离心泵泵轴发生断裂失效的原因分析

离心泵轴总是断裂的原因如果泵轴断裂，大多数泵所有者会立即从制造商找原因。

然而，在大多数情况下，这不是制造商的错。

本文探讨了该问题和潜在原因。

可靠的泵制造商根据正常启动和运行因素设计离心泵轴，但有些泵制造商在异常条件下的安全余量更高。

轴断裂的主要原因通常可以追溯到操作和系统原因。

疲劳失效（也称为旋转反向弯曲疲劳引起的失效）是泵轴断裂/失效的最常见原因。

一，泵轴设计对轴断裂的影响泵轴的目的是将旋转运动和功率（扭矩）从驱动设备传递到叶轮。

•泵轴设计将扭矩作为主要参数，扭矩是最重要的设计元素（速度和功率是扭矩的积分因素）。

•泵轴设计还涉及温度、腐蚀、冶金、轴承位置、轴承尺寸、悬臂部件、预期的轴向和径向力、键槽、圆角半径、轴肩、直径变化比以及其他部件。

•此外，叶轮和联轴器等主要轴部件的轴向放置位置以及由此产生的转子动力学（如临界速度）是泵轴可靠性的主要因素。

•所有好的初始泵轴设计还都包括弯矩图和模态分析。

许多离心泵用户在泵轴断裂时，会错误地责怪泵轴材料选择，认为他们需要更坚固的轴。

但选择这种“更强”的道路往往治标不治本。

轴故障问题可能不那么频繁地发生，但根本原因仍然存在。

小部分泵轴会因冶金和制造工艺问题而失效，例如：基础材料未检测到的孔隙率、退火不当和/或其他工艺处理。

有些故障是由于加工不当造成的，例如尺寸不正确、刀具阻力、半径尖锐、研磨和抛光不当。

更小的部件由于设计余量不足而失效，无法承受扭矩、疲劳和腐蚀。

另一个归咎于制造商或用户的因素是悬臂泵中的悬臂量，简称为轴的L-D 比（表示为L3/D4，其中L是从叶轮中心线到径向轴承中心的轴向距离，D是泵轴的直径）。

它表示当泵在远离最佳效率点BEP运行时，泵轴会因径向液压力而偏转（弯曲）的程度。

图1：泵轴被不正确地加载，导致旋转弯曲故障请注意图1：泵轴外围的多个（最少15个）断裂原点。

靠近泵轴中间的较暗区域是瞬时快速断裂区。

二，治标不治本的解决方案查看最常用的泵轴材料，可以发现硬度、强度和耐腐蚀性的差异。

泵轴断裂分析报告1. 引言泵是工业生产中常用的机械设备，用于输送液体或气体。

然而，由于各种原因，泵轴断裂问题经常出现，给生产带来了困扰。

本报告旨在对泵轴断裂问题进行分析，找出可能的原因，并提出相应的解决方案。

2. 泵轴断裂原因分析2.1 材料问题泵轴在运转过程中承受着巨大的载荷和压力，若材料强度不够，就容易发生断裂。

可能的材料问题包括材料质量不过关、材料硬度不符合要求等。

2.2 过载问题泵在使用过程中可能会因为长时间超负荷工作导致轴的断裂。

过载问题可能源自设计不合理、操作不当等因素。

2.3 不良制造工艺泵轴制造工艺不良也可能导致断裂问题。

例如，制造过程中可能存在热处理不当、表面处理不完善等问题。

2.4 润滑不良泵轴的润滑问题也是断裂的原因之一。

如果润滑不足或使用不当的润滑剂，会导致泵轴在运作时产生过多的摩擦和磨损，最终导致断裂。

2.5 其他因素除了上述原因外，泵轴断裂还可能与设计不合理、安装不当、维护不及时等因素有关。

具体原因需要深入分析。

3. 解决方案针对泵轴断裂问题，提出以下解决方案：3.1 改进材料质量在泵轴的制造过程中，选用高强度、高硬度的材料，确保材料质量过关。

可以引入新型材料或改进现有材料的制造工艺，以提高材料的强度和耐磨性。

3.2 优化设计通过改进泵轴的设计，提高其承载能力和抗压能力。

可以在设计上增加轴的直径或优化轴的形状，从而提高泵轴的强度和抗断裂能力。

