乳聚丁苯橡膠脫水擠壓機鼓型齒式聯(lián)軸器改型

闞鋼

（南京揚子石化金浦橡膠有限公司，南京210048）

0 引言

南京揚子石化金浦橡膠有限公司丁苯裝置于2007年正式投產(chǎn)，該裝置設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)乳聚丁苯橡膠10萬t，設(shè)計年操作時間8000h。其中后處理有2條生產(chǎn)線，每條線安裝3臺JTB型擠壓脫水機，擠壓脫水機的電機型號為YKK4501-4，電機與減速箱端配用GIICL11型鼓型齒式聯(lián)軸器。

乳聚丁苯橡膠后處理生產(chǎn)工藝中，經(jīng)凝聚形成的膠粒混合在漿清中，經(jīng)過擠壓脫水機擠壓脫去其中的水分，脫水后膠粒通過風送系統(tǒng)進人箱式干燥器干燥成合格膠粒。擠壓脫水機作為丁苯后處理關(guān)鍵設(shè)備，其運行狀態(tài)直接影響到成品橡膠質(zhì)量及后處理整條生產(chǎn)線的運行周期。

1 存在問題

這幾臺脫水擠壓機初運行期間，各項指標均符合技術(shù)要求，運行較為平穩(wěn)。但正常運轉(zhuǎn)1年后，擠壓機聯(lián)軸器運行中陸續(xù)出現(xiàn)異響現(xiàn)象，電機輸出端與減速機端振動超標。停機后對聯(lián)軸器兩端水平度及同軸度進行復查，發(fā)現(xiàn)部分聯(lián)軸器兩端徑向偏差較大，對聯(lián)軸器拆檢后發(fā)現(xiàn)密封圈老化，存在漏油現(xiàn)象，且聯(lián)軸器內(nèi)齒側(cè)有不同程度磨損。

2 聯(lián)軸器內(nèi)齒磨損失效原因分析

2.1 潤滑不充分甚至干磨

鼓型齒式聯(lián)軸器內(nèi)外齒套通過加注潤滑脂進行潤滑，聯(lián)軸器內(nèi)潤滑脂依靠外齒套上O型密封圈進行密封。在日常維護和檢修中發(fā)現(xiàn)，由于橡膠密封圈的老化變形，造成聯(lián)軸器兩端蓋密封性能不好，聯(lián)軸器在高速運轉(zhuǎn)中，聯(lián)軸器內(nèi)潤滑脂泄漏，由于缺油導致聯(lián)軸器內(nèi)外齒干磨，從而造成內(nèi)齒磨損。

圖1 鼓形齒聯(lián)軸器磨損情況

2.2 聯(lián)軸器兩端同心度未達到要求

聯(lián)軸器兩端軸水平度及同軸度誤差太大，齒面相對位移大。如果兩軸水平度及同軸度誤差太大，超過了聯(lián)軸器所能補償?shù)姆秶?，使得軸齒與內(nèi)齒嚙合不正確，造成局部接觸，而出現(xiàn)了附加力矩，致使齒輪磨損嚴重。在日常對聯(lián)軸器兩端軸向及徑向偏差的復查中發(fā)現(xiàn)，大部分聯(lián)軸器兩端徑向偏差較大，最大時可達2 mm。通過現(xiàn)場排查發(fā)現(xiàn)，電機調(diào)整基座兩面都存在比較嚴重的腐蝕。由于丁苯后處理凝聚單元采用濃硫酸做為凝聚劑，凝聚過程中漿清pH值為5.3±0.3，呈弱酸性，由于后處理反應(yīng)容器多為敞口容器，弱酸性氣體發(fā)揮后對電機調(diào)整基座腐蝕產(chǎn)生銹蝕層，從而導致電機端抬高，致使聯(lián)軸器兩端水平度偏差太大，最終導致聯(lián)軸器齒輪磨損。

2.3 原材質(zhì)較差

材料不佳、齒面硬度過低。聯(lián)軸器材料的選擇對聯(lián)軸器的加工性能和使用壽命都有著直接的影響，加工成型后，齒面的熱處理措施，對齒面的硬度和耐磨性也有極大的影響，如材料選擇和齒面熱處理措施不當，都將導致齒面硬度較低，達不到要求，從而導致在實際使用過程中齒面磨損，造成聯(lián)軸器失效。

3 改進措施

鼓型齒式聯(lián)軸器存在造價較高，檢修時需對電機進行移動并重新找正，耗時較長，工作量大，后期維護保養(yǎng)頻率高等問題。通過組織技術(shù)人員調(diào)研，了解到鼓型齒式聯(lián)軸器雖然理論上傳遞轉(zhuǎn)矩大，但必須在潤滑和密封良好的條件下才能耐久工作，需要經(jīng)常檢查密封狀況，注潤滑脂，維護工作量大，增加了輔助工時，減少了有效工作時間，從而影響到生產(chǎn)效益。國際上工業(yè)發(fā)達國家，已普遍選用壽命較長、不用潤滑和維護的膜片聯(lián)軸器取代鼓型齒式聯(lián)軸器。膜片聯(lián)軸器不僅提高了經(jīng)濟效益，還可凈化工作環(huán)境。因此決定將鼓型齒式聯(lián)軸器更換為彈性膜片聯(lián)軸器。

4 選型依據(jù)

根據(jù)原鼓型齒式聯(lián)軸器的外形尺寸查鼓形齒聯(lián)軸器參數(shù)表（表1），判斷舊的鼓型齒型號為GⅡCL11，其公稱轉(zhuǎn)矩為35.5kN·m。測量得知電機及減速機高速端軸孔直徑都為110 mm。鼓型齒式聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

