CN112064019B - 一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺，涉及轴承处理技术领域，具体工艺如下：1）采用硅烷偶联剂纳米氧化铝进行预处理；2）将制得的浆料涂覆在轴承表面，经过高温处理得到预处理轴承；3）配制前驱体溶液；4）将前驱体溶液喷涂在预处理轴承表面，经过热处理后自然冷却至室温，多次重复上述操作即可完成对轴承的加工处理。本发明提供的轴承处理工艺，通过降低轴承表面的受力情况，使得化工泵系统的振动烈度得到降低，从而可以有效的改善化工泵的振动现象，有助于提升化工泵运行的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于轴承处理技术领域，具体涉及一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺。
背景技术
随着经济的发展，自吸式离心化工泵在工程中得到越来越广泛的应用，目前，我国国内的自吸式离心化工泵主要由国内的生产厂家生产和制造，少部分的产品由国外进口，市场前景十分广阔。自吸式离心化工泵因其安装简单、占地面积小、维护方便、噪音小等优点，在工程中广泛用于市政工程、工厂、商业、医院、宾馆、住宅区等的污水排放。在化工泵的长期运行过程中，会出现振动现象，随着振动烈度的增大，使得上下轴承经常发热、损坏，甚至会造成泵轴与轴承连接部位磨损，从而导致化工泵运行不稳定，因此需要对其进行减振治理。
在现有技术中，对化工泵的减振治理主要采用以下两个步骤进行改造：1、采取在化工泵出口钢管焊接“加强筋”的方法，沿着化工泵的出口方向，在化工泵的出口渐扩管与出口阀门之间的连接钢管两端法兰，采用钢板进行焊接，增加钢管的刚度，减少变形量，抵抗化工泵的位移，从而降低化工泵系统的振动烈度；2、对化工泵的传动系统进行改造，通过把化工泵与传动轴之间的刚性连接改为弹性连接，使得传动轴的振动可以通过弹性连接得到补偿，不会直接传递到化工泵，从而实现化工泵振动烈度的降低。但是上述改造方式不仅改造工艺复杂，而且在实际应用中，效果一般，不是很理想。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺，具体工艺方法如下：
1）按重量份数计，称取0.1-0.3份硅烷偶联剂加入到4-7份去离子水中，并用冰醋酸调节pH至3-4，搅拌至硅烷偶联剂充分水解，得到硅烷偶联剂水解液，称取5-8份纳米氧化铝加入到180-200份质量比为1:1的乙醇/水混合液中，200-300W超声分散20-30min，得到氧化铝分散液，然后加入到硅烷偶联剂水解液中，在80-90℃下恒温加热回流40-60min，反应完成后离心分离，用无水乙醇洗涤3-4次，在70-80℃下烘干20-25h，得到预处理纳米氧化铝；本发明中，采用硅烷偶联剂对纳米氧化铝进行改性处理，使得纳米氧化铝表面有机化，提高了纳米氧化铝在涂层中的填充性，从而防止团聚体的产生，能够使纳米氧化铝均匀分布于涂层中；
2）将质量百分比为40-60%氧化铝、20-40%硅酸锆、20-30%氧化锆混匀，得到粒度为1-10um的混合物料，然后按照质量比为10-15:3-6:0.2-0.5:2-3:4-5，将混合物料与水、固化剂、磷酸盐粘结剂以及陶瓷纤维粉末混合均匀并进行球磨，得到浆料，然后将化工泵轴承清洗干净后烘干，将浆料涂覆在轴承表面，厚度为0.3-0.5mm，在室温下自然晾干1-2h，然后放入恒温炉中，以4-6℃/min的升温速率升温至200-230℃，保温1-2h后，继续升温至800-850℃，保温1-2h，然后停止加热，随炉冷却后取出，得到预处理轴承；本发明中，通过在金属基陶瓷涂层中引入陶瓷纤维，可以起到增韧的效果，使得陶瓷涂层对外力作用下的冲击能量具有很好的吸收性能，从而可以降低外力作用对轴承造成的冲击载荷，从而降低了轴承表面的受力情况，使得化工泵系统的振动裂度得到降低；形成的陶瓷涂层表面较为粗糙，有助于提高后续工艺中前驱体溶液高温处理后形成的涂覆层在基体表面的附着力；