3.3 加强润滑合理选用润滑剂，并加强对泵轴的定期润滑和维护。

确保泵轴运作时摩擦和磨损的最小化，减少断裂风险。

3.4 定期检查和维护建立定期检查和维护机制，对泵轴进行全面检查和保养。

及时发现泵轴出现的问题，并采取相应的维修措施，以减少断裂的可能性。

3.5 增加安全因素在泵轴的设计和使用过程中，增加安全因素是重要的。

可以在设计中考虑疲劳寿命，并设置适当的预警装置，及时提醒操作人员进行维护和更换。

4. 结论通过对泵轴断裂问题的分析，我们可以得出以下结论：1.泵轴断裂问题可能源自材料问题、过载问题、制造工艺问题、润滑问题等多个因素的综合作用。

离心泵泵轴断裂分析摘要本文主要介绍某钢铁公司循环水泵在生产中出现断轴的问题，尤其是对轧钢厂某条生产线低压浊环水泵在运行中突发泵轴断裂的现象，通过对下线转子进行解体检查及研究泵组运行模式和水泵启停与阀门开关的操作顺序进行原因分析，并有针对性的提出防范及优化措施。

关键词紧密联接、剪应力、断轴前言此轧钢厂生产线主要以生产工业优特钢为主，配套循环水系统主要用于冷却轧辊、油箱、热交换器及高压水除磷等，循环水泵是整个水循环系统的核心动力输出设备，也是水系统生产工艺调节各液位实现动态平衡的重要组成部分，目前循环泵房配备了15台S型单级双吸离心泵，循环水系统的平稳运行与主线设备能否保持安全稳定生产有着密切的关系，而其中的循环水泵更是起到了至关重要的作用。

1 设备运行概况随着此轧线2013年投产，同时配套循环水系统中的S型单级双吸泵开始投用，前两年运行很稳定，故障率较低，完全可以满足生产的需要。

自2016年起开始出现较为频繁的断轴情况，极端情况时新上线转子使用时间少于300小时，水泵转子年下线台数增至多台，超出了设备标准更新频率，同时对生产的稳定运行造成了一定的隐患，因此深度剖析原因，尽快解决断轴问题势在必行。

2 S型泵结构组成、特点及工作原理2.1结构组成S型泵全称为单级双吸水平中开式离心泵，主要由泵体、泵盖、轴、叶轮、密封环、轴套、轴承部件和填料函组成。

轴的材质为优质碳素结构钢，其它零部件的材质基本上采用铸铁。

2.2结构特点（1）结构紧凑，外形美观，稳定性好，便于安装。

（2）运行平稳，优化设计的双吸叶轮使轴向力减小到最低限度，且有优异水力性能的叶型，并经精密铸造，泵壳内表面及叶轮表面极其光滑具有显著的抗汽蚀性能和高效率。

2.3工作原理水泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，使内部形成真空状态，然后启动电动机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水发生离心运动，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的输出管路，实现液体的持续输出。

泵断轴的10个常见因素很多泵用户错误地责备轴断裂时轴材料的选择，认为他们需要更坚固的轴。

但选择这条“越强越好”的道路往往是治标不治本。

轴故障问题可能发生的频率较低，但根本原因依旧存在。

一小部分泵轴会因冶金和制造工艺问题而失效，如基体材料中未检测到孔隙，退火和/或其他工艺处理不当。

一些故障是由于轴加工不当，更小的部分由于设计裕度不足以承受扭矩、疲乏和腐蚀而失效。

对于制造商或者用户来说，另外一个因素是悬臂式泵中的轴挠性系ISF=L3/D4它表示泵在偏离设计点（最佳效率点或BEP）的情况下，轴由于径向力而会偏转（弯曲）多少。

