消防泵軸承箱傳熱計算及控溫措施

為找到消防泵軸承箱發熱溫度不一的原因，通培林過對軸承箱體傳熱的共軛熱傳遞（CHT）數值計算，得出容積損失是影響泵軸承箱體發熱程度的主要因素，從而對泵的結構尺寸進行了改進。

在大型消防泵運行過程中軸承箱常常發熱，溫度可達70oC以上。溫度過高將影響潤滑劑的性能。試驗表明即使同一批產品，箱體最高溫度也有高有低，通過更換軸承種類、調整向心推力軸承安裝間隙也不能控制溫度。因此需要找到溫度不確定的根本原因，並且有效加以控制。通過軸承箱傳熱共軛熱傳遞 （CHT：conjugate heat transfer）數值計算找到了導致溫度過高的主要原因。共軛熱傳遞問題可以分成兩個計算區域，充滿流體的區域和固體區域。能量流動通過擴散過程在兩個區域間傳遞。在離散計算方法方面，有限元法（FEM）非常適用於純粹的固體傳熱問題，在涉及流體的共軛熱傳遞問題中基於有限元的有限體積法（FVM）更為有效。陶瓷軸承本文采用有限體積法。

1、傳熱計算結果分析
圖1是計算網格模型，忽略箱體內潤滑油對傳熱的影響以及空氣密度差導致傳熱的影響，該問題是軸對稱問題，因此可以計算一個扇形區域，a、b是軸承安裝位置，線框內為水，其余為箱體與軸，箱體、軸與空氣接觸部分為空氣對流傳熱邊界。圖2是計算結果，暖色為高溫，冷色為低溫。雖然計算機的計算分析能力很強，但實際工程問題有時很復雜，有關的計算參數有一定的近似性。這對計算精度有影響，在計算時應對這點有充分的認識。在分析計算結果時，要注意到邊界條件的不確定性所產生的影響。軸承箱傳熱計算中，水對流換熱是水泵的容積損失產生的強迫對流換熱，它的傳熱系數與水泵的容積損失相關聯，應該可以由設計控制。但制造加工時的尺寸偏差導致了容積損失的不確定性，也就導致了水對流傳熱系數的不確定性。計算表明傳熱系數的變化範圍很大，對於比轉速ns=76的消防泵，當容積效率在90%到98%時，與其流量相等價的傳熱系數通常在390W/㎡·oC~·1240W/㎡·℃範圍內變化。空氣對流換熱是自然對流換熱，塑膠軸承它的傳熱系數與水泵所處的環境相關，因此也有不確定性。考慮消防泵通常安裝在室內，空氣流動的速度變化不會很大，因此傳熱系數的變化不會很大。如果風速在0m/s~ 6。4/s範圍內變化，按照經驗公式，空氣平均傳熱系數在5 W/㎡。oC到25 W/㎡·℃的範圍內變化。

水對流傳熱系數遠比空氣對流傳熱系數大，它是影響傳熱的主導因素，同時強迫對流換熱可以由設計者控制。因此如圖3所示以水對流傳熱系數、平均空氣對流傳熱系數這兩個參數的變化來觀察它們對計算結果的影響。圖3所示溫度為軸承箱體的最高溫度，此點通常位於遠離水泵葉輪的軸承附近。單個軸承發熱功率為1000W，環境溫度為20oC。可以看出，由於水對流傳熱系數的變化範圍比平均空氣對流傳熱系數的變化範圍大得多，因此水對流更能影響軸承箱的最高溫度。

2、有效控溫措施
為了控制溫度可以適當降低容積效率，如果最高溫度不大於70oC，則水對流傳熱系數應不小於500 w/㎡·℃，並以此為依據計算水泵容積效率及相應零件尺寸。

國家政策大力扶持軸承行業

國內的軸承行業最近幾年得到了高速發展，不管是整體塑膠軸承數量還是生產規模都有所擴大。在2000家的軸承企業當中，半數屬於大型企業，光是銷售收入每年可以超過500萬元。但是，2014年以後五金軸承行業風光不再，發展比較緩慢。

隨著市場的發展，用戶對軸承產品的精度、性能、種類等的要求越來越高，市場對高檔軸承軸承的需求陶瓷軸承不斷增長。為了滿足市場需求，軸承行業應該大力提高軸承產品水平與質量。當前軸承產品水平與質量想要提高，需要注重鋼材質量的提高，做好潤滑、清洗、磨料磨具等相關技術的研發。

軸承行業作為重點發展的一種基礎性產業，發展速度雖然不快但是已經具備一培林定的生產能力。國家政策針對軸承行業的發展現狀也進行了一定的扶持，軸承行業經濟規模在漸漸提升。