3）按照质量体积比为1:20-30g/ml，将称取的聚甲基丙烯酸甲酯加入到N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，在55-65℃水浴中以300-500r/min搅拌10-15h，待完全溶解后，按照聚丙烯腈与聚甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为10-20:1，加入聚丙烯腈粉末，继续搅拌20-25h，使得聚丙烯腈完全溶解，得到混合液，然后加入混合液质量2-3%的纳米二氧化钛以及混合液质量8-10%的纳米蒙脱土，300-400W超声处理30-50min，得到前驱体溶液；本发明中，添加的聚甲基丙烯酸甲酯在高温作用下发生热解移除，从而使得聚丙烯腈碳化后形成的碳纤维为多孔结构，有助于纳米二氧化钛的负载；添加的纳米二氧化钛在混合液具有很好的分散性，使得纳米二氧化钛可以均匀分散并且负载的多孔碳纤维中呈均匀分布，从而使得纳米二氧化钛在传递作用力时能够更加有效，可以避免形成作用力集中点，从而可以防止涂层出现裂纹，有助于提高涂层的致密性；添加的纳米蒙脱土为层状结构，纳米蒙脱土相互之间会发生交叉重叠，形成插层，能够有效的抵抗外力作用，从而降低了轴承表面的受力情况，使得化工泵系统的振动裂度得到降低；
4）将前驱体溶液均匀喷涂在预处理轴承表面，然后在空气氛围下，以4-7℃/min的升温速率升温至250-280℃，恒温处理2-3h，然后在氮气氛围下继续升温至600-650℃，恒温处理2-3h，待处理结束后，自然冷却至室温，然后重复上述操作，使得轴承表面的涂层厚度达到1-3mm，即可完成对轴承的加工处理；本发明中，通过对轴承表面的涂层进行碳化处理，聚丙烯腈经高温碳化形成多孔碳纤维，形成的多孔碳纤维可以将纳米蒙脱土之间形成的插层连接成整体，并且多孔碳纤维在插层中的相互穿插可以对插层结构起到支撑作用，可以避免插层结构的塌陷，有助于提高插层结构的稳定性。
进一步，所述固化剂为纳米氧化镁、纳米氧化铜、纳米氧化锌中至少一种。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明提供的轴承处理工艺，通过在轴承表面形成含有陶瓷纤维的金属基陶瓷涂层，该涂层对外力作用下的冲击能量具有很好的吸收性能，可以降低外力作用对轴承造成的冲击载荷，从而降低了轴承表面的受力情况，以及在陶瓷涂层的表面形成含有纳米蒙脱土的涂覆层，纳米蒙脱土相互之间会发生交叉重叠，形成插层，能够有效的抵抗外力作用，从而降低了轴承表面的受力情况；本发明通过降低轴承表面的受力情况，使得化工泵系统的振动烈度得到降低，从而可以有效的改善化工泵的振动现象。
具体实施方式
下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺，具体工艺方法如下：
1）按重量份数计，称取0.1份硅烷偶联剂加入到4份去离子水中，并用冰醋酸调节pH至3，搅拌至硅烷偶联剂充分水解，得到硅烷偶联剂水解液，称取5份纳米氧化铝加入到180份质量比为1:1的乙醇/水混合液中，200W超声分散20min，得到氧化铝分散液，然后加入到硅烷偶联剂水解液中，在80℃下恒温加热回流40min，反应完成后离心分离，用无水乙醇洗涤3次，在70℃下烘干20h，得到预处理纳米氧化铝；
2）将质量百分比为50%氧化铝、20%硅酸锆、30%氧化锆混匀，得到粒度为1um的混合物料，然后按照质量比为10:3:0.2:2:4，将混合物料与水、纳米氧化镁、磷酸盐粘结剂以及陶瓷纤维粉末（直径2-4um，长度30-50um）混合均匀并进行球磨，得到浆料，然后将化工泵轴承清洗干净后烘干，将浆料涂覆在轴承表面，厚度为0.3mm，在室温下自然晾干1h，然后放入恒温炉中，以4℃/min的升温速率升温至200℃，保温1h后，继续升温至800℃，保温1h，然后停止加热，随炉冷却后取出，得到预处理轴承；
