高速攪拌軸導(dǎo)向套使用中存在的問題及其處理

王香芬

（青海三四一九干燥設(shè)備有限公司)

高速攪拌軸導(dǎo)向套使用中存在的問題及其處理

王香芬*

（青海三四一九干燥設(shè)備有限公司)

介紹了高速攪拌設(shè)備在運(yùn)行過程中存在的維護(hù)量大、軸承損壞率高、軸撓曲等問題。為了解決該設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)檢測(cè)分析，對(duì)導(dǎo)向套進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，從而解決了攪拌軸存在的問題，降低了該設(shè)備的維修成本。

高速攪拌攪拌軸導(dǎo)向套發(fā)熱冷卻

0 前言

噴霧干燥設(shè)備的附屬設(shè)備高速攪拌機(jī)，是用來(lái)“分散”料液的，它能將料液迅速分散并均勻混合。高速攪拌機(jī)的核心部件是攪拌軸，它具有有級(jí)調(diào)速功能。高速攪拌葉輪圓周速度可達(dá)到15～25 m/s，所以對(duì)軸、軸承的損傷是相當(dāng)大的，甚至還會(huì)降低電機(jī)的使用壽命。高速攪拌軸的導(dǎo)向套過熱，對(duì)熱敏性較高的物料有破壞作用，對(duì)軸、軸承的損傷也比較嚴(yán)重。

通過對(duì)高速攪拌軸導(dǎo)向套的冷卻設(shè)計(jì)，解決了由于導(dǎo)向套發(fā)熱而引起的設(shè)備不穩(wěn)定等一系列問題，從而降低了設(shè)備的維修成本，大大提高了設(shè)備的使用壽命。

1 高速攪拌軸導(dǎo)向套發(fā)熱問題分析

1.1 高速攪拌軸結(jié)構(gòu)

未解決發(fā)熱問題前高速攪拌軸的結(jié)構(gòu)如圖1所示。攪拌軸結(jié)構(gòu)由導(dǎo)向套、軸、定位桿、定子和轉(zhuǎn)子等組成。

圖1 改進(jìn)前的攪拌軸結(jié)構(gòu)

（1）導(dǎo)向套：其作用是壓緊及保護(hù)軸承。應(yīng)當(dāng)保持軸承及周圍部位清潔，防止料液進(jìn)入軸承使軸承卡死損傷。（2）軸：它通過電機(jī)傳動(dòng)做高速旋轉(zhuǎn)。與軸連接的所有零件都圍繞軸心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此軸是整個(gè)傳動(dòng)體的核心部分。軸在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中受到料液阻力的作用，在料液剪切力的作用下發(fā)生彎曲、扭轉(zhuǎn)，結(jié)果會(huì)造成軸承損壞、電機(jī)使用壽命降低等。（3）定位桿：一端通過法蘭連接導(dǎo)向套，另一端與定子連接，它對(duì)定子的固定起到了一定的作用。在整個(gè)攪拌過程中，定位桿始終保持不動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)體運(yùn)行時(shí)，應(yīng)以一周左右時(shí)間為一個(gè)周期對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)體上的三根定位桿進(jìn)行螺母緊固，在緊固螺母的過程中要求保證定子和轉(zhuǎn)子水平。在拆卸和組裝轉(zhuǎn)動(dòng)體時(shí)要注意避免三根定位桿上的絲扣與主軸下端絲扣損傷，同時(shí)要保證三根定位桿不變形。（4）定子、轉(zhuǎn)子：電機(jī)帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)料液也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)料液進(jìn)入到定子與轉(zhuǎn)子齒之間時(shí)料液受到剪切力，并在剪切力的作用下開始粉碎，從而起到了分散料液的作用。

1.2 影響攪拌軸不穩(wěn)定的因素

從整個(gè)傳動(dòng)體結(jié)構(gòu)看，傳動(dòng)軸是影響攪拌效果的核心，但是每一個(gè)與軸連接的零件都會(huì)影響到軸的運(yùn)行效果。影響軸不穩(wěn)定的因素：（1）軸的剛度：軸在載荷（料液阻力）作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形，若變形量超過允許的限度，就會(huì)影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)茐臋C(jī)器的工作性能，因此檢驗(yàn)軸的變形量是設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。（2）軸的精度：要考慮軸的結(jié)構(gòu)使之便于裝配與維修,就要在設(shè)計(jì)中合理確定與軸的配合性質(zhì)。此外，還必須保證軸的加工精度和表面粗糙度。（3）零件對(duì)軸的影響：各零件與軸的固定或連接方式，隨各自的作用不同而不同。該軸是以導(dǎo)向套固定軸承的方法來(lái)固定軸的，因此導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)、加工、安裝等也間接地影響到軸。（4）安裝工藝：由于導(dǎo)向套和軸的加工與安裝誤差，以及受載后軸的撓曲變形，使得軸承的內(nèi)外圈在工作中產(chǎn)生一定的偏斜，軸承內(nèi)外圈的偏斜將引起軸承內(nèi)部接觸應(yīng)力不均勻分布，造成軸承損傷或早期失效。