軸承產業迎來華麗轉身

煙店鎮黨委、政府圍繞軸承產業結構調陶瓷軸承整及優化升級，加大扶持引導力度，悄然實現產業從數量型向質量型、規模型向效益型、生產型向創新型的華麗轉身，全力打造中國軸承產業發展的中心。

加快淘汰落後產能步伐。為切實提升廣大軸承企業的生產制造水平，該鎮積極引導企業不斷加大投入，加快淘汰落後產能，積極引進國內外先進設備和生產工藝，軸承產業的裝備水平大幅提高。目前，全鎮軸承企業中數控加工設備的比重達到50%以上，擁有國內先進水平的數控機床100多台套。宇捷兩條行業一流的熱回收型連續溫熱處理線以及托輥式網帶爐，被中軸協技術委員會確定為“軸承熱處理新技術試驗研究中心”。

科技創新主體地位凸顯。該鎮積極引導軸承企業加大科技研發力度，提高產品質量，軸承促進企業持續健康發展。目前，全鎮軸承企業擁塑膠軸承有專利14項、國家級熱處理新技術實驗研究中心1個、省級軸承檢測站1個。2家企業參與國家標准制定，部分企業產品達到國家P5、P6級水平。煙店軸承產業已被納入2011年新編制的中國軸承行業“十二五”規劃，並有6項投資列入全國軸承科研項目。宇捷軸承通過TUV南德意志集團的ISO—9001認證，產品成功進入歐洲市場，並成功參與了兩個軸承型號的國家標准制定。博特軸承研制生產的多功能變速箱薄壁特種軸承等6個產品通過省級科技成果鑒定，項目水平達到國際先進水平。

品牌建設提升競爭實力。該鎮從加大扶持力度和提升服務效能入手，全力推動軸承企業增強品牌意識，注重品牌打造，提升企業素質和核心競爭力。目前，該鎮擁有山東省著名商標2個，山東省名牌產品1個。博特自主品牌“BO培林T”薄壁軸承產品除被評為山東名牌外，還被評為山東著名商標，現不僅成功配套於徐工集團等國內大型企業，還憑借良好品質出口到德國等歐美國家，並在德國和印度設立了海外分銷機構。同時該連年被山東省軸承協會授予“山東省軸承同類產品第一”的稱號。

軸承制造行業市場分析 市場發展走向高端化

軸承是裝備制造業中重要的、關鍵的基礎零部件，直軸承接決定著重大裝備和主機產品的性能、質量和可靠性，被譽為裝備制造的“心髒”部件。

雖然近幾年我國軸承發展不斷進步，但是與世界軸承工業強國相比，我國軸承還存在一定差距。主要表現就是高技術、高精度、高附加值的產品比例低，產品的穩定性需要進一步提高與改進。受去年全球經濟形勢的陶瓷軸承影響，對我國軸承制造行業產生一定影響，軸承訂單大幅度減少，同比前幾年訂單降低了一般左右，使原來就產能過剩的市場形成更加激烈的競爭，威脅到大部分企業的生存。

據前瞻產業研究院發布的《2015-2020年中國軸承制造行業產銷需求預測與轉型升級分析報告》數據顯示，2005-2008年，全球軸承行業市場規模持續增長。2009年，受全球金融危機影響，全球軸承行業市場規模下降12。5%至568億美元。到2013年，全球軸承行業市場規模為620億美元。

據前瞻產業研究院發布的《2015-2020年中國軸承制造行業產銷需求預測與轉型升級分析報告》數據顯示，2005-2008年，全球軸承行業市場規模持續增長。2009年，受全球金融危機影響，全球軸承行業市場規模下降12。5%至568億美元。到2013年，全球軸承行業市場規模為620億美元。

隨著政策支持力度的加大，相信我國塑膠軸承軸承產業將迎來發展的春天，必將加快高端軸承的國產化進程，為我國重大裝備制造的完全國產化提供堅實的基礎。

作為軸承培林制造行業中的龍頭企業，《機械基礎件、基礎制造工藝和基礎材料產業“十二五”發展規劃》的出台除了為軸研科技(002046，股吧)帶來了前所未有的發展機遇，也帶來了巨大的挑戰。機遇是能夠得到更多的市場和政策支持，挑戰是肩負著我國高端裝備國產化的重要使命。

國內正在積極推動高端裝備制造業的發展，對高技術、高精度的高端軸承需求將進一步提升，這就要求國內生產企業加不斷提升技術水平， 加快產業轉型升級，縮小與進口高端軸承的質量差距，實現高端軸承市場的國產化。

近年來汽車等耐用品的生產不太景氣，以致嚴重影響到軸承的需求。然而，在未來幾年裡，發達市場的耐用品和汽車生產將有可能增加。因此，發達市場的增長將作為增長型市場特別是中國市場的終端部門強勁增長的進一步補充。