3）按照质量体积比为1:20g/ml，将称取的聚甲基丙烯酸甲酯加入到N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，在55℃水浴中以300r/min搅拌10h，待完全溶解后，按照聚丙烯腈与聚甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为10:1，加入聚丙烯腈粉末，继续搅拌20h，使得聚丙烯腈完全溶解，得到混合液，然后加入混合液质量2%的纳米二氧化钛以及混合液质量8%的纳米蒙脱土，300W超声处理30min，得到前驱体溶液；
4）将前驱体溶液均匀喷涂在预处理轴承表面，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升温至250℃，恒温处理2h，然后在氮气氛围下继续升温至600℃，恒温处理2h，待处理结束后，自然冷却至室温，然后重复上述操作，使得轴承表面的涂层厚度达到1mm，即可完成对轴承的加工处理。
实施例1中选用的化工泵为国产立式水泵28SLA-10，采用提供的技术工艺对水泵的轴承进行处理，然后依据《泵的振动测量与评价标准》，标准号为JB/T8097-1999对处理前后的水泵振速进行测量，结果发现，水泵的振动由处理前的振速4.3cm/s降低至1.16cm/s。
对照组1：选用国产立式水泵28SLA-10，在水泵出口渐扩管与出水阀门之间的连接钢管两端法兰，用8条厚度为32mm，宽度为100mm的钢板进行焊接，并且把水泵与传动轴之间的刚性连接改为弹性连接，使用GB4323-84弹性套柱销联轴器，即可完成对水泵的改造，然后依据《泵的振动测量与评价标准》，标准号为JB/T8097-1999对改造前后的水泵振速进行测量，结果发现，水泵的振动由改造前的振速4.3cm/s降低至1.48cm/s。
实施例2
一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺，具体工艺方法如下：
1）按重量份数计，称取0.2份硅烷偶联剂加入到5份去离子水中，并用冰醋酸调节pH至3.5，搅拌至硅烷偶联剂充分水解，得到硅烷偶联剂水解液，称取7份纳米氧化铝加入到190份质量比为1:1的乙醇/水混合液中，250W超声分散25min，得到氧化铝分散液，然后加入到硅烷偶联剂水解液中，在85℃下恒温加热回流50min，反应完成后离心分离，用无水乙醇洗涤3次，在75℃下烘干23h，得到预处理纳米氧化铝；
2）将质量百分比为60%氧化铝、20%硅酸锆、20%氧化锆混匀，得到粒度为5um的混合物料，然后按照质量比为13:4:0.3:2.5:4.5，将混合物料与水、固化剂、磷酸盐粘结剂以及陶瓷纤维粉末（直径2-4um，长度30-50um）混合均匀并进行球磨，得到浆料，然后将化工泵轴承清洗干净后烘干，将浆料涂覆在轴承表面，厚度为0.4mm，在室温下自然晾干1.5h，然后放入恒温炉中，以5℃/min的升温速率升温至220℃，保温1.5h后，继续升温至830℃，保温1.5h，然后停止加热，随炉冷却后取出，得到预处理轴承；
3）按照质量体积比为1:25g/ml，将称取的聚甲基丙烯酸甲酯加入到N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，在60℃水浴中以400r/min搅拌13h，待完全溶解后，按照聚丙烯腈与聚甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为15:1，加入聚丙烯腈粉末，继续搅拌23h，使得聚丙烯腈完全溶解，得到混合液，然后加入混合液质量2.5%的纳米二氧化钛以及混合液质量9%的纳米蒙脱土，350W超声处理40min，得到前驱体溶液；
4）将前驱体溶液均匀喷涂在预处理轴承表面，然后在空气氛围下，以6℃/min的升温速率升温至270℃，恒温处理2.5h，然后在氮气氛围下继续升温至630℃，恒温处理2.5h，待处理结束后，自然冷却至室温，然后重复上述操作，使得轴承表面的涂层厚度达到2mm，即可完成对轴承的加工处理。
实施例2中选用的化工泵为国产立式水泵28SLA-10，采用提供的技术工艺对水泵的轴承进行处理，然后依据《泵的振动测量与评价标准》，标准号为JB/T8097-1999对处理前后的水泵振速进行测量，结果发现，水泵的振动由处理前的振速4.3cm/s降低至1.21cm/s。