其中，D等于机械密封轴套处的轴径（mm），L为叶轮出口中心线与径向轴承之间的跨距（mm）。

图悬臂泵转子1.阔别BEP工作：偏离泵BEP的允许区域运行可能是导致轴故障的最常见原因。

阔别BEP工作会产生不平衡的径向力。

轴由于径向力而产生的挠度会产生弯曲力，每转两次。

例如，以3550rpm旋转的轴将弯曲7100次/分钟。

这种弯曲动态会产生轴拉伸弯曲疲乏。

假如挠度的振幅（应变）充足低，大多数轴都能应对多个循环。

2.轴弯曲：轴弯曲问题遵从与上述轴偏转相同的逻辑。

从具有高标准/规格的轴直线度的制造商处购买泵和备用轴。

尽职调查是审慎的。

泵轴的大多数公差在0.0254mm至0.0508mm范围内，测量值为总指示器读数（TIR）。

3.叶轮或转子不平衡：叶轮假如不平衡，泵在运行时会产生“轴窜动”。

其影响与轴弯曲和/或偏斜的结果相同，即使停止泵并检查泵轴时，泵轴仍会笔直。

可以说，叶轮的平衡对于低速泵和高速泵同样紧要。

给定时间范围内的弯曲循环次数削减，但位移的振幅（应变）（由于不平衡）保持在与较高速度系数相同的范围内。

4.流体特性：通常，与流体特性有关的问题涉及设计用于一种（较低）粘度但承受较高粘度的流体的泵。

一个例子可能很简单，选择和设计的泵可用于在95F下泵送4号燃油，然后再用于在35F下泵送燃油（相差约235厘泊）。

急冷水泵轴断裂失效分析【摘要】某车间急冷水泵于2000年投入使用，一直运行至今从未更换过。

2020年3月12日，发现机械密封泄露，随即切泵检修，发现泵轴整体断裂。

采用宏观检验、化学成分分析、硬度检测以及金相组织检验等方法对此断轴进行了综合分析。

结果表明：该轴断裂主要原因是制造过程中热处理不好以及高周疲劳。

【关键词】断轴；热处理；疲劳某厂乙烯装置有三台相同型式的离心泵，均为BB1型卧式轴向中开的双支离心泵，为2000年投用。

自2020年2月份以来，该泵运行期间，轴振动烈度数值较高，车间于2月中旬对其进行监控运行。

2020年3月12日21点30分，车间操作人员巡检发现该泵两侧轴端机械密封泄漏，随即启动备用泵，将该泵做隔离倒空处理。

对其进行解体检修处理时发现转子组件主轴断裂：一.泵的主要参数设计流量：827M3/h；扬程：77M；轴功率：290KW；转速：1480rpm；输送介质：急冷水；泵轴材质：AISI4140，相当于国产的42CrMo。

