关键词：ZBY型药液泵；轴向移动机构；工作原理；填料密封；维护要领　　ZBY型悬臂卧式单级单吸离心泵设置了特殊的轴向移动机构，提高了这种泵的密封效果和使用寿命。　　但在生产使用过程中，笔者发现由于部分操作者和维修钳工不了解该离心泵设置的轴向移动机构的工作原理，使其良好的密封性能无法得到充分利用和发挥，有人错误地认为填料密封配置轴向移动机构无异于画蛇添足，甚至将整套轴向移动机构去掉而改为普通的填料密封。在此对该泵的结构和工作原理作详细的分析和探讨。　　1　ZBY型药液泵结构特点(如图1)图1　ZBY型药液泵的结构简图1-叶轮 2-圆头螺栓 3-O形密封圈 4-泵壳 5-后盖 6-轴承座 7-锥形轴套 8-石棉盘根 9-泵轴 10-挡水环 11-前轴承 12-轴套 13-圆螺母 14-止动垫圈 15-调整锁母 16-离心块 17-离心座 18-后轴承 19-导滑轴套 20-弹簧 21-联轴器 22-圆螺母 23-止动垫圈 24-后轴承压盖　　1.1　泵壳用螺栓固定在轴承座上，其径向定位和轴向定位由后盖来保证。　　1.2　叶轮、锥形轴套和挡水环等则用圆头螺栓装于泵轴上，并使用两个聚四氟乙烯O形密封圈在叶轮两端保护泵轴不受腐蚀。　　1.3　锥形填料轴套是ZBY型药液泵专门配合轴向移动机构特别设计的，密封填料选用8×8、10×10和12×12三种不同规格的石棉盘根，填料函内不设冷却水环，采用夹套式间接降温冷却。　　1.4　泵轴与电机之间采用可作轴向移动的弹性柱销联轴器。　　1.5　前轴承的挡水环一方面用于压紧轴承的内圈，另一方面用作挡水和甩水，效果良好。　　1.6　轴向移动机构(如图2)由弹簧、导滑轴套、离心块、离心座、调整锁母和联轴器等零件组成。正常安装时，弹簧受压缩变形将产生轴向弹力P，该弹力是轴向移动机构的内力，用于轴向移动机构各零件的紧固和定位。　　1.7　为了配合轴向移动机构的正常使用，在泵轴前端(靠近叶轮端)选用了内圈无挡边的单列向心短圆柱滚子轴承，型号为32309，该轴承的特点是不能承受轴向负荷，也不限制轴(或外壳)的轴向位移，滚子由外滚道挡边引导旋转，为泵轴在正常使用时作轴向移动提供了可靠的保证。而在泵轴的后端(靠近联轴器端)则选用了能承受一定双轴向负荷的310型单列向心球轴承。　　2　轴向移动机构的工作原理　　在ZBY型药液泵正常起动运行时，装在离心座上的离心块随泵轴一起以300r/min的转速高速旋转，离心块的受力分析如图3所示。离心块将受到离心力F、泵轴作用于离心块钩头部位的轴向力(即弹簧受压变形而产生的轴向弹力)P、导滑轴套的支反力R、泵轴作用于离心块的钩头和导滑轴套作用于离心块的摩擦力Ff1和Ff2等的作用。按照平面力系的平衡方程可知：在离心力F的作用下，离心块在钩头处会产生数倍于离心力F的轴向推力P`作用于泵轴的轴肩。即：　　离心力F=n·（mω2r）　　其中，离心块的数量n=4；离心块的质量m=0.25kg；离心块随泵轴转动角速度ω=2π×3000/60=314rad/s；离心块的重心到泵轴中心线的距离r=0.025m。　　