对照组2：选用国产立式水泵28SLA-10，在水泵出口渐扩管与出水阀门之间的连接钢管两端法兰，用8条厚度为32mm，宽度为100mm的钢板进行焊接，并且把水泵与传动轴之间的刚性连接改为弹性连接，使用GB4323-84弹性套柱销联轴器，即可完成对水泵的改造，然后依据《泵的振动测量与评价标准》，标准号为JB/T8097-1999对改造前后的水泵振速进行测量，结果发现，水泵的振动由改造前的振速4.3cm/s降低至1.48cm/s。
实施例3
一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺，具体工艺方法如下：
1）按重量份数计，称取0.3份硅烷偶联剂加入到7份去离子水中，并用冰醋酸调节pH至4，搅拌至硅烷偶联剂充分水解，得到硅烷偶联剂水解液，称取8份纳米氧化铝加入到200份质量比为1:1的乙醇/水混合液中，300W超声分散30min，得到氧化铝分散液，然后加入到硅烷偶联剂水解液中，在90℃下恒温加热回流60min，反应完成后离心分离，用无水乙醇洗涤4次，在80℃下烘干25h，得到预处理纳米氧化铝；
2）将质量百分比为40%氧化铝、40%硅酸锆、20%氧化锆混匀，得到粒度为10um的混合物料，然后按照质量比为15:6:0.5:3:5，将混合物料与水、固化剂、磷酸盐粘结剂以及陶瓷纤维粉末（直径2-4um，长度30-50um）混合均匀并进行球磨，得到浆料，然后将化工泵轴承清洗干净后烘干，将浆料涂覆在轴承表面，厚度为0.5mm，在室温下自然晾干2h，然后放入恒温炉中，以6℃/min的升温速率升温至230℃，保温2h后，继续升温至850℃，保温2h，然后停止加热，随炉冷却后取出，得到预处理轴承；
3）按照质量体积比为1:30g/ml，将称取的聚甲基丙烯酸甲酯加入到N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，在65℃水浴中以500r/min搅拌15h，待完全溶解后，按照聚丙烯腈与聚甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为20:1，加入聚丙烯腈粉末，继续搅拌25h，使得聚丙烯腈完全溶解，得到混合液，然后加入混合液质量3%的纳米二氧化钛以及混合液质量10%的纳米蒙脱土，400W超声处理50min，得到前驱体溶液；
4）将前驱体溶液均匀喷涂在预处理轴承表面，然后在空气氛围下，以7℃/min的升温速率升温至280℃，恒温处理3h，然后在氮气氛围下继续升温至650℃，恒温处理3h，待处理结束后，自然冷却至室温，然后重复上述操作，使得轴承表面的涂层厚度达到3mm，即可完成对轴承的加工处理。
实施例3中选用的化工泵为国产立式水泵28SLA-10，采用提供的技术工艺对水泵的轴承进行处理，然后依据《泵的振动测量与评价标准》，标准号为JB/T8097-1999对处理前后的水泵振速进行测量，结果发现，水泵的振动由处理前的振速4.3cm/s降低至1.19cm/s。
对照组3：选用国产立式水泵28SLA-10，在水泵出口渐扩管与出水阀门之间的连接钢管两端法兰，用8条厚度为32mm，宽度为100mm的钢板进行焊接，并且把水泵与传动轴之间的刚性连接改为弹性连接，使用GB4323-84弹性套柱销联轴器，即可完成对水泵的改造，然后依据《泵的振动测量与评价标准》，标准号为JB/T8097-1999对改造前后的水泵振速进行测量，结果发现，水泵的振动由改造前的振速4.3cm/s降低至1.48cm/s。
对比例1
一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺，具体工艺方法如下：
1）按重量份数计，称取0.1份硅烷偶联剂加入到4份去离子水中，并用冰醋酸调节pH至3，搅拌至硅烷偶联剂充分水解，得到硅烷偶联剂水解液，称取5份纳米氧化铝加入到180份质量比为1:1的乙醇/水混合液中，200W超声分散20min，得到氧化铝分散液，然后加入到硅烷偶联剂水解液中，在80℃下恒温加热回流40min，反应完成后离心分离，用无水乙醇洗涤3次，在70℃下烘干20h，得到预处理纳米氧化铝；
