基于提高立軸穩(wěn)定性的碟式離心機(jī)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

摘?要：碟式離心機(jī)在物料分離領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。碟式離心機(jī)的立軸裝置將電機(jī)的動(dòng)力傳遞給轉(zhuǎn)鼓裝置驅(qū)動(dòng)離心機(jī)的正常運(yùn)行。因此，立軸裝置需要保持良好的穩(wěn)定性。文章就提高立軸穩(wěn)定性的碟式離心機(jī)進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)立軸裝置設(shè)計(jì)增加立軸的軸向緩沖，提升立軸運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低碟式離心機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障的概率。

關(guān)鍵詞：碟式離心機(jī);立軸裝置;設(shè)計(jì)

一、 引言

碟式離心機(jī)主要用于乳品、礦物油、酵母、植物油、動(dòng)物油、羊毛脂、維生素和抗生素的提取等生產(chǎn)工作中，滿足人們對(duì)三相混合物分離的要求。除此之外，實(shí)驗(yàn)室、化工生產(chǎn)過(guò)程中等也會(huì)應(yīng)用碟式離心機(jī)，提取動(dòng)植物的蛋白，分離混合脂肪酸等。作為碟式離心機(jī)中的重要組成部分，轉(zhuǎn)鼓裝置在其中起著動(dòng)力源的作用，而立軸裝置則起著電機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)作用。通過(guò)保持立軸裝置的穩(wěn)定性，可以使得碟式離心機(jī)的可靠運(yùn)行。因此，碟式離心機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要不斷優(yōu)化立軸裝置，提升立軸運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高碟式分離機(jī)的生產(chǎn)能力。

二、 ?項(xiàng)目概況

為解決現(xiàn)有碟式離心機(jī)由于轉(zhuǎn)鼓裝置的振動(dòng)影響而導(dǎo)致立軸穩(wěn)定性不良的問(wèn)題，我司開展一種提高立軸穩(wěn)定性的碟式離心機(jī)項(xiàng)目的開發(fā)，重點(diǎn)對(duì)碟式離心機(jī)的立軸裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于項(xiàng)目的端蓋設(shè)計(jì)，采用螺釘固定，并將螺釘固定在緩沖底座的頂部，采用彈性部件將調(diào)心座設(shè)置在緩沖底座的上部，將軸承座設(shè)置在調(diào)心座的上部，立軸穿過(guò)緩沖底座和端蓋，與軸承座相連，這種設(shè)計(jì)方式能夠削弱轉(zhuǎn)鼓裝置振動(dòng)，通過(guò)增加軸向緩沖的方式提升立軸運(yùn)行的穩(wěn)定性。

三、 碟式離心機(jī)及其工作原理

碟式離心機(jī)是一種立式離心機(jī)，其轉(zhuǎn)鼓裝在立軸上部，能夠通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，傳動(dòng)裝置能夠帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部的蝶形零件，碟片與碟片間有一定的間隙，保證懸浮液能夠通過(guò)轉(zhuǎn)鼓中心的進(jìn)料管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)部，碟片轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，懸浮液會(huì)通過(guò)碟片的間隙，固體顆粒則會(huì)下沉成為沉渣，在碟片的帶動(dòng)下沉渣會(huì)脫離出去，在離心機(jī)的作用下沉降下去，聚集在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)徑上，液體則會(huì)通過(guò)排液口排出。相較于其他類型離心機(jī)而言，碟式離心機(jī)在轉(zhuǎn)鼓中安裝了碟片，以縮短固體顆粒的沉降距離，擴(kuò)大沉降面積，離心機(jī)的生產(chǎn)能力得到了較大提升。

碟式離心機(jī)離心分離過(guò)程中，轉(zhuǎn)鼓始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，采用碟片代替轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到分離效果，當(dāng)?shù)椒蛛x機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，待分離混合液物料會(huì)從進(jìn)料管進(jìn)入至碟式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的最底層，混合液流入進(jìn)料管之后，在離心機(jī)的作用下會(huì)向上方逆流，這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因與混合液各項(xiàng)密度差有著密切關(guān)系，重量較高的固相會(huì)在重力的作用下，超過(guò)離心機(jī)向下留，并被甩到轉(zhuǎn)鼓壁的內(nèi)壁上，并順著轉(zhuǎn)鼓壁流向排渣口，重量較輕的液相、油相會(huì)在碟片的作用下攀升，從機(jī)器的上端排液口流出。

四、 ?提高立軸穩(wěn)定性的碟式離心機(jī)的設(shè)計(jì)分析

立軸裝置設(shè)計(jì)是本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)核心。項(xiàng)目立軸裝置主要包括：調(diào)心座、立軸、端蓋、緩沖底座和軸承座，端蓋主要通過(guò)螺釘固定在緩沖底座的頂部，緩沖底座和端蓋之間還需要安裝其他部件，調(diào)心座設(shè)置在端蓋與緩沖底座的腔體內(nèi)部，通過(guò)彈性部件設(shè)置在緩沖底座上，軸承則設(shè)置在調(diào)心座上，立軸穿過(guò)緩沖底座和端蓋，軸承座與軸承轉(zhuǎn)動(dòng)與立軸連接在一起。立軸運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到軸向的作用力，這個(gè)過(guò)程中軸向會(huì)出現(xiàn)一定位移情況，緩沖底座與調(diào)心座會(huì)出現(xiàn)相對(duì)軸向位移，彈性部件會(huì)起到有效的緩沖作用，轉(zhuǎn)鼓裝置的振動(dòng)力會(huì)被削弱。

（一）調(diào)心座設(shè)計(jì)要點(diǎn)

