真空泵减速机联轴器尼龙棒断裂原因分析

王永法，王李庆

（安阳化学工业集团有限责任公司，河南安阳 455133）

真空泵减速机联轴器尼龙棒断裂原因分析

王永法，王李庆

（安阳化学工业集团有限责任公司，河南安阳 455133）

分析了水环式真空泵减速机联轴器尼龙棒断裂的原因，根据核算结果，通过对尼龙棒尺寸加大，大幅提高了真空泵联轴器使用寿命。

真空泵；联轴器；尼龙棒；剪切强度

我公司净化车间PSA装置自2012年7月份投运一台2BE3－42型水环真空泵机组以来，频繁出现因减速机联轴器尼龙棒断裂造成跳车，引起生产系统波动。通过核算分析认为该真空泵现有连接尼龙棒选型不符合联轴器剪切强度要求，导致频繁断裂。根据计算结果加大尼龙棒尺寸后，运行周期大大延长。

1 设备概况

1）该台博山精工泵业生产的2BE3－42真空泵作为PSA装置的主要转动设备，与原有湖北神珑泵业生产的8台BE1－403水环式真空泵配合使用，用于解析气的抽空，运转周期和质量对整个生产系统至关重要。生产厂家技术规格书显示，机组制造采用JB／T7255－2007、德国DIN28431标准，产品检验采用GB／T13929－92《水环真空泵及压缩机试验方法标准》和GB／T13930－92《水环真空泵及压缩机气量测试方法》，提供的所有设备按国家标准及行业标准进行设计、制造、试验和检验，是成熟可靠、技术先进的产品。

2）设备主要参数

2 存在问题

1）该台真空泵自2012年7月份投运以来，频繁出现因减速机联轴器尼龙棒断裂造成跳车，引起系统波动。

表1 真空泵主要参数一览表

2）因连接尼龙棒频繁断裂，联轴器使用周期不足1个月。

3 原因分析

经分析，尼龙棒材质存在问题、装配精度差、连接结构选择不合理或规格选择不正确是可能导致尼龙棒断裂的因素。

3.1 尼龙棒断裂的因素

联系生产厂家，对尼龙棒材质、质量等进行核对。弹性柱销联轴器结构简单，容易制造，装拆更换弹性元件比较方便。柱销材料一般选用尼龙6材料，该材料工作时受剪切，可靠性略差，但因具有韧性好、耐磨力强，耐油，抗震等特点，仍广泛应用于涡轮、齿轮、轴承、叶轮、叶片、丝杆、高压垫圈、密封圈、螺母、螺丝、梭子、套筒、轴套连接器等中低速转动设备。

3.2 对配套减速机转动部件装配质量进行复核，

达到以下4项标准［1］

（1）减速器的输入轴轴线和输出轴轴线，与其连接部分的轴线应保证同轴，其误差不得大于所用联轴器的允许值；

（2）安装好后，箱体油池内必须注入所需润滑油，油面应至于油尺规定的上、下限刻线之间的高度；

（3）减速器在正式使用前，用手转动，必须灵活，无卡阻现象，然后进行空载运转，时间不得少于2 h。运转应平稳，无冲击，振动、杂音及漏油等现象，发现故障应及时排除；

（4）保持良好润滑，及时更换润滑油。

3.3 减速机连接方式或减速比判断

（1）真空泵按其传动方式分为直联传动、减速机传动及皮带传动三种。当所选泵转速n正好是常规电机的标准转速时，选用的传动方式为直联传动或皮带传动。而通常PSA装置选用真空泵转速较低，转速n不是常规电机的标准转速，故选用减速机传动是合理的；

（2）该型号真空泵选择减速机速比为3.15，达到最佳分配与优化设计范围（3～4）［2］；

（3）我公司原有8台BE1－403均为减速机传动，且联轴器采用尼龙棒连接，运行稳定。

3.4 针对尼龙棒规格进行核算、分析

根据联轴器选用尼龙棒（PA6）的纵断面剪切强度选型标准，一般认为τ剪切强度应τ≤7 N／mm2。首先计算该泵减速机扭矩；

根据减速机扭矩计算减速机和泵侧联轴器的剪切强度值，

根据计算结果10.32 N／mm2＞7 N／mm2判断，尼龙棒剪切强度值大于标准是导致频繁断裂的根本原因。在最大限度不改变现有联轴器结构的前提下，将原有尼龙棒尺寸加大，由Φ35 mm改为Φ50mm，配套联轴器尺寸相应加大，重新计算剪切强度值（D＝330mm Z＝12 d＝25 mm），

尼龙棒增大尺寸后，4.44 N／mm2＜7 N／mm2完全满足剪切强度要求。加工改造参数示意图如下：

图1 改造加工参数示意图

4 结果验证

2013年5月份之前，该台真空泵联轴器平均运行时间为29 d，尼龙棒增尺寸后至2013年12月份，运行周期延长至70 d。12月份设备检修后截至2014年3月下旬连续运行90 d以上，且拆检无任何损伤。

图2 真空泵改造前后运行周期统计情况

［1］王受升.齿轮减速器传动比的最佳分配与优化设计［J］.机械传动，2002，32（3）：44－47.

［2］真空泵基础知识及选型指导.中国泵阀商务网（www.bf35.com）［OL］.

Fracture analysis of nylon rod in vacuum pump reducer

Wang Yong-fa,Wang Li-qing
（Anyang chemical industry Refco Group Ltd，Anyang Henan 45513 China）

the reason of the fracture of the nylon rod in the water ring vacuum pump is analyzed.According to the calculation result，the service life of the vacuum pump is improved by increasing the size of the nylon rod.

vacuum pump；coupling；nylon rod；shear strength

TU 522.05

B

1003-6490（2015）04-0010-02

2015－07－07

王永法（1973－），男，河南安阳人，助理工程师，主要从事合成氨尿素设备研究和管理。