单级卧式离心泵拆装专用工具设计开发

陈建民　王成伟　李军建

摘  要： 本文介绍了适用于泵总成的集拆解和回装于一体的专用工具，从有效固定泵总成、高效的拆卸和回装泵总成以及专用工具通用性三方面来 进行阐述，证明其可行性和能够实现安全、高效的拆解和回装泵总成的目的。该专用工具主要由三部分组成：拉马器、固定架和升降台。

关键词： 单级卧式离心泵;拆解;回装;安全

本专用工具主要是在研究MSR疏水泵（单级卧式离心泵）泵总成拆装 专用工具的基础上，  依据MSR疏水泵与一般单级卧式离心泵的共同点和差异 点，  对MSR疏水泵拆装专用工具进行改进，扩大其使用范围，以便其实现在 不同工况下对不同型号的单级卧式（一体式泵壳）离心泵的拆装功能。本 专用工具起到泵总成的承重、固定夹紧、移动的作用，且能够适用于不同 轴高泵的检修。该专用工具经过严密的分析和可行性论证，其优点包含：  占用空间小、结实耐用、操作简单、适用性较强、安全高效等，该拆装专 用工具的性能、质量、服务均能经得住市场的考验和满足消费者的需求。

1 项目背景和意义

泵是一种把原动机的机械能转化成被输送流体的动能和压力能，即 给予被输送流体能量的流体机械，泵产品是一种广泛应用于国民经济建设 中的通用机械。据行业统计，我国泵产品的每年产值在1800亿元以上，泵 年产量达1.15亿台以上，全国泵产品的大型制造厂家近一千余家。在各种 泵中，尤以离心泵，以其转速快、效率高、流量、扬程及性能范围均较广 等优点得到广泛的应用。据有关行业统计，离心泵产品占泵类产品的70% 以上，而这其中，又以单级卧式泵占比最大，达70%以上。单级卧式离心 泵产品拆装质量的提高，对整个泵产品拆装质量的提高有着至关重要的作 用。目前国内外泵类检修专用工具相对较少，而且大多都应用在大型卧式 多级泵上，不适用了中小型卧式泵。现有的单级卧式离心泵拆解和回裝方 法，通常是用手拉葫芦上的绳索绑在轴承体上，慢慢拉动手拉葫芦，慢慢 拉动手拉葫芦，拉直绳索，使之开始受力，人为的将泵总成拉出泵体，最 后进行零件的拆卸和更换。但其无法避免泵总成抽出时的摆动，同时在调 整过程中特别消耗时间和人力，也容易造成轴承备帽、泵轴丝扣表面损 伤。这一系列的问题亟待解决，而单级卧式离心泵拆装专用工具可以有效 地避免这些问题。

2 研究的主要问题

2.1  拆装专用工具设计概述

单级卧式离心泵主要由泵体、泵盖、叶轮、轴、机封、静环、动环、 托架等部件组成。单级卧式离心泵的检修内容主要包括：①联轴器拆除，  拆除联轴器保护套;②泵体拆卸，拆电机地脚螺栓、蜗壳、泵体底部支架 的螺栓，移开电机取下泵总成（联轴器、轴承体、轴承、叶轮及叶轮骨架 等）;③对叶轮的拆卸检查，用撬棒固定轴，取下背帽、叶轮及键进行清 洁、更换;④泵盖的拆卸检查，依次取下填料压盖、泵盖、填料、填料环 及轴套;⑤油池的检修。泵类拆解和回装过程中，泵总成的拆装是具有操 作难度和危险性的，如果操作不当会导致泵总成的摆动及脱落，造成人员 撞击伤害及设备损伤，因此有必要研发泵总成集拆解和回装于一体的专用 工具，在保证安全操作的同时也可以提高工作效率。拉马器是机械维修中 经常使用的工具。在本拆卸工具中主要起到取下泵总成（联轴器靠背轮、 轴承体、轴承、叶轮及叶轮骨架等）的作用。它主要由拉爪梁、螺旋杆、 拉爪、平衡螺栓、拉马器支架构成。使用时将螺旋杆穿过固定架中心孔，  然后将螺杆顶尖顶到拉马器支架上，拉马器支架用螺栓固定于升降台上，  调整拉爪位置，使拉爪挂钩于油池壳体上，旋转旋柄使拉爪带动泵总成向 外移动拆除。固定架主要由架体、垫铁、垫块、导向螺栓和泵头夹板组 成。固定架导向螺杆螺纹端固定到泵体与端盖配合的螺纹孔上，另一端通 过垫铁和垫块固定到架体上，导向螺杆起到泵总成承重、固定夹紧、移动 的作用。固定架相当于一个检修支架，用拉马器将泵总成沿着导向螺杆拉 到中间位置，然后进行泵总成各部件的拆卸与回装。架体下面用螺栓连接 在升降台上，随升降台上升或者下降以调节拉马器和导向螺杆的高度，这 样就可以拆卸不同轴中心高的泵体。

