SZ-4型水环式真空泵设计

攀枝花钢城集团有限公司

协力分公司本科生实习论文

SZ-4型水环式真空泵常见机械故障分析和解决方法

研究

实习生：

指导老师：

二O一三年五月

目录

摘要..................................................................................... ........................ I

1绪论 (1)

1.1SZ-4型水环式真空泵概述......................................................................................１1.2SZ-4型水环式真空泵工作原理 (1)

1.3SZ-4型水环式真空泵常见故障..................................................... (3)

1.4课题研究内容、目的及意义 (3)

2SZ-4型水环式真空泵轴孔磨损、轴磨损及断裂 (4)

2.1轴孔磨损分析........................................ (4)

2.2轴孔磨损解决方法............................. ......................................... . (4)

2.3轴疲劳强度校核 (5)

2.4轴裂、断解决方法探讨 (9)

3SZ-4型水环式真空泵叶片断裂................................ (10)

3.1叶片断裂分析 (11)

3.2解决方法探讨 (20)

4轴承磨损问题 (13)

结语....................................................... .............. .... . (16)

致谢....................................................................... .... . (17)

参考文献 (18)

本课题题目为SZ-4型水环式真空泵常见机械故障分析和解决方法的研究。

本课题的目的是针对水环式真空泵叶轮叶片断裂，转轴磨损，轴承损坏，转子结垢予以理论分析和强度、寿命计算，对照日常检修台帐记录，从而得出故障结论，并提出解决措施。

其主要内容为：

①概述真空泵的工作原理，列出泵的常见故障，反应出本课题研究的意义。

②对轴孔和轴的振动，磨损进行分析，并提出通过配合公差予以解决。校核轴的疲劳强度，得出轴的安全系数不符要求，并提出解决方法。

③对转子进行受力分析，得出叶片断裂原因，并提出解决方法。

④对轴承磨损问题分析，得出通过改进轴承类型予以解决。

⑤用AutoCAD2004进行二维平面构图，完成对机构的结构和应力分析。

关键词：水环式真空泵，叶片，轴孔，转轴，轴承，振动，磨损，断裂

1.1 SZ-4型水环式真空泵概述

SZ系列水环式真空泵（简称：SZ真空泵）及压缩机是用来抽吸或压缩空气和其他无腐蚀性、不溶于水、不含有固体颗料的空气，以便在密闭容器中形成真空和压力。但吸入气体允许混有少量液体。SZ水环式真空泵被广泛运用于机械、石油化工、制药、食品、制糖工业及电子领域。SZ水环式真空泵由于在工作过程中，气体的压缩是等温的，所以在压缩和抽吸易燃、易爆气体时，不易发生危险，所以SZ水环式真空泵的应用得到了各相关行业的更加广泛的推广。

图1 SZ-4型水环式真空泵

水环式真空泵和其它类型的机械真空泵相比有如下优点：

结构简单，制造精度要求不高，容易加工。

结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，无须减速装置。故用小的结构尺寸，可以获得大的排气量，占地面积也小。

压缩气体基本上是等温的，即压缩气体过程温度变化很小。

由于泵腔内没有金属磨擦表面，无须对泵内进行润滑，而且磨损很小。转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成。

吸气均匀，工作平稳可靠，操作简单，维修方便。

水环式真空泵也有其缺点：效率低，一般在30%左右，较好的可达50%。

真空度低，这不仅是因为受到结构上的限制，更重要的是受工作液饱和蒸气压的限制。用水作工作液，极限压强只能达到2000~4000Pa。用油作工作液，可达130Pa。

1.2 SZ-4型水环式真空泵工作原理

如图1所示，叶轮①偏心地装在泵体②内，起动时向泵内注入一定高度的水，因此当叶片旋转时，水受离心力的作用而在泵体壁上形成-旋转水环③，水环上部内表面与轮毂相切，沿箭头方向旋转，在前半转的过程中，水环内表面逐渐与轮毂脱离，因此在叶轮叶片间形成空间并逐渐扩大，这样就在吸气口吸入空气；在后半转的过程中，水环的内表面渐渐与轮毂靠近，叶片间的空间容积随着缩小，叶片间的空气因此被压缩而排出。

如此叶轮每转动一周，叶片间的空间容积改变一次，每个叶片间的水好像活塞一样往复一次，泵就连续不断地抽吸气体，达到工作目的。

图2

图3 SZ-4型水环式真空泵结构图

由于在工作中，水会发热，同时一部分水会气体一起被排走，因此泵在工作中，泵中必须不断地供给冷水，以冷却和补充泵内消耗的水。供给的冷水以15℃为宜。

当泵排出的气体是废气的时候，在排气一端接有一水箱，废气和所带的一部分水排入水箱后，气体再由水箱的出管排出，而水就落入水箱的底部经回水管再回到泵内使用，如果水循环时间长了便会发热，这时需从水箱的供水处供给一定的冷水。

1.3 SZ-4型水环式真空泵常见故障

SZ-4型水环式真空泵在运行过程中，常见故障有：

叶轮叶片断裂，叶轮的材质为HT20-40。

叶轮与轴的配合破坏，叶轮松动导致转子轴磨损甚至断轴。

泵的振动、轴磨损造成的振动导致轴承烧损。

１.4 本课题研究目的、内容及意义

本课题对老污泥正在使用的4台SZ-4型水环式真空泵所出现的问题予以分析，并提出解决方案。通过对轴，轴承，叶轮的受力分析和强度，疲劳度的计算，得出故障出现原因，针对原因给以解决措施。解决现场设备出现的故障，减少其维修周期，降低其维修率，对生产需要和降低维护成本，都是很必要的。