械維修中 經(jīng)常使用的工具。在本拆卸工具中主要起到取下泵總成（聯(lián)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(gòu)成。使用時(shí)將螺旋桿穿過固定架中心孔，? 然后將螺桿頂尖頂?shù)嚼R器支架上，拉馬器支架用螺栓固定于升降臺(tái)上，? 調(diào)整拉爪位置，使拉爪掛鉤于油池殼體上，旋轉(zhuǎn)旋柄使拉爪帶動(dòng)泵總成向 外移動(dòng)拆除。固定架主要由架體、墊鐵、墊塊、導(dǎo)向螺栓和泵頭夾板組 成。固定架導(dǎo)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(dǎo)向螺桿起到泵總成承重、固定夾緊、移動(dòng) 的作用。固定架相當(dāng)于一個(gè)檢修支架，用拉馬器將泵總成沿著導(dǎo)向螺桿拉 到中間位置，然后進(jìn)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(tái)上，隨升降臺(tái)上升或者下降以調(diào)節(jié)拉馬器和導(dǎo)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(jié)構(gòu)為臥式離心泵，決定工裝通用性的關(guān)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(hào)的泵其高度軸高，端蓋螺栓的大小及螺栓分布位置會(huì)有所不同。拆裝專用工具的高度可以通過調(diào) 整升降臺(tái)高度和更換不同厚度的墊鐵來適應(yīng)不同軸高的泵;拆裝專用工具 的三個(gè)導(dǎo)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(dǎo)向螺桿來匹配;最后需要解決的是 導(dǎo)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(dǎo)向 螺栓的位置不能固定，且在固定架上可以上下左右移動(dòng)，通過在固定架的 架體上開槽道的辦法可以達(dá)到這個(gè)要求。

2.3? 拆裝專用工具關(guān)鍵部件的研究分析

2.3.1? 固定架導(dǎo)向螺栓的受力分析

根據(jù) MS R疏水泵圖和現(xiàn)場實(shí)地測繪固定架上的導(dǎo)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(zhì)為 06Cr19Ni10。下面對(duì)其受力進(jìn)行分析，我們假設(shè)只有最上面那個(gè)導(dǎo)向螺栓 受力，經(jīng)過受力分析如符合要求，那么三個(gè)導(dǎo)向螺桿必符合要求。泵總成 由聯(lián)軸器、軸承體、軸承、葉輪及葉輪骨架等組成。泵總成沿著導(dǎo)向螺栓 滑動(dòng)，導(dǎo)向螺栓受到泵總成兩個(gè)受力點(diǎn)，一個(gè)是通過泵頭夾板，另一個(gè)是 泵端蓋，這兩個(gè)受力點(diǎn)保證泵總成處于水平狀態(tài)。其中A、 B為導(dǎo)向螺栓兩 端的支撐點(diǎn)，? C、 D為泵總成對(duì)導(dǎo)向螺栓的施力點(diǎn)。

見上述撓度計(jì)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(jīng)過計(jì)算，?? C、 D兩點(diǎn) 作用在導(dǎo)向螺栓的任何位置撓度均小于1/2000，在可接受范圍內(nèi)。由此可 證，三個(gè)導(dǎo)向螺栓的方案是可行的。

2.3.2? 蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)

列表記錄了蝸輪蝸桿的參數(shù)。

二次包絡(luò)蝸輪的輪齒都是直齒并與基圓相切或雙喉。全齒面，整個(gè) 齒寬范圍內(nèi)接觸（一次包絡(luò)為一個(gè)點(diǎn)接觸），多齒嚙合，因而二次包絡(luò)比 一次包絡(luò)可以提供更大的承載能力。為實(shí)現(xiàn)更大的載荷能力，采用二次包 絡(luò)，蝸桿根據(jù)蝸輪的輪廓設(shè)計(jì)。

3 總結(jié)

國內(nèi)泵產(chǎn)品的年產(chǎn)量連年居高不下;泵是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中必不可少的 設(shè)備;核電行業(yè)和國家推出的相關(guān)改造工程的相繼上馬;近年來，各個(gè)行 業(yè)對(duì)國產(chǎn)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(shè)備工程投資大的問題呢？ 唯一途經(jīng)，只 有盡最大可能選用性能平穩(wěn)、效率高、價(jià)格低廉的離心泵。那么，對(duì)于離 心泵類設(shè)備的檢修則會(huì)引起廣泛的關(guān)注。而現(xiàn)國內(nèi)外關(guān)于中小型臥式離心 泵的檢修大多以較為傳統(tǒng)的方法（手拉葫蘆+繩索+人力）來完成，增加了 工作的強(qiáng)度和難度，浪費(fèi)了勞動(dòng)力和財(cái)力。而我們的項(xiàng)目成果恰恰可以解 決這一復(fù)雜局面，能夠簡化臥式離心泵的檢修過程，對(duì)泵類設(shè)備加了一層 防護(hù)，也為市場提供了對(duì)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(xiàn)：

[1] 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 第1卷》第五版.

[2] 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 第3卷》第五版.

[3]《 MSR疏水泵圖》東方汽輪機(jī)廠.