2）将质量百分比为50%氧化铝、20%硅酸锆、30%氧化锆混匀，得到粒度为1um的混合物料，然后按照质量比为10:3:0.2:2:4，将混合物料与水、固化剂、磷酸盐粘结剂以及陶瓷纤维粉末混合均匀并进行球磨，得到浆料，然后将化工泵轴承清洗干净后烘干，将浆料涂覆在轴承表面，厚度为0.3mm，在室温下自然晾干1h，然后放入恒温炉中，以4℃/min的升温速率升温至200℃，保温1h后，继续升温至800℃，保温1h，然后停止加热，随炉冷却后取出，即可完成对轴承的加工处理。
对比例1中选用的化工泵为国产立式水泵28SLA-10，采用提供的技术工艺对水泵的轴承进行处理，然后依据《泵的振动测量与评价标准》，标准号为JB/T8097-1999对处理前后的水泵振速进行测量，结果发现，水泵的振动由处理前的振速4.3cm/s降低至3.12cm/s。
对比例2
一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺，具体工艺方法如下：
1）按照质量体积比为1:20g/ml，将称取的聚甲基丙烯酸甲酯加入到N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，在55℃水浴中以300r/min搅拌10h，待完全溶解后，按照聚丙烯腈与聚甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为10:1，加入聚丙烯腈粉末，继续搅拌20h，使得聚丙烯腈完全溶解，得到混合液，然后加入混合液质量2%的纳米二氧化钛以及混合液质量8%的纳米蒙脱土，300W超声处理30min，得到前驱体溶液；
2）将化工泵轴承清洗干净后烘干，然后将前驱体溶液均匀喷涂在轴承表面，在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升温至250℃，恒温处理2h，然后在氮气氛围下继续升温至600℃，恒温处理2h，待处理结束后，自然冷却至室温，然后重复上述操作，使得轴承表面的涂层厚度达到1mm，即可完成对轴承的加工处理。
对比例2中选用的化工泵为国产立式水泵28SLA-10，采用提供的技术工艺对水泵的轴承进行处理，然后依据《泵的振动测量与评价标准》，标准号为JB/T8097-1999对处理前后的水泵振速进行测量，结果发现，水泵的振动由处理前的振速4.3cm/s降低至2.31cm/s。
通过上述试验可知，本发明提供的化工泵轴承处理工艺，可以有效的降低化工泵系统的振动烈度，从而可以改善化工泵的振动现象，有助于提升化工泵运行的稳定性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺，其特征在于，具体工艺方法如下：
1）称取适量的硅烷偶联剂加入到去离子水中，并用冰醋酸调节pH至3-4，搅拌至硅烷偶联剂充分水解，得到硅烷偶联剂水解液，称取适量的纳米氧化铝加入到乙醇/水混合液中，超声分散20-30min，得到氧化铝分散液，然后加入到硅烷偶联剂水解液中，在80-90℃下恒温加热回流40-60min，反应完成后离心分离，用无水乙醇洗涤3-4次，烘干后得到预处理纳米氧化铝；
2）将一定质量比的氧化铝、硅酸锆、氧化锆混匀，得到混合物料，然后将混合物料与水、固化剂、磷酸盐粘结剂以及陶瓷纤维粉末混合均匀并进行球磨，得到浆料，然后将化工泵轴承清洗干净后烘干，将浆料涂覆在轴承表面，厚度为0.3-0.5mm，在室温下自然晾干1-2h，然后放入恒温炉中，升温至200-230℃，保温1-2h后，继续升温至800-850℃，保温1-2h，然后停止加热，随炉冷却后取出，得到预处理轴承；所述混合物料中各组分的质量百分比为，氧化铝40-60%，硅酸锆20-40%，氧化锆20-30%；所述混合物料与水、固化剂、磷酸盐粘结剂以及陶瓷纤维粉末的质量比为10-15:3-6:0.2-0.5:2-3:4-5；