二. 检验与分析2.1 宏观检验对断轴进行宏观观察，发现泵轴断裂部位位于轴套一端靠近叶轮侧，断口外沿平齐，没有明显的宏观塑性变形，为脆性断裂。

断裂起源于轴的键槽附近部位，断口由清晰可见的三个区组成，即疲劳源区；疲劳裂纹扩展区，又称贝纹线区以及最后断裂区或瞬断区，是典型的疲劳断裂断口。

疲劳源区是疲劳裂纹的核心区。

一般在轴的表层或近表层，是一个非常光滑的区域，这主要是由于疲劳裂纹在该区扩展速度很慢及疲劳裂纹反复张开闭合而使断面磨光的缘故。

B区为疲劳裂纹扩展区，其形态如贝壳状，又称贝纹线区。

由于泵轴在旋转的同时还承受附加弯曲应力，因此该贝纹线不是等距离的。

当疲劳裂纹扩展到一定尺寸后，轴所剩材料面积不足以承受外力时，便产生快速断裂，从而产生了最后破坏区，宏观表现为高低不平的粗糙的灰色断口。

同时，因为该泵轴为旋转弯曲疲劳断裂。

故其最后破坏区的位置不在裂纹源的对面，而是相对于轴的旋转方向偏离一个角度。

探讨多级离心泵常见故障及处理措施分析多级离心泵是液体输送过程中常用的设备，其主要特点包括结构简单、流量大、耗能低等。

但离心泵在长期运行过程中也存在一些常见故障，如泵轴折断、轴承损坏、泄漏等。

本文将对多级离心泵常见故障进行分析，并提出相应的处理措施。

一、泵轴折断泵轴折断是多级离心泵运行过程中比较严重的故障。

此故障一般出现在轴材质不合格、过载运转、转速不稳定等情况下。

一旦泵轴折断，不仅会导致设备停机，同时也有可能引起连锁反应，增加其他设备损坏的风险。

处理措施：1、优化泵轴的质量采用优质的轴材料，可有效提升泵轴的强度和硬度，减少折断现象发生。

2、确定正常工作状况多级离心泵转速应该在合理的范围内，避免过载运转，增加泵轴的使用寿命。

3、进行轴的定期检测定期对泵轴进行检测，发现轴的问题及时处理，避免轴的折断。

二、轴承损坏多级离心泵在运行过程中出现轴承损坏的原因比较多，如使用时间过长、缺乏润滑剂、载荷过大等。

此故障一旦发生，会导致泵轴转动不平稳，提高功率消耗，增加能源的浪费。

1、合理使用操作人员在使用过程中要严格按照设备规定进行操作，切忌超负荷或差人泵转速不稳的情况下运转，避免引起轴承损坏。

2、定期检查定期检查轴承的润滑情况，及时添加润滑剂，保持轴承的润滑。

3、更换新轴承出现轴承损坏的情况下，需要及时更换新轴承，避免故障影响泵的正常运行。

三、泄漏多级离心泵泄漏是常见的故障之一，其原因包括密封件老化、不当操作等。

泵泄漏会导致设备的工作效率下降，增加能源消耗。

1、更换密封件对于因为密封件老化引起的泄漏，需要及时更换新的密封件，保持泵的正常运行。

操作人员在使用过程中要注意正确的操作方式，避免操作过程中损坏设备的密封件。

在多级离心泵运行的过程中，以上这些故障可能会都会出现。

对于这些故障，我们需要及时发现并采取相应的处理措施，确保设备的正常运行。

悬臂式离心泵断轴故障分析与处理摘要：某厂低加疏水系统（ACO）配置为2×100%的低加疏水泵。

该泵为国产单级、单吸、悬臂式离心泵。

泵的结构如图1所示。

关键词：悬臂式离心泵；断轴；动平衡；抗冲击性能；1 故障概述泵正常工况运行时，电流突然在3 min内从约280 A上升至约490 A,为避免异常发生而手动停泵。

设备停运后，经拆解检查发现：（1）泵拆卸前对转子盘车发现存在明显卡涩；（2）泵轴已在叶轮处断裂（图2）；（3）叶轮前口环（入口侧）及配合位置的泵体口环存在明显磨损；（4）泵体内未发现外来异物，叶轮吸入口叶片未见明显伤痕或裂纹。

2 低加疏水泵断轴原因分析比对3次断轴的主要特征，结合鱼骨图工具，并根据故障特点、设备原理等，列出原因因素（图3）。

2.1 系统流程（1）系统阀门内漏。

检查发现4ACO203VL存在内漏，但其为泵进口的常开阀门，内漏不影响系统和泵运行。

因此排除。

（2）入口滤网堵塞。

检查4ACO201FI滤网，发现清洁度良好。

因此排除。

（3）进出口管线布置。

经过现场对比核查，4ACO301/302PO管线布置基本一致，且4ACO301PO泵保持稳定运行。

因此排除。

2.2 装配精度（1）泵的配合间隙不合格。

经过检查泵装配数据，叶轮前、后口环配合间隙均在合格范围内。

因此排除。

（2）泵不对中。

经对中复查，圆周偏差和端面偏差及靠背轮间距均在要求范围内，泵对中无问题。

因此排除。

2.3 运行状态（1）泵反转。

通过对电机空载试验，电机转向正确。

（2）泵水力性能改变。

经核实4ACO302PO历史运行参数发现：该泵的出口流量较3ACO301/302PO、4ACO301PO呈现出更大的波动现象。

4ACO302PO出口流量波动幅度达40 m3/h，而其余泵的波动幅值约为15 m3/h。

在更大幅度的流量波动下运行，转子将承受更多变、更大频率的不稳定载荷，促使泵轴疲劳程度逐渐加剧。

根据上述分析，该因素导致设备故障的可能性高。

工艺与设备2018·02124Chenmical Intermediate当代化工研究离心泵泵轴发生断裂失效的原因分析＊王鹏 樊靖波（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司 陕西 718500）摘要：某离心泵在运转过程中，泵轴在叶轮螺母根部发生断裂失效，造成叶轮、泵体等主要部件损坏。

