立式礦漿攪拌機改進設計

孟凡召

摘? 要：文章討論的立式礦漿攪拌機是一種系列化的用于改善礦漿流體性質的設備，在其長期使用過程中，用戶反映某型號攪拌機主軸存在甩尾現象，影響了設備的穩定性，增加了設備維護次數和費用，降低了設備使用壽命。通過研究發現，該現象主要是由于攪拌機主軸缺乏有效的位移限制裝置造成的，因此，研究設計了一種攪拌機主軸穩定裝置以解決此問題。

關鍵詞：立式攪拌機;主軸;穩定裝置

中圖分類號：TQ055 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）10-0095-02

Abstract： The vertical slurry mixer discussed in this paper was a series of equipment for improving the properties of slurry fluid. During its long-term use， the user reported that there was a tail-flick phenomenon in the spindle of a certain type of mixer， which affected the stability of the equipment， increased the equipment's maintenance times and costs， and reducedthe lifeof the equipment. It was found in study that this phenomenon was mainly caused by the lack of effective displacement limiting device on the spindle of the mixer. Therefore， a spindle stabilizer was designed to solve this problem.

Keywords： vertical mixer; spindle; stabilizer

引言

攪拌設備在工業生產中應用范圍很廣[1-3]，比如：化學工業、建筑行業、礦產開發，本文討論的立式礦漿攪拌機是一種系列化的用于改善礦漿流體性質的設備，在其長期使用過程中，用戶反映某型號攪拌機主軸存在甩尾現象，已經影響了設備的穩定性，增加了設備維護次數和使用費用，降低了設備使用壽命。設計人員對產品結構進行分析后發現，該現象主要是由于攪拌機主軸缺乏有效的位移限制裝置造成的，為此，研究設計了一種攪拌機主軸穩定裝置以解決此問題。

1 問題分析

礦漿攪拌機主要由傳動裝置、攪拌裝置、攪拌桶及支撐架、進液出液口總成等部分組成，如圖1所示，其中傳動裝置自上而下包括驅動電機、減速機、聯軸器、攪拌機主軸、攪拌葉片等。在以往的立式礦漿攪拌機設計中，攪拌機主軸垂直布置，上端通過聯軸器與減速機、驅動電機聯接，固定在支撐架上，下端懸空，中部裝有多層攪拌葉片，攪拌葉片被固定于攪拌桶上的隔板隔開，隔板與攪拌機主軸之間為縫隙配合，能夠對攪拌機主軸起到一定的限制擺動與扶正作用。經過長期使用之后，由于隔板磨損，攪拌機主軸下部甩尾現象嚴重，大大增加了上部聯接位置的磨損速度，嚴重影響了系統穩定性，降低了設備使用壽命。

由于不同型號的立式攪拌機主軸直徑、長度等參數不同，攪拌機容量增加之后攪拌葉片等主軸附加設備重量增加，轉動慣量變大，根據材料力學[4]的知識可以知道，當攪拌機主軸變長或附加負載增大時，按照原有設計可簡化成懸臂梁進行計算，其端部撓度必然增大，產生的徑向力亦會增加。考慮將原攪拌機主軸懸臂梁形式中的自由端增加鉸鏈約束使其變為超靜定梁以提高其剛度，減小攪拌機主軸下端撓度，增加約束以限制其旋轉時產生的徑向力，如圖2所示。

2 解決方案

通過技術分析可以明確出現上述技術問題的主要原因在于，礦漿攪拌機在系列化研制過程中，隨著容量增大，其攪拌機主軸長度增加、附屬設備重量增大，自身剛度相對降低，僅僅依靠自身剛度和與攪拌桶相連的隔板已不能限制其撓度變化，特別是下端部在極限情況下，徑向位移過大將加速攪拌機主軸疲勞使攪拌機主軸及組件失效。

為了解決此問題，設計了一種端部浮動的攪拌機主軸穩定裝置，如圖3所示，該裝置主要包括套筒式軸承座、軸承、卡環、彈性密封裝置、壓蓋、快換活接、攪拌桶加固板等結構。其中，軸承內圈與攪拌機主軸下端的連接軸過盈配合，并用卡環固定住，軸承外圈與套筒式軸承座采用小間隙配合，使其形成浮動機構，套筒式軸承座與攪拌機主軸之間的空腔用壓蓋、彈性密封裝置密封，套筒式軸承座下部再通過快換活接與攪拌桶聯接，為了提高攪拌桶的剛性，該裝置與攪拌桶的連接部位應增加加固板，裝配時應特別注意焊接熱影響效應的變形補償。

該攪拌機主軸穩定裝置利用與攪拌機主軸配合的軸承將攪拌機主軸下端部運轉時產生的徑向力，通過套筒式軸承座、快換活接傳遞到攪拌桶上，從而限制了攪拌機主軸下端的撓度和徑向位移;同時，套筒式軸承座與攪拌機主軸形成的軸向浮動機構，在微小的范圍內上下浮動，這樣既限制又允許軸承產生軸向位移，以補償攪拌機主軸運轉時的軸向變形量，降低攪拌機主軸的軸向應力;總之，采用該攪拌機主軸穩定裝置既能徑向扶正、限制攪拌機主軸擺動，又能補償攪拌機主軸運轉過程中的軸向變形，避免因攪拌機主軸軸向變形造成應力失效。采用的攪拌桶加固板增強了攪拌桶底板的承載能力;套筒式軸承座與攪拌桶加固板之間采用活接聯接，安裝時便于將套筒式軸承座調整到合適位置（定心定高），當軸承或密封失效時，方便拆卸、維修、更換軸承或密封等零件。

3 實施效果

目前，運用前述設計的攪拌機主軸穩定裝置對部分礦漿攪拌機進行了改造，從現場運行情況來看，效果非常好，成功解決了原立式攪拌機主軸尾部懸垂造成的甩尾現象，起到了穩定攪拌機主軸的作用，延長了設備維護周期，提高了設備使用壽命。

參考文獻：

[1]固定式混凝土攪拌機[J].現代制造，2002（16）：144.

[2]鄭成法.鋼制立式攪拌反應釜釜口法蘭設計[J].科技與企業，2016（01）：255.

[3]趙云湘，陳超，孫昌偉，等.一種新型攪拌裝置[J].煤礦機械，2012，33（03）：156-157.

[4]張光偉.工程力學[M].北京：機械工業出版社，2015.

[5]成大先.機械設計手冊（第五版）[M].北京：化學工業出版社，2008.