進(jìn)行調(diào)心座設(shè)計(jì)時(shí)，將調(diào)心座的頂面設(shè)置成為弧面，要求調(diào)心座的頂面與軸承座的底面能夠?qū)崿F(xiàn)滑動(dòng)接觸，一旦碟式離心機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，緩沖座與立軸出現(xiàn)軸向偏移，滑動(dòng)弧面能夠保證軸承座與調(diào)心座始終處于接觸狀態(tài)，期間彈性部件與調(diào)心座始終傳遞垂直作用力，保障碟式離心機(jī)的緩沖效果。

（二）立軸設(shè)計(jì)要點(diǎn)

立軸設(shè)置在軸承與端蓋之間，外周設(shè)有套設(shè)和油葉輪，油葉輪會(huì)跟隨立軸轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)置油葉輪時(shí)，要求葉片始終處于朝下狀態(tài)，立軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)油葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而攪動(dòng)離心機(jī)內(nèi)部的潤(rùn)滑油，以達(dá)到擴(kuò)大潤(rùn)滑面積的目的。同時(shí)，這種攪動(dòng)方式還能延長(zhǎng)部件的使用壽命，提升潤(rùn)滑的均勻性。另外，轉(zhuǎn)鼓裝置與立軸始終處于緊密相連的狀態(tài)，立軸底部設(shè)有圓螺母、軸承、螺旋齒輪，螺旋齒輪主要用于接受電機(jī)的扭力，圓螺母主要用于軸承安裝定位，軸承安裝在機(jī)械的內(nèi)部。

（三）軸承座設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對(duì)于軸承座設(shè)計(jì)，將軸承座的底面設(shè)置成為能夠滑動(dòng)接觸的弧面，保證軸承座始終與調(diào)心座處于相連狀態(tài)，這種滑動(dòng)弧面的軸承座被稱之為滑動(dòng)軸承座。采用螺絲釘將軸承蓋和底座固定在軸瓦裝置上，要求必須加緊，并且在軸承座設(shè)置固定孔和容納立軸的軸瓦腔。在軸承蓋的位置設(shè)置調(diào)節(jié)裝置，該項(xiàng)目調(diào)節(jié)裝置采用的材料為ABS塑料，調(diào)節(jié)裝置安裝在軸承蓋上部，可以根據(jù)物料分離要求調(diào)節(jié)立軸的抱緊程度，以提升碟式離心機(jī)的精準(zhǔn)度。

（四）緩沖底座設(shè)計(jì)要點(diǎn)

項(xiàng)目在緩沖底座上設(shè)置彈簧座，并在彈簧座上設(shè)置垂直收容，彈性部件必須帶有收容孔，部件一端與調(diào)心座的底部抵接，另一端按照要求收容至收容孔內(nèi)，通過(guò)抗扭銷將彈簧座與調(diào)心座相連，避免兩者之間出現(xiàn)周向轉(zhuǎn)動(dòng)情況，彈簧座可以使調(diào)心座直接與彈簧座之間進(jìn)行緩沖。另外，進(jìn)行緩沖座設(shè)計(jì)時(shí)，在緩沖底座的位置設(shè)置沿徑向延伸通孔，并在通孔的內(nèi)端設(shè)置滑動(dòng)支撐套筒，在外端設(shè)置螺紋連接螺母套筒，螺母套筒與支承套筒通過(guò)彈性部件支撐，軸承座與支承套筒內(nèi)端處于抵接狀態(tài)，彈性部件能夠保證緩沖座底與立軸始終處于同軸度，調(diào)節(jié)螺母套筒的擰入深度可以間接調(diào)整單行部件的作用力。同時(shí)，緩沖座的上部設(shè)有防護(hù)罩，以達(dá)到保護(hù)緩沖座的目的。

（五）端蓋設(shè)計(jì)要點(diǎn)

該項(xiàng)目的端蓋頂部設(shè)有防護(hù)罩，防護(hù)罩的邊緣設(shè)計(jì)成向下彎折的形狀，邊沿呈裙邊狀。除此之外，在端蓋的上方設(shè)置均套，位置在立軸外周上，形式為甩水環(huán)和擋油盤，甩水環(huán)通過(guò)螺釘固定在擋油盤的上方，按照要求甩水環(huán)的外徑始終大于擋油盤的外徑，并在擋油盤和甩水環(huán)的中央開孔處壓裝密封裝，期間立軸外壁密封與密封圈處于相連狀態(tài)。擋油盤的應(yīng)用可以避免碟式離心機(jī)內(nèi)部潤(rùn)滑油出現(xiàn)泄漏問(wèn)題，甩水環(huán)的應(yīng)用能夠有效將被分離的液體甩至離心機(jī)的周側(cè)，避免液體滲入至腔體內(nèi)部。另外，軸承與端蓋之間設(shè)有套設(shè)，在立軸外周設(shè)置油葉輪，要求軸外周隨著油葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

五、 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該項(xiàng)目通過(guò)對(duì)立軸增加軸向的緩沖，削弱轉(zhuǎn)鼓裝置的振動(dòng)影響，項(xiàng)目在端蓋設(shè)計(jì)上采用螺釘固定，并將螺釘固定在緩沖底座的頂部，采用彈性部件將調(diào)心座設(shè)置在緩沖底座的上部，將軸承座設(shè)置在調(diào)心座的上部，立軸穿過(guò)緩沖底座和端蓋，與軸承座相連此設(shè)計(jì)大幅提高了碟式離心機(jī)的立軸的穩(wěn)定性。

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作者簡(jiǎn)介：孔德義，南京五創(chuàng)機(jī)械制造有限公司。