∴F=4×0.25×3142×0.025=2467（N）　　∵∑MA=0 即30×F-8×P′-8×Ff1=0　　Ff1≈0.1P′，如果忽略其值，那么P′=30F/8=9251（N）　　轴向移动机构配用的螺旋压缩弹簧钢丝的直径φ7mm，中径φ57mm，有效圈数为2，如果取弹簧钢丝的剪切弹性模量为78.5GPa，那么该弹簧的刚度K=（78.5×109×0.0074）/（8×2×0.0573）=64（N/mm），据实际测算，正常使用时弹簧的压缩变形量为16mm，所以弹力P=16×64=1024（N），可见P′>P。　　如图2，在轴向推力P′作用下，泵轴将向前移动，泵轴的前移量由离心块绕A点转动的角度β控制，调整锁母则是用来限制β角的，改变调整锁母的位置即可改变离心块的最大转动角度β和泵轴的前移量。据笔者计算，在正常情况下，泵轴的前移量为0.2～0.6mm。由于填料函内轴套是锥形的，因此随着泵轴的前移，填料与轴套之间的侧向压力减轻，摩擦力减小，起到了保护轴套和延长填料使用寿命的作用。　　停机后，由于离心块失去离心力的作用，轴向移动机构的弹力将泵轴拉回到原始位置，使其与石棉盘根紧紧贴合，防止泵内介质的泄漏。　　由于ZBY型药液泵的叶轮是一体双叶轮结构的型式，主叶轮用于抽吸、输送介质，副叶轮则用于抽吸回流到轴封处的介质，因此与普通的离心泵相比，ZBY型药液泵轴封处密封介质的压力很低，甚至有可能出现负压，泵轴的前移和填料侧向压力的降低不会出现介质外漏的现象。笔者认为：独特结构的叶轮是ZBY型药液泵得以正常使用轴向移动机构并延长密封零件使用寿命的关键之一。　　3　轴向移动机构使用及维护要领　　ZBY型药液泵的使用说明书仅简单地介绍使用方法，而且未涉及轴向移动机构的工作原理，因此刚开始投入生产使用时，操作工对如何正确操作才能获得良好的密封效果非常疑惑，维修钳工在该泵出现故障时对轴向移动机构的装配有何技术要求?如何安装才能使该轴向移动机构获得准确的轴向移动量?亦非常茫然。结合使用与维修方面的经验，笔者认为：要用好轴向移动机构，使该项先进的技术能更好地服务于生产，应遵循如下使用及维护要领。　　3.1　弹簧是轴向移动机构的关键零件之一，长时间使用后容易引起疲劳失效甚至断裂，应及时更换。新加工的弹簧有时制造精度与极限偏差不合格，导致弹力不足，影响正常使用，表现为泵的轴向移动量过大，联轴器端面间隙多达8mm，联轴器用螺栓的头部与后轴承压盖碰磨并发出火花。解决的办法是更换弹簧或在弹簧与联轴器间加适当厚度的垫片。　　3.2　导滑轴套与泵轴的配合应为间隙配合，而且应尽可能选用较小的表面粗糙度参数值，确保泵轴能轻松滑移。　　3.3　填料函内的石棉盘根应按说明书的要求选用。　　3.4　由于泵轴或锥形轴套等零件的加工误差，会导致装配时出现叶轮与后盖碰磨的现象，此时可松开圆头螺栓，然后调紧前轴承内圈压紧圆螺母，使叶轮前移。　　3.5　正常情况下无需调整即可使泵轴获得0.2mm的前移量，要想获得更大的轴向移动量可通过改变调整锁母的位置来得到。　　3.6　应正确安装O形密封圈，以免渗漏出的介质腐蚀泵轴和锥形轴套，造成难拆。　　3.7　高速旋转的泵轴产生微小的轴向移动量是无法观察到的，操作者可尝试改变调整锁母的位置，以比较在不同轴向移动量时石棉盘根与锥形轴套的摩擦功耗及密封效果。　　4　结论　　轴向移动机构与锥形轴套的配合使用是一种可以最大限度地减少摩擦功耗，延长密封零件使用寿命的新型密封结构，经过精心设计，其操作方法基本趋于“傻瓜化”。在碱回收车间用ZBY型药液泵吸送黑液，减少了跑、冒、滴、漏而造成的环境污染。