通过外观检查、材质成分分析、断面分析及应力分析对其断裂原因进行诊断和分析。

结果表明，因轴头钻有深度为16mm的M12内螺纹，加工轴头螺纹时设有一退刀槽，退刀槽相对螺纹加工过深，且在圆弧过度区有一明显的钝刀痕迹形成了锐利的缺口，造成应力集中，大大降低了其抗疲劳强度，当泵运转时内部产生的力作用在退刀槽上使其内部产生细小裂纹，而轴内部的P、S等元素使其晶界发生弱化，裂纹逐渐变大，当裂纹扩展到临界尺寸时，泵轴突然断裂。

关键词：离心泵；断轴；断面分析；应力分析中图分类号：T 文献标识码：ACause Analysis of Fracture Failure of Centrifugal Pump ShaftWang Peng, Fan Jingbo(Shaanxi Yanchang China Coal Yulin Energy Chemical CO., LTD., Shaanxi,718500)Abstract ：In the process of centrifugal pump running, the pump shaft fracture failure occurs in the impeller nut root, causing damage tothe impeller, pump body and other major components. The fracture causes were diagnosed and analyzed by visual inspection, material composition analysis, section analysis and stress analysis. The results show that because of the 16 mm deep M12 internal thread in shaft head drill, and a cutter withdrawing groove is arranged when machining shaft head thread,, and the cutter withdrawing groove is too deep relative to the thread, besides there is a clear blunt tool mark in the arc transition area to form a sharp gap, resulting in stress concentration, which greatly reduces the anti-fatigue strength. When the pump is running, the internal force acts on the relief groove to generate a small crack inside, while the elements such as p and s in the shaft weaken the grain boundary, and increases the crack gradually. When the crack expands to the critical dimension, the pump shaft suddenly breaks.Key words ：centrifugal pump ；broken shaft ；section analysis ；stress analysis轴在泵中的主要作用是将电动机的转矩传递给叶轮，它是传递机械能的主要部件，轴断裂会使泵的主要部件受到很大的伤害。

闭式泵轴断裂失效原因分析与对策闭式循环水泵泵轴材质3Cr13，属于中碳马氏体不锈钢。

闭式循环水泵在运行过程中，泵轴突然发生断裂，导致闭式循环水泵停运，影响了正常生产。

经过对断裂的泵轴进行了断口形貌检验、光谱检验、金相组织检验和机械性能检验，经过综合分析，最后得出结论，泵轴断裂属于疲劳断裂，产生疲劳断裂原因是泵轴材料存在沿晶分布的网状碳化物，分割了金属基体，对强度影响不大，但会使材料脆性增加，冲击韧性大幅降低。

标签：泵轴；断裂失效；疲劳断裂；网状碳化物1 概述某电厂闭式循环冷却水泵型号SX400-460，卧式离心式，流量2200m3/h，扬程45米，转速1450rpm。

闭式循环冷却水泵作用是将介质（除盐水）加压后，输送到各有关设备的热交换器，再返回闭式循环冷却水泵入口，形成闭式循环冷却水系统。

该系统的补水来自闭式循环冷却水膨胀水箱。

闭式循环水泵泵轴材质3Cr13，属于中碳马氏体不锈钢，因含碳较高，故具有较高的强度、硬度、耐磨性和淬透性，一般是在调质状态组织回火索氏体状态下使用。

泵轴在转动过程中受到扭转力、支撑力、弯曲力和推力等，受力情况比较复杂，同时轴系还会振动。

闭式循环水泵在运行过程中，泵轴突然发生断裂，导致闭式循环水泵停运，影响了正常生产。

2 断裂原因分析为了查清闭式循环水泵泵轴断裂原因，对断裂的泵轴进行了断口形貌检验、光谱检验、金相组织检验和机械性能检验，详细分析如下。

2.1 断口形貌检验泵轴断口附近没有明显塑性变形，泵轴断裂发生在键槽处，键槽出现破裂损坏，轴横断面上靠近键槽边缘处颜色较深（见图1），可观察到贝纹线形貌，该处为裂纹源区，在电子扫描显微镜下可见清晰的疲劳条纹形貌（见图2）。