3）称取一定量的聚甲基丙烯酸甲酯加入到N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，在水浴中搅拌10-15h，待完全溶解后加入一定量的聚丙烯腈粉末，继续搅拌20-25h，使得聚丙烯腈完全溶解，得到混合液，然后加入适量的纳米二氧化钛以及纳米蒙脱土，超声处理30-50min，得到前驱体溶液；所述聚甲基丙烯酸甲酯与N，N-二甲基甲酰胺溶剂的质量体积比为1:20-30g/ml；所述聚丙烯腈与聚甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为10-20:1；所述纳米二氧化钛的添加量为混合液质量的2-3%；所述纳米蒙脱土的添加量为混合液质量的8-10%；
4）将前驱体溶液均匀喷涂在预处理轴承表面，然后在空气氛围下升温至250-280℃，恒温处理2-3h，然后在氮气氛围下升温至600-650℃，恒温处理2-3h，待处理结束后，自然冷却至室温，然后重复上述操作，使得轴承表面的涂层厚度达到1-3mm，即可完成对轴承的加工处理。
2.如权利要求1所述的一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺，其特征在于，工艺步骤1）中，按重量份数计，硅烷偶联剂0.1-0.3份，去离子水4-7份，纳米氧化铝5-8份，乙醇/水混合液180-200份；所述乙醇/水混合液中，乙醇和水的质量比为1:1。
3.如权利要求1所述的一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺，其特征在于，工艺步骤1）中，所述超声分散的功率为200-300W；所述烘干的温度为70-80℃，烘干时间20-25h。
4.如权利要求1所述的一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺，其特征在于，工艺步骤2）中，升温处理时，升温速率均为4-6℃/min；所述固化剂为纳米氧化镁、纳米氧化铜、纳米氧化锌中至少一种；所述混合物料的粒度为1-10um。
5.如权利要求1所述的一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺，其特征在于，工艺步骤3）中，所述水浴温度为55-65℃；所述搅拌转速为300-500r/min；所述超声处理的功率为300-400W。
6.如权利要求1所述的一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺，其特征在于，工艺步骤4）中，升温处理时，升温速率均为4-7℃/min。
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| CN202010853012.4A Active CN112064019B (zh) | 2020-08-22 | 2020-08-22 | 一种降低化工泵振动烈度的轴承改进工艺 |
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Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| CN1740290A (zh) * | 2005-09-06 | 2006-03-01 | 南京中盟科技新材料有限公司 | 一种减振降噪自修复纳米润滑材料及其制备方法 |
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| JP2019214671A (ja) * | 2018-06-13 | 2019-12-19 | スターライト工業株式会社 | 振動減衰性樹脂組成物および振動減衰性樹脂組成物の塗工方法 |
-
2020
- 2020-08-22 CN CN202010853012.4A patent/CN112064019B/zh active Active
Patent Citations (7)
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