2 軸不穩(wěn)定的原因

從以上影響攪拌軸不穩(wěn)定因素的分析來(lái)確定軸不穩(wěn)定的原因，即通過對(duì)攪拌軸的計(jì)算—設(shè)計(jì)—加工—檢測(cè)—裝配—檢驗(yàn)—試運(yùn)行—問題出現(xiàn)等一系列環(huán)節(jié)的分析得出結(jié)果如圖2所示。

圖2 軸不穩(wěn)定的影響因素

由圖2可見，零件對(duì)軸的影響最大，其它都在誤差范圍內(nèi)。所以我們根據(jù)試運(yùn)行中出現(xiàn)的問題以及結(jié)合分析得出的結(jié)論，最后把問題鎖定在零件對(duì)軸的影響上。

根據(jù)運(yùn)行前的檢測(cè)和運(yùn)行后的檢查發(fā)現(xiàn)，軸發(fā)熱而變形，軸承也由于受熱而發(fā)生微量的變化甚至有損壞現(xiàn)象，固定軸承的導(dǎo)向套的溫度更是由開始時(shí)的室溫變到了40℃。導(dǎo)向套是用來(lái)固定軸承的,怎么會(huì)發(fā)熱呢？從圖2可以看到，裝配精度對(duì)軸的影響也是比較大的。受裝配精度的影響，軸與軸承間接觸應(yīng)力不均勻而導(dǎo)致了軸承發(fā)熱，導(dǎo)向套的發(fā)熱就是由軸承發(fā)熱而引起的。找到了導(dǎo)向套發(fā)熱的根源也就是找到了解決問題的關(guān)鍵。

3 解決導(dǎo)向套發(fā)熱問題

導(dǎo)向套發(fā)熱是由裝配引起的，而裝配又是人工所為，所以我們?cè)谘b配上下了很大的功夫，對(duì)裝配進(jìn)行修正。重新裝配進(jìn)行了好幾次，可是最終的結(jié)果還是沒有解決問題。以我們公司的裝配水平是很難達(dá)到預(yù)期效果的，怎么辦？經(jīng)過再三考慮，決定以間接的方法來(lái)解決這一問題。也就是發(fā)生什么問題，就解決什么問題。導(dǎo)向套發(fā)熱，就解決導(dǎo)向套發(fā)熱問題，這樣就可使軸承溫度降低。經(jīng)過多次設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)，最后確定水冷是解決導(dǎo)向套發(fā)熱的最好辦法。因此在導(dǎo)向套外面設(shè)計(jì)了冷卻水套，冷卻水一直進(jìn)行循環(huán)。也就是說(shuō)，導(dǎo)向套一直處于低溫狀態(tài)，當(dāng)軸承發(fā)熱時(shí)受到導(dǎo)向套低溫的影響其溫度也會(huì)相應(yīng)地降下來(lái)，這樣軸承就不會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱變形而損壞。軸承受損程度降低了，軸的受損也會(huì)相應(yīng)地降低，從而延長(zhǎng)整個(gè)攪拌設(shè)備的使用壽命。改進(jìn)后的高速攪拌軸結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后的攪拌軸結(jié)構(gòu)

4 應(yīng)用效果

經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間設(shè)備運(yùn)行和測(cè)試發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后軸的運(yùn)行比原來(lái)更加平穩(wěn)，軸承使用時(shí)間延長(zhǎng)了，電機(jī)使用壽命也提高了，整個(gè)設(shè)備運(yùn)行狀況良好。

[1] 王凱，虞軍.攪拌設(shè)備[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[2] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：第四卷[M].第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

Problems and Treatment in Application of Guide Sleeve of High Speed Stirring Shaft

Wang Xiangfen

Introduced existing problems in the operation of high speed stirring device,such as high maintenance,high damage rate of bearing and shaft deflection.In order to solve the problems in the operation of the equipment,proceeded experimental analysis to the key parts and improved design of guide sleeve,so as to solve the problems of stirring shaft and reduce the repair cost of equipment.

High speed stirring;Stirring shaft;Guide sleeve;Heating;Cooling

TQ 051.7

*王香芬，女，1979年生，助理工程師。西寧市，810018。

2012-02-23）