攪拌器聯軸器鍵失效原因分析及處理

薛鑒鵬，陳永康，呂成寶

（中石油獨山子石化分公司乙烯廠，新疆 克拉瑪依 833600）

1 概述

某橡膠裝置用于混合膠液與終止劑的攪拌器，在聯軸器和機封位置經常會出現故障。該攪拌器為立式攪拌器，正常操作為滿罐運行，物料低進高出。電機輸出功率經過齒輪箱的兩級減速傳遞給攪拌軸，在傳遞過程中的連接的鍵是一個薄弱環(huán)節(jié)。該攪拌軸底部有一個滑動軸承作為支撐，該滑動軸承靠物料潤滑。攪拌中部有4組圓盤形槳葉。如圖1、表1、2所示。

圖1

表1 管道混合攪拌器的設備基本參數

表2 物料參數（SSBR/LCBR）

2 攪拌器出現故障的原因分析

（1）故障現象分析。圖2為鍵在受到剪切應力的作用下完全變形，出現扭轉情況。圖3為靠背輪內的鍵槽單邊磨損嚴重。

故障頻率：運行8年檢修7次，平均每年檢修一次，故障率很高。

前期檢修只是將靠背輪和連接鍵與軸頭進行修復，沒有將原因分析清楚，初步判斷鍵的材質強度不足，偏軟。改進需要進行核算。

圖2

圖3

（2）根據該情況對鍵的許用擠壓應力強度核算。

8#減速機扭矩計算：減速機扭矩=9550×電機功率÷電機功率輸入轉數×速比×使用系數{其中電機功率為30kW，電機功率輸入轉數為3000r/min，減速比為6．3，使用系數Ka考慮到電動機工作平穩(wěn)、攪拌器工作情況為輕微沖擊（變密度材料攪拌機）選取為1．10}。

減速機扭矩：

鍵、軸及轂所受的擠壓應力：

鍵材料為45#鋼、攪拌軸材料為40Cr、聯軸器輪轂的材料為45#鋼。

查45#鋼在輕微沖擊載荷下的許用擠壓應力值[σbs]為 100～120MPa，σp大于材料的許用擠壓應力σbs的下限，缺乏安全余度，易于造成壓潰失效。

3 改進解決方案

（1）可通過增加鍵長度來降低鍵所受的擠壓應力，但考慮到現場實際安裝位置不具備條件，現階段只能采取其他解決方案。

（2）通過熱處理來提高許用擠壓應力值，以保證σp＜σbs。但鍵的抗擠壓應力不能大于攪拌軸材質的抗擠壓應力。

（3）升級鍵的材質，在攪拌軸材質的局限下可以選用的材質為45#鋼調制。

（4）提高安裝精度，調整鍵的尺寸，鍵長度由68mm延長為75mm。

4 結語

通過對聯軸器部位鍵的改造，有效地提高了設備運行長周期性能，現在每3年在更換機封的過程中檢查一次，對出現微小形變部位進行修復即可。

參考文獻：

[1]劉小龍．鍵聯接的許用擠壓應力值的探討[J]．機械工程與自動化,2010,4．

[2]劉東、王慶富．聚丁二烯生膠基本性能的研究 彈性體[J]．2008，18（6）：40～44．