由此可见，泵轴属于疲劳断裂，首先轴键槽处产生小裂纹，形成疲劳源，然后泵轴在转动中的交变载荷作用下，裂纹逐渐扩展，最后扩展至临界尺寸，不能承受交变载荷的作用，导致突然断裂，在瞬断区形成过载断裂形态。

2.2 光谱检验取泵轴光谱试样，在SPECTRO TEST光谱分析仪上进行化学成分试验分析，结果见表1，该轴化学成分含量与GB/T 1220-2007《不锈钢棒》中3Cr13的要求相符，说明泵轴材料化学成分正常。

泵轴断裂的失效分析作者：张彬湖来源：《科技视界》 2013年第22期张彬湖（广东凌霄泵业股份有限公司，广东阳春 529600）【摘要】本文通过水泵断轴的断口分析，先对泵轴和销的强度进行校核，并通过调整以增大安全系数；然后对断裂处的联轴器进行分析；最后针对失效原因提出解决失效问题的建议。

【关键词】泵轴；断裂；失效分析０问题背景客户购买的某型号离心泵在使用2-3个月后，泵轴在钻有销孔处方发生断裂。

此水泵所用电机的功率为3.0kW，转速2900r/min，泵轴与电机轴通过刚性联轴器联接传动，联接尺寸见图1d。

电机轴与联轴器通过Φ6的销联接。

泵轴和销的材料均为SUS304。

１断口形貌分析断口如图1a所示。

泵轴断口受力边各有一小块黑色的区域，这是微裂纹开始的地方。

泵轴断口光亮带处表明泵轴外表面微裂纹出现后，因交变循环应力的作用而使该处的裂纹反复研磨而形成光亮带，其余地方均为可见晶粒的新鲜断裂带。

根据材料力学对断口的分析，这是典型的疲劳断裂的断口。

此水泵是单方向旋转，泵轴只受单方向的扭矩，不存在交变循环的应力，是不会产生疲劳断裂的。

因此先对泵轴和销的强度进行校核，再对联轴器的联接进行分析。

２强度校核泵轴强度校核：根据设计手册扭矩计算公式，电机额定扭矩MC=9549P/n，式中，P——电机功率（kw） n——电机转速（r/min）。

因为 P=3.0 N=2900，所以MC=9549*3.0/2900=9.88N·m，传动轴最大扭矩MCmax=2.2*9.88=21.7N·m。

材料力学上圆轴扭转时剪应力计算公式τ=16MCmax/(π*d3)=64MPa，查设计手册，泵轴钻销孔处的有效应力集中系数Kγ=3.4,故泵轴最大切应力为τmax=τ* Kγ=217.6MPa。

查不锈钢手册，SUS304的抗拉强度为539MPa，一般剪切强度按抗拉强度的0.5-0.6倍计算，所以许用剪切应力为[τ]=539*0.5=269.5MPa, 计算泵轴钻销孔处的安全系数n=[τ]/τmax=269.5/217.6=1.24，强度略显不足，安全系数最好是1.5-2。

大型离心泵轴断裂原因分析摘要：在某工程运行生产过程中，离心泵轴发生了断裂事件。

通过外观检查、断口分析等手段对断裂原因进行诊断。

结果表明，离心泵轴材质为35CrMoV，基体组织为回火索氏体加少量粒状贝氏体，力学性能远优于设计参数。

究其断裂原因，主要是由于现场人员违规操作，导致低压进水端腔室G未被输送介质充满，使轴套等动静转子部件之间发生干摩擦，热量无法及时扩散，引起轴表面温度剧升而发生软化；当轴表面的抗剪强度低于轴表面所承受的最大剪应力时，首先就会在轴表面产生裂纹进而在剪应力的作用下发生扩展直至轴断裂。