表1 鼓形齒聯(lián)軸器參數(shù)表

根據(jù)聯(lián)軸器改型遵循型號對應(yīng)原則，即鼓型齒聯(lián)軸器GⅡCL11型對應(yīng)改為膜片聯(lián)軸器JMⅠ11型。結(jié)合使用實際情況和膜片聯(lián)軸器專業(yè)廠家設(shè)計經(jīng)驗，將膜片聯(lián)軸器的型號提升一級，最終換用JMⅠ12型膜片聯(lián)軸器。改型后的膜片聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，相關(guān)參數(shù)見表2。

圖2 鼓形齒聯(lián)軸器示意圖

圖3 膜片軸器示意圖

表2 膜片聯(lián)軸器參數(shù)表

5 改型后聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩校核

選擇聯(lián)軸器的主要依據(jù)是傳遞的最大扭矩應(yīng)小于或等于許用扭矩值，最大扭矩的確定應(yīng)考慮機器制動所需加減速扭矩和過載扭矩。但是往往因為在設(shè)計時資料不足或分析困難，最大扭矩不易確定，此時可按計算扭矩選用。即計算扭矩不超過許用扭矩值，Tc≤Tn。計算扭矩Tc可用下式求出：Tc=KT=9550K。其中，驅(qū)動功率P=220 kW；電機轉(zhuǎn)速n=1450 r/min；工況系數(shù)K經(jīng)查表并結(jié)合聯(lián)軸器專業(yè)廠家推薦，取值K=3。

代入上述數(shù)值，Tc=4.346 kN·m。

查表可知JMⅠ12型膜片聯(lián)軸器的公稱扭矩為6.3kN·m，Tc＜6.3 kN·m，滿足使用要求。

6 新聯(lián)軸器的安裝

新購置的膜片聯(lián)軸器到貨后，我們組織技術(shù)人員按照重型機械用膜片聯(lián)軸器安裝使用說明書，采取了以下安裝措施：1）脫開原鼓型齒式聯(lián)軸器，松開電機與調(diào)整基座連接螺栓，將電機吊離調(diào)整基座，拆除電機和減速機端受損聯(lián)軸器。2）松開調(diào)整基座與安裝地板連接螺栓，將調(diào)整基座吊離安裝地板，鏟除調(diào)整基座兩面及安裝地板浮銹后，將調(diào)整基座復位。3）新膜片聯(lián)軸器的兩個半聯(lián)軸節(jié)放在油槽中加熱，溫度120～150℃，加熱保溫后，根據(jù)聯(lián)軸器安裝圖并注意按位置標記迅速裝入軸上要求的位置，軸頭與半聯(lián)軸器端面一般應(yīng)齊平。加熱時不允許局部加熱，以免變形。4）吊裝電機，用水準儀對基座平面進行初步找平，用調(diào)整平墊調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)軸中心線達到水平及高度位置，水平找正用框式水平儀，偏差不允許大于1分度（即每米傾斜0.02 mm），控制好兩個半聯(lián)軸器之間的距離（按膜片聯(lián)軸器安裝要求，半聯(lián)軸器的法蘭盤兩內(nèi)側(cè)距離平均值與膜片厚度之間的誤差控制在0～0.4 mm）。5）用百分表測試軸向、徑向偏差（精確至±0.08 mm）后緊固地腳螺栓，再次測量間隙，直至完全符合技術(shù)要求，裝入膜片、連接螺栓并把緊。

安裝完畢后開機試運行，電機、鼓型聯(lián)軸器及減速機端振動明顯減弱，聲音正常。正常投用后，每月停車消缺時，檢查所有連接螺釘，如發(fā)現(xiàn)松動，及時擰緊，每月將聯(lián)軸器外部用機油涂刷一遍，每2月測試軸向、徑向偏差。目前該臺脫水擠壓機聯(lián)軸器運行狀況良好。

7 結(jié)語

由于JMⅠ型膜片聯(lián)軸器可靠性好、裝拆方便不用潤滑和維護，通過本次改型，有效地降低了聯(lián)軸器日常維護保養(yǎng)及檢修工作量和費用，降低了脫水擠壓機故障停車幾率，增加了脫水擠壓機穩(wěn)定運行時間，提高了生產(chǎn)效益，且為后續(xù)脫水擠壓機聯(lián)軸器改型提供了依據(jù)。我們也將本次成功的改型經(jīng)驗，應(yīng)用于順丁橡膠裝置，在新開工的順丁后處理裝置中的脫水擠壓機及膨脹造粒機選用的都為膜片聯(lián)軸器，目前使用工況良好。

［1］ 周明衡，孔慶堂，姚鐵梅，等.聯(lián)軸器選用手冊［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2001.

［2］ 國家標準工業(yè)局.JB/T9147-99膜片聯(lián)軸器基本參數(shù)與尺寸［S］.北京：中國標準出版社，2000.

［3］ 機械工業(yè)冶金設(shè)備標準化技術(shù)委員會.JB/T8854.2-2001鼓型齒式聯(lián)軸器基本參數(shù)和主要尺寸［S］.北京：中國標準出版社，2002.

［4］ 機械工業(yè)冶金設(shè)備標準化技術(shù)委員會.JB/ZQ4383-86聯(lián)軸器的載荷分類及工作情況系數(shù)［S］.北京：中國標準出版社，1986.

［5］ 葉飛，王洪波.100kt/a丁苯橡膠裝置P-2配制攪拌器改造［J］.化工設(shè)備與管道，2011，48（12）：28-30.