2.2  拆装专用工具的通用性

MSR疏水泵其结构为卧式离心泵，决定工装通用性的关键因素是泵的 轴高;端盖螺栓的大小及螺栓分布位置。不同型号的泵其高度轴高，端盖螺栓的大小及螺栓分布位置会有所不同。拆装专用工具的高度可以通过调 整升降台高度和更换不同厚度的垫铁来适应不同轴高的泵;拆装专用工具 的三个导向螺杆的螺纹尺寸要与泵端部的螺纹孔的尺寸相配合，如果泵的 端部螺纹孔不同就要加工不同尺寸的导向螺杆来匹配;最后需要解决的是 导向螺栓的位置问题，不同泵体端部螺栓孔位置或有不同，这就要求导向 螺栓的位置不能固定，且在固定架上可以上下左右移动，通过在固定架的 架体上开槽道的办法可以达到这个要求。

2.3  拆装专用工具关键部件的研究分析

2.3.1  固定架导向螺栓的受力分析

根据 MS R疏水泵图和现场实地测绘固定架上的导向螺栓总长为 1 7 0 0 m m （暂 定）  ，端部 螺纹 尺寸 为 M 2 4 ，长 度为 5 0 m m ，材 质为 06Cr19Ni10。下面对其受力进行分析，我们假设只有最上面那个导向螺栓 受力，经过受力分析如符合要求，那么三个导向螺杆必符合要求。泵总成 由联轴器、轴承体、轴承、叶轮及叶轮骨架等组成。泵总成沿着导向螺栓 滑动，导向螺栓受到泵总成两个受力点，一个是通过泵头夹板，另一个是 泵端盖，这两个受力点保证泵总成处于水平状态。其中A、 B为导向螺栓两 端的支撑点，  C、 D为泵总成对导向螺栓的施力点。

见上述挠度计算公式。其中E为材料的弹性模量，   I为截面轴惯性矩，

P为泵总成重力的一半。代入a、 b、 c、 I等常量，且经过计算，   C、 D两点 作用在导向螺栓的任何位置挠度均小于1/2000，在可接受范围内。由此可 证，三个导向螺栓的方案是可行的。

2.3.2  蜗轮蜗杆设计

列表记录了蜗轮蜗杆的参数。

二次包络蜗轮的轮齿都是直齿并与基圆相切或双喉。全齿面，整个 齿宽范围内接触（一次包络为一个点接触），多齿啮合，因而二次包络比 一次包络可以提供更大的承载能力。为实现更大的载荷能力，采用二次包 络，蜗杆根据蜗轮的轮廓设计。

3 总结

国内泵产品的年产量连年居高不下;泵是我国经济建设中必不可少的 设备;核电行业和国家推出的相关改造工程的相继上马;近年来，各个行 业对国产泵的信任和大力扶持。在这种大背景下，工程用泵量每年是在以 成倍式的增加。那如何解决泵类设备工程投资大的问题呢？ 唯一途经，只 有尽最大可能选用性能平稳、效率高、价格低廉的离心泵。那么，对于离 心泵类设备的检修则会引起广泛的关注。而现国内外关于中小型卧式离心 泵的检修大多以较为传统的方法（手拉葫芦+绳索+人力）来完成，增加了 工作的强度和难度，浪费了劳动力和财力。而我们的项目成果恰恰可以解 决这一复杂局面，能够简化卧式离心泵的检修过程，对泵类设备加了一层 防护，也为市场提供了对卧式离心泵检修的选择性，具有非常庞大的市场 需求和广阔的市场前景。

参考文献：

[1] 《机械设计手册 第1卷》第五版.

[2] 《机械设计手册 第3卷》第五版.

[3]《 MSR疏水泵图》东方汽轮机厂.