关键词：大型离心泵；轴断裂原因；措施引言某大型离心泵在运行过程中，泵轴发生断裂，泵轴断面磨损严重，严重影响装置的正常生产。

为查明断裂原因，对断裂泵轴的各项性能指标进行全面检验和分析。

1.轴受力分析(1)由于叶轮前后盖板不对称产生的轴向力F轴。

(2)叶轮重力FG和叶轮外周压力分布不均引起的水力径向力F水组成的径向力F径。

假设水力径向力的方向与叶轮重力方向相同(实际上有一较小夹角,但这样计算偏于安全)。

(3)电机通过联轴器传递的扭矩Mn。

(4)齿轮联轴器由于安装误差及不均匀磨损引起的附加弯矩M′,其方向不定,故图1中未标。

图1 轴受力简图(5)叶轮、联轴器等部件不平衡重力GC引起的离心力FC,其方向是变化的,故图中未标。

(6)轴承支承力NA,NB及轴向力FA,FA与F轴大小相等,方向相反。

其中NA、NB、FA对轴的强度校核无作用,不作计算。

轴大多是从装叶轮的轴肩处断裂,选取此截面为计算截面来校核轴的强度。

此截面上有弯曲应力σw,拉应力σb及剪应力τ,其计算公式如下：计算断面处d=44.45mm则2.断口分析图2呈现了本次断裂泵轴断口及相关联部件外观形貌。

从图2(a)可以看出:轴的断口形貌主要是同心圆弧，且很平整。

外侧轴套断口同样存在同心圆弧，同时还有部分(约占1/4)断口为粗糙颗粒状形貌，这可能是由于轴套断裂后继续旋转，在对摩擦过程中发生脱落而形成的断口形貌。

多级离心泵泵轴断的原因
离心泵是一种常用的工业设备，广泛应用于各个领域。

然而，有时候我们会遇到一种情况，就是多级离心泵的泵轴会出现断裂的现象。

那么，为什么会发生这种情况呢？
泵轴断裂可能是由于泵轴的设计或制造问题引起的。

如果泵轴的材料选择不当，或者加工工艺不合理，导致泵轴的强度不足，就会出现断裂的情况。

此外，如果泵轴的直径设计过小，也会增加泵轴受力的集中程度，从而导致断裂。

泵轴断裂还可能与使用条件有关。

如果泵轴长时间处于高速旋转状态，且承受大负荷，就会增加泵轴的疲劳破坏风险。

此外，如果泵轴在工作过程中频繁受到冲击或振动，也会加速泵轴的疲劳断裂。

泵轴断裂还可能与液体介质的性质有关。

某些液体介质具有腐蚀性，会对泵轴表面产生腐蚀，从而降低泵轴的强度。

此外，一些介质中可能含有颗粒物质，当这些颗粒物质进入泵轴轴承处时，会增加泵轴的摩擦和磨损，进而导致断裂。

操作和维护不当也可能导致泵轴断裂。

如果在泵轴安装时未按照规定的方式进行固定，或者在操作过程中未按照要求进行维护和保养，就会给泵轴带来额外的负荷，从而导致断裂的发生。

多级离心泵泵轴断裂的原因是多方面的，涉及到泵轴的设计、制造、
使用条件、液体介质的性质以及操作和维护等多个因素。

为了避免泵轴断裂的发生，我们需要在设计、制造、安装和使用过程中，严格按照规范要求进行操作，并定期进行维护和检查，以保证泵轴的正常运行和使用寿命。

只有这样，才能确保离心泵的安全稳定运行，为各个行业的生产提供可靠的保障。

《装备维修技术》2021年第2期—67—泵轴断裂原因分析及预防赵 鹏（哈尔滨电气动力装备有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000）本文主要探讨的轴泵是某蒸馏装置减压塔顶的吸气泵，又被称为减顶泵，此泵在 运行22个月后，泵轴发生断裂，减顶泵的实际使用寿命明显低于设计寿命，因此对泵轴失效的原因进行分析，探究泵轴断裂的原因，进而制定有效地解决策略，此泵原材料为3Cr13马氏体不锈钢，经过燃烧锻造，对泵轴进行调质处理，转速可以达到每分钟3000转，此泵轴在运转过程中，需要承受轴承间的旋转交变的荷载性能，键槽的底部存在腐蚀的断裂坑。

1材质和性能检验1.1外观检查 由于受油品中腐蚀介质的腐蚀作用，在轴的断裂部位及其附近的外表面，形成了许多沿外表面环，向密集分布的大小与深度不等的蚀坑；在泵轴断裂部位处，键槽的根部成尖角。

1.2化学成分 泵轴的化学成分见表1，性能失效的轴泵化学成分符合国家规定的不锈钢成分标准。

1.3机械性能检验 对失效轴泵纵向切取样本，通过机械加工，制成光滑圆柱冲压样本，针对表2泵轴机械性能及标准值，失效轴泵在常温在，机械性能符合国家规定标准。

1.4金相检验1.4.1非金属夹杂质校验对失效泵轴非金属夹杂质进行校验，断口附近成分为铁的氧化物和铬的氧化物。

铁氧化物呈淡褐色，铬的氧化物呈暗灰色，形态为粗大的圆球状，校验的级别都大于5级，在相关数值的规定内，要求非金属夹杂质，二者校验的级别不能超过5.5，若检验结果显示非金属夹杂质在断口成聚集点状分布，泵轴的质量较差。

1.4.2晶粒度校验对泵轴中的晶粒度进行校验，校验结果显示，晶粒形态大小均匀，晶粒度的等级可达到7级，时效泵轴校验在室温下进行。

1.4.3显微组织校验通过显微镜组织校验，轴泵的整体材料均为马氏体不锈钢材料，其中含有少量的粒状碳化物而退火下的轴泵，在显微镜下，泵轴的结构组织为粒状的珠光体，组织结构周边为断续网状分布的碳化物，发生断裂是由于泵轴淬火加温时间过短，温度过低造成断口，粒状珠光体中的碳化物全部溶出，通过高温调质后，保留着退火后的碳化物，则证明显微镜组织检验不符合要求标准。

各种离心水泵断轴原因分析一、循环水泵断轴原因分析1、不正确的速度：根据叶轮惯性和皮带驱动器的（圆周）速度限制，存在大泵速度（例如，通常同意ANSI泵的大皮带速度为每分钟6,500英尺）。

此外，除了增加扭矩问题外，还应注意低速操作。

2、误用：忽略制造商指南将导致轴问题。

如果泵由发动机驱动，而不是电机或汽轮机，则许多泵轴的功率因数会降低，因为间歇性转矩与连续转矩。

如果泵不是直接驱动（通过联轴器），如皮带/滑轮或链条/链轮驱动，则轴可能会明显降低。

许多自吸式垃圾泵和渣浆泵设计为皮带驱动，因此几乎没有问题。

3、振动：除了未对准和不平衡以外，其他问题引起的振动（例如气蚀，通过的叶片频率，临界速度和谐波）也会对轴造成应力。

4、远离BEP工作：偏离泵BEP的允许区域运行可能是导致轴故障的常见原因。

远离BEP工作会产生不平衡的径向力。

5、变速：扭矩和速度成反比。

随着泵的减速，轴扭矩增加。

6、轴弯曲：轴弯曲问题遵循与上述轴偏转相同的逻辑。

从具有高标准/规格的轴直线度的制造商处购买泵和备用轴。

尽职调查是审慎的。

7、流体特性：通常，与流体特性有关的问题涉及设计用于一种（较低）粘度但承受较高粘度的流体的泵。

8、叶轮或转子不平衡：叶轮如果不平衡，泵在运行时会产生“轴窜动”。

其影响与轴弯曲和/或偏斜的结果相同，即使停止泵并检查泵轴时，泵轴仍会笔直。

9、不对中：泵和驱动器之间的不对中，即使是轻微的不对中也会导致弯矩。

通常这个问题表现为在轴断裂前轴承失效。

10、装配不正确：另一个原因是叶轮和联轴器安装不正确（装配和间隙不正确，无论过紧或过松）。

不正确的配合可能导致磨损。

轻微磨损导致疲劳破坏。

未正确安装的键和/或键槽也会导致该问题。

二、高压水泵断轴可能原因高压水泵的叶轮是按顺序热装在轴上，所有叶轮都用卡环轴向逐级定位。

这样不会出现累计加工误差，可以保证每个叶轮与导叶都能够良好对中，同时热装也提高了高压水泵转子的刚性，使泵工作平稳可靠，是目前很多重要的大机组转子普遍采用的种装配方式。